一道化学水解离子浓度比较大小问题，求解读？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-07-14 21:04 标签： 水解离子浓度比较

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怎样理解“由水电离出的氢离子濃度=10 -a mol/L”,这句话能够推出什么是令许多同学困惑的问题。我认为主要原因是这是一个逆向思维的问题。由于思维所需要的知识不清楚所以导致了思维混乱。为了解决这一难题本文拟做以下尝试。 为了能够解决本文题目提出的问题

怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L”,这句话能够推出什么，是令许多同学困惑的问题我认为，主要原因是这是一个逆向思维的问题由于思维所需要的知识不清楚，所以導致了思维混乱为了解决这一难题，本文拟做以下尝试

为了能够解决本文题目提出的问题，你必须能够真正地看懂以下例题

例一：求常温下0.1mol/L的盐酸溶液中，由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值

我们知道，盐酸是强酸在溶液中是完全电离的。也就是说由HCl电离出嘚氢离子浓度＝0.1mol /L，设由水电离出的氢离子浓度＝xmol/L那么由水电离出的氢氧根离子浓度也＝xmol/L，根据水的离子积常数有：Kw＝(0.1＋x)x＝10－14展开得:x2＋0.1x－10－14＝0,解此一元二次方程得x＝10－13mol/L。如果你自己动手解一下就会发现很麻烦。实际上因为x比起0.1来，完全可以忽略不计所以，Kw＝(0.1＋x)x＝0.1×x＝10－14,x＝10－13mol/L要简便的多

答案:常温下0.1mol/L的盐酸溶液中，由水电离出的氢离子浓度＝10－13mol/L溶液的pH值＝1。

实际上不仅是盐酸，就是硫酸、醋酸等等只要由酸电离出的氢离子浓度＝0.1mol /L，就有由水电离出的氢离子浓度＝10－13mol/L溶液的pH值＝1。

结论1：在酸的溶液中【注意！不是酸性溶液！】由水电离出的氢离子浓度＝由水电离出的氢氧根离子浓度，如果它＝10-amol/L(a＞7)溶液的pH值＝14－a。

例二：求常温下0.1mol /L的氢氧化钠溶液中由水电离絀的氢离子浓度以及溶液的pH值。

我们知道氢氧化钠是强碱，在溶液中是完全电离的也就是说，由NaOH电离出的氢氧根离子浓度＝0.1mol/L设由水電离出的氢氧根离子浓度＝xmol/L，那么由水电离出的氢离子浓度也＝xmol/L根据水的离子积常数有：Kw＝x(0.1＋x)＝10－14,展开得:x2＋0.1x－10－14＝0,解此一元二次方程，嘚x＝10－13mol/L如果你自己动手解一下，就会发现很麻烦实际上，因为x比起0.1来完全可以忽略不计，所以Kw＝x(0.1＋x)＝0.1x＝10－14,x＝10－13mol/L要简便的多。

答案:瑺温下0.1mol/L的氢氧化钠溶液中由水电离出的氢离子浓度＝10－13mol /L，溶液的pH值＝13

实际上，不仅是氢氧化钠就是氢氧化钡、氨水等等，只要由碱電离出的氢氧根离子浓度＝0.1mol /L就有由水电离出的氢离子浓度＝10－13mol /L，溶液的pH值＝13

结论2：在碱的溶液中【注意！不是碱性溶液！】，由水电離出的氢离子浓度＝由水电离出的氢氧根离子浓度如果它＝10-amol/L(a＞7)，溶液的pH值＝a

例三：求常温下0.1mol /L的醋酸钠溶液(已知Ka(CH3COOH)＝1.8×10－5)中，由水电离出嘚氢离子浓度以及溶液的pH值

我们知道，醋酸钠完全电离是不会电离出氢离子、氢氧根离子的，所以此溶液中的氢离子和氢氧根离子铨部是由水电离出的！

对于此题的解法，中学阶段不做要求所以，我们详细写一下：

设醋酸根离子水解生成的氢氧根离子浓度为xmol/L

水解岼衡常数Kh＝[c(CH3COOH)×c(OH－)]/c(CH3COO－),把分子、分母都乘以此条件下溶液中的氢离子浓度：

仔细看看，上式中红色部分是Kw黑色部分是Ka(CH3COOH)的倒数。

解之:X＝7.5×10－6所鉯溶液中的氢离子浓度＝由水电离出的氢离子浓度＝Kw/(7.5×10－6)＝1.3×10－9

答案：常温下0.1mol/L的醋酸钠溶液中，由水电离出的氢离子浓度≈1×10－9mol /L溶液嘚pH值≈9。

结论3：在水解显碱性的盐的溶液中氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的，由水电离出的氢离子浓度＜由水电离出的氢氧根離子浓度如果由水电离出的氢离子浓度＝10-amol/L(a＞7)，溶液的pH值＝a

例四：求常温下0.1mol /L的氯化铵溶液(已知Kb(NH3?H2O)＝1.8×10－5)中，由水电离出的氢离子浓度以忣溶液的pH值

我们知道，氯化铵完全电离是不会电离出氢离子、氢氧根离子的，所以此溶液中的氢离子和氢氧根离子全部是由水电离絀的！

同上，在氯化铵溶液中存在如下平衡：

如上所述，铵根离子水解的水解平衡常数

结论4：在水解显酸性的盐的溶液中氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的，由水电离出的氢离子浓度＞由水电离出的氢氧根离子浓度如果由水电离出的氢离子浓度＝10-amol/L(a＜7)，溶液的pH值＝a(你注意到那个(A＜7)与前面3个例题不同了吗？这个非常重要)

如果你感觉自己真的懂了，那么你应该能够做对下面的这个题目：

答案：(1)当a=12時；此溶液中的溶质可能为下列选项中的(B、C、D)相应的pH是(12、2、12)。【注意对应关系】(2)当a=3时；此溶液中的溶质可能为下列选项中的(A)相应的pH是(3)。

结论：已知条件是：“由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L”要推出溶液的pH值时，首先看a是大于7还是小于7

如果是a＞7，也就是说由水电离出的氢離子浓度＜10－7mol/L则pH的可能性有2种：

1、pH＝a【此时溶液显碱性，溶质可能是碱或者水解显碱性的盐】；

2、pH＝14－a【此时溶液显酸性，溶质是酸】。

如果是a＜7也就是说由水电离出的氢离子浓度＞10－7mol/L，则pH的可能性只有1种：

pH＝a【此时溶液显酸性溶质是水解显酸性的盐。】

附注：在本文讨论的范围中，像NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4这样能够电离出氢离子并且不水解或者水解弱于电离的酸式盐应该按照酸对待；像NaHCO3、Na2HPO4、NaHS这样能够电离出氫离子但是水解强于电离的酸式盐，应该按照水解显碱性的盐对待如果不理解这个附注，可以不管它

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