5、3、1 一元弱酸、弱碱的解离平衡
1、一元弱酸的解离平衡
在一元弱酸HA的水溶液中存在着下列质子转移反应:
HA(aq) H2O(l) A(aq) H3O (aq)
这类反应一般能很快达到平衡,称其为解离平衡(或电离平衡)。在稀溶液中水的量基本保持恒定,平衡时 , 和 之间有下列关系:
或简写为
式中 称为弱酸HA的解离常数,简称为酸常数。弱酸的解离常数表示了酸的相对强弱。在相同温度下,解离常数大的酸是较强的酸,其给出质子的能力强。例如, , 。当浓度相同时,甲酸溶液的酸性强,pH小;甲酸是比乙酸强的酸。不仅在水溶液中,就是在非水溶液中,也可以用 的相对大小来判断酸的相对强弱。 受温度的影响但变化不大。
弱酸的解离常数可以借助pH计测定溶液的pH,然后通过计算来确定。已知弱酸的解离常数 ,就可以计算出一定浓度的弱酸溶液的平衡组成。实际上,在弱酸溶液中同时存在者弱酸和水的两种解离平衡:
HA(aq) H2O(l) A-(aq) H3O (aq)
H2O(l) H2O(l) OH-(aq) H3O (aq)
它们都解离出H3O ,二者之间相互联系,相互影响。通常情况下 >> 。只要 不是很小时,H3O 主要是由HA解离产生的。因此,计算溶液中的 时,就可以不考虑水的解离平衡。
当 ≥500时,可用下列近似公式计算
例题5-2
在弱酸、弱碱的解离平衡组成计算中常用到解离度(电离度)的概念,以 表示之。它等于解离的分子数与分子总数之比。在定容反应中,已解离的弱酸(或弱碱)的浓度与原始难度之比等于解离度。弱酸的解离度可表示为:
弱酸解离度的大小也可表示酸的相对强弱。在温度、浓度相同的条件下,解离度大的酸, 大,其pH小,为较强的酸;解离度小的酸, 小,其pH大,为较弱的酸。
以HA(aq)的解离平衡为例, 与α间的定量关系可以推倒如下:
HA(aq) H2O(l) A-(aq) H3O (aq)
平衡浓度 c(1-α) cα cα
=
当 时,( a <5% 1-a ≈1)
此式表明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常数间的关系,叫做稀释定律。它表明了在一定温度下, 保持不变,溶液在一定难度范围内被稀释时,解离度增大。
2、一元弱碱的解离平衡
一元弱碱的解离平衡组成的计算与一元弱酸的解离平衡组成的计算没有本质上的差别。在弱碱A的溶液中:
A(aq) H2O(l) HA(aq) OH-(aq)
称为一元弱碱的解离常数。表示了碱的相对强弱。
与一元弱酸相类似,对于一元弱碱来说:
当 ≥500时,可用下列近似公式计算