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条件的改变对水电离平衡的影响

时间:2013-11-27栏目:化学论文

  条件的改变对水电离平衡的影响
  
  山东 胶州 ●潘曰芹
  
  盐类的水解是《化学反应原理》的重要内容,而水的电离是重点也是难点,许多教师在讲解水的电离时花费了很大的精力,但收效不佳。如何突破这一难点,让学生易于理解,并能灵活应用,就成了一个重要课题。在这里我结合多年的教学与实践,谈谈个人的做法。
  
  水的电离的难点在于真正理解条件的改变对水电离平衡的影响,本文着重剖析讨论水电离的内涵,深入探讨条件的改变对水电离平衡的影响。
  
  25℃纯水中,c(H+)=c(OH-)=10-7mol.L-1,水的离子积Kw为10-14。在任何稀溶液中,水电离出的H+永远等于水电离出的OH-,当改变条件时,对水的电离平衡有何影响,怎样移动?下面逐一分析:
  
  一、对纯水升高温度
  
  因水的电离过程是吸热的,故升高温度促进水的电离,水电离出的 c(H+)=c(OH-) > 10-7mol·L-1 ,但仍呈中性。
  
  二、外加酸或碱(以下不加说明,温度都是指常温下:25 ℃)
  
  (1)在水中滴加盐酸或醋酸,由于酸电离出的c(H+)远大于水电离出的c(H+),故水的平衡左移,抑制水的电离,水电离出的
  
  c(H+)=c(OH-) <10-7mol·L-1。如常温下,PH=1的盐酸中,水电离出的H+ 浓度是多少?
  
  解析:在酸溶液中,氢离子来源于酸和水,OH-只来源于水。故Kw=c(H+)酸+水·c(OH-)水 = 1.0×10-14 ,PH=1的盐酸中c(H+)=1×10-1mol·L-1,c(OH-)水=c(H+)水=1.0×10-13mol·L-1,故水电离产生的H+ 浓度是1.0×10-13mol·L-1。比常温下水中OH-和 H+浓度1×10-7mol·L-1小很多,可见由于氯化氢的加入,水的电离程度变小。
  
  (2)在水中滴加NaOH或氨水,由于碱电离出的c(OH-)远大于水电离出c(OH-),故水的平衡左移,抑制水的电离,水电离出的
  
  c(H+)=c(OH-) <10-7mol·L-1。如常温下,PH=13的氢氧化钠溶液中,水电离产生的OH- 离子浓度是1.0×10-13mol·L-1。
  
  三、外加盐溶液
  
  (1)加可水解的盐,由于可水解的盐电离出的弱酸根或弱碱根离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质,从而使水的电离平衡右移,促进了水的电离,故水电离出的c(H+)=c(OH-) > 10-7mol·L-1。如常温下,某NH4Cl溶液的PH=3 ,水电离出的H+ 浓度是多少?溶液中的OH-浓度是多少?
  
  解析:NH4Cl本身只能电离产生NH4+和Cl- 离子,溶液中的OH- 和H+ 只能来源于水,故水电离出的H+ 浓度是1×10-3mol·L-1 ,溶液中的OH-浓度是1×10-11mol·L-1 。有的同学会产生疑问:水电离产生的OH-和H+浓度应该相等,现在怎么不相等了?这是因为NH4+水解,结合相当一部分OH-生成了NH3·H2O分子,1×10-11 mol·L-1是指溶液中自由移动的OH- 浓度。通过数据比较可以看出:PH=3的NH4Cl溶液中H+ 浓度比室温时水中H+ 浓度大得多,加入NH4Cl后水的电离程度增大。
  
  再如PH=11的NaHCO3aq中,水电离出的c(OH-) =10-3mol·L-1。
  
  而PH=3的NaHSO3aq中,因为HSO3-的电离大于水解,故使水的电离平衡左移,水电离出的c(H+)=10-11mol·L-1<10-7mol·L-1。
  
  (2)加不水解的盐(NaCl、NaHSO4),加NaCl这样的强酸强碱的正盐,因电离出的阴、阳离子与水电离出的H+、OH-不能结合生成弱电解质,故对水的电离无影响;而加NaHSO4aq,因能电离出H+,故使水的电离平衡左移,抑制水的电离,水电离出的c(H+)=c(OH-)<10-7mol·L-1。
  
  总之,盐的水解可促进水的电离,不水解的盐可能对水的电离没有影响,也可能抑制水的电离。
  
  影响水电离的因素归纳:任何水溶液中由水电离出的总的
  
  c(H+)与c(OH-)一定相等。
  
  (1)升高温度促进水的电离。
  
  (2)外加试剂:①同种离子抑制电离(如加酸或碱)。②反应的离子(如加可水解的盐)或活泼金属促进水的电离。③盐的水解促进水的电离(加入能水解的盐,水的电离平衡可能向左,也可能向右移动,抑制或促进水的电离)。 ④加入不水解的盐强酸强碱盐,水的电离平衡不移动。
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