例析溶液中水电离的离子浓度计算

摘 要：本文作者就电解质溶液中水电离的离子浓度计算进行了归纳总结，理清了溶液中溶质电离的离子和水电离的离子间的关系。

关键词：水电离；离子浓度；计算

电解质溶液中既有电解质电离的离子，又有水电离的H+和OH-，理清电解质电离的离子和水电离的离子间的关系，计算水电离的离子浓度是新课程高中化学教学的基本要求，也是教学的重点和难点，本文就此类问题展开讨论。

一、酸溶液中水电离的离子浓度的计算

酸溶液中，有酸电离的H+、酸根离子或酸式根离子，有水电离的H+和OH-，酸电离的H+对水的电离有抑制作用，使水的电离程度有所减小，溶液中的H+以酸电离的H+为主，溶液中OH-全部来自于水的电离。即C溶液（H+）=c酸（H+）+c水（H+）≈c酸（H+），c溶液（OH-）=

c水（OH-），根据水的离子积有C溶液（H+）・c溶液（OH-）=

c酸（H+）・c水（OH-）=KW，所以，c水（OH-）=KW÷c酸（H+）=

c水（H+）。

例1：计算常温下0.1mol/L盐酸溶液中水电离的H+和OH-浓度。

解析：本题已知c酸（H+）=0.1mol/L，据分析得：

c水（H+）=c水（OH-）=KW÷c酸（H+）=[1.0×10-14（mol/）2]÷0.1mol/L=1.0×10-13mol/L。

二、碱溶液中水电离的离子浓度的计算

碱溶液中，有碱电离的OH-、碱的阳离子，水电离的H+和OH-，碱电离的OH-对水的电离有抑制作用，使水的电离程度有所减小，溶液中的OH-以碱电离的OH-为主，溶液中的H+全部来自于水的电离。即

C溶液（OH-）=c碱（OH-）+c水（OH-）≈c碱（OH-），c溶液（H+）=c水（H+），根据水的离子积有C溶液（H+）・c溶液（OH-）=

c水（H+）・c碱（OH-）=KW，所以，c水（H+）=KW÷c碱（OH-）=

c水（OH-）。

例2：计算常温下0.1mol/LNaOH溶液中水电离的H+和OH-的浓度。

解析：本题已知c碱（OH-）=0.1mol/L，据分析得：

c水（H+）=c水（OH-）=KW÷c碱（OH-）=[1.0×10-14（mol/）2]÷0.1mol/L=1.0×10-13mol/L。

三、盐溶液中水电离的离子浓度的计算

1.强酸弱碱盐

此类盐溶液中有强酸弱碱盐的完全电离、弱碱阳离子的不完全水解、水的极弱电离。溶液中的H+和OH-全部来自于水的电离，只不过水电离出的OH-有一部分被弱碱阳离子结合成弱碱而水解，水的电离程度会因水解而增大，溶液中水的电离程度可用H+浓度大小来衡量。如NH4Cl溶液，NH4Cl=NH+4+Cl-，

NH+4+H2O？葑NH3・H2O+H+。

例3：计算比较常温下pH=1的盐酸和氯化铵溶液中水电离程度的大小。

解析：pH=1的盐酸中：c溶液（H+）=0.1mol/L，

c溶液（OH-）=c水（OH-）=c水（H+）=Kw/c溶液（H+）=[1.0×

10-14（mol/）2]÷0.1mol/L=1.0×10-13mol/L，

pH=1的NH4Cl溶液中：c溶液（H+）=c水（H+）=0.1mol/L。

因为pH=1的NH4Cl溶液中水电离的H+浓度大于盐酸溶液中的水电离的H+浓度，所以前者中水的电离程度大于后者。

2.强碱弱酸盐

此类盐溶液中有盐的完全电离、弱酸根的不完全水解、水的极弱电离。溶液中的H+和OH-全部来自于水的电离，只不过水电离的H+有一部分被弱酸根结合成弱酸根或酸式根而水解，水的电离程度增大，溶液中水的电离程度可用OH-浓度大小来衡量。如CH3COONa溶液，CH3COONa=CH3COO-+Na+，CH3COO-+

H2O？葑CH3COOH+OH-。

例4：计算比较常温下pH=8的氢氧化钠和醋酸钠溶液中的水的电离程度的大小。

解析：pH=8的NaOH溶液：NaOH=Na++OH-，H2O？葑H++OH-，c溶液（H+）=1.0×10-8mol/L=c水（H+）=

c水（OH-）。

pH=8的CH3COONa溶液：CH3COONa=CH3COO-+Na+，CH3COO-+H2O？葑CH3COOH+OH-，c溶液（H+）=1.0×10-8mol/L，c溶液（OH-）=Kw/c溶液（H+）=[1.0×

10-14（mol/）2]÷1.0×10-8mol/L=1.0×10-6mol/L=c水（OH-）。

因为pH=8的CH3COONa溶液中水电离的OH-浓度大于pH=8的NaOH溶液中OH-的浓度，所以前者中水电离的程度大于后者中水的电离程度。

3.强酸酸式盐

此类盐溶液中有盐的完全电离、水的极弱电离。溶液中的H+既有水电离的又有水电离的，而OH-全部来自于水的电离，因有盐电离的H+的抑制作用，水的电离程度将减小，其电离程度只能用溶液中的OH-浓度的大小来衡量。如NaHSO4溶液中，NaHSO4=Na++H++SO2-4 ，H2OH++OH-。

例5：计算0.1mol/LNaHSO4溶液中水电离的H+和OH-的浓度。

解析：c盐（H+）=0.1mol/L≈c溶液（H+），c溶液（OH-）=Kw/c溶液（H+）=[1.0×10-14（mol/）2]÷0.1mol/L=1.0×

10-13mol/L=c水（OH-）=c水（H+）。

四、溶液中水电离的离子浓度计算的应用

例6：（天府名校四七九模拟精编18）下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（ ）。

A.加入KSCN显红色的溶液：Na+、K+、SO2-3 、C6H5O-

B.c水（OH-）=1.0×10-13mol/L的溶液：Mg2+、Cu2+、SO2-4 、NO-3

C.0.1mol/LNaAlO2溶液：K+、Na+、NO-3、CO2-3

D.使pH试纸显深蓝色的溶液：Fe2+、NH+4、HCO-3、SO2-4

答案：C

解析：A.加入KSCN显红色说明有Fe3+，Fe3+与SO2-3 会发生氧化还原反应，与C6H5O-会发生显色反应，不能共存。B.水电离的OH-若为溶液中全部的OH-，则

c溶液（H+）=Kw/c溶液（OH-）=[1.0×10-14（mol/）2]÷（1.0×10-13）mol/L=0.1mol/L，pH=1，显酸性，能共存；若水电离的H+为溶液中全部的H+，则c溶液（H+）=c水（H+）=

c水（OH-）=1.0×10-13mol/L，pH=13，溶液显碱性，Mg2+、Cu2+都不能与OH-共存。C.离子间均不反应而能共存。D.使pH试纸显深蓝色的溶液为碱性溶液，Fe2+、NH+4、HCO-3均可与OH-反应而不能共存。