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浅谈溶液中水的电离度

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:03:08  分类: 政法系统 手机版


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一、纯水中水的电离度水是一种极弱的电解质,它能进行微弱的电离:

H2O+H2OH3O++OH-

由于电离过程需要吸收热量,所以温度升高,水的电离平衡向电离方向移动,水的电离度增大。也就是说,纯水的电离度只受温度影响,温度升高,电离度增大。由于纯水中H+和OH-全部来自于水的电离,而且c(H+)=c(OH-),所以通过比较c(H+)或c(OH-)大小,可间接比较水的电离度大小,水的电离度(α)正比于c(H+)或c(OH-)。例1经测定25℃时纯水中pH=7,100℃时纯水中pH=6,求两种温度下c(H+)、c(OH-)、α为多大。

解析25℃时,pH=7,c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L由于纯水c(H2O)=1000 g/L18 g/mol=55.6 mol/L故α=1×10-7mol/L55.6 mol/L×100%=1.8×10-7%100℃时,pH=6,c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol/L故α=1×10-6mol/L55.6 mol/L×100%=1.8×10-6%二、酸溶液中水的电离度由于酸电离出的氢离子抑制了水的电离,使水的电离平衡向左移动,H2O的电离度减小。酸溶液中的H+主要来自于酸,水电离的H+很少可以忽略不计。但是,酸溶液中OH-全部来自于水的电离,因此完全可以通过分析比较酸溶液中c(OH-)的大小变化,而确定水的电离度变化。由于纯水和稀水溶液中水的初始浓度可以认为基本相同,故水的电离度正比于c(OH-)。例2常温下1×10-4 mol/L盐酸中水的电离度α1,跟纯水中水的电离度α2的比值为多少?解析因为盐酸是强酸,所以其H+浓度为:c(H+)=1×10-4mol/L

据Kw=1×10-14c(OH-)=1×10-10mol/LOH-完全来自于水。而25℃时纯水中:c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-10mol/L1×10-7mol/L=1×10-3可见酸溶液中水的电离度减小了。

三、碱溶液中水的电离度

碱在水中电离出的OH-,抑制了水的电离,也使水的电离平衡向左移动,使水的电离度减小。碱溶液中OH-主要来自于碱,水电离的OH-可忽略不计。但是碱溶液中c(H+)全部来自于H2O的电离。因此,通过分析比较碱溶液中c(H+)的大小变化,而确定水的电离度变化,碱溶液中水的电离度正比于c(H+)。

例3常温时pH=10的氨水中水的电离度α1,跟纯水中的电离度α2比值是多少?

解析pH=10时,c(H+)=1×10-10mol/L而纯水中:c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-10mol/L1×10-7mol/L=1×10-3

可见碱溶液中水的电离度同样减小了。

四、盐溶液中水的电离度盐可分为正盐、酸式盐和碱式盐等,对正盐而言,它本身并不能电离出H+和OH-,所以溶液中的H+和OH-均来自于水。但因为一些盐与水发生反应,使得水的电离平衡向电离方向发生移动,水的电离度增大,待建立新的平衡时,一般而言,c(H+)≠c(OH-)。根据盐的不同组成,正盐溶液中水的电离度可分为以下几种情况。

1.强酸强碱盐溶液中水的电离度强酸强碱盐溶液中,盐电离出的阴、阳离子都不跟溶液中的H+和OH-结合形成弱龟解质,从而没有破坏水的电离平衡,所以水的电离度不变,相同温度下,溶液中水的电离度跟纯水的电离度相同。由于溶液中的H+和OH-都是不增减地来自于水,从而通过分析比较c(H+)或c(OH-)大小可比较水的电离度大小。

2.强酸弱碱盐溶液中水的电离度

强酸弱碱盐溶液中,盐电离出的弱碱阳离子可跟水电离出的OH-结合而生成难电离的弱碱,从而打破了水的电离平衡,使水的电离平衡向右移动,水的电离度增大。由于水电离的OH-有一部分参与形成弱碱而消耗,故达到平衡时溶液中OH-的量不等于水实际电离出的OH-的量。但是,由于水电离的H+完完全全存在于溶液中,故达到平衡时,溶液中的c(H+)等于水实际电离出的c(H+)。所以,只要通过分析比较溶液中c(H+)大小变化就能确定水的电离度变化,强酸弱碱盐溶液中水的电离度正比于c(H+)。

例4常温下pH=4的NH4Cl溶液中水的电离度α1是纯水的电离度α2的多少倍?

解析pH=4时,c(H+)=1×10-4 mol/Lc(H+)只能来自于水,而纯水中:c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-4mol/L1×10-7mol/L=1×103

3.强碱弱酸盐溶液中水的电离度

强碱弱酸盐溶液中,盐电离出的弱酸阴离子可跟水电离出的H+结合而生成难电离的弱酸,从而打破了水的电离平衡,水的电离平衡向右移动,水的电离度增大。由于水电离的H+有一部分参与形成弱酸而消耗,故达到平衡时溶液中H+的量并不等于水实际电离出的H+的量。但是,由于水电离的OH-没有增减地存在于溶液中,故达到平衡时溶液中的c(OH-)等于水实际电离出的c(OH-)。所以,只要通过分析比较溶液中的c(OH-)的大小变化就能确定水的电离度变化,强碱弱酸盐溶液中的水的电离度正比于c(OH-)。

例5常温时pH=10的CH3COONa溶液中水的电离度α1是纯水电离度α2的多少倍?

解析pH=10时,c(H+)=1×10-10mol/Lc(OH-)=KWc(H+)=1×10-4mol/L

而纯水中,c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-4mol/L1×10-7mol/L=1×103

4.弱酸弱碱盐溶液中水的电离度

弱酸弱碱盐溶液中,盐电离出的弱酸阴离子、弱碱阳离子都分别可以跟水电离出的H+和OH-结合形成弱酸、弱碱,从而打破水的电离平衡,水的电离平衡向右移动,水的电离度总是增大。由于水电离出的H+和OH-都有部分参与形成弱电解质而消耗,溶液中H+和OH-的量并不等于水实际电离的H+和OH-的量。所以,溶液中的c(H+)、c(OH-)大小变化都不能用来衡量水的电离度大小变化。

综上所述,酸或碱溶液中水的电离度远小于纯水的电离度,在比较溶液中水的电离度大小时,酸溶液中可采用c(OH-)衡量,碱溶液中可采用c(H+)衡量。能水解的盐溶液中,水的电离度远大于纯水的电离度,强酸弱碱盐溶液中水的电离度大小可采用溶液中c(H+)衡量,强碱弱酸盐溶液中水的电离度大小可采用溶液中的c(OH-)衡量,弱酸弱碱盐溶液中水的电离度大小却不能用c(H+)或c(OH-)来衡量。(收稿日期:2015-05-16)

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