根据选修四上的表达式Kw=c(H+)* c(OH–)=K* c(H2O),水作为纯液体,浓度为常数——则可以得到Kw=K,这是错误的答案。
由于常温下1L水仅有10-7mol发生电离,所以电离出的c(H+)= c(OH–)=10-7mol/L
所以根据水的离子积表达式可得Kw=c(H+)* c(OH–)=10-7mol/L *10-7mol/L=10-14 mol2/L2
而水的电离平衡常数K=c(H+)* c(OH–)/ c(H2O),在该表达式中,水可以化成摩尔浓度代入计算。1L水质量约为1000克,则1L水的物质的量应该=1000/18=55.56 mol
即1L水中有55.56 mol水,摩尔浓度就可以是55.56 mol/L
代入水的电离平衡常数表达式K=c(H+)*c(OH–)/c(H2O)=10-7mol/L *10-7mol/L/55.56 mol/L=1.8*10-16 mol/L
由此可见,水的离子积Kw与水的电离平衡常数K在数值和单位上都不相同。
亦有人认为,水的离子积Kw=c(H+)aq* c(OH–)aq (aq指溶液中的浓度)常温下c(H+)aq* c(OH–)aq=10-7 *10-7=10-14
而水的电离平衡常数K=c(H+)水* c(OH–)水/ c(H2O),(c(H+)水、c(OH–)水指由水电离出的)把水浓度当作1后,K=c(H+)水* c(OH–)水
由于水的电离爱溶液酸碱性和盐类的水解等因素的影响,比如在酸性或碱性溶液中,水的电离被抑制,则由水电离出的c(H+)水=c(OH–)水<10-7mol/L,则水的电离平衡常数K=c(H+)水* c(OH–)水<10-14。如此算下来,Kw也与K不等。
相对比两种解释,阿柯更倾向第一种。
2条评论
阿柯老师我认为如此解释更好。
1.化学平衡常数与电离平衡常数不同,物质的电离不是化学反应。化学反应:旧化学键断裂和新化学键形成的过程。物质的电离无新化学键的形成。
2.在化学平衡常数中水浓度变化极小,可作为常数归到平衡常数中去。当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响,因此,固体的“浓度”作为常数,亦归入化学平衡常数。所以在化学平衡常数中无固体和溶剂的浓度(如H2O)的相关计算。
3.在电离平衡常数中,电离的物质的浓度作为分母带入计算。
4.水的离子积,是溶液中氢离子和氢氧根离子的物质的量浓度的乘积。也可以是 k=c(H+)(OH-)/55.6=1.8×10的-16次方,两边都乘以55.6,得Kw=1×10的-14次方。这样把水的电离平衡常数中水的浓度归入K得到新的Kw=1×10的-14次方。因为水的电离程度极小所以 可以像化学平衡常数中对于溶剂的处理一样把水的浓度归入K。而中学阶段的其他电解能力强于水的弱酸,弱碱则不适用离子积的表示。
5.学生因为对概念的理解不够深刻和一些老师贪图方便快捷(教学生“对于固体和纯液体浓度认为是1”)而导致之后学生深入思考此类问题时百思不得其解。在计算水的电离平衡常数时把水的浓度当成1。(实际上水的浓度和固体的浓度都不能当成1,水和固体的浓度归入K)
6.高考其实也不会这样考,把液体和固体的浓度当成1也可以解决绝大部分问题了。对于为了应试而读书的学生这么解释或许是最好的选择,但对于为读书而读书的学生,教师真的应该静下心来好好讲解。理解和掌握相关的定义是很好的学习方法。很多学生背熟了公式就去刷题,问他怎么写他能流畅的分析,但是问他为什么这么写,就懵了。知其然而不知其所以然。
7.高考真的很让人无奈,差距太大,压力太大。有的学校一年百来个清华,教学生用竞赛的方法解题,有的学校教学生做到压轴就放,学生不想读,老师教不好。我所在的学校即使是重点班,化学老师也是要求每大题拿五分,选修3—3死记硬背拿十三分。学校只求个一本升学率。每年上重点的少的可怜。给学生灌输的思想是你上个一本就ok。在这样的环境下,即使再怎么努力,机会也不大吧。
8.我觉得老师你厉害在对于离子浓度之类的问题,都可以用数学计算来证明,理科就是需要这么严谨的嘛。而我这的老师对于离子浓度的解释则是“瘦死的骆驼比马大”之类看似形象,很好理解但实际非常笼统的解释。最让我震惊的是学生也就这样接受了,不求甚解?这不是一个合格的理科生吧。
不同阶段的学习,有它该有的层次,有些问题,我认为我们老师自己要有正确的判断,然后梳理出一个通俗易懂、能应用的结论给学生,就足够了。所有的问题,全盘都塞给学生,也不见得是好事。毕竟,应试教育阶段,懂得取舍很重要。看得出,在教学上,你也和我一样,犟得很。肯花心思在这些问题上的人,不多了。谢谢你能分享你的见解,学习了。