劉爽

[摘 要]“電解質(zhì)溶液中的離子平衡”是高中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，而關(guān)于“水電離出的氫離子濃度”的計(jì)算更是教學(xué)難點(diǎn)，在高考試題中占有一定的比例。學(xué)生解這類題時(shí)常常容易出錯(cuò)，因此引導(dǎo)學(xué)生掌握此類題型的計(jì)算技巧顯得尤為重要。

[關(guān)鍵詞]電解質(zhì)溶液；水的電離；氫離子濃度；計(jì)算技巧

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）17-0059-02

“電解質(zhì)溶液中的離子平衡”是高中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，而關(guān)于“水電離出的氫離子濃度”的計(jì)算更是教學(xué)難點(diǎn)，在高考試題中占有一定的比例，學(xué)生解這類題時(shí)常常容易出錯(cuò)。在電解質(zhì)溶液中水是最重要的溶劑，離子平衡一般取決于溶質(zhì)和水的電離平衡，由于水的電離較弱，有時(shí)可以忽略不計(jì)，而只考慮溶質(zhì)的電離；但有時(shí)水的電離又不可以忽略。怎樣去理解這個(gè)問題，是長(zhǎng)期以來困擾學(xué)生的一個(gè)難題。本文就電解質(zhì)溶液中水電離出的氫離子濃度的計(jì)算技巧提供一些建議，旨在為高中化學(xué)教學(xué)提供一定的參考與指導(dǎo)。

現(xiàn)對(duì)近幾年高考中出現(xiàn)的“水電離出的氫離子濃度的計(jì)算”題型進(jìn)行歸類解析。

【例1】求常溫下0.1 mol/L的鹽酸溶液中，由水電離出的氫離子濃度。

解析：由HCl[ ]H++Cl-和H2O []H++OH-可知，溶液中的氫離子濃度是由HCl和H2O共同決定的，氫氧根離子濃度只由H2O決定，由此可知c（H+）水=c（OH-）水，也就是說水電離出的氫離子和氫氧根離子永遠(yuǎn)相等。所以要求水電離出的氫離子濃度，只要計(jì)算出水電離出的氫氧根離子濃度即可。0.1 mol/L的鹽酸即pH=1，那么c（OH-）總= c（OH-）水=10-13 mol/L，所以c（H+）水=c（OH-）水=10-13 mol/L。

【例2】求常溫下0.1mol /L的氫氧化鈉溶液中，由水電離出的氫氧根離子濃度。

解析：由NaOH[ ]Na++OH-和H2O []H++OH-可知，溶液中的氫氧根離子濃度是由NaOH和H2O共同決定的，氫離子的濃度只由H2O決定，而 c（H+）水=c（OH-）水，這是絕對(duì)成立的，也就是說水電離出的氫離子和氫氧根離子永遠(yuǎn)相等，所以要求水電離出的氫氧根離子濃度，只要計(jì)算出水電離出的氫離子濃度即可。0.1mol/L的氫氧化鈉即pH=13，c（H+）總= c（H+）水=10-13 mol/L，所以c（OH-）水=c（H+）水=10-13 mol/L。

解題思路：這樣的題型有許多的陷阱，以上兩個(gè)例題為什么求由水電離出的氫離子濃度或氫氧根離子的濃度，而不是求溶液中的氫離子濃度或氫氧根離子的濃度呢？因?yàn)橹灰嬷娊赓|(zhì)（酸或堿）的濃度或pH，我們就可以直接求出溶液中的氫離子或氫氧根離子的濃度，但是要求由水電離出的氫離子濃度或氫氧根離子的濃度，我們要判斷清楚氫離子或氫氧根離子是由水電離出來的，還是由酸或堿電離出來的，這是我們判斷的關(guān)鍵，如果判斷對(duì)了，此類問題也就迎刃而解了。

以上兩個(gè)例題中0.1 mol/L的鹽酸溶液中由水電離出的氫離子濃度和0.1 mol /L的氫氧化鈉溶液中由水電離出的氫氧根離子濃度相等，都等于10-13 mol/L，為什么會(huì)這樣呢？對(duì)于水的電離（H2O []H++OH-），向水中加入酸或者堿都會(huì)使水的電離平衡向左移動(dòng)，都會(huì)抑制水的電離。常溫下，水電離出的氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等，都等于10-7 mol/L，即c（OH-）水= c（OH-）水=10-7 mol/L。當(dāng)水的電離受到抑制時(shí)，水電離出的氫離子濃度與氫氧根離子的濃度都同時(shí)等量減小，但由水電離出的氫離子濃度與氫氧根離子濃度永遠(yuǎn)相等。

規(guī)律1：酸、堿溶液對(duì)水的電離平衡都起抑制作用。

規(guī)律2：在酸堿溶液中，雖然酸堿電離出的氫離子和氫氧根離子對(duì)水的電離都會(huì)產(chǎn)生抑制作用，但是水自身電離出的氫離子濃度與氫氧根離子濃度永遠(yuǎn)相等。

規(guī)律3：在酸堿溶液中，水電離出的氫離子濃度與水電離出的氫氧根離子濃度都小于10-7 mol/L。

【例3】求常溫下，pH=1的氯化銨溶液中，由水電離出的氫離子濃度。

解析：由于氯化銨是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離，即NH4Cl=NH4++Cl-，可見溶液中的氫離子和氫氧根離子都是由水電離出來的，因此pH=1的氯化銨溶液中。c（OH-）總= c（OH-）水=10-13 mol/L，c（H+）總= c（H+）水=0.1 mol/L。這時(shí)氫離子濃度和氫氧根離子濃度為什么不相等了呢？其實(shí)不是不相等，水電離出來的氫離子濃度與氫氧根離子濃度永遠(yuǎn)是相等的，只不過這時(shí)水電離出的氫氧根離子與氯化銨電離出的銨根離子結(jié)合生成了一水合氨，所以在溶液中的存在量變少了。

【例4】求常溫下pH=13的醋酸鈉溶液中，由水電離出的氫離子濃度。

解析：由于醋酸鈉是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離，即CH3COONa=CH3COO-+Na+，溶液中的氫離子和氫氧根離子都是由水電離出來的，因此pH=13的醋酸鈉溶液中，c（OH-）總= c（OH-）水=0.1 mol/L，c（H+）總= c（H+）水=10-13 mol/L。

規(guī)律4：在能水解的鹽溶液中，氫離子的濃度與氫氧根離子的濃度是絕對(duì)不相等的，否則溶液就不會(huì)顯酸堿性。

總之，一定溫度下，水的離子積是個(gè)常數(shù)，氫離子濃度與氫氧根離子濃度的乘積也是個(gè)常數(shù)；酸中的氫離子濃度遠(yuǎn)大于水電離出的氫離子的濃度，所以計(jì)算時(shí)水電離的氫離子濃度可以忽略，而用酸的氫離子濃度來計(jì)算；同理堿也是這樣，相對(duì)于堿溶液而言，水電離出的氫氧根離子太少了，計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)；但是對(duì)于能水解的鹽來說，水的氫離子和氫氧根離子是整個(gè)溶液中所有氫離子和氫氧根離子的來源，這時(shí)就不能忽略了。因此，在計(jì)算電解質(zhì)溶液中由水電離出的氫離子濃度時(shí)，要究其來源，分析其存在環(huán)境，只有這樣問題才可迎刃而解。

（特約編輯 溫 簡(jiǎn)）