酸和碱 思维导图
中心主题：酸 和 碱
酸碱理论的发展
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阿伦尼乌斯理论 (Arrhenius Theory, 1884)
- 核心观点：在水溶液中电离出的阳离子全部是 H⁺ 的物质是酸；电离出的阴离子全部是 OH⁻ 的物质是碱。
- 局限性：
- 只限于水溶液,无法解释非水体系中的酸碱反应。
- 无法解释不含 OH⁻ 的碱（如氨气 NH₃）。
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布朗斯特-劳里理论 (Brønsted-Lowry Theory, 1923)
- 核心观点：
- 酸：能够 释放 (给出) 质子 (H⁺) 的物质（质子给体）。
- 碱：能够 接受 质子 (H⁺) 的物质（质子受体）。
- 核心概念：
- 共轭酸碱对：酸失去质子后形成其 共轭碱；碱得到质子后形成其 共轭酸。
- 关系：
酸 ⇌ 共轭碱 + H⁺ - 示例：
- HCl / Cl⁻ (盐酸 / 氯离子)
- NH₄⁺ / NH₃ (铵根离子 / 氨气)
- H₂O / OH⁻ (水 / 氢氧根离子)
- 优势：适用范围更广,适用于所有能发生质子转移的反应。
- 核心观点：
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路易斯理论 (Lewis Theory, 1923)
- 核心观点：
- 酸：能够 接受 电子对 的物质（电子对受体）。
- 碱：能够 提供 电子对 的物质（电子对给体）。
- 核心概念：酸碱反应是形成 配位键 的过程。
- 优势：适用范围最广，解释了没有质子转移的反应（如 BF₃ + NH₃ → F₃B-NH₃）。
- 核心观点：
酸 和 碱 的分类
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酸 的分类
- 按组成：
- 无机酸：如 HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, H₂CO₃。
- 有机酸：如 CH₃COOH (乙酸), C₆H₅COOH (苯甲酸)。
- 按电离程度：
- 强酸：在水溶液中几乎完全电离。
- 六强酸：HCl, H₂SO₄, HNO₃, HBr, HI, HClO₄。
- 弱酸：在水溶液中部分电离，存在电离平衡。
- 示例：CH₃COOH, H₂CO₃, H₃PO₄, H₂S, HF。
- 强酸：在水溶液中几乎完全电离。
- 按含氧与否：
- 含氧酸：分子中含有氧原子，如 H₂SO₄, HNO₃。
- 无氧酸：分子中不含氧原子，如 HCl, H₂S。
- 按组成：
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碱 的分类
- 按溶解性：
- 可溶性碱：如 NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, NH₃·H₂O。
- 不溶性碱：如 Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂。
- 按电离程度：
- 强碱：在水溶液中完全电离。
- 四强碱：NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂。
- 弱碱：在水溶液中部分电离，存在电离平衡。
- 示例：NH₃·H₂O (一水合氨), Fe(OH)₃, Cu(OH)₂。
- 强碱：在水溶液中完全电离。
- 按溶解性：
酸碱 的性质
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酸 的通性
- 指示剂反应：
- 使紫色石蕊试液变 红。
- 使无色酚酞试液 不变色 (仍为无色)。
- 与活泼金属反应：生成盐和氢气。
2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂↑
- 与金属氧化物反应：生成盐和水。
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
- 与碱反应：发生中和反应，生成盐和水。
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
- 与某些盐反应：生成新酸和新盐。
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
- pH 值：pH < 7，pH 值越小,酸性越强。
- 指示剂反应：
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碱 的通性
- 指示剂反应：
- 使紫色石蕊试液变 蓝。
- 使无色酚酞试液变 红。
- 与非金属氧化物反应：生成盐和水。
2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O(或NaOH + CO₂ → NaHCO₃)
- 与酸反应：发生中和反应，生成盐和水。
NaOH + HCl → NaCl + H₂O
- 与某些盐反应：生成新碱和新盐。
CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄(蓝色沉淀)
- pH 值：pH > 7，pH 值越大,碱性越强。
- 指示剂反应：
核心概念与计算
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pH 值
- 定义：溶液中氢离子浓度的负对数。
pH = -lg[H⁺] - 范围：通常在 0 ~ 14 之间。
- pH = 7：中性溶液 (如纯水)
- pH < 7：酸性溶液，pH 越小酸性越强。
- pH > 7：碱性溶液，pH 越大碱性越强。
- 测定方法：pH 试纸、pH 计。
- 定义：溶液中氢离子浓度的负对数。
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中和反应
- 定义：酸和碱作用生成盐和水的反应。
- 实质：H⁺ 和 OH⁻ 结合生成水分子 (H₂O)。
- 应用：医药（治疗胃酸过多）、农业（改良酸性土壤）、工业等。
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溶液的酸碱性与指示剂
- 常见指示剂： | 指示剂 | 酸性溶液 | 中性溶液 | 碱性溶液 | | :--- | :---: | :---: | :---: | | 石蕊试液 | 红色 | 紫色 | 蓝色 | | 酚酞试液 | 无色 | 无色 | 红色 | | pH试纸 | 变红 (pH<7) | 黄绿色 (pH≈7) | 变蓝 (pH>7) |
酸碱 的应用
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酸 的应用
- 硫酸 (H₂SO₄)：汽车电瓶、化肥生产、炼油。
- 盐酸：除锈、制取药物、胃酸的主要成分。
- 醋酸 (CH₃COOH)：调味品、消毒剂。
- 柠檬酸：食品添加剂、饮料调味。
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碱 的应用
- 氢氧化钠：造纸、肥皂、石油精炼。
- 氢氧化钙：改良酸性土壤、建筑材料（石灰浆）、消毒。
- 氨水 (NH₃·H₂O)：氮肥、清洁剂。
相互关系
- 酸碱指示剂原理：利用酸或碱对指示剂分子结构的影响,导致其颜色发生变化。
- 盐的水解：盐的离子与水电离出的 H⁺ 或 OH⁻ 结合，破坏水的电离平衡，使溶液呈酸性或碱性。
- 强酸弱碱盐：溶液呈酸性 (如 NH₄Cl)。
- 强碱弱酸盐：溶液呈碱性 (如 CH₃COONa)。
- 强酸强碱盐：溶液呈中性 (如 NaCl)。
- 缓冲溶液：由弱酸及其共轭碱（或弱碱及其共轭酸）组成的混合溶液，能抵抗少量外来酸或碱对 pH 值的剧烈影响。
- 示例：H₂CO₃ / HCO₃⁻ (血液中)，CH₃COOH / CH₃COO⁻ (乙酸/乙酸钠)。
常见误区与注意点
- 误区1：pH值越小，酸性越弱；pH值越大，碱性越弱。
- 正解：pH值越小，酸性越强；pH值越大，碱性越强。
- 误区2：能使酚酞变红的物质一定是碱。
- 正解：不一定是碱，某些盐溶液（如 Na₂CO₃）因水解也显碱性,能使酚酞变红。
- 误区3：中和反应一定生成盐和水，但生成盐和水的反应不一定是中和反应。
- 正解：
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O是酸性氧化物与酸的反应,不是中和反应。
- 正解：
- 注意点：浓硫酸具有强烈的腐蚀性，稀释时必须将浓硫酸沿容器壁缓慢注入水中，并不断搅拌。严禁将水倒入浓硫酸中！
- 注意点：许多碱具有腐蚀性（如 NaOH, KOH）,使用时需小心。
