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水與弱酸弱堿的解離平衡


實驗室k / 2018-07-10

    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)Kθ稱為解離常數(shù)。分別用Kaθ和Kbθ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)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。

 

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

H2O(l) ? H+(aq)+OH-(aq)

    水的解離平衡常數(shù)又稱為水的離子積,符號Kwθ

Kwθ=c(H+)·c(OH-)          (2-6)

    在常溫(18-25℃)時,Kwθ=1.0×10-14。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=-lg[c(H+)/cθ]          (2-7)

    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 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

 

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)

    其解離常數(shù)

Kaθ=[c(H+)/cθ][c(Ac-)/cθ]/[c(HAc)/cθ]

    由于cθ=1.0mol/dm3,可將上式簡化為

Kaθ=[c(H+)c(Ac-)]/c(HAc)          (2-8)

    弱堿NH3·H2O在水中存在如下解離平衡

NH3·H2O(aq) ? NH4+(aq)+OH-(aq)

    其解離常數(shù)為

Kbθ=[c(OH-)c(NH4+)]/c(NH3·H2O)


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