高考化学专题之酸的强弱规律及其应用

一、常见酸按酸性强弱的分类　　习惯上，按照酸的电离能力的大小，可将酸大致分为以下三类：　　1.强酸：如盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、高氯酸等。　　2.中强酸：如亚硫酸、磷酸、氢氟酸等。　　3.弱酸：如醋酸、碳酸、氢硫酸、次氯酸等。二、酸的强弱变化规律　　酸的强弱是由酸本身的组成和结构决定的，表现在其电离能力的大小上。　　1.无氧酸中心元素的原子半径越大，非金属性越弱，对氢原子的吸引能力就越弱，酸就越容易电离出氢离子，酸性越强。例如，氢卤酸的酸性：HF<HCL<HBR<HI。 　　2.含氧酸含氧酸的酸性强弱情况比较复杂，主要有以下几条规律：　　(1)相同化合价的不同元素作中心原子，中心原子的原子半径越小，非金属性越强，其酸性越强。例如，次卤酸(HXO)酸性：HClO>HBrO>HIO;亚卤酸(HXO2)酸性：HClO2>HBrO2>HIO2;卤酸(HXO3)酸性：HClO3>HBrO3>HIO3。　　(2)同种元素作中心原子，中心元素的化合价越高，酸性越强。例如，酸性：HClO4>HClO3>HClO2>HClO，H2SO4>H2SO3。　　(3)非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。例如，酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4。　　(4)酸分子中不与氢原子相连的氧原子数目越多，酸性越强。美国化学家鲍林从实验中总结出一条经验规律，他把含氧酸用通式表示为 (HO)mROn,其中n为非羟基氧原子(即不与氢相连的氧原子)的数目,n越大,酸性越强.例如:　　HClO4 (HO)ClO3 n=3很强酸　　HClO3 (HO)ClO2 n=2强酸　　H2SO3 (HO)2SOn=1中强酸　　HNO2 (HO)NOn=1中强酸　　H3BO3 (HO)3Bn=0弱酸　　HClO(HO)Cln=0弱酸　　事实证明:鲍林的经验规律对于大多数含氧酸都是适用的。事实上，以上诸点是相互联系、不可分割的。例如，某中心原子的化合价较高，就可能与更多的原子形成配位键;中心原子所带的正电荷越多，中心原子的半径越小，一般来说其吸引电子的能力就越强，其酸性也越强，反之越弱。　　3.羧酸的酸性　　乙酸极其同系物的酸性变化规律是：碳原子数越多，酸性越弱。三、酸的强弱规律的应用　　根据中学化学的要求，高三化学总复习时，学生必须理解并熟练地记住以下粗略的酸性强弱变化规律：　　H2SO4 >HF>H4SiO4　　HNO3 >H2SO3 >CH3COOH>H2CO3 >HClOAl(OH)3　　HCl>H3PO4 >C6H5OH　　下面谈谈这一规律的重要应用。 　　1.离子浓度比较型　　利用酸的强弱规律可以比较一定的条件下酸溶液PH值的大小、导电能力的强弱和化学　　反应速率大小等问题，其本质都是要根据酸的强弱规律确定溶液中相应离子浓度的大小。　　例1.PH值相同的等体积的两份溶液(A为盐酸、B为醋酸)分别和锌反应，若最后有一份溶液中锌有剩余，且放出的氢气一样多，则正确的判断为()　　①反应所需要的时间A>B　　②开始时反应速率A>B　　③参加反应的锌的质量A=B，　　④整个反应阶段平均速率B>A　　⑤盐酸里锌有剩余　　⑥醋酸溶液里锌有剩余。　　A、③④⑤B、①③⑥C、②③⑥D、②③⑤⑥　　解析：两份溶液的pH相同，即开始时溶液中的氢离子浓度相同，反应的起始速率相等;醋酸为弱酸，与锌反应过程中能不断电离出氢离子，氢离子浓度比盐酸中的大，平均反应速率大，放出等量的氢气所需时间比盐酸少;放出气体一样多，消耗锌的量必定相等;根据酸性HCl>CH3COOH，在PH值相同时，两种酸的物质的量浓度大小关系为[CH3COOH]>[HCl]，两种溶液的体积又相同，所有锌只能剩余在盐酸中，应选A。　　2.强弱互换利用型 　　化学反应中有一条重要的规律：强酸制弱酸，需要注意的是，此处的“强”和“弱”具有相对性。实验室用盐酸和石灰石反应制取二氧化碳、用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫、用稀硫酸或盐酸与硫化亚铁反应制取硫化氢都是利用这条规律。这条规律还有很多重要的应用，如判断酸和盐之间的反应能否发生、实现指定物质间的转化等。　　例2.向下列溶液中通入过量的CO2，最终会产生沉淀的是()　　A、Na2SiO3饱和溶液B、苯酚钠饱和溶液　　C、CH3COONa饱和溶液D、CaCl2饱和溶液　　解析：硅酸和苯酚的酸性比碳酸的酸性弱，在Na2SiO3饱和溶液和苯酚钠饱和溶液中通入过量的CO2会析出硅酸沉淀和苯酚沉淀;而CH3COOH和HCl的酸性比碳酸强，CO2通入CH3COONa饱和溶液和CaCl2饱和溶液中不会产生沉淀，选A、B。　　3.逆向思维应用型　　酸越弱，即酸越难电离出氢离子和酸根离子，反过来思考就意味着电离出的酸根就越容易结合氢离子，反映在弱酸的盐容易水解，且酸越弱，其对应的盐水解能力越强(相同条件下)。弱酸都较难电离，所以在书写离子方程式时，弱酸分子不能拆成离子，在溶液中，氢离子和弱酸酸根也不能大量共存。　　例3.在Na2SO4、Na2SO3、Na2CO3三种溶液中，已知[SO42-]=[SO32-]=[CO32-]，试比较三种溶液中钠离子浓度的大小。　　解析：酸性：H2SO3>H2CO3，相同条件下，CO32-水解的程度比SO32-的大，而SO42-不水解，所以当三种溶液中 [SO42-]=[SO32-]=[CO32-]时，必有[Na2CO3]>[Na2SO3]>[Na2SO4]，答案即可求出。　　4.综合运用设计型　　酸的强弱规律还可以广泛地运用在实验设计类的综合题中，如混合物的分离和提纯、物质的检验、实验证明等。　　例4、试设计一个实验方案，分离乙酸、苯酚和苯的混合液。　　解析：分析三种物质的性质，采用以退为进的思路，确定先加NaOH溶液，使乙酸和苯酚转化为易溶于水的离子化合物，分液可得苯。然后通入足量的CO2，利用碳酸的酸性强于苯酚，使苯酚钠转化为苯酚，分液后提取。最后在余液中加入浓硫酸，蒸馏可得乙酸。