最后更新: 2025-10-28 21:21 查看: 181 次纠错评论(0) 课件开VIP

电离平衡与电离常数

酸、碱、盐都是电解质，在水中都能电离产生离子。根据电解质在水溶液中电离能力的大小，又可把电解质分为强电解质和弱电解质。强电解质在溶液中能完全电离，弱电解质在溶液中只能部分电离。如何认识弱电解质的电离过程？不同弱电解质的电离程度是否有区别？电离程度会受哪些因素的影响？

## 弱电解质的电离平衡
强酸、强碱和大多数盐是强电解质，弱酸、弱碱和水均为弱电解质。

当弱电解质溶于水，在水分子的作用下，弱电解质分子电离出离子，而电离产生的离子又可以重新结合成分子。弱电解质的电离过程是可逆的，这两种相反的趋势最终将达到电离平衡状态。弱电解质电离平衡的建立过程可用图 3.5 表示。

![图片](/uploads/2025-10/969dd8.jpg)

由于弱电解质的电离过程是可逆的，所以电离方程式中用＂$\rightleftharpoons$＂表示。如醋酸（一元弱酸）和一水合氨（一元弱碱）的电离方程式分别为：

$$
\begin{aligned}
& \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH} \rightleftharpoons \mathrm{CH}_3 \mathrm{COO}^{-}+\mathrm{H}^{+} \\
& \mathrm{NH}_3 \cdot \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{NH}_4^{+}+\mathrm{OH}^{-}
\end{aligned}
$$

电离平衡也是动态平衡，化学平衡移动原理也适用于电离平衡。当浓度、温度等条件改变时，弱电解质的电离平衡也会发生移动。

## 电离平衡常数

对一元弱酸或弱碱来说，在一定温度下达到电离平衡时，溶液中电离形成的各种离子浓度的乘积与未电离的分子浓度之比是一个常数，这个常数称为电离平衡常数，简称电离常数。例如，醋酸的电离平衡常数表达式为：

$$
K_{\mathrm{a}}=\frac{\left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{COO}^{-}\right]}{\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}\right]}
$$

在 $25{ }^{\circ} \mathrm{C}$ 时醋酸的电离平衡常数 $K_{\mathrm{a}}=1.8 \times 10^{-5}$ 。由此可知醋酸的电离程度很小，大部分醋酸仍以醋酸分子的形式存在。

通常用 $K_{\mathrm{a}}$ 表示弱酸的电离平衡常数，$K_{\mathrm{b}}$ 表示弱碱的电离平衡常数。例如，一水合氨的电离平衡常数表达式为：

$$
K_{\mathrm{b}}=\frac{\left[\mathrm{NH}_4^{+}\right]\left[\mathrm{OH}^{-}\right]}{\left[\mathrm{NH}_3 \cdot \mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right]}
$$

在 $25{ }^{\circ} \mathrm{C}$ 时 $\mathrm{NH}_3 \cdot \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ 的电离平衡常数 $K_{\mathrm{b}}=1.8 \times 10^{-5}$ 。电离平衡常数的大小，反映了弱酸、弱碱的相对强弱。

![图片](/uploads/2025-10/1753d8.jpg)
 
 
 多元弱酸的电离是分步进行的，每步的电离平衡常数，通常用 $K_{\mathrm{a} 1} 、 K_{\mathrm{a} 2}$ 来表示第一步、第二步的电离平衡常数。例如碳酸的电离分两步进行：

第一步电离： $\mathrm{H}_2 \mathrm{CO}_3 \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{HCO}_3^{-}$

$$
K_{\mathrm{a} 1}=\frac{\left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{HCO}_3^{-}\right]}{\left[\mathrm{H}_2 \mathrm{CO}_3\right]}=4.2 \times 10^{-7}
$$

第二步电离： $\mathrm{HCO}_3^{-} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{CO}_3^{2-}$

$$
K_{\mathrm{a} 2}=\frac{\left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{CO}_3^{2-}\right]}{\left[\mathrm{HCO}_3^{-}\right]}=4.7 \times 10^{-11}
$$

多元弱酸的第二步电离通常比第一步电离难得多，即 $K_{\mathrm{a} 1}$ 远大于 $K_{\mathrm{a} 2}$ 。因此多元弱酸溶液的酸性主要由第一步电离决定。

电离平衡常数受温度影响，但影响较小。一般可以忽略温度对电离平衡常数的影响。

####  电离度
电离度（常用 $\alpha$ 表示）是指在一定条件下，当弱电解质在溶液中达到电离平衡时，已电离的分子数占总分子数（包括已电离的和未电离的）的百分数，即 电离度 $(\alpha)=\frac{\text { 已电离的分子数 }}{\text { 总分子数 }} \times 100 \%$ 。

电离度是弱电解质电离程度的标志，它不但与温度有关，还与溶液的浓度有关，溶液越稀，电离度越大。

`例`已知醋酸的 $K_{\mathrm{a}}=1.8 \times 10^{-5}$ ，磷酸的 $K_{\mathrm{a} 1}=7.1 \times 10^{-3}, K_{\mathrm{a} 2}=6.2 \times 10^{-8}$ ， $K_{\mathrm{a} 3}=4.4 \times 10^{-13}$ 。

下列四种溶液：
a． $0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 醋酸
b． $0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 磷酸
c． $0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 硫酸
d． $0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 盐酸
（1）请按 $\mathrm{H}^{+}$浓度从大到小的顺序排列上述溶液。
（2）上述哪种溶液中未电离的溶质分子浓度最大。

解 （1）硫酸是强电解质，第一步全部电离，所以溶液中 $\left[\mathrm{H}^{+}\right]$大于 $0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ ；盐酸是强酸，全部电离，溶液中 $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ ；醋酸和磷酸都发生部分电离，两者的 $\left[\mathrm{H}^{+}\right]$均远小于 $0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ ；磷酸是多元酸，氢离子浓度主要由第一步电离决定，磷酸的 $K_{\mathrm{a} 1}$大于醋酸的 $K_{\mathrm{a}}$ ，所以可以判断相同浓度的磷酸电离出的氢离子浓度大于醋酸电离出的氢离子浓度。
（2）硫酸第一步全部电离，盐酸完全电离。当弱电解质的浓度相同时，电离常数越小，未电离的溶质分子就越多，所以该条件下，醋酸分子的浓度最大。

科数题库(单机版) 会议室预约系统(book)

今日还可看 0 篇未注册用户每天查看4篇，注册用户每天8篇，开通VIP会员无限制查看。

免费注册

《高等数学》难点解析

高数教程 泰勒公式切线与法线切平面与法平面驻点·拐点·极值点·零点间断点渐进线瑕积分欧拉方程伯努利方程 Abel 收敛定理偏导数的几何意义偏导数的几何意义梯度数量场与向量场多元函数极值拉格朗日算子通量与散度环流量与旋度格林公式高斯公式斯托克斯公式三大公式比较傅里叶级数极坐标微元点法式方程变上限定积分 X型计算面积 Y型计算面积微分的意义渐近线间断点 y''+py'+qy=f(x)方程高斯黎曼傅里叶变换(复数) 拉普拉斯变换(复数)

《线性代数》难点解析

线代教程 近世代数对数学的整体思考线性的意义矩阵乘法(列视角) 矩阵乘法(行视角) 矩阵左乘矩阵右乘逆矩阵求解方程组阶梯形矩阵的求法方程组解的判定四阶行列式的计算线性变换的意义线性空间向量组的等价线性空间的几何意义基础解系的求法施密特正交化特征值与特征向量的意义矩阵相似的几何意义矩阵可对角化的理解秩的意义(向量版) 秩的意义(方程版) 二次型的意义

《概率论与数理统计》难点解析

概率教程 置信区间与上a分位数概率中的“取”与“放” 贝叶斯公式全概率公式泊松分布指数分布伽玛分布二维密度图的意义卷积的意义相关系数的意义 k阶矩是与矩母函数卡方分布的作用单正态区间估计理解假设检验理解切比雪夫不等式中心极限定理

上一篇：水的电离和溶液的pH酸碱性

下一篇：酸碱中和与盐类水解

本文对您是否有用？有用 (0) 无用 (0)