水的自电离和Kw

要点

• 水可以通过 自电离来形成 ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$‍和 ${\text{OH}}^{-}$‍ 离子。
• 水的离子积常数, $K_{\text{w}}$‍,在 $25{}^{\circ }\text{C}\mathrm{时}$‍,为${10}^{-14}$‍。
• 在中性溶液中, $[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]=[{\text{OH}}^{-}]$‍
• 在酸性溶液中, $[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]>[{\text{OH}}^{-}]$‍
• 在碱性溶液中, $[{\text{OH}}^{-}]>[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]$‍
• 对于在 $25{}^{\circ }\text{C}$‍,的液态溶液, 以下关系始终成立:

• 水的自电离对$[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]$‍ 和 $[{\text{OH}}^{-}]$‍ 的帮助对于极稀酸碱溶液非常重要。

水是两性的

练习 $1$‍: 确定水在反应中的作用

水的自电离

离子积常数, $K_{\text{w}}$‍

离子积常数 $\text{pH}$‍, 和 $\text{pOH}\mathrm{之}\mathrm{间}\mathrm{的}\mathrm{关}\mathrm{系}$‍

例$1$‍: 通过$\text{pH}$‍计算 $[{\text{OH}}^{-}]$‍

方法 $1$‍: 使用公式 $1$‍

方法 $2$‍: 使用公式. $2$‍

酸性，碱性，中性溶液的定义

• 在中性溶液中, $[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]=[{\text{OH}}^{-}]$‍
• 在酸性溶液中, $[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]>[{\text{OH}}^{-}]$‍
• 在碱性溶液中, $[{\text{OH}}^{-}]>[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]$‍

自电离和勒夏特列原理

• $[{\text{H}}^{+}]>[{\text{OH}}^{-}]$‍ ，因为新添加的酸增加了 $[{\text{H}}^{+}]$‍。因此溶液为酸性！
• $[{\text{OH}}^{-}]<{10}^{-7}\text{M}$‍， 因为有利逆反应降低了$[{\text{OH}}^{-}]$‍来重新达到平衡。

自电离对极稀酸和碱溶液的重要性

例 $2$‍: 计算极稀酸溶液的 $\text{pH}$‍

尝试 1: 无视水的自电离

尝试 2: 考虑水的自电离 $[{\text{H}}^{+}]$‍

• 我们必须考虑水的自电离所带来的$[{\text{H}}^{+}]$‍
• 因为水的自电离是平衡反应，我们必须解出总的$[{\text{H}}^{+}]$‍， 通过表示 $K_{\text{w}}$‍:

总结

• 水可以通过自电离来形成 ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$‍ 和 ${\text{OH}}^{-}$‍ 离子。
• 水的离子积常数, $K_{\text{w}}$‍,在 $25{}^{\circ }\text{C}\mathrm{时}$‍,为${10}^{-14}$‍。
• 在中性溶液中, $[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]=[{\text{OH}}^{-}]$‍
• 在酸性溶液中, $[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]>[{\text{OH}}^{-}]$‍
• 在碱性溶液中, $[{\text{OH}}^{-}]>[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]$‍
• 对于在 $25{}^{\circ }\text{C}$‍,的液态溶液, 以下关系始终成立:

• 水的自电离对$[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]$‍ 和 $[{\text{OH}}^{-}]$‍ 的帮助对于极稀酸碱溶液非常重要。