用Ka（或Kb）与Kw1/2的相对大小判断盐溶液的酸碱性

用 K a （或 K b ）与 K w 1/2 的相对大小判断盐溶液的酸碱性

杨 华

成都市第三十六中学校 四川 成都 610083

【摘要】: 普通高中课程标准实验教科书《化学反应原理》( 选修4·人教版) 58页练习“弱酸弱碱盐溶液根据其组成的不同，可能呈中性，也可能呈酸性或碱性。试根据上诉水解常数与电离常数的关系，推论弱酸弱碱盐溶液的酸碱性与电离常数的关系”。

【关键词】化学原理 酸碱性

问题探讨: 以弱酸HA为例。HA的电离方程式为HA⇌A^- + H⁺，电离常数K_a(HA)= ；A^-的水解方程式为A^- + H₂O⇌HA +OH^-，水解常数K_h(A^-)= ，将K_a(HA)和K_h(A^-)相乘可得K_a(HA)×K_h(A^-)= × =c(H⁺)×c(OH^-)=K_w。即K_a×K_h=K_w。同理弱碱的电离常数K_b和弱碱阳离子水解常数K_h间也有这个关系K_b×K_h=K_w。也就是说当温度一定时，电离常数和水解常数成反比关系，K_a(或K_b)越大，K_h就越小，即“越弱越水解”。

如果我们用HA表示一元弱酸，MOH表示一元弱碱，弱酸弱碱盐MA溶液中，弱酸根离子水解A^- + H₂O ⇌HA + OH^-使溶液显碱性，水解常数K_h(A^-)= ，弱碱金属阳离子水解M⁺ +H₂O⇌MOH + H⁺使溶液显酸性，水解常数K_h(M⁺)= ，将K_h(A^-)与K_h(M⁺)相乘得K_h(A^-)×K_h(M⁺)= × = × = × ，即K_h(A^-)×K_h(M⁺)= × ，K_h与K_a(或K_b)成反比关系，K_a(或K_b)越大，K_h就越小。也就是说弱酸弱碱盐溶液酸碱性取决于弱酸根离子和弱碱金属阳离子水解程度的相对大小，而它们水解程度的大小取决于弱酸和弱碱电离程度的相对大小，K_a与K_b的相对大小就决定了K_h的大小，即“双‘弱’由k定”。

若弱酸（或弱碱）的电离程度和对应离子水解程度相等，则盐溶液显中性，即当K_h=k_a（或K_b）时盐溶液为中性。由K_a×K_h（或K_b×K_h）=K_w，得K_h²=K_a²（或K_b²）=K_w，也就是说K_h=K_a（或K_b）=K_w^1/2时盐溶液呈中性；进而可知当K_a（或K_b）﹥K_w^1/2时，K_h﹤K_w^1/2，弱酸（或弱碱）的电离程度大于对应离子的水解程度，盐溶液显酸性（或碱性）；当K_a（或K_b）﹤K_w^1/2时，K_h﹥K_w^1/2，弱酸（或弱碱）的电离程度小于对应离子的水解程度，盐溶液显碱性（或酸性）。也就是说我们可以用电离常数K_a（或K_b）与K_w^1/2的相对大小判断弱酸弱碱盐溶液的酸碱性。

如常温下碳酸铵溶液，CO₃^2-+H₂O⇌HCO₃^-+OH^-使溶液显碱性，NH₄⁺ + H₂O⇌NH₃•H₂O + H⁺使溶液显酸性。由于k_a2(H₂CO₃) =4.7×10^-11﹤K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L，K_b(NH₃•H₂O)=1.75×10^-5﹥K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L，即k_a2(H₂CO₃)﹤K_b(NH₃•H₂O),K_h(CO₃^2-)﹥K_h(NH₄⁺),所以碳酸铵溶液显碱性。又如常温下醋酸铵溶液中存在水解平衡CH₃COO^- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH^-使溶液显碱性和NH₄⁺ + H₂O ⇌NH₃•H₂O + H⁺使溶液显酸性。由K_a(CH₃COOH)=1.75×10^-5=K_b(NH₃•H₂O)=1.75×10^-5﹥K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L得K_h(CH₃COO^-)=K_h(NH₄⁺)﹤K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L，所以醋酸铵溶液呈中性。

用K_a（或K_b ）与K_w^1/2的相对大小也可以判断弱酸酸式盐溶液的酸碱性。如NaHS溶液中，存在HS^-⇌H⁺ + S^2-电离平衡使溶液显酸性和HS^- +H₂O⇌H₂S+OH^-水解平衡使溶液碱性，NaHS溶液酸碱性取决于HS^-电离程度和水解程度的相对大小。由于K_a2（H₂S）=7.1× 10^{- 15}﹤K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L，所以HS^-的电离程度小于水解程度，故NaHS溶液应显弱碱性。

同理用K_a（或K_b）与K_w^1/2的相对大小还可以判断弱酸及其强碱盐混合溶液的酸碱性。如常温下，用0.01mol•L^-1的NaOH溶液滴定20mL同浓度的HA溶液，滴定曲线如图所示，试判断溶液的酸碱性和粒子浓度大小关系 。

从上图可知，②点溶液中溶质为等物质的量浓度的NaA和HA，该混合溶液中c（HA）≈c（A^-），K_a（HA）= ≈c（H⁺）=10^-9～10^-10﹤K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L，则K_h﹥K_w^1/2_(常温)=1×10^-7mol/L，即HA的电离程度小于A^-的水解程度，故溶液呈碱性，溶液中粒子浓度大小关系：c(HA)﹥c(Na⁺)﹥c(A

^-)﹥c(OH^-)﹥c(H⁺)。

作者简介：杨华，男，1969年8月生，汉族，大学本科学历，四川简阳，中小学高级教师，主要研究课堂教学和教材。