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弱電解質的電離

高中化學25 °C 下包含水、稀釋以及共同強酸或強鹼的理想一元酸或一元鹼電荷平衡

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關於此實驗

稀釋弱電解質，加入共同離子，並比較 pH、電離分率和估算導電度。電離平衡根據物料平衡和電荷平衡求解，而非使用平方根近似公式。

學習目標

  • 區分濃度與電離度。
  • 預測稀釋和共同離子對酸與鹼的影響。
  • 將離子數量與示意性的導電度估算值連結起來。

使用方法

  1. 1記錄弱酸的初始 pH 和電離分率。
  2. 2加水，並比較電離分率與不斷下降的分析濃度。
  3. 3重設後加入 HCl，觀察共同氫離子如何抑制酸的電離。
  4. 4切換至弱鹼，並使用 NaOH 作為共同離子試劑重複操作。

模型

弱酸解離出的陰離子分率可由這個物料衡算求得。
這是加入 HCl 後酸側的電荷平衡；鹼側的計算則包括帶正電的共軛酸和鈉離子。
極限離子電導率可用於估算稀溶液中的情況。

假設

  • 水的自體電離在 25 °C 時固定為 Kw = 10 的負 14 次方。此處忽略活度和離子強度的影響。
  • 樣品初始體積為 100 mL。稀釋液和 0.1 M 強試劑的體積計入總體積；共同離子以 HCl 或 NaOH 的形式加入，而不是以共軛鹽的形式加入。
  • 電導係數近似表示乙酸根、銨離子和共同旁觀離子。改變 pK 得到的是一種類比示例，而不是一種新測得的物質。
  • 儀表顏色是虛擬指示劑疊加效果。粒子顏色表示具代表性的分率，並非個別電子或分子的運動軌跡。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼稀釋時離子濃度會降低，而電離分率卻可能升高？
  2. Q2為什麼加入常見的強酸後，總電導率上升，弱酸陰離子的分率卻降低？

常見問題

這裡總是使用平方根電離公式嗎？

不是。完整的電中性方程式包含水和強電解質，因此即使通常的小電離度近似不再適用，仍然可以使用。

加水會改變弱電解質化學式單位的數量嗎？

不會。加水會改變總體積和平衡分布，但弱電解質的分析量保持不變。