把两只装有等浓度酸溶液的烧杯分别接入两套相同的导电装置,并保持温度、电极及浸入深度相同:装盐酸的那只,灯泡亮得干脆;装醋酸的那只,灯丝却只透出微光。若只看标签,它们都是酸;若只看配制浓度,它们也完全一样。那电流为什么像被“扣住”了一部分?
关键不在酸有没有溶进水,而在溶进水后有多少粒子真正变成了能自由移动的离子。盐酸在水中完全拆成离子;醋酸则像一批还没完全拆开的快递,大多数仍保持分子状态,只有少数暂时拆成离子。更有意思的是:拆开与重新组合同时发生,最后还会维持一个稳定比例。这就是本章要追踪的电离平衡。

图标仅示意存在形式,不按相同体积实际粒子数比例绘制。
先别把“电解质”理解成“能导电的溶液”。电解质是指在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物;真正负责导电的是它在相应条件下产生的、能自由移动的离子。强、弱电解质讨论的不是溶液浓不浓,也不是灯泡此刻亮不亮,而是同一物质在水中电离得是否完全。
把这个判断想成“拆零件”。强电解质一进水,已溶解的部分完全以离子形式存在;弱电解质则只拆开一部分,未拆开的分子与离子长期共存。
例如,下列两种书写分别提醒我们“拆到底”与“拆一部分”:
上面的电离方程式已经给出粒子区别:盐酸中主要存在氢离子与氯离子;醋酸中未电离分子和电离产生的离子共存。两种情况都必须保持溶液整体电中性。
这里最容易掉进一个语言陷阱:强弱不等于溶解多少,也不等于某一杯溶液导电一定更强。 难溶,但已经溶入水的那一小部分会完全形成离子,因此它属于强电解质;醋酸易溶,却只部分电离,是弱电解质。另一方面,一杯浓的弱电解质溶液,未必比一杯极稀的强电解质溶液导电更弱。分类时只能问一句:它在水中是不是完全电离?
“强酸”描述的是酸在水中的电离程度,不是说任何强酸溶液都比任何弱酸溶液酸性更强。溶液酸碱性还取决于浓度;比较两杯溶液前,先看题目给的是物质类别、浓度,还是 。
把一滴醋酸加入水中。刚开始,周围几乎没有 和 ,醋酸分子电离的机会很多,离子重新结合的机会却很少。随着离子逐渐增多,电离速率会下降,离子结合成分子的速率会升高。等到两个速率相等,表面上各微粒浓度不再改变,但微观上分子仍在电离,离子也仍在结合。
这就是电离平衡。它有三个必须一起记住的特征:

忽略水自身电离、且没有外加同类离子时,为什么不能只看到 就宣布“达到平衡”?因为这两个离子每由一个醋酸分子电离都会成对产生,所以按醋酸电离产生的量计算,两者一直相等;这不是平衡专有的标志。判断平衡,要看正、逆过程速率是否相等,或看组成在条件不变时是否已稳定,而不是只看两个“同生共长”的离子是否相等。
常温下, 的一元酸 溶液测得 。试判断 是强酸还是弱酸,并说明理由。
先把 pH 翻译成离子浓度。 表示 。
把 想成一名带着两张“可交出氢离子凭证”的旅客。它不会把两张凭证以同样难度一次交完:失去第一张后,剩下的粒子已经带负电,再失去第二个带正电的氢离子会更困难。因此,多元弱酸必须分步写电离方程式:
对应的两个电离常数是:
通常有 。所以在求多元弱酸溶液的酸性或估算 时,第一步电离常常是主角;但书写电离方程式时,不能为了省事把它改写为“一步放出多个氢离子”。

看到 、 这类多元弱酸,不能写成 来代替两步电离。这个写法抹掉了两步难易程度不同这一关键信息,也无法正确写出各步电离常数。
平衡建立后,弱电解质并非随意保留某个比例。以一元弱酸 为例:
在一定温度下,平衡浓度满足:
叫酸的电离常数。分子越愿意“拆开”,平衡时右侧离子所占比例越大, 就越大;因此在相同温度下比较弱酸时, 越大,酸性越强。对弱碱 ,同样的想法写成:
别急着把 当成“这杯溶液里离子有多少”的读数。改变浓度会改变平衡时各离子浓度,却不会改变同温度下该物质的 或 ;它们只随温度改变。也不要把酸的 和碱的 直接混排来比较“谁强”,它们描述的是不同体系。

常温下, 醋酸的 。估算该溶液中 、电离度和 pH。
本题忽略水自身电离的贡献,所有浓度以 为单位。设平衡时电离出的 浓度为 。由于每电离一个醋酸分子,会同时得到一个 和一个 ,三段式如下:
把平衡浓度代入定义:。
近似 不是“见到弱酸就能省略”的口令。应先算出或估计 ,再用 检查。若它不够小,就保留 并解二次方程;若酸极稀,水自身电离也不可忽略,还需结合水的离子积和电荷守恒。
面对电离平衡题,最稳的做法不是背一串箭头,而是把 当作一个会自动补偿的系统:外界若直接增加右侧某粒子,系统倾向向左;若消耗右侧某粒子,系统倾向向右。接着必须把“平衡移动”和“某离子最终浓度”分开判断。

图右烧杯表示“在醋酸溶液中加入醋酸钠后的混合液”,不是单独的醋酸钠水溶液。以下比较均保持温度不变,讨论常见稀醋酸范围。
加水稀释。 加水后,醋酸及其主要电离组分的浓度先因稀释而降低,平衡向电离方向移动,电离度增大。这里最反直觉的一句是:更多醋酸分子发生了电离,但溶液体积增大得更明显,所以 反而降低,pH 升高,单位体积中可自由移动离子总体变少,导电能力减弱。以 pH 为 3 的醋酸溶液为例,稀释 10 倍后 pH 在 3 和 4 之间,而不会恰好变成 4。
向稀醋酸中加入少量冰醋酸。 保持温度不变,且所得体系仍属于所讨论的水溶液范围,这是向左侧补充反应物,平衡向电离方向移动, 增大;但原来的醋酸浓度也增大,电离度通常降低。由此可见,平衡正向移动不等于电离度一定增大。
加入 。 醋酸钠是强电解质,带来大量 ,相当于直接补充右侧产物,平衡向左移动,醋酸电离度降低, 降低。这是同离子效应。注意:平衡向左只表示醋酸自身电离产生的醋酸根减少;由于外加了醋酸钠,溶液中 的总值仍会增大。
加入强酸或强碱。 通入少量 气体,或加入少量浓盐酸且忽略体积变化时,会直接增加 ,平衡向左,醋酸电离度降低,且总 上升;加入氢氧化钠固体则会消耗 ,平衡向右,电离度增大,可总 仍下降。这两组正好说明:箭头只回答平衡的补偿方向,浓度还要把外加和反应消耗一起算。
下面用同一杯弱酸溶液把“稀释”和“外加 ”并排比较。先选方向,再检查自己是否把电离度、由弱酸电离产生的 和溶液中 总量混在了一起。
改变温度。 电离常数只受温度影响。常见弱电解质的电离在中学模型中按吸热过程处理,升温有利于电离, 或 增大;若题目给出了不同的热效应信息,应以题设为准。
保持温度不变、忽略体积变化,向 醋酸溶液中加入少量醋酸钠固体。判断醋酸的电离度、、 以及溶液中 的变化。
醋酸钠完全电离,首先增加的是右侧的 。这不是猜箭头,而是先把外来微粒放进方程式右边。
体系会通过向左移动来抵消一部分新增的醋酸根,所以醋酸电离度降低, 降低。
遇到弱电解质题时,按下面的顺序走,能避开大多数“箭头对、结论错”的失分:
下列说法正确的是( )。
A. 难溶于水,所以它是弱电解质。
B. 易溶于水,所以它是强电解质。
C. 强、弱电解质的判断依据是其在水中的电离是否完全。
D. 同浓度时,弱电解质溶液一定比强电解质溶液导电能力弱。
写出 在水中的两步电离方程式,并说明为何第二步通常更弱。
常温下, 一元弱酸 溶液中测得 。求 的电离度和 。
常温下,取 pH 均为 3 的盐酸和醋酸各一份,分别稀释 10 倍。两种溶液的 pH 如何变化?
弱电解质的“弱”是部分电离,不是难溶;电离平衡是动态的,不是反应停止;平衡移动只告诉补偿方向,浓度变化还要算外加物质和体积;、 是同温度下比较同类弱电解质电离能力的尺子,不会因稀释或加同离子而改变。掌握这四句,后面学习水解、滴定和沉淀溶解平衡时,你会发现它们都在重复同一套“外扰—补偿—再判断总量”的推理。
再假设它完全电离。若 是一元强酸, 溶液应给出约 的 ,对应 pH 约为 1。
实测的 只有完全电离时的很小一部分,说明大量 仍以分子存在,所以 是弱酸。
| 起始浓度 | 约为 | ||
| 变化浓度 | |||
| 平衡浓度 |
先检查能否近似。预计 相对 很小,暂取 ,得到 ,即 。
验证近似:,小于常用的 5% 经验界限,近似可用。因此 ,电离度约为 。
最后求 pH:。别把 直接拿去求 pH;那样等于把醋酸错当成强酸。
温度没有改变, 不变。最后回到“总量”检查:外加的醋酸根有一部分会因平衡左移转化为醋酸分子,但不会被全部消耗,故溶液中 总体增大。
第一步后形成的 已经带负电,要再释放带正电的氢离子更困难,所以通常 。不能把它合并成一步来代替两步平衡。
易错点是把分母仍写成 。本题中近似后数值接近,但先写出平衡浓度才是完整做法。