淺談水的電離與溶液的酸堿性

鄧書祥

（云南省富寧縣第一中學(xué)）

淺談水的電離與溶液的酸堿性

鄧書祥

（云南省富寧縣第一中學(xué)）

水是一種由氫和氧兩種元素構(gòu)成的無機(jī)化合物，在常溫下以液態(tài)的形式存在，純水可以導(dǎo)電，但是在通常情況下導(dǎo)電性接近于0，是一種極弱的電解質(zhì)。在任何稀溶液中都存在水的電離平衡，從而影響溶液的酸堿性，故研究水的電離平衡與溶液的酸堿性就顯得很有必要。

電解質(zhì)溶液；水的電離；溶液的酸堿性

高考中常涉及水的電離與溶液的酸堿性，且該知識(shí)點(diǎn)的出題思路比較靈活，常與元素及其化合物有關(guān)知識(shí)進(jìn)行出題考查，難易程度彈性很大。筆者根據(jù)自己在教學(xué)過程中了解的一些知識(shí)，為了幫助學(xué)生更好地了解和把握對(duì)電解質(zhì)溶液中水的電離與溶液的酸堿性等知識(shí)點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)這部分問題的理論以及部分例題進(jìn)行闡述，為方便學(xué)生進(jìn)行解題提供科學(xué)依據(jù)。

一、純水的電離

水的電離屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正向移動(dòng)，c（H+）和c（OH-）濃度同時(shí)增大，但是c（H+）和c（OH-）相等，溶液的性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變。常溫下純水電離出的c（H+）等于c（OH-），其含量均為1×10-7mol/L，即水的離子積常數(shù)在常溫下為1×10-14，氫離子指數(shù)為7，電離度α為1.8×10-9。電離度具有較高的穩(wěn)定性，只有在溫度變化下才會(huì)出現(xiàn)變化，因此，當(dāng)電解質(zhì)溶液的溫度發(fā)生變化時(shí)，水的離子積常數(shù)值和氫離子指數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致溶液的酸堿性發(fā)生變化。舉個(gè)例子分析，在當(dāng)純水加溫至100℃時(shí)，水的離子積常數(shù)值為10-12，那么此時(shí)的pH、c（H+）、c（OH-）以及電離度α的數(shù)值為多少？由于水的溫度升高，水的電離度也會(huì)呈相同的變化，但c（H+）仍然等于c（OH-），因此，溶液仍為中性，c（H+）=c（OH-）= 1×10-6mol/L，pH為6，電離度α為1.8×10-8。

二、酸溶液中水的電離

由于酸溶液中的氫離子增多，導(dǎo)致水的電離平衡被破壞，水的電離方程式為：H2O+H2OH3O++OH-，而酸溶液會(huì)使得水的電離平衡向左移動(dòng)，導(dǎo)致電離度降低。因此，在酸性溶液中，氫離子主要來自酸溶液，而少量的氫氧根離子來自于水。舉例分析，常溫下pH為4的HNO3溶液中，c（OH-）以及水電離中的c（H+）和c（OH-）數(shù)值為多少？從溶液分析，硝酸為酸性較強(qiáng)的物質(zhì)，且pH值為4，說明c（H+）的值為10-4mol/L，并根據(jù)水的離子積常數(shù)在常溫下為1×10-14可得c（OH-）為1×10-10mol/L，而由于水電離的c（H+）值為10-10mol/L＜1×10-4mol/L，硝酸中水的電離較小，因此可以忽略不計(jì)，而常溫下純水為c（H+）值為1×10-7mol/L＞10-10mol/ L，因此，可以推斷出酸溶液可使水的電離度降低，相當(dāng)于往純水中加入強(qiáng)酸后抑制了水的電離。

三、堿溶液中水的電離

堿性溶液使得氫氧根離子增多，導(dǎo)致了水的電離被抑制，也使得水的電離平衡向左移動(dòng)，導(dǎo)致水電離度減小。因此，在堿性溶液中，氫氧根離子主要來自堿性溶液，而少量的氫氧離子來自水。例如，常溫下在pH為10的KOH溶液中，c（OH-）值以及水電離出的c（H+）和c（OH-）數(shù)值為多少？首先根據(jù)溶液的pH分析可得出，常溫下KOH溶液中，c（H+）值為10-10mol/L，其c（OH+）值為10-4mol/L，并根據(jù)H2OOH-+H+，可得水電離出c（H）+和c（OH）-都為10-10mol/L，與常溫下1×10-7mol/L的c（OH-）相比較小，水的電離度降低，水電離中的c（OH-）被忽略，相當(dāng)于往純水中加入強(qiáng)堿后抑制了水的電離。

四、鹽溶液中水的電離

鹽溶液中無過多的酸或堿，其氫離子和氫氧根離子均來自于水，但是由于鹽電離出的弱酸陰離子或弱堿陽離子與H2O發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致水的電離平衡發(fā)生移動(dòng)，待水的電離平衡重新構(gòu)成時(shí)，溶液中的c（H+）和c（OH-）數(shù)值不相等，溶液便呈現(xiàn)不同的酸堿性。根據(jù)鹽的類型可以分為三種情況：強(qiáng)酸弱堿鹽溶液中水的電離、強(qiáng)堿弱酸鹽溶液中水的電離以及強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽溶液中水的電離。在第一種情況下，水電離出的弱堿陽離子與OH-發(fā)生反應(yīng)形成弱堿，使得溶液中的氫離子相對(duì)過剩，導(dǎo)致c（OH-）小于c（H+），即溶液pH＜7。在第二種情況下，水電離產(chǎn)生的弱酸陰離子與氫離子反應(yīng)生成酸，使得溶液中的氫氧根離子相對(duì)過剩，導(dǎo)致c（OH-）大于c（H+），即溶液pH＞7。在第三種情況下，鹽電離出的離子不會(huì)與H2O發(fā)生反應(yīng)，因此與常溫下純水相同，c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L，溶液pH=7呈中性。

雖然水的離子積常數(shù)在常溫下是一個(gè)固定值，但是溶液中若是存在氫離子或氫氧根離子則可能對(duì)水的電離平衡造成影響，在實(shí)際做題訓(xùn)練時(shí)一定要弄清楚是哪種情況導(dǎo)致水的電離平衡發(fā)生移動(dòng)，再具體情況具體分析，找到解決問題的方法，加快做題的速度和提高解題的能力。以上是筆者歸納的一點(diǎn)有規(guī)律的知識(shí)點(diǎn)，希望有助于對(duì)這一部分內(nèi)容一些迷惑的同學(xué)解決困難，提高學(xué)習(xí)成績。

［1］王開山.例析與水的電離和溶液酸堿性有關(guān)試題的解答及突破策略［J］.中學(xué)生數(shù)理化：高二版，2012，21（11）：38-39.

［2］周金玲.小議“水的電離和溶液的酸堿性”［J］.軟件：教育現(xiàn)代化（電子版），2014，32（2）：152-153.

［3］馬亞樓.“弱電解質(zhì)的電離和溶液的酸堿性”同步測(cè)試題［J］.中學(xué)生數(shù)理化：高二高三版，2014，16（9）：45-46.

·編輯 謝尾合