見微知著水的電離

李 萍

(山東省棗莊八中 277000)

水是一種極弱的電解質(zhì).25℃ 1 L純水中只有1.0×10-7mol的水分子電離，水的離子積常數(shù)Kw約為1.0×10-14mol2·L-2.水的電離程度非常小，但其具有重要意義.

一、水電離應(yīng)用

1.用水的電離平衡認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)

(1)活潑金屬與水的反應(yīng)

(2)鹽的水解反應(yīng)

在溶液中鹽電離出的離子與水電離的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)，破壞水電離平衡，促進(jìn)水電離，使c(H+)≠c(OH-)，鹽溶液呈現(xiàn)酸堿性.

以上反應(yīng)都是以水的電離為前提，反應(yīng)過程中伴隨水的電離平衡移動(dòng).

2.水的電離是工業(yè)電解水制氫的基礎(chǔ)

電解制氫的原理是水電離出的H+被還原生成H2，水電離出的OH-被氧化生成O2.可以說沒有水電離，就無法實(shí)現(xiàn)水電解.此外在惰性電極電解電解質(zhì)的水溶液時(shí)，也可能是水電離的H+或OH-參加反應(yīng).如工業(yè)電解飽和食鹽水制氫氣、氯氣和NaOH時(shí)，反應(yīng)的H+就來自水電離.電解過程伴隨水電離平衡移動(dòng)，在陰極區(qū)生成H2和NaOH.

3.判斷水溶液中粒子濃度關(guān)系離不開水的電離

比較溶液粒子濃度大小，如稀醋酸溶液同時(shí)存在醋酸和水電離，弱電解質(zhì)電離是微弱的，但水電離能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于弱酸，溶液粒子濃度由大到小順序：c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-).

稀醋酸鈉溶液中，鹽電離的弱酸根離子和弱堿陽離子水解是微弱的，但水電離程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鹽水解，溶液粒子濃度由大到小的順序：c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+).

例1 下列溶液粒子濃度關(guān)系正確的是( ).

A.硫化鈉溶液c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)

B.草酸鈉溶液c(OH-)=c(H+)+c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)

D.醋酸鈉和氯化鈣混合溶液c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)

二、水電離常見考點(diǎn)

1.外界條件對(duì)水電離平衡影響

影響水電離平衡的因素有溫度、酸、堿、能水解的鹽和活潑金屬等，水的電離平衡移動(dòng)符合勒夏特列原理.

A.向水中加入稀鹽酸，平衡逆向移動(dòng)，c(H+)降低

B.向水中加入少量固體醋酸鈉，c(OH-)增大，水的離子積常數(shù)不變

C.向水中加人少量固體NaOH，平衡正向移動(dòng)，c(H+)降低

D.將水加熱，水的離子積常數(shù)增大，pH不變

答案：B

2.水電離出的c(H+)和c(OH-)的計(jì)算(25 ℃時(shí))

中性溶液，c(OH-)=c(H+)=1×10-7mol·L-1

溶質(zhì)為酸的溶液，酸溶液中H+來源于酸的電離和水的電離，而OH-只來源于水的電離，即酸溶液計(jì)算水的電離需求OH-的濃度.如pH=2的鹽酸，溶液中的c(OH-)=1×10-12mol·L-1,即水電離出的c(H+)=c(OH-)=1×10-12mol·L-1；溶質(zhì)為堿的溶液，堿溶液中OH-來源于堿的電離和水的電離，而H+只來源于水的電離.即堿溶液計(jì)算水的電離需求H+的濃度.如pH=12的NaOH溶液，溶液中c(H+)=1×10-12mol·L-1，即由水電離出的c(H+)=c(OH-)=1×10-12mol·L-1.

3.水電離圖像

把水的離子積以圖像形式呈現(xiàn)出來，既能考查對(duì)圖像的分析能力，也考查對(duì)水的離子積的理解和應(yīng)用能力.解此類問題時(shí)應(yīng)牢牢把握離子積也屬于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān).曲線上的點(diǎn)都代表平衡點(diǎn)，其c(H+)·c(OH-)=Kw.改變溫度，c(H+)和c(OH-)一定不在曲線上.溫度不變改變其他條件，c(H+)和c(OH-)可能會(huì)改變，但Kw不變，表示的點(diǎn)還在曲線上.

例3 一定溫度下，水溶液中H+和OH-的濃度變化曲線如圖，下列說法正確的是( ).

A.升高溫度，可能引起由c向b的變化

B.該溫度下，水的離子積常數(shù)為1.0×10-13

C.該溫度下，加入氯化鐵可能引起由b向a的變化

D.該溫度下，稀釋溶液可能引起由c向d的變化

答案：A.