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弱电解质的电离

高中化学25 °C 下包含水、稀释以及共同强酸或强碱的理想一元酸或一元碱电荷平衡

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关于此实验

稀释弱电解质，加入共同离子，并比较 pH、电离分数和估算电导率。电离平衡根据物料守恒和电荷守恒求解，而非使用平方根近似公式。

学习目标

  • 区分浓度与电离度。
  • 预测稀释和共同离子对酸和碱的影响。
  • 将离子数量与示意性的电导率估算值联系起来。

使用方法

  1. 1记录弱酸的初始 pH 和电离分数。
  2. 2加水，并比较电离分数与不断下降的分析浓度。
  3. 3重置后加入 HCl，观察共同氢离子如何抑制酸的电离。
  4. 4切换到弱碱，并使用 NaOH 作为共同离子试剂重复操作。

模型

弱酸解离出的阴离子分数可由这个物料衡算求得。
这是加入 HCl 后酸侧的电荷平衡；碱侧的计算则包括带正电的共轭酸和钠离子。
极限离子电导率可用于估算稀溶液中的情况。

假设

  • 水的自电离在 25 °C 时固定为 Kw = 10 的负 14 次方。此处忽略活度和离子强度的影响。
  • 样品初始体积为 100 mL。稀释液和 0.1 M 强试剂的体积计入总体积；共同离子以 HCl 或 NaOH 的形式加入，而不是以共轭盐的形式加入。
  • 电导系数近似表示乙酸根、铵离子和共同旁观离子。改变 pK 得到的是一种用于说明的类似物，而不是一种新测得的物质。
  • 仪表颜色是虚拟指示剂叠加效果。粒子颜色表示有代表性的分数，并非单个电子或分子的运动轨迹。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么稀释时离子浓度会降低，而电离分数却可能升高？
  2. Q2为什么加入常见的强酸后，总电导率上升，弱酸阴离子的分数却降低？

常见问题

这里总是使用平方根电离公式吗？

不是。完整的电中性方程包含水和强电解质，因此即使通常的小电离度近似不再适用，仍然可以使用。

加水会改变弱电解质化学式单位的数量吗？

不会。加水会改变总体积和平衡分布，但弱电解质的分析量保持不变。