浅谈溶液中水的电离度

陆卫星

一、纯水中水的电离度水是一种极弱的电解质，它能进行微弱的电离：

H2O+H2OH3O++OH-

由于电离过程需要吸收热量，所以温度升高，水的电离平衡向电离方向移动，水的电离度增大。也就是说，纯水的电离度只受温度影响，温度升高，电离度增大。由于纯水中H+和OH-全部来自于水的电离，而且c（H+）=c（OH-），所以通过比较c（H+）或c（OH-）大小，可间接比较水的电离度大小，水的电离度（α）正比于c（H+）或c（OH-）。例1经测定25℃时纯水中pH=7，100℃时纯水中pH=6，求两种温度下c（H+）、c（OH-）、α为多大。

解析25℃时，pH=7，c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L由于纯水c（H2O）=1000 g/L18 g/mol=55.6 mol/L故α=1×10-7mol/L55.6 mol/L×100%=1.8×10-7%100℃时，pH=6，c（H+）=c（OH-）=1×10-6mol/L故α=1×10-6mol/L55.6 mol/L×100%=1.8×10-6%二、酸溶液中水的电离度由于酸电离出的氢离子抑制了水的电离，使水的电离平衡向左移动，H2O的电离度减小。酸溶液中的H+主要来自于酸，水电离的H+很少可以忽略不计。但是，酸溶液中OH-全部来自于水的电离，因此完全可以通过分析比较酸溶液中c（OH-）的大小变化，而确定水的电离度变化。由于纯水和稀水溶液中水的初始浓度可以认为基本相同，故水的电离度正比于c（OH-）。例2常温下1×10-4 mol/L盐酸中水的电离度α1，跟纯水中水的电离度α2的比值为多少？解析因为盐酸是强酸，所以其H+浓度为：c（H+）=1×10-4mol/L

据Kw=1×10-14c（OH-）=1×10-10mol/LOH-完全来自于水。而25℃时纯水中：c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-10mol/L1×10-7mol/L=1×10-3可见酸溶液中水的电离度减小了。

三、碱溶液中水的电离度

碱在水中电离出的OH-，抑制了水的电离，也使水的电离平衡向左移动，使水的电离度减小。碱溶液中OH-主要来自于碱，水电离的OH-可忽略不计。但是碱溶液中c（H+）全部来自于H2O的电离。因此，通过分析比较碱溶液中c（H+）的大小变化，而确定水的电离度变化，碱溶液中水的电离度正比于c（H+）。

例3常温时pH=10的氨水中水的电离度α1，跟纯水中的电离度α2比值是多少？

解析pH=10时，c（H+）=1×10-10mol/L而纯水中：c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-10mol/L1×10-7mol/L=1×10-3

可见碱溶液中水的电离度同样减小了。

四、盐溶液中水的电离度盐可分为正盐、酸式盐和碱式盐等，对正盐而言，它本身并不能电离出H+和OH-，所以溶液中的H+和OH-均来自于水。但因为一些盐与水发生反应，使得水的电离平衡向电离方向发生移动，水的电离度增大，待建立新的平衡时，一般而言，c（H+）≠c（OH-）。根据盐的不同组成，正盐溶液中水的电离度可分为以下几种情况。

1.强酸强碱盐溶液中水的电离度强酸强碱盐溶液中，盐电离出的阴、阳离子都不跟溶液中的H+和OH-结合形成弱龟解质，从而没有破坏水的电离平衡，所以水的电离度不变，相同温度下，溶液中水的电离度跟纯水的电离度相同。由于溶液中的H+和OH-都是不增减地来自于水，从而通过分析比较c（H+）或c（OH-）大小可比较水的电离度大小。

2.强酸弱碱盐溶液中水的电离度

强酸弱碱盐溶液中，盐电离出的弱碱阳离子可跟水电离出的OH-结合而生成难电离的弱碱，从而打破了水的电离平衡，使水的电离平衡向右移动，水的电离度增大。由于水电离的OH-有一部分参与形成弱碱而消耗，故达到平衡时溶液中OH-的量不等于水实际电离出的OH-的量。但是，由于水电离的H+完完全全存在于溶液中，故达到平衡时，溶液中的c（H+）等于水实际电离出的c（H+）。所以，只要通过分析比较溶液中c（H+）大小变化就能确定水的电离度变化，强酸弱碱盐溶液中水的电离度正比于c（H+）。

例4常温下pH=4的NH4Cl溶液中水的电离度α1是纯水的电离度α2的多少倍？

解析pH=4时，c（H+）=1×10-4 mol/Lc（H+）只能来自于水，而纯水中：c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-4mol/L1×10-7mol/L=1×103

3.强碱弱酸盐溶液中水的电离度

强碱弱酸盐溶液中，盐电离出的弱酸阴离子可跟水电离出的H+结合而生成难电离的弱酸，从而打破了水的电离平衡，水的电离平衡向右移动，水的电离度增大。由于水电离的H+有一部分参与形成弱酸而消耗，故达到平衡时溶液中H+的量并不等于水实际电离出的H+的量。但是，由于水电离的OH-没有增减地存在于溶液中，故达到平衡时溶液中的c（OH-）等于水实际电离出的c（OH-）。所以，只要通过分析比较溶液中的c（OH-）的大小变化就能确定水的电离度变化，强碱弱酸盐溶液中的水的电离度正比于c（OH-）。

例5常温时pH=10的CH3COONa溶液中水的电离度α1是纯水电离度α2的多少倍？

解析pH=10时，c（H+）=1×10-10mol/Lc（OH-）=KWc（H+）=1×10-4mol/L

而纯水中，c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L

所以α1α2=1×10-4mol/L1×10-7mol/L=1×103

4.弱酸弱碱盐溶液中水的电离度

弱酸弱碱盐溶液中，盐电离出的弱酸阴离子、弱碱阳离子都分别可以跟水电离出的H+和OH-结合形成弱酸、弱碱，从而打破水的电离平衡，水的电离平衡向右移动，水的电离度总是增大。由于水电离出的H+和OH-都有部分参与形成弱电解质而消耗，溶液中H+和OH-的量并不等于水实际电离的H+和OH-的量。所以，溶液中的c（H+）、c（OH-）大小变化都不能用来衡量水的电离度大小变化。

综上所述，酸或碱溶液中水的电离度远小于纯水的电离度，在比较溶液中水的电离度大小时，酸溶液中可采用c（OH-）衡量，碱溶液中可采用c（H+）衡量。能水解的盐溶液中，水的电离度远大于纯水的电离度，强酸弱碱盐溶液中水的电离度大小可采用溶液中c（H+）衡量，强碱弱酸盐溶液中水的电离度大小可采用溶液中的c（OH-）衡量，弱酸弱碱盐溶液中水的电离度大小却不能用c（H+）或c（OH-）来衡量。（收稿日期：2015-05-16）