Introductory Chemistry, 2nd Edition Nivaldo Tro

1
??? ???
2
????????????????
3

• ???????(Sour Patch Kid)?????????????????,????????(
  citric acid)????(tartaric acid)????,????????
• ??????????,??????????H???????????????????????????
  ??????,??????????????,?????????

4

• ??????????????
• ??????(James Bond)?????????,??????????????????????
  
• ??????????,????????????????????
• ?????????,??10 ????????

5
???????
6
????

• ??????
• ????????
• i.e. Al, Zn, Fe
• 2 Al 6 HCl 2 AlCl3 3 H2
• ?????????,??CO2
• ???????????
• CaCO3 2 HCl CaCl2 CO2 H2O
• ??????????

7
?14.1 ??????
?? ??
??(hydrochloric acid, HCl) ????,????,????,???????
??(sulfuric acid, H2SO4) ????????,?????????,????
??(nitric acid, HNO3) ????????,?????????
??(acetic acid, HC2H3O2) ????????,?????,??????
??(carbonic acid, H2CO3) ???????????????????
???(hydrofluoric acid, HF) ????,???????
8
????

• ???
• H??????????
• HCl, HF
• HCl????????,???,???????????????????????????

9
????

• ???
• H????????
• H2SO4, HNO3
• ????????????????????????
• ??????????????,??????????????

10
????

• ??(carboxylic acid)
• ?? -COOH ?
• HC2H3O2, H3C6H5O3
• ??? -COOH?? H ????
• ?????????

11
???????
12
????

• ??????
• ???????????????????????(alkaloids)???
• ??????????????,????
• ??,??(hemlock)?????????????(coniine)
• ?????????
• ?????????????????????
• ????????,????????????
• ???????,???,?????
• ???????????

13
?14.2 ??????
?? ??
????(sodium hydroxide, NaOH) ????,???????
????(potassium hydroxid, KOH) ????,??,????
????(sodium bicarbonate, NaHCO3) ?(ammonia, NH3) ???,??????,CO2??????,???????,??????
?????????,????(HCO3)???????(conjugate base)
(??14.4 ?)????????
14
????

• ???????????OH??
• NaOH, Ca(OH)2
• NaOH????????Drano????????
• ??????CO32- ??
• CaCO3 NaHCO3
• ?????????H?????
• ?????

15
????????
16
????(Arrhenius)??

• ????????(??)H??
• HCl(aq) ? H(aq) Cl(aq)
• H?????????,?????,??????????? ??(hydronium
  ion)
• ??????H(aq)?H3O(aq)????,??????????

17

• ???????,????????????,????????????????
• ????????

????? ??????
?????
18
????(Arrhenius)??

• ????????(??)OH???
• NaOH(aq) ? Na(aq) OH(aq)
• ????????,???????????,???????????
• H(aq) OH(aq) ? H2O(l)
• ? ? ? ? ?
• HCl(aq) NaOH(aq) ? NaCl(aq) H2O(l)

19
?????? (Brønsted-Lowery)??

• ?????????
• ???????????????OH,?NH3?????????
• ?????????????????
• ?????????????
• ??????H????
• ??H???????(????????)
• ????????????????????

20
?????? (Brønsted-Lowery)??

• ???(H??)????(donor)?
• HCl????????,????????????????
• HCl(aq) H2O(l) ? H3O(aq) Cl(aq)
• ???(H??)????(acceptor)?
• ??????(?NH3),?????OH??,??????????OH??
• NH3??????????,??????????????
• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq)

21
?????? (Brønsted-Lowery)??

• ??????????,?(?????)??(?????)??????
• HCl(aq) H2O(l) ? H3O(aq) Cl(aq)
• ? ?
• (?????) (?????)
• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq)
• ? ?
• (?????) (?????)

22
????(Amphoteric Substances)

• ?????????????
• ????????????
• HCl(aq) H2O(l) ? H3O(aq) Cl(aq)
• ? ?
• (?????) (?????)
• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq)
• ? ?
• (?????) (?????)

23
???????????

• ?????????????????(reversible reaction)
• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq)
• ? ?
• (?????) (?????)
• NH4(aq) OH(aq) ? NH3(aq) H2O(l)
• ? ?
• (?????) (?????)

24
?????(conjugate acidbase pair)

• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq)
• ? ? ???
  ???

HA B ? A HB ? ?
??? ???
25
??14.1 ????????????????????

• ???????,???????????????????????????
• H2SO4(aq) H2O(l) ? H3O(aq) HSO4(aq)
• HCO3(aq) H2O(l) ? H2CO3(aq) OH(aq)

? ? ??? ???
? ? ??? ???
26
??????
27
????(Neutralization)

• ???????,?????H(aq)??????OH(aq)??H2O(l)?
• ???????????????
• HCl(aq) KOH(aq) ? H2O(l) KCl(aq)
• ? ? ? ? ?
• ??????
• H(aq) OH(aq) ? H2O(l)

???????????????????????
28
????????????

• ????????????????
• HCl(aq) NaHCO3(aq) ? H2O(l) CO2(g) NaCl(aq)
  

29
????

• ???????????????????(???????)
• 2 HCl(aq) Mg(s) ? H2(g) MgCl2(aq)
• H2SO4(aq) Zn(s) ? H2(g) ZnSO4(aq)
• 2 HCl(aq) Fe(s) ? H2(g) FeCl2(aq)
• ???????????,?? ?
• ????????????????????
• 2 HCl(aq) K2O(s) ? H2O(l) 2 KCl(aq)
• 2 HBr(aq) MgO(s) ? H2O(l) MgBr2(aq)

30
????

• ?????????????
• ???????
• 2 NaOH(aq) 2 Al(s) 6 H2O(l) ? 2 NaAl(OH)4(aq)
  3 H2(g)
• ???????????????
• ?????????????,??NaOH (????????????????)???????????
  ?

31
???????????????
32
??(Titration)

• ?????????????????
• ????????NaOH???????HCl
• ??????
• HCl(aq) NaOH(aq) ? H2O(l) NaCl(aq)
• ??????
• H(aq) OH(aq) ? H2O(l)

33

• ??????????????NaOH
• ?OH???,??H??????????
• ???(equivalence point)
• ?????OH????????????????H????????,??????
• ?????????(indicator)????,?????????????????????

34

• ??????????????,??????????
• ?NaOH?HCl?????????(1 mol ?H?1 mol
  ?OH),???(??)?????,?????????(endpoint)

35
??14.4 ????

• ??????HCl??10.00 mL?????0.100 M?NaOH??12.54
  mL???????,???HCl????????
• ??10.00 mL HCl?? 0.100 M?NaOH??12.54
  mL?? HCl?????(mol/L)
• ???
• HCl(aq) NaOH(aq) ? H2O(l) NaCl(aq)

36

• ???
• ??

37
???????
38
??

• ?????????
• HCl(aq) H2O(l) H3O(aq) Cl(aq)
• ????????HCl??
• H3O ?? (H)
• ??????
• ?????????

?????????

• ????????????????????

39

• ??HCl?????????????,??????

40
?14.3 ??
?? (hydrochloric acid, HCl) ?? (nitric acid, HNO3)
??? (hydrobromic acid, HBr) ??? (perchloric acid, HClO4)
??? (hydroiodic acid, HI) ??(????) (sulfuric acid, H2SO4)
41
??

• ????????????
• ?????????
• HF(aq) H2O(l) H3O(aq) F(aq)
• ?HF??????,??????????H3O?F??,???????????HF???
• H3O ltlt HF
• ?????????
• ????????????????????

42

• HF????????,??????HF??????,?????????

43

• ??????????????????(????) ??????
• HA(aq) H2O(l) ? H3O(aq) A(aq)
• ?
  ???
• ??H?A?????,???????,????????H?A?????,???????
  ,??????
• ????
• ????,????????? ,??????
• ????,????? ? ?? ,??????

44
?14.4 ??
??? (hydrofluoric acid, HF) ???(????) (sulfurous acid, H2SO3)
?? (acetic acid, HC2H3O2) ??(????) (carbonic acid, H2CO3)
?? (formic acid, HCHO2) ??(????) (phosphoric acid, H3PO4)
45
??

• ?????????????
• NaOH(aq) ? Na(aq) OH(aq)
• Sr(OH)2(aq) ? Sr2(aq) 2 OH(aq)
• ?????????NaOH??
• OH ?? ( OH)
• ??????
• ?????????

46
?14.5 ??
???? (lithium hydroxide, LiOH) ???? (strontium hydroxide, Sr(OH)2)
???? (sodium hydroxide, NaOH) ???? (calcium hydroxide, Ca(OH)2)
???? (potassium hydroxide, KOH) ???? (barium hydroxide, Ba(OH)2)
47
??

• ??????????????????????OH
• B(aq) H2O(l) ? BH(aq) OH(aq)
• B ?????????
• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq)
• ?NH3??????,???????NH4?OH,???NH3????NH3???
• HO ltlt NH3
• ?????????

48
?????????
49
????????(self-ionization)

• ????(amphoteric)??
• ??????
• HCl(aq) H2O(l) ? H3O(aq) Cl(aq) ?
  ?
• ???????
• NH3(aq) H2O(l) ? NH4(aq) OH(aq) ?
  ?
• ???,????????????,????????
• H2O(l) H2O(l) ? H3O(aq) OH(aq)?
  ?
• H2O Û H OH

50
???????

• ???25??,???????
• H2O(l) H2O(l) ? H3O(aq) OH(aq)
• H3O OH 1.0107 M (?25C???)
• ????????? H3OOH
• ???????(ion product constant for water, Kw)
• Kw H3OOH
• 1.0107 1.0107
• 1.01014 ?????????????

51
????????

• H3OOHKw 1014
• ????(neutral solution)
• H OH 1 x 10-7
• ????(acidic solution)
• H3O gt OH
• H3O gt 1 x 10-7 OH lt 1 x 10-7
• ????(basic solution)
• H3O lt OH
• H3O lt 1 x 10-7 OH gt 1 x 10-7

52
(No Transcript)
53
??14.7 ????????Kw

• ???????OH,?????????????????
• H3O 7.5 105 M
• ??
• ????
• H3OOH Kw 1.01014
• 7.5105 OH Kw 1.01014

54
???????H,?????????????????

• Ca(OH)2 0.20 M

55
???????H,?????????????????

• Ca(OH)2 0.20 M
• OH- 2 0.20 0.40 M

H1 lt OH-,?????
56
pH????????????
57
pH

• ????????????????
• pH lt 7 ????
• pH gt 7 ????
• pH 7 ????

58
?H3O??pH

• ???pH??
• pH log H3O
• ?? H3O1.5107 M (??)????pH??
• pH log H3O
• log(1.5107)
• (6.82)
• 6.82
• ????????????????????
• log 1.0 103 3.00 (2??? )
• log 10.0 103 3.000 (3??? )

59
?14.7 ???????pH?
?? pH
???? 1.03.0
?? 1.82.0
?? 2.22.4
???? 2.04.0
?? 2.83.0
? 2.83.8
?? 2.93.3
?? 3.43.6
?? 3.24.0
?? 4.05.0
?????? 5.6
????? 7.37.4
?? 7.68.0
??(??) 10.5
???? 10.511.5
4 NaOH?? 14
60

• pH???????????(logarithmic scale)
• 1?pH????????H3O??10????

61
?pH??H3O
??1????? ??210x??
pH logH3O pH logH3O
pH logH3O pH logH3O
invlog(pH) invlog(logH3O) 10pH 10logH3O
invlog(pH) H3O 10pH H3O
62
??14.9 ?pH??H3O

• ????pH??4.80,????H3O???

??1????? ??210x??
pH logH3O pH logH3O
4.80 logH3O 4.80 logH3O
4.80 logH3O 4.80 logH3O
invlog(4.80) invlog(logH3O) 104.80 10logH3O
invlog(4.80) H3O 104.80 H3O
H3O 1.6105 M H3O 1.6 05 M
63
???????pH,?????????????????

• Ca(OH)2 0.0010 M
• OH- 2 0.0010 0.0020 M 2.010-3 M

pH -log H -log (5.0 x 10-12) pH 11.3 pH
gt 7, ?????
64
??????pH?????
65
????

• ????????????????pH???
• ???????????????????
• ??????????(HC2H3O2)?????????(NaC2H3O2)???
• ???????????????,???????????
• ????????
• NaOH(aq) HC2H3O2(aq) ? H2O(l) NaC2H3O2(aq)
• ??????????
• HCl(aq) NaC2H3O2(aq) ? HC2H3O2(aq) NaCl(aq)

66
(No Transcript)
67
???????????????????
68
?????

• ?????????,?????????
• CO2 H2O ? H2CO3
• ???????,?????????CO2,?pH??????5.6
• ????(fossil fuel, ??,?????),?????????
• ?????CO2, SO2, NO2
• ?????????
• 2 SO2 O2 2 H2O ? 2 H2SO4
• 4 NO2 O2 2 H2O ? 4 HNO3
• ???pH?????4.3
• pH 4.3????H3O?pH 5.6?20 ?

69
?????

• ??????,??????????????????
• ?????????????
• ????????????
• ??????????
• ???????????????2000?????????????
• ???????????,????????????,?????????

70

• ??????????????????,?????????????????
• ?????1935??,????60??????(?????????)