第二节 水的电离和溶液的酸碱性
知识点讲解
一、水的电离
1.水的电离
(1) 水的电离方程式.
水是一种极弱的电解质,它能像酸一样电离出极少量的H+,又能像碱一样电离出少量的OH-(这叫做水的自偶电离)。水的电离方程式可表示为:H2O + H2O H3O+ + OH-,简写为:H2O H+ + OH-
(2) 水的离子积KW:一定温度下,水的电离常数为:
即c(H+)•c(OH-)=K•c(H2O)
设水的密度为1 g•cm3,则1 L H2O=1 000 mL H2O=1 000 gH20=55.6 mol,即H2O的起始浓度为55.6 mol•L-1.由于水是极弱的电解质,它电离时消耗的水与电离前相比,可忽略不计.例如,25℃时,1 LH2O中已电离的H2O为10-7mol,所以c(H2O)≈55.6 mol•L-1,即K•c(H2O)为一常数,这个新的常数叫做水的离子积常数,简称水的离子积,表示为: c(H+)•c(OH-)=KW
【名师点拨】
2.影响Kw的因素
Kw与溶液中[H+]、[OH—]无关,与湿度有关。
水的电离为吸热过程,所以当湿度升高时,水的电离程度增大,Kw也增大。
例如100℃,1LH2O有10—6mol电离,此时水的离子积常数为Kw=10—6•10—6=10—12.
3.影响水的电离平衡因素
(1)湿度,升湿度促进水的电离,降温则相反
(2)向纯水中引入H+或OH—,会抑制水的电离
(3)向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子,将促进水的电离,为盐类水解的实质。
【拓展提升】
① 一定温度下,由于KW为一常数,故通常不写单位,如25℃时KW=1×10-14。
② KW只与温度有关,与溶液的酸碱性无关.温度不变,KW不变;温度变化,KW也发生变化。
③ 由于水的电离过程是吸热过程,因此温度升高时,纯水中的c(H+)、c(OH-)同时增大,KW也随着增大.例如 25℃时,c(H’)=(OH-)=1×10-7 mol•L-1 ,KW=1×10-14;100℃时,c(H’)=(OH-)=1×10-6 mol•L-1 ,KW=1×10-12,但由于c(H+)与c(OH-)始终保持相等,故仍显中性.
④ 在任何以水为溶剂的溶液中都存在H+和OH-,它们既相互依存,又相互制约.当溶液中的c(H+)增大时,c(OH-)将减小;反之,当溶液中的c(OH-)增大时,c(H+)则必然减小.但无论在中性、酸性还是碱性溶液中,在一定温度下,c(H+)与c(OH-)的乘积(即KW)仍是不变的,也就是说,KW不仅适用于纯水,也适用于任何酸、碱、盐的稀溶液.只要温度相同,不论是在纯水中,还是在酸、碱、盐的水溶液中,KW都是相同的.
⑤ 一定温度下,不论是纯水中,还是在酸、碱、盐的水溶液中,由H2O电离产生的c(H+)与c(OH-)总是相等的.如25℃时,0.1 mol•L-1的盐酸中,c水(H+)=c(OH-)= =1×10-13 mol•L-1.
⑥ 水的电离平衡遵循勒夏特列原理.例如,向纯水中加入酸或碱,均使水的电离平衡逆向移动(即酸或碱抑制水的电离);向水中投入活泼金属如钠等,由于金属与水电离产生的H+直接作用而促进水的电离。
典例1水的电离过程为H2O H++OH-,在25℃、35℃时其离子积分别为K(25℃)=1.0×10-14、K(35℃)=2.1×10-14,则下列说法中正确的是
A. 在35℃时,纯水中c(H+)>c(OH-) B. c(H+)随着温度的升高而降低
C. 水的电离过程是吸热过程 D. 水的电离度α(25℃)>α(35℃)
【答案】C
电离吸热,温度升高,电离平衡正向移动,所以水的电离度α(25℃)>α(35℃),D错误;正确选项C。
典例2已知25 ℃时水的离子积为Kw=1.0×10-14 ,35 ℃时水的离子积为Kw=2.1×10-14。下列说法中正确的是
A. 水中的c(H+)随温度的升高而降低