弱電解質(zhì)在稀釋過程中離子濃度大小的變化

曹光生

我們來看一個例題：將0.1mol·L-1醋酸溶液加水稀釋，下列說法正確的是（ ）。

A.溶液中c（H+）和c（OH-）都減小

B.溶液中c（H+）增大

C.醋酸電離平衡向左移動

D.溶液的pH增大

這里的答案明顯選D。學(xué)生問：將0.1mol·L-1換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水稀釋后的濃度也不知道，答案的選項(xiàng)還是一樣的嗎？為什么題目總是把數(shù)據(jù)限定為0.1mol·L-1？為了解決這個問題，下面來進(jìn)行探討。

首先介紹弱電解質(zhì)電離度概念：當(dāng)弱電解質(zhì)在溶液中達(dá)到電離平衡時，溶液中已經(jīng)電離的電解質(zhì)分子數(shù)占原來總分子數(shù)（包括電離的和未電離的）的百分?jǐn)?shù)，用符號α表示。

α=已電離的電解質(zhì)分子數(shù)溶液中原有電解質(zhì)的分子總數(shù)×100%

電離度可以表示弱電解質(zhì)的相對強(qiáng)弱。

電離度不僅跟電解質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，還跟溶液的濃度、溫度有關(guān)。越稀越電離；越熱越電離。

【討論】電解質(zhì)的電離度大，是否它的溶液的導(dǎo)電能力一定強(qiáng)？我們以CH3COOH為例：

導(dǎo)電能力與離子濃度成正比（當(dāng)然也與離子所帶電荷有關(guān)），c（H+）=Cα。

由此公式可知，溶液的電離度大，其導(dǎo)電能力不一定強(qiáng)，應(yīng)分情況：

①同T，同C的不同弱電解質(zhì)，α大→C（離）增大→導(dǎo)電能力強(qiáng)。

②同T，稀釋濃的弱電解質(zhì)時（如冰醋酸），起始，α增大，C（離）增大→導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但稀釋到一定程度后，再稀釋，盡管α增大，但V（aq）增大變?yōu)橹饕蛩亍鶦（離）減小→溶液導(dǎo)電性減小，即c（H+）=n（H+）V（aq）。

看起來似乎解決了問題，但是這是定性的，也是模糊的。此類問題能否定量化？查閱有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（教參高中化學(xué)第二冊P59表3-1）：

不同濃度的CH3COOH溶液的電離度和電離常數(shù)（25℃）（部分內(nèi)容）

我們嘗試探究方法以求得這個濃度變化的臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)以上稀釋，c（H+）增大，在臨界點(diǎn)以下稀釋，c（H+）減小，從而達(dá)到量化的目的。經(jīng)過多年的思考，筆者把具體算法做如下歸納，僅供參考。

我們以c（H+）為縱坐標(biāo)，以加水量為橫坐標(biāo)，對冰醋酸進(jìn)行稀釋，由于計(jì)算出的c（H+）太小，所以我們將縱坐標(biāo)c（H+）擴(kuò)大104倍，這樣作圖方便一些，圖像也更清晰。

根據(jù)此圖像可粗略認(rèn)為0.2mol·L-1是CH3COOH在25℃時的濃度臨界點(diǎn)，即c（CH3COOH）>0.2mol·L-1時，加一定量的水稀釋后其濃度仍大于0.2mol·L-1，c（H+）隨水量增加而增大；當(dāng)c（CH3COOH）<0.2mol·L-1，加水稀釋后，c（H+）減少。

由于25℃同濃度氨水的電離度和醋酸的幾乎一致，所以氨水的臨界點(diǎn)也是c（NH3·H2O）=0.2mol·L-1即c（NH3·H2O）>0.2mol·L-1時，加一定量的水稀釋后且氨水濃度仍大于0.2mol·L-1，c（OH-）隨水量增加而增加，當(dāng)c（NH3·H2O）<0.2mol·L-1，加水稀釋后，c（OH-）減少。

因此，命題者為了體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)，總是將數(shù)據(jù)定為0.1mol·L-1，而且比0.2mol·L-1小些，此時加水稀釋后c（H+）一定減小，以避免出錯。上述例題若將數(shù)據(jù)換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水后選什么項(xiàng)，那還要看加水稀釋后的濃度是大于還是小于0.2mol·L-1，大于0.2mol·L-1選B，溶液中c（H+）增大；小于0.2mol·L-1，c（H+）是先增后減，不好回答。

此臨界點(diǎn)有利于我們劃清界限，有助于教師準(zhǔn)確命題，學(xué)生清楚做題。不同的弱電解質(zhì)其臨界值是不同的，中學(xué)化學(xué)教學(xué)只對CH3COOH和NH3·H2O作要求。

這里使用了一個重要的方法——實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像化，該法方便綜合分析，這是大學(xué)教材里最常見的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，我們可以借鑒使用。

（責(zé)任編輯 羅 艷）endprint

我們來看一個例題：將0.1mol·L-1醋酸溶液加水稀釋，下列說法正確的是（ ）。

A.溶液中c（H+）和c（OH-）都減小

B.溶液中c（H+）增大

C.醋酸電離平衡向左移動

D.溶液的pH增大

這里的答案明顯選D。學(xué)生問：將0.1mol·L-1換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水稀釋后的濃度也不知道，答案的選項(xiàng)還是一樣的嗎？為什么題目總是把數(shù)據(jù)限定為0.1mol·L-1？為了解決這個問題，下面來進(jìn)行探討。

首先介紹弱電解質(zhì)電離度概念：當(dāng)弱電解質(zhì)在溶液中達(dá)到電離平衡時，溶液中已經(jīng)電離的電解質(zhì)分子數(shù)占原來總分子數(shù)（包括電離的和未電離的）的百分?jǐn)?shù)，用符號α表示。

α=已電離的電解質(zhì)分子數(shù)溶液中原有電解質(zhì)的分子總數(shù)×100%

電離度可以表示弱電解質(zhì)的相對強(qiáng)弱。

電離度不僅跟電解質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，還跟溶液的濃度、溫度有關(guān)。越稀越電離；越熱越電離。

【討論】電解質(zhì)的電離度大，是否它的溶液的導(dǎo)電能力一定強(qiáng)？我們以CH3COOH為例：

導(dǎo)電能力與離子濃度成正比（當(dāng)然也與離子所帶電荷有關(guān)），c（H+）=Cα。

由此公式可知，溶液的電離度大，其導(dǎo)電能力不一定強(qiáng)，應(yīng)分情況：

①同T，同C的不同弱電解質(zhì)，α大→C（離）增大→導(dǎo)電能力強(qiáng)。

②同T，稀釋濃的弱電解質(zhì)時（如冰醋酸），起始，α增大，C（離）增大→導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但稀釋到一定程度后，再稀釋，盡管α增大，但V（aq）增大變?yōu)橹饕蛩亍鶦（離）減小→溶液導(dǎo)電性減小，即c（H+）=n（H+）V（aq）。

看起來似乎解決了問題，但是這是定性的，也是模糊的。此類問題能否定量化？查閱有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（教參高中化學(xué)第二冊P59表3-1）：

不同濃度的CH3COOH溶液的電離度和電離常數(shù)（25℃）（部分內(nèi)容）

我們嘗試探究方法以求得這個濃度變化的臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)以上稀釋，c（H+）增大，在臨界點(diǎn)以下稀釋，c（H+）減小，從而達(dá)到量化的目的。經(jīng)過多年的思考，筆者把具體算法做如下歸納，僅供參考。

我們以c（H+）為縱坐標(biāo)，以加水量為橫坐標(biāo)，對冰醋酸進(jìn)行稀釋，由于計(jì)算出的c（H+）太小，所以我們將縱坐標(biāo)c（H+）擴(kuò)大104倍，這樣作圖方便一些，圖像也更清晰。

根據(jù)此圖像可粗略認(rèn)為0.2mol·L-1是CH3COOH在25℃時的濃度臨界點(diǎn)，即c（CH3COOH）>0.2mol·L-1時，加一定量的水稀釋后其濃度仍大于0.2mol·L-1，c（H+）隨水量增加而增大；當(dāng)c（CH3COOH）<0.2mol·L-1，加水稀釋后，c（H+）減少。

由于25℃同濃度氨水的電離度和醋酸的幾乎一致，所以氨水的臨界點(diǎn)也是c（NH3·H2O）=0.2mol·L-1即c（NH3·H2O）>0.2mol·L-1時，加一定量的水稀釋后且氨水濃度仍大于0.2mol·L-1，c（OH-）隨水量增加而增加，當(dāng)c（NH3·H2O）<0.2mol·L-1，加水稀釋后，c（OH-）減少。

因此，命題者為了體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)，總是將數(shù)據(jù)定為0.1mol·L-1，而且比0.2mol·L-1小些，此時加水稀釋后c（H+）一定減小，以避免出錯。上述例題若將數(shù)據(jù)換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水后選什么項(xiàng)，那還要看加水稀釋后的濃度是大于還是小于0.2mol·L-1，大于0.2mol·L-1選B，溶液中c（H+）增大；小于0.2mol·L-1，c（H+）是先增后減，不好回答。

此臨界點(diǎn)有利于我們劃清界限，有助于教師準(zhǔn)確命題，學(xué)生清楚做題。不同的弱電解質(zhì)其臨界值是不同的，中學(xué)化學(xué)教學(xué)只對CH3COOH和NH3·H2O作要求。

這里使用了一個重要的方法——實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像化，該法方便綜合分析，這是大學(xué)教材里最常見的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，我們可以借鑒使用。

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我們來看一個例題：將0.1mol·L-1醋酸溶液加水稀釋，下列說法正確的是（ ）。

A.溶液中c（H+）和c（OH-）都減小

B.溶液中c（H+）增大

C.醋酸電離平衡向左移動

D.溶液的pH增大

這里的答案明顯選D。學(xué)生問：將0.1mol·L-1換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水稀釋后的濃度也不知道，答案的選項(xiàng)還是一樣的嗎？為什么題目總是把數(shù)據(jù)限定為0.1mol·L-1？為了解決這個問題，下面來進(jìn)行探討。

首先介紹弱電解質(zhì)電離度概念：當(dāng)弱電解質(zhì)在溶液中達(dá)到電離平衡時，溶液中已經(jīng)電離的電解質(zhì)分子數(shù)占原來總分子數(shù)（包括電離的和未電離的）的百分?jǐn)?shù)，用符號α表示。

α=已電離的電解質(zhì)分子數(shù)溶液中原有電解質(zhì)的分子總數(shù)×100%

電離度可以表示弱電解質(zhì)的相對強(qiáng)弱。

電離度不僅跟電解質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，還跟溶液的濃度、溫度有關(guān)。越稀越電離；越熱越電離。

【討論】電解質(zhì)的電離度大，是否它的溶液的導(dǎo)電能力一定強(qiáng)？我們以CH3COOH為例：

導(dǎo)電能力與離子濃度成正比（當(dāng)然也與離子所帶電荷有關(guān)），c（H+）=Cα。

由此公式可知，溶液的電離度大，其導(dǎo)電能力不一定強(qiáng)，應(yīng)分情況：

①同T，同C的不同弱電解質(zhì)，α大→C（離）增大→導(dǎo)電能力強(qiáng)。

②同T，稀釋濃的弱電解質(zhì)時（如冰醋酸），起始，α增大，C（離）增大→導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但稀釋到一定程度后，再稀釋，盡管α增大，但V（aq）增大變?yōu)橹饕蛩亍鶦（離）減小→溶液導(dǎo)電性減小，即c（H+）=n（H+）V（aq）。

看起來似乎解決了問題，但是這是定性的，也是模糊的。此類問題能否定量化？查閱有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（教參高中化學(xué)第二冊P59表3-1）：

不同濃度的CH3COOH溶液的電離度和電離常數(shù)（25℃）（部分內(nèi)容）

我們嘗試探究方法以求得這個濃度變化的臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)以上稀釋，c（H+）增大，在臨界點(diǎn)以下稀釋，c（H+）減小，從而達(dá)到量化的目的。經(jīng)過多年的思考，筆者把具體算法做如下歸納，僅供參考。

我們以c（H+）為縱坐標(biāo)，以加水量為橫坐標(biāo)，對冰醋酸進(jìn)行稀釋，由于計(jì)算出的c（H+）太小，所以我們將縱坐標(biāo)c（H+）擴(kuò)大104倍，這樣作圖方便一些，圖像也更清晰。

根據(jù)此圖像可粗略認(rèn)為0.2mol·L-1是CH3COOH在25℃時的濃度臨界點(diǎn)，即c（CH3COOH）>0.2mol·L-1時，加一定量的水稀釋后其濃度仍大于0.2mol·L-1，c（H+）隨水量增加而增大；當(dāng)c（CH3COOH）<0.2mol·L-1，加水稀釋后，c（H+）減少。

由于25℃同濃度氨水的電離度和醋酸的幾乎一致，所以氨水的臨界點(diǎn)也是c（NH3·H2O）=0.2mol·L-1即c（NH3·H2O）>0.2mol·L-1時，加一定量的水稀釋后且氨水濃度仍大于0.2mol·L-1，c（OH-）隨水量增加而增加，當(dāng)c（NH3·H2O）<0.2mol·L-1，加水稀釋后，c（OH-）減少。

因此，命題者為了體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)，總是將數(shù)據(jù)定為0.1mol·L-1，而且比0.2mol·L-1小些，此時加水稀釋后c（H+）一定減小，以避免出錯。上述例題若將數(shù)據(jù)換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水后選什么項(xiàng)，那還要看加水稀釋后的濃度是大于還是小于0.2mol·L-1，大于0.2mol·L-1選B，溶液中c（H+）增大；小于0.2mol·L-1，c（H+）是先增后減，不好回答。

此臨界點(diǎn)有利于我們劃清界限，有助于教師準(zhǔn)確命題，學(xué)生清楚做題。不同的弱電解質(zhì)其臨界值是不同的，中學(xué)化學(xué)教學(xué)只對CH3COOH和NH3·H2O作要求。

這里使用了一個重要的方法——實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像化，該法方便綜合分析，這是大學(xué)教材里最常見的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，我們可以借鑒使用。

（責(zé)任編輯 羅 艷）endprint