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3. 电离度

弱电解质的电离平衡 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 弱电解质在溶液中已电离的分子数占原有分子总数的百分比,用于衡量其电离程度。

从哪来 它建立在1. 电解质强弱判断与3. 平衡浓度计算之上。只有明确了物质是弱电解质(存在电离平衡),并通过计算得出平衡时离子与分子的浓度,才能代入公式求解电离度。

为什么 强电解质在水中完全电离,不存在“部分电离”的概念,因此电离度恒为100%(或1),通常不讨论其变化。弱电解质存在电离平衡,其电离程度受浓度、温度等条件影响。引入电离度(α)是为了量化这种“部分电离”的程度,并建立浓度(c)与电离常数(Ka/Kb)之间的定量联系。根据稀释定律,α = √(Ka/c),这解释了为什么加水稀释会促进电离(α增大),尽管离子浓度可能降低。

类比法:人群进出房间** 适合**形象思维强、对抽象平衡概念感到困难**的学生。 把溶液想象成一个房间,弱电解质分子是房间里的人。 1. **初始状态
房间里坐满了人(纯分子)。 2. 电离过程:一部分人站起来走动(变成离子),一部分人坐着(保持分子)。 3. 电离度:就是“站着的人”占“总人数”的比例。 4. 稀释效应:如果房间突然变大(加水稀释),为了保持同样的“拥挤度”(平衡常数K),会有更多人选择站起来走动。所以,房间越大(浓度越低),站着的人比例(电离度)越高。
数学推导法:从平衡常数到电离度** 适合**逻辑严密、擅长代数运算**的学生。 直接推导公式,强调变量关系。 1. 设弱酸 HA 初始浓度为 c。 2. 电离度为 α,则平衡时 [H⁺] = [A⁻] = c·α,[HA] = c(1-α)。 3. 代入 Ka 表达式:Ka = (c·α)² / [c(1-α)] = c·α² / (1-α)。 4. 因为弱电解质 α 很小(通常 < 5%),所以 1-α ≈ 1。 5. 简化得:Ka ≈ c·α²,即 **α = √(Ka/c)**。 6. **结论
α 与 c 的平方根成反比。浓度减半,电离度变为原来的 √2 倍。
对比辨析法:转化率 vs 电离度** 适合**容易混淆概念、需要厘清定义边界**的学生。 1. **共同点
都是“变化量/初始量”,都受平衡移动影响。 2. 不同点: * 对象:转化率针对化学反应(如 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃),反应物可能是多种;电离度仅针对弱电解质的电离平衡,反应物只有一种(分子)。 * 本质:转化率是化学计量学的概念;电离度是物理化学中描述物质解离能力的概念。 * 计算差异:转化率计算需考虑化学计量数比;电离度计算直接基于浓度比,无需配平系数(因为电离方程式系数通常为1:1:1)。
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练一道
基础题
已知 0.1 mol/L 的醋酸(CH₃COOH)溶液中,测得 c(H⁺) = 0.00134 mol/L。求该温度下醋酸的电离度 α 和电离常数 Ka。(提示:α = c(H⁺)/c(初始))
变式
将上述 0.1 mol/L 的醋酸溶液稀释 10 倍至 0.01 mol/L。假设温度不变,Ka 不变。 1. 判断稀释后电离度 α' 与 α 的大小关系。 2. 估算稀释后的 c(H⁺)'。
试试手自己判
检测题
25℃时,0.1 mol/L 的氨水(NH₃·H₂O)中 c(OH⁻) = 0.00134 mol/L。若将该溶液加水稀释 100 倍,下列说法正确的是( ) A. 电离度 α 减小 B. c(OH⁻) 变为原来的 1/100 C. 溶液中 NH₄⁺ 的物质的量 n(NH₄⁺) 增大 D. 溶液的 pH 增大
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
选 A 错:稀释促进电离,α 增大。
* 选 B 错:弱电解质稀释,离子浓度减小幅度小于稀释倍数(因为电离度增大了),所以 c(OH⁻) > 原来的 1/100。
* 选 C 对:稀释促进电离平衡正向移动,虽然浓度降低,但溶液体积大幅增加,导致已电离出的 NH₄⁺ 的总物质的量(n = c·V)是增加的。
* 选 D 错:c(OH⁻) 减小,pOH 增大,pH 减小(酸性相对增强,碱性减弱)。
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