《化学反应原理》——20、水的电离

第三章  水溶液中的离子反应与平衡

第二节 水的电离和溶液的pH

许多工农业生产、科学实验均在水溶液中进行，生物的体液也可看作水溶液，而水本身也是极弱的电解质，也能电离，这些生产、实验及生命活动均与水的电离有一定的关系。

一、水的电离

1、水的电离

纯净的水导电能力很弱，说明纯水绝大部分以水分子的形式存在，但也有极少数的

说明水是一种极弱的电解质，能发生很微弱的电离。

水分子是一个V形分子，O元素的非金属性比H元素的非金属性强，O—H是一个强极性的共价键，因此水分子靠O原子的一端带少量负电荷，靠H原子一端带少量正电荷。

水分子相互作用时，会发生O—H键断裂，  

2、水的离子积常数

取常温下的1 L水，其物质的量约为55.6 mol，其中大约有

这样可计算出水的电离程度约为：

可见水的电离程度很微弱，其电离平衡常数为：

纯水及稀溶液中水的浓度可认为不变，则

说明一定温度下，纯水及稀溶液中氢离子浓度和氢氧根离子的浓度的乘积是一个常数，叫做水的离子积常数，即水的离子积，用符号Kw表示：  

水的离子积常数可通过实验测得，也可通过理论计算求得。

不同温度下，水的离子积常数见表：     

观察表中数据，发现随温度升高，水的离子积常数增大。原因是因为水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离向吸热方向移动，电离程度增大，氢离子、氢氧根离子浓度均增大，因而Kw增大。

可见水的离子积常数与温度有关，与溶液的酸碱性无关。水的离子积适用于纯水和稀的电解质溶液。

3、外界条件对水的电离平衡的影响

水的电离平衡同样遵循勒夏特列原理，当外界条件发生变化时，可影响水的电离。     

思考：

（1）常温下，加水稀释稀醋酸，溶液中所有的离子浓度是不是都减小。

加水稀释时，氢离子、醋酸根离子浓度都减小，但由于水的离子积常数不变，溶液中氢氧根离子浓度增大。可见，酸性溶液稀释时，氢氧根离子浓度增大；同理，碱性溶液稀释时，氢离子浓度增大。

（2）水溶液中的氢离子、氢氧根离子浓度可能不相等，但水电离出的氢离子与氢氧根离子浓度是否相等。

由于水电离出氢离子和氢氧根离子时，总是按1:1生成，所以水溶液中水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度总是相等的。

（3）室温下，0.1 mol/LHCl溶液与0.1 mol/LNaOH溶液中水的电离程度是否相等。

氢离子和氢氧根离子浓度相同，对水的电离的抑制程度相等，所以水的电离程度相等。

4、水的离子积常数的应用

（1）分析酸、碱溶液中，水的电离与酸、碱电离的情况

无论是纯水，还是电解质的水溶液，水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度总是相等的，即：  

分析：

溶液中HCl全部电离，水部分电离，溶液中的氢离子包括HCl电离的、水电离的，但水电离的氢离子很少可以忽略，即：

氢氧根离子全部来自水的电离，而水电离出的氢离子与氢氧根离子浓度相等，所以有：

分析：

溶液中NaOH全部电离，水部分电离，溶液中的氢氧根离子包括NaOH电离的、水电离的，但水电离的氢氧根离子很少可忽略，即：  

氢离子全部来自水的电离，而水电离出的氢离子与氢氧根离子浓度相等，所以有：

（2）水的电离平衡曲线

某温度下，水溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度变化曲线：

（1）每条曲线代表某温度下，水溶液中氢离子和氢氧根离子的关系，任意一点（如A、B、C点）的Kw都相同，

（2）不同温度下的曲线（T1、T2），Kw不相同，且温度越高水的离子积常数越大。

（3）直线AD上的点，对应的氢离子与氢氧根离子浓度相等，代表中性溶液；左上方的点，氢离子浓度比氢氧根离子浓度小，代表碱性溶液，右下方的点，氢离子浓度比氢氧根离子浓度大，代表酸性溶液。

（4）向溶液中加酸可从A点到B点；向溶液中加碱可从A点到C点；将溶液升温可从A点到D点。

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