利用酸碱共轭原理巧解高考实际问题

2022-12-17 17:26:15 文档大全网 [ 字体：小中大 ] [ 阅读： ]

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利用酸碱共轭原理巧解高考实际问题

摘要：酸碱质子理论认为，一个共轭酸碱对之间只相差一个H+，并且酸的酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱，反之亦然。利用该理论可以巧妙、快速地攻破电解质溶液中各种盐、弱酸、弱碱酸碱性强弱的比较，判断弱酸与弱酸盐的反应能否发生及反应生成的产物等高考热点问题。

关键词：质子理论共轭酸碱对酸常数碱常数

纵观历年高考理综化学试题，电解质溶液中的离子平衡，各种盐、弱酸、弱碱溶液酸碱性强弱，pH大小的比较，一直是化学学科高考的热点，也是学生学习的难点。近几年该类题型的设置在各地高考中频频出现，重点在于考查考生运用知识解决实际问题的能力，特别是盐类水解，问题更为突出，人教版选修四教材中，大多数老师都根据水解规律即“越弱越水解”来教学，实践表明，这种方法关系复杂，造成学生在判断时出现许多混乱。在此，我们尝试利用质子理论中的酸碱共轭原理，以求巧妙、快速地攻破此类难题。一、什么是共轭酸碱对

酸碱质子理论认为，凡是在反应中能给出质子（H+）的物质都是酸，凡是能接受质子的物质都是碱，即酸是质子给予体，碱是质子接受体。这样，一个酸给出质子后的剩余部分自然就是碱，因为它本身就是与质子结合的，它们的关系可用如下一个可逆过程来表示：酸（HB）碱（B-）+质子（H+）。

这种关系叫做酸碱的共轭关系，其中碱（B-）是酸（HB）的共轭碱，酸（HB）是碱（B-）的共轭酸，两者组成一个共轭酸碱对，它们只相差一个质子（H+），下表可用来说明共轭酸碱对之间的相互关系。

显然，酸给出质子的能力（酸性）越强，其共轭碱加合质子的能力（碱性）就越弱；碱加合质子的能力越强，其共轭酸给出质子的能力就越弱。表中左部一列的物种为酸，自下而上酸性增强，右部一列物种为碱，自上而下碱性增强。水合氢离子（H3O+）上方的酸都是强酸，OH-下方的碱都是强碱。

酸碱反应的实质是质子由酸向碱的转移过程，一个酸只有在位于它右下方的一个碱存在时才可能形成它的共轭碱，碱只有在位于它左上方的一个酸存在时才能形成它的共轭酸，任何酸碱反应都涉及两个共轭酸碱对，其反应模型为：酸1+碱2= 碱1+酸2，其中角标相同的酸碱具有共轭关系，并且反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行。二、共轭酸碱强弱的理论基础

按照酸碱质子理论，可以推导出共轭酸碱的酸常数Ka和碱常数Kb的关系，设HB为某一元弱酸，根据平衡关系：

上式说明，在一定的温度下，知道了酸的电离常数Ka，就可以算出它的共轭碱的碱常数Kb，反之亦然。Ka和Kb是呈反比的，而Ka、Kb正是反映酸和碱强度的。所以，在共轭酸碱对中，酸的强度愈大，其共轭碱的强度愈小；反之，碱的强度愈大，其共轭酸的强度愈小。下表列出了在25℃条件下，一些常见共轭酸碱对的Ka和Kb的关系。

三、酸碱共轭原理在高考解题中的应用 1.比较同浓度的各种溶液酸碱性的强弱。

例如，现有等浓度的下列溶液：①醋酸，②苯酚，③苯酚钠，④碳酸，⑤碳酸钠，⑥碳酸氢钠。

按溶液pH由小到大排列正确的是（）。

A. ④①②⑤⑥③ B. ④①②⑥⑤③ C. ①④②⑥③⑤ D. ①④②③⑥⑤

解析：①、②、④均属于酸，其中醋酸最强，碳酸次之，苯酚最弱。③、⑤、⑥均属于强碱弱酸盐，根据酸碱质子理论，直接叫做碱，碱性强弱决定于其共轭酸的酸性强弱，因H2CO3＞苯酚＞HCO3-，所以对应的共轭碱的碱性为：碳酸钠>苯酚钠>碳酸氢钠，pH顺序相反，故C项正确。

2.根据物质酸碱性强弱比较微粒得失质子的能力。

3.根据电离常数判断弱酸与弱酸盐的反应能否发生及反应的产物。四、反馈练习

已知在常温下测得浓度均为0.1mol/L的下列6种溶液的pH：则下列说法或表达正确的是（）。

参考文献

[1].史启祯主编无机化学与分析化学[M].北京：高等教育出版社，1999，108-111。

[2].北京师范大学华中师范大学南京师范大学编无机化学[M].北京：高等教育出版社,1992，82-84。