弱電解質(zhì)的解離平衡
銅臭 / 2022-07-12
2.3.1解離平衡及解離常數(shù)
除少數(shù)強酸、強堿外，大多數(shù)酸和堿在水溶液中的解離是不完全的，且解離過程是可逆的，最后酸或堿與它解離出來的離子之間建立了動態(tài)平衡，該平衡稱為解離平衡。解離平衡是水溶液中的化學平衡，其平衡常數(shù)K稱為解離常數(shù)。分別用K和K表示弱酸和弱堿的解離常數(shù)，其值可由熱力學數(shù)據(jù)計算，也可由實驗測定。
解離常數(shù)的大小表示弱電解質(zhì)的相對強弱。弱電解質(zhì)的解離常數(shù)只與溫度有關，與濃度和壓力無關。但溫度對解離常數(shù)的影響不大，所以在研究常溫下的解離平衡時，通常不考慮溫度對解離常數(shù)的影響。
2.3.1.1水的解離平衡
純水是一種很弱的電解質(zhì)，存在下列解離平衡
H?O(l)一H?(aq) + OH?(aq)
水的解離平衡常數(shù)又稱為水的離子積，符號Kw。
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在常溫(18-25°C) 時，K=1.0x10?¹?。純水中H?濃度和OH?濃度相等，呈中性。如H?濃度大于OH?濃度，呈酸性，反之呈堿性。生產(chǎn)和科學實驗中常用pH值表示溶液的酸堿性。
pH=7,溶液為中性; pH>7,溶液呈堿性; pH<7, 溶液呈酸性。粗略測定溶液的pH 值，可用pH試紙。 精確測定時，要用pH計。一些常見的液體都具有一定范圍的 pH值范圍，如表2-4所示。
表2-4 一些常見液體的pH值
| 液體 |
檸檬汁 |
酒 |
醋 |
番茄汁 |
人尿 |
牛奶 |
人唾液 |
飲用水 |
人血液 |
海水 |
| pH值 |
2.2~2.4 |
2.8~3.8
|
3.0 |
約3.5 |
4.8~8.4 |
6.3~6.6 |
6.5~7.5 |
6.5~8.0 |
7.3~7.5 |
約8.3 |
2.3.1.2弱酸弱堿的解離 平衡
弱酸HAc在水中存在如下解離平衡:
HAc(aq)⇔H?(aq) + Ac?(aq)
2.3.1.3電離度和稀釋定律
電離度是弱電解質(zhì)達到解離平衡時，已解離的濃度與起始濃度的比值，用α表示。
電離度大小可以表示弱電解質(zhì)的相對強弱。電離度除和電解質(zhì)的本性有關外，還和溶液的濃度、溫度有關。
電離度和解離常數(shù)之間存在著一定的關系。
弱電解質(zhì)AB的解離常數(shù)為K，電離度為α,起始濃度為c，則
式(2-11) 表明弱電解質(zhì)溶液的濃度、電離度和解離常數(shù)之間的關系。在一定溫度下，弱電解質(zhì)的電離度a隨其濃度的減小面增大，這個關系式稱作稀釋定律。
一元弱電解質(zhì)電離 出來的離子濃度為
任何共軛酸堿的解離常數(shù)之間都有同樣的關系，即.jpg "公式")
互成反比，這體現(xiàn)了 共軛酸堿之間的強度的關系，酸越強，其共軛堿越弱，強酸(如HCl、 HNO?)的共軛堿 (Cl?、NO??) 堿性極弱，可認為是中性的。根據(jù)前面關系式，也可看出，只要知道共軛酸堿中酸的解離常數(shù)Ka，便可算出其共軛堿的解離常數(shù)，或已知堿的解離常數(shù)Kb，便可算出其共 軛酸的解離常數(shù)Ka。例如，已知HAc的Ka=1.74x10??，則Ac?的Kb為:Kb=5.75x10?¹?。
2.3.2多元弱酸的解離平衡
多元弱酸的解離是分級進行的，每級都對應一個解離平衡， 都有一個解離常數(shù)。以氫硫 酸H?S為例，其解離過程按以下兩級進行
H?S二級解離的解離常數(shù)比級解離常數(shù)要小得多， 
計算溶液中H?濃度時，由于多元弱酸大多
一般可忽略二級解離平衡， 與計算一元弱酸H?濃度的方法相同。
例2-10計算在0.10mol/dm³ H?S溶液中的H?、S²?濃度及pH值。
從以上計算可知，對于二元弱酸溶液，其負二價酸根離子的濃度在數(shù)值上等于二級解離常數(shù)。該結(jié)論僅適用于純的二元弱酸溶液。
例2-11計算下列鹽溶液的 pH值:
(1) 0.10mol/dm³NaCN溶液;
(2) 0. 01mol/dm³Na?S溶液。
2.3.3緩沖溶液
2.3.3.1同離子效應
與所有的化學平衡-樣，當溶液的濃度、溫度等條件改變時，弱酸、弱堿的解離平衡會發(fā)生移動。在弱酸或弱堿溶液中加人與它們具有相同離子的強電解質(zhì)時，使得弱電解質(zhì)的解離度 降低，這種現(xiàn)象稱為同離子效應。在0. 10mol/dm³HAc溶液中，加入NaAc晶體，使得NaAc濃 度為0.10mol/dm³時，α(HAe)只有0.018%，與未加人NaAc晶體時a(HAe) = 1.3% (例2-8 的結(jié)果)相比，HAc的解離度大大降低了，這就是同離子效應的結(jié)果。
2.3.3.2緩沖溶液
由弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸組成的溶液具有- 種很重要的性質(zhì)，其pH值能在一定范圍內(nèi)不因稀釋或外加少量的酸和堿而發(fā)生顯著變化。也就是說，對外加的酸和堿具有緩沖的能力。這種由弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸組成的且對外來的酸和堿具有緩沖作用的溶 液稱為緩沖溶液。例如，在HAc和NaAc的混合溶液中，NaAc 是強電解質(zhì)，完全解離，由于同離子效應，抑制了HAc的解離，從而使H濃度較小。
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