弱电解质的电离常数与盐类水解常数的应用

弱电解质的电离常数与盐类水解常数的应用

陕西省铜川市第一中学北校区 董前进 [1**********]

在人教版高中化学选修四化学反应原理第三章>第三节>一节后的科学视野中推出了强酸弱碱盐和强碱弱酸盐水解常数与弱碱、弱酸的电离常数的关系: K h = Kw/Ka ; K h = Kw/Kb.但教材上并没有给出相关关系的应用，而且对于盐类水解的应用来讲，也是学生学习的一个难点，特别是在比较不同弱酸盐或不同弱碱盐溶液的PH 的相对大小及溶液中离子浓度的大小关系时，更是难于推理。笔者利用此篇幅就盐类水解常数的应用作一粗浅的例析。

已知下列不同弱电解的电离常数:Ka(HCN)=4.93×10

-5

-10

、

-8

Ka(CH3COOH)=1.8×10、Ka(HF)= 4.6×10、Ka(HClO)=7.5×10 Ka(NH3.H 2O)=1.8×10

-5

-4

一、 在常温条件下，等浓度的一元弱酸的钠盐:NaCN、CH 3COONa 、

NaClO 与NaF 四种溶液中PH 由大到小的排列顺序为 解: 盐类水解规律:有弱便水解、越弱越水解

由上述已知条件中四种弱酸的电离常数Ka 和盐类水解常数与Ka 的关系K h = Kw/Ka可推知四种弱酸盐的水解常数分别为:Kh(NaCN)=2.03×10、Kh(CH3COONa)=5.56×10

-11

-5

-10

、Kh(NaClO)=1.33×10、

-7

Kh(NaF)=2.17×10. 从水解常数的数据可得，四种强碱弱酸盐水解程度由大到小的顺序为NaCN> NaClO> CH3COONa> NaF.若以A -代表阴离子，则四种盐水解的离子方程式可表示为:A-+H2O

HA+OH-. 则这四

种强碱弱酸盐溶液的PH 由大到小顺序为NaCN> NaClO> CH3COONa> NaF.

二．在常温条件下，等浓度的一元弱酸的铵盐:NH4CN 、CH 3COONH 4、NH 4ClO 与NH 4F 四种溶液中NH 4浓度由大到小的排列顺序为 解: 已知 NH4+H2O

+

+

+

NH3.H 2O + H+ ; A-+H2O HA+OH-. 阴离子A -的

+

水解对NH 4的水解起促进作用，阴离子A -的水解程度越大，对NH 4

+

的水解促进作用越强，溶液中C (NH 4) 越小，而四种阴离子水解程度由大到小顺序为: CN-> ClO-> CH3COO -> F-, 所以这四种铵盐

溶液中C (NH 4) 由大到小的顺序为NH 4F> CH3COONH 4>NH4ClO> NH4CN 三．等浓度的HA(弱酸) 与NaA(弱酸盐) 的溶液的酸碱性及溶液中离子浓度大小

1.若HA 的电离> A-的水解，则混合溶液呈酸性，PH

+

+

-4

-11

. 则HNO 的电离>NaNO的水解，溶

2

2

液中C (H ) =0.01×6.4×10=6.4×1010

-11

-4-6

, 而

C (OH -) =0.01×1.56×

=1.56×10-13, 所以混合溶液呈酸性。溶液中离子浓度的大小顺

+

序为:C (NO 2-) >C(Na) > C(H) >C(OH-)

结论:在常温条件下，对应的弱酸的电离常数只要大于1×10

-7

+

, 等浓

度的弱酸与弱酸盐溶液等体积混合，混合后溶液呈酸性。如CH 3COOH 与CH 3COONa ；HF 与NaF 溶液等浓度等体积混合后溶液。 2. 若HA 的电离7.

例 0.01mol/L HCN与0.01mol/L NaCN溶液等体积混合后

解；已知HCN 的电离常数 Ka(HCN)=4.93×10，则NaCN 的水解常数为Kh(NaCN)=2.03×10. NaCN 的水解>HCN的电离，溶液中C(H)=0.01×4.93×10=4.93×1010

-5

+

-10

-5

-10-12

, 而

C(OH)=0.01×2.03×

-

=2.03×10-7, 所以混合溶液呈碱性. 溶液中离子浓度的大小顺序

-

为: C(Na+)> C(CN-)> C(OH)>C(H+)

这种规律也可应用于多元弱酸盐溶液NaHS 、NaHSO 3、NaHCO 3、NaH 2PO 4、NaHC 2O 4的酸碱性的推理与判断上。我们可以将这些弱酸盐用一通式表示为NaHA, 若HA -的电离常数> A -的水解常数，则溶液呈酸性，如Ka(HS-)=7.1×10, Ka(HCO3-)=4.7×10, 则NaHS 、NaHCO 3电离小于水解，溶液呈碱性；而Ka(HSO3-)=1.02×10、Ka(H2PO 4-)=6.23×10-6

-2

-15

-11

、Ka(HCO

2

-2

)=5.4×10、则NaHSO 3、NaH 2PO 4、

-5

NaHC 2O 4的电离大于水解，盐溶液呈酸性。

结论: 在常温条件下，对应的弱酸的电离常数只要小于1×10

-7

, 等浓

度的弱酸与弱酸盐溶液等体积混合，混合后溶液呈碱性。如HClO 与NaClO 溶液等溶液等体积混合后的溶液

练习: 1. 物质的量浓度相同的三种盐NaX 、NaY 和NaZ 的溶液，其PH 依次为8、9、10，则HX 、HY 和HZ 的酸性由强到弱的顺序是( ) A. HX、HY 、HZ B. HX、HZ 、HY C. HZ、HY 、HX D. HY、HZ 、HX 2. 已知常温条件下，0.01mol/L NH 4Cl 和 0.01mol/L NH3.H 2O 等体积混合溶液中，C(NH4+)> C(NH3.H 2O). 下列说法中不正确的是( ) A.C (H +)>C(OH-) B.C(NH4+)>C(Cl-)

C. C(OH-)>C(H+) D. C(NH4+)+ C(NH3.H 2O)= 0.01mol/L

1NH 4Cl 、○2CH 3COONH 4、○3(NH4) 2SO 4、○43. .对于几种同浓度的铵盐:○

+

5NH 4HSO 4、○6(NH4) 2FeSO 4溶液中C (NH4) 由大到小的排(NH4) 2CO 3、○

列顺序是

1 CH3COONa 溶液 ◇2 Na2CO 3溶液 ◇3 X 溶液 4. 等浓度的下列稀溶液:◇

4 NaOH溶液，它们的PH 依次增大，则X 溶液不可能是( ) ◇

A.NaClO 溶液 B.Na2SiO 3溶液 C.氨水 D.NaHCO3溶液

5. 用物质的量都是0.1mol 的HCN 和NaCN 配成1L 混合溶液，已知其中C(CN) -小于c(Na+) ，则下列判断正确的是( ) A.c(H+) ＞c(OH-) B.c(HCN)＞c(CN-)=0.2mol/L C.c(HCN)＞c(CN-) D.c(CN-) ＞c(OH-)=0.1mol/L

6. 用物质的量浓度均是0.1mol/L的CH 3COOH 和CH 3COONa 配成1L 溶液，c(Na+) ＜c(CH3COO -) 下列判断正确的是( )

A.c(OH-) ＜c(H+) B.c(CH3COOH)+c(CH3COO -)=0.2mol/L C.c(CH3COOH) ＞c(CH3COO -) D.c(CH3COO -)+c(OH-)=0.1mol/L 7. 已知某温度下0.1mol/L的NaHB(强电解质) 溶液中c(H+) ＞c(OH-) ，则下列关系一定正确的是( )

A.c(Na+)=c(HB-)+2c(B2-)+c(OH-) B.c(Na+)=0.1mol/L≥c(B2-) C.c(H+) 〃c(OH-)=10-14 D. 溶液的PH 等于1

6○3○4○5○1○2、4.D 、5.C 、6.B 、注:1-6练习参考答案:1.A、2.A 、3. ○

7.B.