一元弱酸和弱碱的电离平衡(第二讲)

一、水的解离反应用精密的电导仪测定，发现水有极微弱的导电能力。其原因是水存在着下列的解离平衡:(aq)OH(aq)OHO(l)HO(l)H-322H+实验测得，298K时纯水中，[H+]=[OH-]=1.00×10-7mol/L。第二节弱酸弱碱的电离平衡简化为：(aq)OH(aq)HO(l)H-2OHHCCCCKOHHW水的离子积因此，在25℃时：14W101K其数值与温度有关，随着温度的升高而增大。为了方便，室温下都可采用1×10-14t/℃5102025501000.1850.2920.6811.0075.4755.114W10/K不同温度下水的离子积二、溶液的酸碱性和PH值溶液的酸碱性取决于溶液中C(H+)和C(OH-)的相对大小：酸性溶液：OHCLmol101HC17纯水或中性溶液：OHCLmol101HC17碱性溶液：OHCLmol101HC17当c(H+)比较小时，常用pH（或pOH）表示溶液酸碱性定义：θθ)OH(logpOH,)H(logpHccccpH=7中性pH7酸性pH7碱性pH+pOH=pKw=14相关规定H-lgc/HclgHpOH-lgc/OHclgOHp2WcOHcKHc根据：OHc/cKlgHp2W）（OHpHplgKKpWW室温下：14OHpHplgKKpWW]A[]OH][HA[bK]HA[]A][H[aK对于一元弱酸HA:HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A－(aq)对于一元弱碱A－:A－(aq)+H2O(l)HA(aq)+OH－(aq)·wbaK]OH][H[KK1、解离平衡常数三、弱酸和弱碱的电离平衡通常把Ka=10-2～10-7的酸称为弱酸，Ka10-7的酸称为极弱酸，弱碱亦可按Kb大小进行分类。是弱酸、弱碱的标准解离常数，是表征弱酸、弱碱解离程度大小的特征性常数，其值越小，表示其解离程度越小，酸性、碱性越弱。baKK、与浓度无关，而与温度有关，但温度对他们的影响不显著，在温度变化不大时，通常采用常温下的数值。baKK、二、一元弱酸解离平衡及其计算一元弱酸水溶液存在两种质子传递平衡，以HAc为例：OHcHA2OHcA3-OHOH22OHOH3-要精确计算一元弱酸溶液中的[H+]浓度，比较复杂，实际工作中也没有必要那么精确，通常在误差允许的范围内可采用近似计算。（1）当酸不是太弱，液体浓度也不是太低，即时，可以忽略水的解离（大多数情况都可以忽略，因此省略不写），只考虑一元弱酸的解离平衡。WaK20Kc条件一一元弱酸HA在水中的电离：起始时：c000平衡时：c0-xxxHA在水中的电离表达式为：xcxHAAHK02a0cK-xKx0aa2即，a0aaKc412K2KHx解得，精确公式HA(aq)H+(aq)+A－(aq)从上式可知[H+]的浓度直接与c0/Ka有关。考虑到[HA]=c0浓度下HA的电离度为5%，我们可以直接把[H+]=0.05c0带入HA的电离平衡表达式中，得：38005.095.0Kc,Kc05.0cc05.02a0a0020当电离度α≦5%,c0/Ka≥380,即c0-x≈c0，则x2/c0=Ka因此，[H+]≈的必要条件为c0/Ka＞3800acK最简公式此时，溶液的电离度α=[H+]/c0=/c0=也就是说，起始浓度越小，电离度越大。0acK0a/cK条件二例题3.1：试求0.1mol/L一氯乙酸（CH2ClCOOH）溶液的PH值。已知Ka,CH2ClCOOH=1.4X10-3解：0104.1x104.1x104.1x-1.0x4323-2，%5]H[,38044.71104.1/01.0K/c3a0即因此，应进行精确计算wa0K20KcCH2ClCOOHH++CH2ClCOO－开始时0.1xx平衡时0.1-xxx96.1PHL/mol101.1HX2例3.2.计算0.1mol/LHAc溶液中[H+]与[Ac-]及电离度α.5001075.110.0KC5θaa解:因为13a1033.1][HLmolCK酸%33.110.01076.15aaCKw65aaK201057.11075.11.0KC5)HA(a1075.1K已知（2）当考虑到弱酸的浓度太稀或者酸太弱，即时，就不能忽略水的电离。c（H+）=c（A-）+c（OH-）WaK20KcHAH++A－H2OH++OH－上式说明一元弱酸溶液中的C（H+）来自一元弱酸的解离和水的质子自递反应。HcKOHcHcHAcKAcwa和waKHAcKHc即，当c0/Ka＞380时，HA的平衡浓度c（HA）≈c0，则公式可以简化为：w0aKcKHc平衡时的浓度哦切记，切记！例3.3计算1.0×10-4mol/lHCN溶液的pH。课堂习题10)(1093.4HCNaK已知　K＜　CKwa201093.41093.40.114100解：5001093.4100.11040＞　KCa且62.6104.217pHLmolKKw0aθC][H总结（1）当（可以忽略水的电离），c0/Kb380（解离度α5%）时，需精确求解：WaK20Kca0aaKc412K2KH（2）当（可以忽略水的电离），c0/Kb≥380（解离度α5%）时，可用最简公式：WaK20Kc0acKH（3）当（不能忽略水的电离），且c0/Kb380（解离度α5%）时，可用公式：WaK20KcwaKHAcKH（4）当（不能忽略水的电离），且c0/Kb≥380（解离度α5%）时，可用公式：WaK20Kcw0aKcKH一元弱碱BOH在水中的电离：OHBBOH起始时：c000平衡时：c0-xxxBOH在水中的电离表达式为：xcxBOHOHBK02b0cK-xKx0bb2即，碱电离常数三、一元弱碱的解离平衡及其计算由一元弱酸的公式以及条件，同理，我们来看一下一元弱碱的解离平衡公式及计算：（1）当酸不是太弱，液体浓度也不是太低，即时，可以忽略水的解离（大多数情况都可以忽略，因此省略不写），只考虑一元弱酸的解离平衡。WbK20Kc同样，当c0/Kb≥380时，[OH-]≈,即可以忽略碱的电离，反之，必须精确求解。0bcKb0bbKc412K2KOHx解得，精确求OH-的公式例3.4计算0.1mol/LNH3·H2O溶液的解离度α和PH.解：mol/L1.0c,1074.1K5NH,b3碱已知w6-5-bK201074.11074.11.0Kc碱4001074.1/1.0K/c5-b碱因此，按最简单式子计算：L/mol1032.11074.110.0KcOH3-5-b碱（2）当考虑到弱酸的浓度太稀或者酸太弱，即时，就不能忽略水的电离。c（OH-）=c（B+）+c（H+）BOHB++OH－H2OH++OH－OHcKHcOHcBOHcKBcwa和WbK20Kc%32.1%1001.01032.1%100cOH3-碱12.11Hp88.21032.1lgOHp3-，wbKBOHcKOHc即，当c0/Kb＞380时，BOH的平衡浓度c（BOH）≈c0，则公式可以简化为：w0bKcKOHc四、解离度和稀释定律弱酸、弱碱在溶液中解离程度可以用解离度α表示。解离度即为弱电解质已经解离度的分子除以未解离前弱电解质的分子。%100解离前分子总数已解离的分子数解离度与解离常数之间的定量关系：设一元弱酸HA的解离常数为，解离度α，HA的浓度为c，则：aKHcA-cHA平衡浓度c-cαcαcα当，解离的HA很少，1-α≈1，则上式子可改写为：380KcacKcKa2a或推广到一般，得cKcKi2i或该式子表示解离度、解离常数、溶液浓度三者之间的关系，称为稀释定律。它表明：在一定温度下，同一弱电解质的解离度与浓度的平方根成反比，即溶液越稀，解离度越大；相同浓度时，不同弱电解质的解离度与解离常数的平方根成正比，解离常数越大，解离度也越大。结论