酸碱盐溶液中对水电离的理解和解析

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   水是极弱的电解质,水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的,因此,水的电离极难发生,只能发生微弱的电离。其电离方程式为2H2OH3O++OH-;△H>0,简写为:H2Oc(H+)+c(OH-)水;△H>0。而在任何情况下水电离产生的c(H+)水=c(OH-)水。
  实验测得:在25℃时,纯水中水电离产生的c(H+)水=c(OH-)水=1×10-7mol/L;在100℃时,纯水中水电离产生的 c(H+)水=c(OH-)水=1×10-6mol/L。实验测得,在任何稀水溶液中c(H+)·c(OH-)=KW都是一个常数,水的离子积常数KW只与温度有关。因为水的电离是吸热过程,所以,当温度升高时,水的电离程度增大,KW也增大。例如,在25℃时,水的离子积常数为KW=1×10-14,温度升高到100℃时,水的离子积常数为KW=1×10-12。因此,使用水的离子积时必须指明温度,如不指明温度则认为是25℃。
  一、解题指导
  解答水电离的相关试题时应注意:(1)运用平衡移动原理来分析水的电离平衡移动——定性判断。(2)运用溶液中c(H+)·c(OH-)=KW 和水电离出的c(H+)水=c(OH-)水掌握相关运算——定量计算。(3)正确处理矛盾的主要方面与次要方面的关系,比如,在处理溶液的稀释、电离与水解等关系时,一定要抓住主要矛盾。总之,分析此类试题时,要“定性与定量”、“动态与静态”、“主要与次要”相结合,掌握好水的电离平衡移动过程的分析和对水的电离结果的影响。
  二、原理
  1、酸和碱对水的电离均起抑制作用。只要酸(或碱)的pH相等(不论强弱、不论元数),对水的电离抑制程度相同。如果酸溶液的pH与碱溶液的pOH相等,则两溶液中水的电离程度相同。
  例1:在25℃下,pH=3的HnA溶液和pH=11(即pOH=3)的B(OH)n溶液中,由水电离出的c(H+)是多少?
  解析:在pH=3的HnA溶液中:
  c(H+)水=c(OH-)水=c(OH-)溶液==1×10-11(mol/L);
  在pH=11(即pOH=3)的B(OH)n溶液中:
  c(H+)水=c(OH-)水=c(OH+)溶液=1×10-11(mol/L)。
  2、在凡能水解的盐溶液中,水的电离均受到促进。在同一温度下,当强酸弱碱盐的pH和强碱弱酸盐的pOH相等时,则促进水的电离程度相同。
  例2:在25℃下,pH=4的NH4Cl溶液中,由水电离出的c(H+)是多少?pH=10(即pOH=4)的CH3COONa溶液中,由水电离出的c(OH—)是多少?
  解析:在pH=4的NH4Cl溶液中:c(H+)水=c(OH+)溶液=1×10-4(mol/L);
  在pH=10(即pOH=4)的CH3COONa溶液中:
  c(OH-)水=c(OH-)溶液==1×10-4(mol/L)。
  三、总结
  25℃的某溶液,由水电离出的c(H+)水=1×10-a或c(OH-)水=1×10-amol/L,则有:
  1、当a>7时,溶液中c(H+)水=c(OH-)水<1×10-7mol/L,抑制了水的电离,这是由于向纯水中引入了H+或OH—。
  (1)加酸、加硫酸氢钠等,所得溶液显酸性。
  其溶液中的c(H+)=mol/L=1×10-14+a(mol/L);其溶液的pH=14-a。
  (2)加碱,所得溶液显碱性。
  其溶液中的c(H+)=c(H+)水=1×10-amol/L;其溶液的pH=a。
  2、当a<7时,溶液中c(H+)水或c(OH-)水>1×10-7mol/L,促进了水的电离,是由于向纯水中加入了能水解的盐。
  (1)加入强酸弱碱盐,如NH4Cl等,所得溶液显酸性。
  其溶液中的c(H+)=c(H+)水=1×10-amol/L;其溶液的pH=a。
  (2)加入强碱弱酸盐,如CH3COONa等,所得溶液显碱性。
  其溶液中的c(H+)==1×10-14+a(mol/L);其溶液的pH=14-a。
  例3:室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离出的c(OH—)为(C、D)。
  A、1.0×10-7mol/LB、1.0×10-6mol/L
  C、1.0×10-2mol/L D、1.0×10-12mol/L
  解析:pH=12的溶液为碱性溶液,其中c(H+)溶液=1×10-12mol/L,c(OH-)溶液=1×10-12mol/L。碱性溶液的形成是多方面的:(1)若是碱溶液,则c(OH-)水=c(H+)水=c(H+)溶液=1×10-12mol/L ;(2)若是强碱弱酸盐溶液,则溶液中c(OH-)水=c(OH-)溶液==1×10-2(mol/L)。
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