弱電解質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，答案的選項還是一樣的嗎？為什么題目總是把數據限定為0.1mol·L-1？為了解決這個問題，下面來進行探討。

首先介紹弱電解質電離度概念：當弱電解質在溶液中達到電離平衡時，溶液中已經電離的電解質分子數占原來總分子數（包括電離的和未電離的）的百分數，用符號α表示。

α=已電離的電解質分子數溶液中原有電解質的分子總數×100%

電離度可以表示弱電解質的相對強弱。

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

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

導電能力與離子濃度成正比（當然也與離子所帶電荷有關），c（H+）=Cα。

由此公式可知，溶液的電離度大，其導電能力不一定強，應分情況：

①同T，同C的不同弱電解質，α大→C（離）增大→導電能力強。

②同T，稀釋濃的弱電解質時（如冰醋酸），起始，α增大，C（離）增大→導電能力增強，但稀釋到一定程度后，再稀釋，盡管α增大，但V（aq）增大變為主要因素→C（離）減小→溶液導電性減小，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？查閱有關實驗數據（教參高中化學第二冊P59表3-1）：

不同濃度的CH3COOH溶液的電離度和電離常數（25℃）（部分內容）

我們嘗試探究方法以求得這個濃度變化的臨界點，在臨界點以上稀釋，c（H+）增大，在臨界點以下稀釋，c（H+）減小，從而達到量化的目的。經過多年的思考，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，以加水量為橫坐標，對冰醋酸進行稀釋，由于計算出的c（H+）太小，所以我們將縱坐標c（H+）擴大104倍，這樣作圖方便一些，圖像也更清晰。

根據此圖像可粗略認為0.2mol·L-1是CH3COOH在25℃時的濃度臨界點，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，命題者為了體現嚴謹，總是將數據定為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。上述例題若將數據換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水后選什么項，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。

此臨界點有利于我們劃清界限，有助于教師準確命題，學生清楚做題。不同的弱電解質其臨界值是不同的，中學化學教學只對CH3COOH和NH3·H2O作要求。

這里使用了一個重要的方法——實驗數據圖像化，該法方便綜合分析，這是大學教材里最常見的處理實驗數據的方法，我們可以借鑒使用。

（責任編輯 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，答案的選項還是一樣的嗎？為什么題目總是把數據限定為0.1mol·L-1？為了解決這個問題，下面來進行探討。

首先介紹弱電解質電離度概念：當弱電解質在溶液中達到電離平衡時，溶液中已經電離的電解質分子數占原來總分子數（包括電離的和未電離的）的百分數，用符號α表示。

α=已電離的電解質分子數溶液中原有電解質的分子總數×100%

電離度可以表示弱電解質的相對強弱。

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

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

導電能力與離子濃度成正比（當然也與離子所帶電荷有關），c（H+）=Cα。

由此公式可知，溶液的電離度大，其導電能力不一定強，應分情況：

①同T，同C的不同弱電解質，α大→C（離）增大→導電能力強。

②同T，稀釋濃的弱電解質時（如冰醋酸），起始，α增大，C（離）增大→導電能力增強，但稀釋到一定程度后，再稀釋，盡管α增大，但V（aq）增大變為主要因素→C（離）減小→溶液導電性減小，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？查閱有關實驗數據（教參高中化學第二冊P59表3-1）：

不同濃度的CH3COOH溶液的電離度和電離常數（25℃）（部分內容）

我們嘗試探究方法以求得這個濃度變化的臨界點，在臨界點以上稀釋，c（H+）增大，在臨界點以下稀釋，c（H+）減小，從而達到量化的目的。經過多年的思考，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，以加水量為橫坐標，對冰醋酸進行稀釋，由于計算出的c（H+）太小，所以我們將縱坐標c（H+）擴大104倍，這樣作圖方便一些，圖像也更清晰。

根據此圖像可粗略認為0.2mol·L-1是CH3COOH在25℃時的濃度臨界點，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，命題者為了體現嚴謹，總是將數據定為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。上述例題若將數據換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水后選什么項，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。

此臨界點有利于我們劃清界限，有助于教師準確命題，學生清楚做題。不同的弱電解質其臨界值是不同的，中學化學教學只對CH3COOH和NH3·H2O作要求。

這里使用了一個重要的方法——實驗數據圖像化，該法方便綜合分析，這是大學教材里最常見的處理實驗數據的方法，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，答案的選項還是一樣的嗎？為什么題目總是把數據限定為0.1mol·L-1？為了解決這個問題，下面來進行探討。

首先介紹弱電解質電離度概念：當弱電解質在溶液中達到電離平衡時，溶液中已經電離的電解質分子數占原來總分子數（包括電離的和未電離的）的百分數，用符號α表示。

α=已電離的電解質分子數溶液中原有電解質的分子總數×100%

電離度可以表示弱電解質的相對強弱。

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

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

導電能力與離子濃度成正比（當然也與離子所帶電荷有關），c（H+）=Cα。

由此公式可知，溶液的電離度大，其導電能力不一定強，應分情況：

①同T，同C的不同弱電解質，α大→C（離）增大→導電能力強。

②同T，稀釋濃的弱電解質時（如冰醋酸），起始，α增大，C（離）增大→導電能力增強，但稀釋到一定程度后，再稀釋，盡管α增大，但V（aq）增大變為主要因素→C（離）減小→溶液導電性減小，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？查閱有關實驗數據（教參高中化學第二冊P59表3-1）：

不同濃度的CH3COOH溶液的電離度和電離常數（25℃）（部分內容）

我們嘗試探究方法以求得這個濃度變化的臨界點，在臨界點以上稀釋，c（H+）增大，在臨界點以下稀釋，c（H+）減小，從而達到量化的目的。經過多年的思考，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，以加水量為橫坐標，對冰醋酸進行稀釋，由于計算出的c（H+）太小，所以我們將縱坐標c（H+）擴大104倍，這樣作圖方便一些，圖像也更清晰。

根據此圖像可粗略認為0.2mol·L-1是CH3COOH在25℃時的濃度臨界點，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，命題者為了體現嚴謹，總是將數據定為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。上述例題若將數據換成2mol·L-1或0.8mol·L-1，加水后選什么項，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。

此臨界點有利于我們劃清界限，有助于教師準確命題，學生清楚做題。不同的弱電解質其臨界值是不同的，中學化學教學只對CH3COOH和NH3·H2O作要求。

這里使用了一個重要的方法——實驗數據圖像化，該法方便綜合分析，這是大學教材里最常見的處理實驗數據的方法，我們可以借鑒使用。

（責任編輯 羅 艷）endprint