当前课程知识点：大学化学 > 第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡 > 9.1 酸碱平衡—水的解离平衡 > Video
同学们好
这一节我们继续
酸碱平衡的学习
在上一节当中
我们和大家分享了
酸碱的定义
以及人们对于酸碱理论
研究的历史
同时跟大家分享了
在水溶液和非水溶液体系当中
酸和碱
它们的反应和解离的过程
特别跟大家介绍了
酸碱共轭对的概念
那么在这一节当中
我们将跟大家特别介绍
在酸碱共轭对当中
一个非常有趣而特殊的例子
也就是水的解离平衡
从水的分解反应过程当中
同学们已经了解到
对于这样一个过程当中的
H3O+和OH-反应
会生成液态的水
反应的平衡常数
在室温下正好可以达到
1.0×10-14
那么同样
我们可以了解
在水相同的温度下
它的解离的这样一个平衡常数
如何用标准平衡常数的写法
来描述呢
依据IUPAC
对于标准平衡常数的
具体的要求
我们可以了解到
对于这样一个反应式
这当中水作为反应物
我们是不写出的
所以在标准的
平衡常数的表达式当中
只有产物的两个离子的浓度
与相应的标准浓度的
比值的乘积
这个平衡常数
由于是针对水解离
而描述的一个特例
所以给这样的一个标准平衡常数
一个特殊的下缀w
也就是water它的首写字母
而这样的平衡常数呢
由于它代表的是水的解离的
具体的过程
而水的解离过程
有这样一个
室温下的特殊的数值
所以水的标准的解离平衡常数
又被称为水的离子积
有关Kw⊖呀
在这里要跟大家多说一句
也就是英文的product
也就是产品
在这里变成了
数学的乘积的
这样一个代名词
后续 我们还有其他的
关于积的相关的内容的介绍
到那时候同学们不要忘了
product它还有
这样一个相关的含义
那么Kw⊖
由于在室温下有这样一个
特殊的参照的指标
前边我们讨论了平衡常数
是与温度的变化直接相关的
那么在不同的温度下
Kw⊖
会发生相应的改变吗
同学们的回答
一定是肯定的
所以 我们和探讨其他的
标准平衡常数一样
我们需要关注Kw⊖
也就是水的离子积
与温度的变化关系
一般来讲
温度升高
它的离解度会增加
所以
相应的标准的平衡常数呢
也会有所增加
而增加的幅度呢
却是不同的体系有所不同
针对水的解离平衡
这里Kw⊖与温度之间
会发生什么样的
相应的变化关系呢
我们可以从这张表当中
找到它们彼此之间的联系
比如说在0℃的时候
Kw⊖呢
大概是1.139×10-15
同学们特别要注意的是
25℃的时候这个特殊的数值
具有指标性的意义
也就是说
在298.15K的时候
Kw⊖
等于1.0×10-14
温度继续升高
在50℃的时候呢
就会增加到
大约是25℃的时候的5倍多
而如果升高到
100℃的时候呢
这时候就发生数量级的变化
注意 温度升高
有利于水分子的解离
这和我们以往的化学知识
是完全一致的
需要同学们关注的是
这样的解离也就意味着
水分子变成H3O+
和OH-的能力
随着温度的变化
在不断的改变
这会关注到我们后续的
讨论水溶液的酸碱性的
中性点的问题
也就是说在不同的温度下
实际上水的中性点
也会随着我们这样的一个
Kw⊖的变化
而发生相应的变化
这是需要同学们
在观察这张表的时候
所要首先注意到的细节
接下来
针对纯水
我们在室温下
怎么样把Kw⊖
变成它的酸碱度的量度呢
也就是我们熟悉的pH和pOH
它们与Kw⊖之间
是什么样的联系呢
由Kw⊖我们可以推出
在室温下
如果Kw⊖是
1.0×10-14的话
那么这时候水当中的
H3O+的浓度
与OH-的浓度是相等的
它们分别等于
1.0×10-7mol·L-1
接下来
针对这样一个解离平衡
水当中的pH值
我们通常用一个特殊的
数学表达方式来表述
水当中的H3O+的浓度
它的对数的相反数
这样的一个取值原则呢
也就是在我们相应的
这样一个离子前边
给它增加一个小写的p
而小写的p代表的就是
数学上我们做了一个
对数的相反数的处理
由于前边我们介绍了
水在室温下
它的解离平衡
达到的标准的Kw⊖
是1.0×10-14
而这时候
在水当中解离平衡以后
H3O+和OH-浓度
分别为1.0×10-7mol·L-1
那么按照刚才的
数学处理规则
我们就会发现
这时候的pH值
代表的就是我们的
水当中H3O+的浓度
它的对数的相反数
也就是7
同学们从已有的知识
就不难理解
为什么水的中性点
在室温下是pH值等于7
这样一个特殊点
而同样如果我们用pOH
来表示水的中性点的话
我们会得到相同的数字
原因是在室温下
通过Kw⊖计算出来的
两者的浓度是完全一致的
这也就更深刻的帮我们理解了
中性点与我们的溶液当中的
实际的H3O+
和OH-浓度之间的关系
那么接下来要问大家
如果在100℃的时候
pH值等于6.5的水溶液
是酸性的吗
如果没有前续
我们在这张表当中看到的
Kw⊖随温度变化的
这样一个概念
同学们会脱口而出
7.0既然是水的中性点
那么小于7
肯定是处在偏酸性的位置
那么
就会毫不犹豫的回答
100℃的时候这样的pH值
应该是处在酸性的一侧
而实际上
了解了Kw⊖
与温度之间的关系以后
同学们看到这样的问题的时候
就会首先依赖于我们的
Kw⊖的变化来讨论
温度对于pH值的中性点的影响
最后去找到正确的
水溶液的酸性和碱性的答案
依照刚才的我们讨论
Kw⊖和温度的变化关系
我们发现100℃的时候
Kw⊖已经发生了
数量级的变化
如果依照Kw⊖
它的标准平衡常数的写法
我们就可以推出来
在100℃的时候
这样的一个H3O+的浓度
与标准浓度的比值
是7.4×10-7
与25℃的时候相比
这时候我们发现
在100℃的开水当中
H3O+的浓度呢
提高了7倍以上
那么显然
我们按照pH值的取值规则
来处理增加以后的
H3O+浓度
它的体系当中的pH值
我们就会发现
100℃的时候
中性点实际上
是处在6.1的位置
那么这时候再来回答
我们在问题当中所提到的
6.5的pH值
这时候的水溶液
是酸性还是碱性的呢
如果中性点已经从7.0
转换到了6.1
那么这也就意味着
对比室温25℃下的中性点是7.0
在100℃的情况下
中性点变为了6.1
那么pH值在100℃下是6.5的时候
显然水溶液是处于
100℃情况下的
碱性溶液的这一侧
这一点
同学们就会丝毫不感到意外了
所以掌握了Kw⊖
与温度变化之间的关系
帮我们判断
不同温度下
酸碱的中性点的变化
会有直接的帮助
有关这部分的问题呢
同学们课后还可以选择
其他的问题
加以熟练和训练
同时了解了
pH值随温度的变化
这样一个特点
我们还需要回到最初
我们对于pH值中性点的设置
也就是在室温条件下的
中性点的设置的基础上
因为大多数的化学反应
它的基础都是在室温条件下
来完成的
那么在这样的一个中性点
确定以后
我们对于室温条件下
pH值小于7的这样的体系
都规定为酸性的体系
而大于7的呢
显然就是属于碱性的体系
同时在室温下
我们通过Kw⊖
可以计算出
相应的pH和pOH
它们之和呢
是等于14
这个数字
同学们也丝毫不觉得陌生
利用这样的关系
那么我们可以把pH值
转换成pOH
也可以把pOH呢
转换成pH
但是同学们在完成这样的
转换的过程当中
千万不要忘了
我们的条件是在298.15K
如果偏离了298.15K
那么中性点的位置呢
有可能会小于7
也有可能会大于7
所以在非室温条件下
同学们一定要根据
在实时的温度条件下的
相应的Kw⊖
来找到在那个温度下
准确的中性点的位置
建立新的pH和pOH之间的
数学关系
才会帮你找到
正确的解决酸碱变化分界线的
这样一个途径
所以
通过Kw⊖的了解
帮我们掌握了水的离解平衡
与温度之间的变化关系
同时通过pH和pOH
这样一个数学变换关系呢
又为我们找到了
直接连接酸性和碱性
两种之间的数学桥梁
理解了它们之间的相互关系
对我们后续进一步的深入了解
酸和碱之间的反应的化学进程
会有更好的帮助
有关酸与碱之间的
判断的依据呢
同学们还可以通过
我们在整个体系研究过程当中
已经建立起来的
这样一个直观的判据来加以了解
比如说
在中性体系当中
H3O+的浓度和OH-的浓度
是相等的
如果体系当中的任何一方
超过了对方
比如说
当H3O+的浓度
超过了OH-的浓度
这时候体系会呈酸性
相反呢
则会呈碱性
所以
掌握体系的中性点
也就是H3O+的浓度
与OH-浓度相等的
这样一种状态
对于我们区分
酸性和碱性的界限
是最方便的一个条件
利用这样的条件
同学们就可以深入的了解
酸和碱
以及酸和碱之间的
反应的化学进程的细节
有关这部分的内容
我们在后续的章节当中
还会随着
我们介绍内容的不断深入呢
跟大家举许多具体的例子
帮大家进一步加深
酸 碱
以及关于中性条件的
概念的特殊的内容
有关这一节的内容
我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
--Video
-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
--Video
-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
--Video
-7.1 自发过程与自发反应（二）
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
--Video
-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
--Video
-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
--Video
-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
--Video
-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
--Video
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
--Video
-9.1 酸碱平衡—同离子效应
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
--Video
-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
--Video
-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
--Video
-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
--Video
-10.2 原电池与电极电势—原电池
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
--Video
-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
--Video
-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
--Video
-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
--Video
-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
--Video
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
--Video
-无机元素化学-p区元素
--Video
-无机元素化学-过渡元素
--Video
-生命化学概论-生命有机化合物官能团
--Video
-生命化学概论-生命元素-碳
--Video
-生命化学概论-生命元素-氧
--Video
-生命化学概论-蛋白质
--Video
-生命化学概论-核酸
--Video
-生命化学概论-糖
--Video
-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-生命化学概论-药物
--Video
-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
--Video
-纳米科学与化学-微观结构与仿生
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构的观察
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
--Video
-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
--Video
-化学与材料-正渗透与水处理技术
--Video
-化学与材料-相变材料（一）
--Video
-化学与材料-相变材料（二）
--Video
-化学与材料-范德华力与二维材料
--Video
-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
