浅析水的离子积和水的电离平衡常数,徐度建
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浅析水的电离平衡常数和水的离子积
徐度建汪莉
(江西师范大学化学化工学院江西南昌 330022)
摘要:水的电离方程式可简写成:H2O=H++OH-.根据质量作用定律,水的平衡常数可表示为K C=C(H+)×C(OH-)/C(H2O),但现今多数教材直接采用水的离子积Kw=C(H+)×C(OH-),而忽略了水的电离平衡常数和水的离子积之间的关系,本文简要的解释了Kc和Kw的联系.
关键词:水的电离平衡常数水的离子积
平时教学中,譬如在化学反应A-+H
2
O=HA+OH-,学生往往会根据已学的平衡常
数的知识,将此平衡写成K=
C (HA)×
C
(OH-)/
C
(H
2
O)×
C
(A-)[3].有些老师可能会认为
这是错的,不应当加上水且水应当为1,故可忽略不计.但当仔细追究,水的溶度是为1mol/L吗?本文选举了最为典型的水的电离平衡方程为例,其他的读者可据具体情况自行分析.
水的电离方程式为:H
2
O=H++OH-,根据质量作用定律可示为
K C =
C
(H+)×
C
(OH-)/
C
(H
2
O)[1](1).
当反应物及生成物均以活度表示时,其化学平衡常数又可改写成
kθ=α(H+)×α(OH-)/α(H
2
O).
α(H2O)=γ(H2O) ×c(H2O), γ(H2O)为水的活度系数,又根据德拜-休克尔公式来计算,即
-lgγ=0.512Z2[I0.5/(1+βaI0.5)],
Z为离子的电荷数;β是常数,250C时为0.00328;a为离子体积参数;I为溶液的离子强度[2].水为中性分子,故电荷数为0,可推知水的γ=1.
在室温下,1L水中只有1.0×10-7mol水发生电离,即约55.5mol只有10-7mol
发生电离,电离前后水的物质的量几乎不变,则c(H
2
O)可视为一个平衡常数,即55.5mol/L[4].
未电离的水分子的数量比它的离子数量是非常大的,实际上可认为是不变的.
因此在等式(1)中c(H
2
O)为常数,
C(H+)×
C(
OH-)=K
C
×(H
2
O)=K
c
×55.6=Kw[1]
电离平衡常数可改写为:Kw =K×
C (H
2
O)=
C
(H+)×
C
(OH-),其中KW是随温度变化而
变化的物理量,
C (H
2
O)是一个常数,用Kw表示,称之为谁的离子积常数,简称为
水的离子积.常温下水的离子积为10-14.
水的离子积为水的电离平衡常数的另一种表示方法,水的离子积不仅反映了水的酸强度,也反映了碱的强度,相对前者更为简单实用.现今教材对此转换不加解释,事必造成了读者的误解.
参考文献:
[1]别特拉申著;周定等译.定性分析(第一册)[M]高等教育出版社,1959:39-41.
[2]武汉大学主编.分析化学(第五版)[M]高等教育出版社,2006:110-111.
[3]凯尔纳等主编;李克安金钦汉等译.分析化学[M]北京大学出版社,2001:77-78.
[4]李景海黄秀芬.刍议水的离子积[J]中学化学教学与参考,2008,4:36-37.