电离平衡常数的电离常数

酸 acid 通常指其水溶液具有酸味，使紫色石蕊变红，能与碱作用生成盐，能溶解许多金属的物质。 分类和命名 根据酸在水溶液中电离度的大小，分为强酸和弱酸；根据酸中可电离氢离子的数目，分为一元酸(如HCl、CHCOOH)、二元酸(如HCO、HSO)和三元酸(如HPO)等；根据酸中含氧与否，分为含氧酸和无氧酸。 无氧酸称氢某酸，其中除氢氯酸HCl(盐酸)、氢溴酸HBr和氢碘酸HI外都是弱酸，如氢氟酸HF和氢硫酸H2S等。 含氧酸的命名：对於分子中只含一个成酸元素的简单含氧酸，将其较为常见的一种称某酸，其他含氧酸按成酸元素的氧化数较某酸高、低或有无过氧—O—O—结构而命名。例如氯酸HClO(氯的氧化数为＋5)、高氯酸HClO(氧化数＋7)、亚氯酸HClO(氧化数为＋3)、次氯酸 HClO(氧化数＋1)；又如HSO、HSO8中含有—O—O—键，称过氧一硫酸、过氧二硫酸。两个简单含氧酸缩去一分子水后生成的酸称焦酸(或称一缩某酸)，例如： 也有用重作词头来命名的，例如： 简单含氧酸脱去(全部)氢氧基而生成的基称醯基，如—SO—称硫醯基，CrOCl称铬醯氯。 若把含氧酸的化学式写成MO(OH)(M为金属)，就可以根据 值来判断常见含氧酸的强弱： ＝0 极弱酸，如硼酸HBO ＝1 弱酸，如亚硫酸HSO、磷酸HPO ＝2 强酸，如硫酸HSO、硝酸HNO ＝3 极强酸，如高氯酸HClO 性质 酸一般有腐蚀性。弱酸在水溶液中存在电离平衡如下： [HA]、[H+]、[A-]分别是HA、H+、A-的物质的量浓度，是弱酸HA的电离平衡常数。例如，298K时乙酸的电离常数为1.8×10-5，氢氟酸为7.2×10-4。电离平衡常数随弱电解质的浓度和温度有很小的变化。 在一定温度下，弱酸的电离度因溶液变稀而增大，如0.10、1.0×10-3、1.0×10-4乙酸的电离度分别为1.34、13.4、42％，无限稀释时完全电离。 多元弱酸的电离是分步进行的。例如，磷酸分三步电离，每步都有相应的电离平衡常数： 水是无机化合物极好的溶剂，离子能被水分子强烈吸引而稳定，酸中 H+是裸露的质子，直径为10-3皮米，能强烈地与水分子结合成HO+。例如，水合高氯酸晶体HClOHO实际上是由HO+和ClO组成，在水溶液中HO +和其他三个水分子结合成HO。目前常用H表示水溶液中的氢离子。 酸度1909年丹麦化学家S.P.L.索伦森建议用pH来表示[H+]。pH＝-lg[H+]。 酸性[H+]〉[OH-] pH〈7 中性[H+]＝[OH-] pH＝7 碱性[H+]〈[OH-] pH〉7 可用pH试纸或酸度计(pH计)来检测溶液的pH值。 应用酸的用途很广，许多工业和实验室都要用酸，常用的有硫酸、盐酸、硝酸。许多化学反应在水溶液中进行，pH值很重要。如将二氧化碳通入含Ca2+的溶液，能否得到碳酸钙沉淀，取决於溶液的pH值，某些反应须在恒定的pH值下进行，为此常用弱酸(碱)及其盐的溶液作缓冲溶液。正常人的血液pH＝7.4(其中含有HCO和HCO、HPO和HPO)，稍微变动就会生病。 HClO=次氯酸，HClO2=氯酸，HCl3=亚氯酸，HCl4=高氯酸（也称过氯酸）

电离常数又叫电离平衡常数，用Ki表示。其定义为，当弱电解质电离达到平衡时，电离的离子浓度的乘积与未电离的分子浓度的比值叫做该弱电解质的电离平衡常数。一种弱电解质的电离平衡常数只与温度有关，而与该弱电解质的浓度无关。因为弱电解质通常为弱酸或弱碱，所以在化学上，可以用Ka、Kb分别表示弱酸和弱碱的电离平衡常数。

用HA表示弱酸，则其电离方程式为HA——H+A，则电离常数Ka=[H]*[A]/HA

电离常数K与电离度α的关系可近似的表示为K=cα2（α平方）其中c为弱电解质溶液的浓度。

你可以参考一下如下数据：

盐酸是强酸，HCl在水中几乎是全部电离的

苯酚的电离是C6H5OH<=>C6H5O+H(+)

常数大约是10

碳酸的一级电离，也就是H2CO3<=>HCO3(-)+H(+)

电离常数是6.35

二级电离，也就是HCO3(-)<=>CO3(2-)+H(+)

电离常数是10.33

电离常数反映的就是酸性的大小，电离的能力

电离常数越大，酸性越弱，电离出氢离子的能力越差

而苯酚的电离常数在碳酸和碳酸氢根之间

所以苯酚的酸性小于碳酸，大于碳酸氢根

简单的说，碳酸相对更容易与氢离子分开，形成碳酸氢根和氢离子，而反过来，氢离子和碳酸氢根结合形成碳酸的能力相对要弱一些，而苯酚的氢离子相比碳酸稍难些分离，而氢离子和苯酚根相比碳酸氢根稍容易些结合成苯酚，而碳酸氢根非常难电离出氢离子，而碳酸根相对于苯酚根，非常容易与氢离子结合成碳酸氢根。

【

已知亚硫酸（H2SO3）的二级电离常数K2比偏铝酸（HAlO2）要大。则将少量的SO2气体通入到偏铝酸钠溶液中发生的离子反应是：

AlO2-+

SO2+

2

H2O

→

Al（OH）3↓＋HSO3-

】

醋酸：1.76*10-5

碳酸K1：4.30*10-7

碳酸K2

：5.61*10-11

苯酚：1.1×10-10

磷酸：7.52*10-3

次氯酸：2.95*10-8

硫氰酸：10.4×10-1

结论是酸性由强到弱的顺序为：硫氰酸

磷酸

醋酸

碳酸

次氯酸

苯酚

碳酸氢根

以上指的是酸的酸性，若要问溶液酸性，还需要看溶液浓度。

C(H+)=(KaC)1/2

1实验部分

1.1实验步骤及数据(见表1)

表1苯酚溶液与石蕊试液反应显色情况表

(1)用蒸馏水做溶剂和对比液

①用新制蒸馏水配制苯酚饱和溶液、石蕊试液。

②在0、2号刻度试管中，分别盛5mL蒸馏水和苯酚饱和溶液。

③分别向这两支试管中滴入2滴石蕊试液，振荡各试管、静置，观察：两支试管中的液体都由无色变为浅红色。

④用精密pH试纸测定蒸馏水的pH约为5.4～6.2，其酸性与苯酚的酸性相当。

(2)用中性自来水做溶剂和对比液

①用自来水(用精密pH试纸测知我校市区自来水的pH约为7)配制苯酚饱和溶液(25℃下，苯酚溶解度约为9g/100gH2O[4])、石蕊试液。

②取13支颜色、规格都相同的刻度试管，并依次进行编号，在1号试管中盛5mL自来水，在其余2～13号试管中分别盛5mL苯酚饱和溶液。

③向1、2号试管中分别滴入紫色石蕊试液1滴，振荡各试管，静置，把1、2号试管的后面衬上白纸作对比观察：自来水由无色变为淡紫色，饱和苯酚溶液由无色变为浅红色。

④分别把3～13号试管中的饱和苯酚溶液稀释如表1中所列倍数，各取相应稀释液5mL，滴入1滴石蕊试液，振荡各试管，静置，分别在白纸衬托下与1号试管中的液体作比较观察：当稀释至约10倍时，还能看出苯酚溶液由无色变为微红色，约10倍以后已看不出有微红色出现，只是比1号试管中的浅紫色变的更浅。

⑤在上述1～13号试管中分别再滴入1滴石蕊试液，振荡各试管，静置，在白纸衬托下将2～13号试管中的液体分别与1号试管中的液体作对比观察：1号试管中的液体为紫色，2～15号试管中的液体紫红色逐渐变浅。

⑥在上述1～13号试管中分别再滴人1滴石蕊试液，振荡各试管，静置，在白纸衬托下将2～13号试管中的液体分别与1号试管中的作对比观察：1号试管中的液体呈深紫色，2～15号试管中的液体紫红色(较滴入2滴石蕊试剂时紫红色深一些)逐渐变浅。

1.2结论

苯酚的水溶液可使石蕊试液变红。

1.3实验说明

(1)本实验不能只在苯酚水溶液中滴加石蕊试剂而决定苯酚能否使石蕊试剂变红色，实验前，要看配制苯酚溶液的水是否为中性，要用中性水滴加石蕊试剂后溶液颜色与其作对比观察而定。

我们知道，天然水里一般地含有Ca2+、Mg2+等阳离子和HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-和NO3-等阴离子。

全国各地的天然水含有这些离子的种类和数量有所不同。通常把溶有较多量的Ca2+和Mg2+的水，叫做硬水；只溶有少量或不含Ca2+和Mg2+的水叫做软水。如果水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的，这种硬度叫做暂时硬度。具有暂时硬度的水经过煮沸后，水里所含的碳酸氢钙就分解而生成不溶性的碳酸钙：

Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

水里所含的碳酸氢镁先形成难溶于水的碳酸镁沉淀：

Mg(HCO3)2=MgCO3↓+CO2↑+H2O

碳酸镁虽然难溶于水，但它仍有少量能溶解在水里(在18℃时，它的溶解度为0.011g/100gH2O)。因此，当继续加热煮沸时，碳酸镁就发生水解反应：

Mg2++2H2O=Mg(OH)2↓+2H+

生成了更难溶的氢氧化镁(在18℃时，它的溶解度为0.00084g/100gH2O)。这样，水里的OH-减少，H+相对增加，所得蒸馏水呈酸性。

我们知道，该实验的目的是要证明苯酚的弱酸性，实验用的溶剂及对照实验用水都应是中性的。否则，影响实验的准确性和科学性。因此，在实验时，我们应考虑所用水的pH是否呈中性(不少学生一谈到蒸馏水，就认为是中性的水)，要注意，用中性天然水(中性自来水)制得的蒸馏水不一定是中性的。各学校自制的蒸馏水，是否呈中性，这要看所在地水质情况，如果所在地的水属于软水，则用软水制得的蒸馏水是中性(或非常接近中性的)。如果所在地的水属于硬水，则制得的蒸馏水是微酸性的。如我们学校所在市区的水就属于暂时硬水，我们制得的蒸馏水pH约为5～6，该蒸馏水本身就可以使石蕊试液变红色。因此，用暂时硬水制取的蒸馏水做溶剂，不能说明苯酚水溶液能使石蕊试液变红色。

(2)一般在做该实验时，是在试管中加入少量苯酚，再滴入2mL～5mL水(中性)，其溶液浓度虽不一定是饱和溶液，但一般不会太低(远不会低于苯酚饱和溶液稀释至90倍以上的浓度)，在该试液中滴入2至3滴石蕊试剂，在白纸衬托下作对比观察，实验现象是非常明显的。

2理论探索

我们知道，苯酚具有弱酸性，其电离常数为1.28×10-10，它在25℃下，溶解度约为9g/100gH2O，可近似看作易溶物(20℃时，溶解度在10g/100gH2O以上的是易溶物)。25℃下，苯酚饱和溶液的物质的量浓度为：25℃时，苯酚饱和溶液的H+浓度为：

分别将稀释后的苯酚水溶液的pH算出(见表1)。我们知道，石蕊的变色范围是pH为5～8，从表1不难看出，即使把苯酚的饱和溶液稀释5倍～90倍，其pH也在5.3～5.9之间，此酸度，基本满足了石蕊变红对H+浓度的要求。

可见，苯酚水溶液是能使石蕊试液变为红色的。但是，在语言的表述上应注意：如果用的是苯酚的饱和溶液，石蕊试剂滴加的是1滴，应表述为：变为浅红色；稀释饱和苯酚溶液约为10倍，滴入1滴石蕊试液后，

应表述为：变为微红色；如果在苯酚的饱和溶液中或稀释倍数约在20倍以下时，滴加2至3滴石蕊试液，应表述为：变为紫红色；稀释饱和苯酚溶液约超过20倍、约不超过90倍时，滴入2至3滴石蕊试液后，应表述为：变为浅(或微)紫红色。

CH3COOH 4.73

H2CO3 6.38 (HCO3-)10.25

H2SiO3 6.8 (HSiO3-)9.0

次氯酸 7.53

苯酚 9.9

所以酸性CH3COOH>H2CO3>H2SiO3>次氯酸>HSiO3->苯酚>HCO3-.

先说一下，苯酚算酸的，只是不叫有机酸，因为有机酸特指羧酸。

这些数据在《分析化学》上面有。

碳酸4.2e-7,5.6e-11

亚硫酸1.3e-2,6.3e-8

氢硫酸5.7e-8,1.2e-15

甲酸1.8e-4

乙酸1.75e-5

氢氟酸7.2e-4

氢氰酸7.2e-10

苯酚1.1e-10