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浅谈水的电离与溶液的酸碱性

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:03:40  分类: 农业农村 手机版

摘 要:水是一种由氢和氧两种元素构成的无机化合物,在常温下以液态的形式存在,纯水可以导电,但是在通常情况下导电性接近于0,是一种极弱的电解质。在任何稀溶液中都存在水的电离平衡,从而影响溶液的酸碱性,故研究水的电离平衡与溶液的酸碱性就显得很有必要。

关键词:电解质溶液;水的电离;溶液的酸碱性

高考中常涉及水的电离与溶液的酸碱性,且该知识点的出题思路比较灵活,常与元素及其化合物有关知识进行出题考查,难易程度弹性很大。笔者根据自己在教学过程中了解的一些知识,为了帮助学生更好地了解和把握对电解质溶液中水的电离与溶液的酸碱性等知识点,现对这部分问题的理论以及部分例题进行阐述,为方便学生进行解题提供科学依据。

一、纯水的电离

水的电离属于吸热反应,升高温度平衡向正向移动,c(H+)和c(OH-)浓度同时增大,但是c(H+)和c(OH-)相等,溶液的性质不会发生改变。常温下纯水电离出的c(H+)等于c(OH-),其含量均为1×10-7mol/L,即水的离子积常数在常温下为1×10-14,氢离子指数为7,电离度α为1.8×10-9。电离度具有较高的稳定性,只有在温度变化下才会出现变化,因此,当电解质溶液的温度发生变化时,水的离子积常数值和氢离子指数也会发生变化,导致溶液的酸碱性发生变化。举个例子分析,在当纯水加温至100℃时,水的离子积常数值为10-12,那么此时的pH、c(H+)、c(OH-)以及电离度α的数值为多少?由于水的温度升高,水的电离度也会呈相同的变化,但c(H+)仍然等于c(OH-),因此,溶液仍为中性,c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol/L,pH为6,电离度α为1.8×10-8。

二、酸溶液中水的电离

由于酸溶液中的氢离子增多,导致水的电离平衡被破坏,水的电离方程式为:H2O+H2O■H3O++OH-,而酸溶液会使得水的电离平衡向左移动,导致电离度降低。因此,在酸性溶液中,氢离子主要来自酸溶液,而少量的氢氧根离子来自于水。举例分析,常温下pH为4的HNO3溶液中,c(OH-)以及水电离中的c(H+)和c(OH-)数值为多少?从溶液分析,硝酸为酸性较强的物质,且pH值为4,说明c(H+)的值为10-4mol/L,并根据水的离子积常数在常温下为1×10-14可得c(OH-)为1×10-10mol/L,而由于水电离的c(H+)值为10-10mol/L<1×10-4mol/L,硝酸中水的电离较小,因此可以忽略不计,而常温下纯水为c(H+)值为1×10-7mol/L>10-10mol/L,因此,可以推断出酸溶液可使水的电离度降低,相当于往纯水中加入强酸后抑制了水的电离。

三、碱溶液中水的电离

碱性溶液使得氢氧根离子增多,导致了水的电离被抑制,也使得水的电离平衡向左移动,导致水电离度减小。因此,在碱性溶液中,氢氧根离子主要来自碱性溶液,而少量的氢氧离子来自水。例如,常温下在pH为10的KOH溶液中,c(OH-)值以及水电离出的c(H+)和c(OH-)数值为多少?首先根据溶液的pH分析可得出,常温下KOH溶液中,c(H+)值为10-10mol/L,其c(OH+)值为10-4mol/L,并根据H2O■OH-+H+,可得水电离出c(H+)和c(OH-)都为10-10mol/L,与常温下1×10-7mol/L的c(OH-)相比较小,水的电离度降低,水电离中的c(OH-)被忽略,相当于往纯水中加入强碱后抑制了水的电离。

四、盐溶液中水的电离

盐溶液中无过多的酸或碱,其氢离子和氢氧根离子均来自于水,但是由于盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子与H2O发生反应,导致水的电离平衡发生移动,待水的电离平衡重新构成时,溶液中的c(H+)和c(OH-)数值不相等,溶液便呈现不同的酸碱性。根据盐的类型可以分为三种情况:强酸弱碱盐溶液中水的电离、强碱弱酸盐溶液中水的电离以及强酸强碱盐溶液中水的电离。在第一种情况下,水电离出的弱碱阳离子与OH-发生反应形成弱碱,使得溶液中的氢离子相对过剩,导致c(OH-)小于c(H+),即溶液pH<7。在第二种情况下,水电离产生的弱酸阴离子与氢离子反应生成酸,使得溶液中的氢氧根离子相对过剩,导致c(OH-)大于c(H+),即溶液pH>7。在第三种情况下,盐电离出的离子不会与H2O发生反应,因此与常温下纯水相同,c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L,溶液pH=7呈中性。

虽然水的离子积常数在常温下是一个固定值,但是溶液中若是存在氢离子或氢氧根离子则可能对水的电离平衡造成影响,在实际做题训练时一定要弄清楚是哪种情况导致水的电离平衡发生移动,再具体情况具体分析,找到解决问题的方法,加快做题的速度和提高解题的能力。以上是笔者归纳的一点有规律的知识点,希望有助于对这一部分内容一些迷惑的同学解决困难,提高学习成绩。

参考文献:

[1]王开山.例析与水的电离和溶液酸碱性有关试题的解答及突破策略[J].中学生数理化:高二版,2012,21(11):38-39.

[2]周金玲.小议“水的电离和溶液的酸碱性”[J].软件:教育现代化(电子版),2014,32(2):152-153.

[3]马亚楼.“弱电解质的电离和溶液的酸碱性”同步测试题[J].中学生数理化:高二高三版,2014,16(9):45-46.

编辑 谢尾合

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