电离平衡(二)
吃透电离常数、缓冲溶液与盐类水解的所有边界细节
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电离平衡(二)
吃透电离常数、缓冲溶液与盐类水解的所有边界细节
强酸
上一节弱酸在水里只有一小部分电离,还有大量分子与离子共存。但有些酸'性格猛烈'——一进水就全部拆成离子,连一个完整分子都不剩。这就是强酸。
糖粒全部溶化=全部电离成离子;杯底还剩糖=弱酸还有未电离分子
弱酸
上一页说强酸在水中几乎 100% 电离,可像醋酸、碳酸这样的酸投进水里,大多数分子却按兵不动——这就是弱酸。
同一时刻场内(已电离的离子)人数有限,但人随时能进也能退
强碱
刚说完强酸,自然要问——另一头的强碱长什么样?强酸在水中几乎完全电离,强碱也一样,只是释放的不是 H⁺ 而是 OH⁻。
全开 = 100% 变离子;开缝 = 少量电离、分子与离子并存
弱碱
认识了弱酸只部分电离、有平衡常数 Ka。碱这边也对称——强碱完全电离,那么'部分电离、有平衡'的碱就是弱碱。来看它的细节与边界。
分子穿过成离子,又能转回来;进出速率相等即平衡
溶液导电能力
强弱电解质的本质差异在电离程度,但电离程度看不见。怎么看见它?把溶液接上电路,灯亮不亮就是答案。
水像载流离子,水量越大、流速越快,搬运能力越强,对应导电能力越强
电离平衡
上节课讲到,弱酸、弱碱在水中只电离一小部分。那被电离出来的离子,会不会反过来又变回分子?会,而且最终双方势均力敌——这就是电离平衡。
有同学出去也有同学进来,但教室人数稳定——分子电离与离子结合同时进行,浓度却保持恒定
电离平衡的移动
前面学过弱电解质溶于水会建立电离平衡。但水温、浓度一变化,平衡就被打破,朝削弱这种改变的方向重新站稳——这就是平衡的移动。
加大进水→水位升高→出水自动加快→进出再次相等→新水位比原来高
电离平衡常数
上一页讲了电离平衡的移动——加酸、加碱、稀释都会改变平衡位置。但怎么定量描述一个弱酸「天生爱不爱电离」?需要一个与浓度无关的「内禀指标」。
劲度系数由弹簧材质决定,与拉伸长度无关;K 由弱电解质和温度决定,与浓度无关——都是「天生属性」
酸的电离常数 Ka
上一页的电离平衡常数对所有电解质都通用。这一页聚焦酸:Ka 就是通式在 HA ⇌ H⁺ + A⁻ 上的特化,但它不只是套公式——它直接量化了「这酸有多愿意把 H⁺ 交出去」。
浓度变化像围观人数增减,不改变酸本身的放手程度;只有「温度」这种环境氛围才能真正改 Ka
碱的电离常数 Kb
上一节 Ka 描述了弱酸给出 H⁺ 的倾向。对应地,弱碱结合 H⁺ 的倾向也有一个常数——这就是 Kb。
一端越重(Ka 大),另一端越轻(Kb 小),两端乘积恒为 Kw
电离常数与温度的关系
上一页我们说 Ka 是「常数」——但请注意,任何常数都是有条件的。它在什么条件下才不变?
沸点只在固定气压下是常数;Ka 只在固定温度下是常数——都是「条件性常数」
电离常数与酸碱强弱
上页知道了 Ka、Kb 随温度怎么变。这一页解决更实际的问题:给定一个 Ka 数值,怎么判断对应的酸有多强?给一个 Kb 又怎么和别的碱比?
分数越高能力越强,不用管考生是谁、在哪考试
本节要点
- ✓Ka、Kb只随温度变化,与浓度无关
- ✓Ka越大酸性越强,Kb越大碱性越强
- ✓只有弱电解质才存在电离平衡与Ka、Kb
- ✓导电能力取决于离子总浓度,不等于酸碱强弱
- ✓改变条件可移动平衡,但Ka保持不变
课后思考
三道题先盖住答案独立思考——一题回顾因果,一题练估算与边界,一题反思「强弱」分类的本质。
参考答案Ka 大与「酸强」是同一事实的两面——一个从平衡常数看,一个从经验感受看。两者都不是终极归因:根本原因在分子结构(X—H 键极性、键能)。两种说法可互换呼应,但都未到最底层。
参考答案假设 α≪1,[H⁺]≈√(Ka·c)≈1.34×10⁻³ mol/L,pH≈2.87。c=10⁻⁶ 时 α 按同式已超 1,「α≪1」崩塌,水电离不可忽略——这就是稀释促进电离的极限。
参考答案Ka 是连续量,「强」「弱」是人为划线。一般以 Ka ≈ 10⁻² 量级作参考:再大算强酸,再小算弱酸。HF 是典型边界案例——它提醒:分类是「光谱」不是「开关」,任何「非黑即白」的判断都要小心。