问题

某一弱电解质的离解度为 α,经稀释一倍后,弱电解质的离解度将怎么变化?

回答
好的,咱们来聊聊一个弱电解质,它原本的离解度是 α,然后我们把它稀释了一倍。这离解度会怎么变化呢?这事儿可得掰开了揉碎了说,咱用大白话聊聊。

首先,咱得明白什么是“弱电解质”和“离解度”。

弱电解质: 这就好比一个犹豫不决的人,遇事儿不是特别“决绝”,它在水里溶解的时候,大部分分子还是好好的,只有一小部分愿意“分裂”成带电的离子。比如醋酸(就是食醋里的酸),它在水里不会像盐酸那样“唰”地一下全变成氢离子和醋酸根离子,它有一部分是醋酸分子,有一部分是离子。

离解度(α): 这个就好比是衡量上面那个“犹豫不决”的人,有多少比例会真的“分裂”。用数字表示的话,就是你把电解质放进水里,所有电解质分子有多少比例变成了离子。比如,如果离解度是 0.01,那就意味着每 100 个弱电解质分子,只有 1 个变成了离子。

现在,咱开始稀释。

假设我们一开始有一个装有弱电解质的溶液,里面有 N 个弱电解质分子,在原来浓度下,它们分成了 Nα 个离子对(比如一个带正电,一个带负电)以及 N(1α) 个未离解的分子。

稀释一倍是什么意思?

简单来说,就是咱们给这锅汤里又加了一倍的水。原来有多少水,现在就变成原来的两倍。这就像你原来喝一杯浓度刚刚好的糖水,觉得甜度正好,现在你又往里面加了一倍的水,那这糖水是不是就变淡了?

稀释对离解度的影响,得从“平衡”这玩意儿说起。

弱电解质的离解,其实是一个动态平衡。它不是一次性就离解完,而是有一个“离解”和“结合”的过程在不停地进行。

用醋酸来举例子:

CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺

醋酸分子(左边)会变成醋酸根离子和氢离子(右边),同时,醋酸根离子和氢离子也会有机会重新结合,变回醋酸分子。这就像是在玩拔河比赛,两边都有力气往各自的方向拉。

当咱们稀释溶液,相当于给“平衡”施加了一个“压力”。

在化学平衡里,有一个重要的原理叫“勒夏特列原理”。简单说,就是如果我对一个处于平衡状态的系统施加了外部条件的变化(比如温度、浓度、压力等),系统会朝着减弱这种变化的方向发展,以重新达到平衡。

咱们稀释,就是降低了溶质的浓度。对于上面那个醋酸的离解过程,稀释意味着:

1. 离子浓度降低: 原来溶液里有多少醋酸根离子和氢离子,稀释后,它们的“密度”就变小了。
2. 水分子变多: 水是溶剂,水分子多了,它们“干扰”离子结合的可能性相对也变小了。

那么,系统会怎么“应对”这个稀释的“压力”呢?

为了抵消浓度的降低,系统会想办法增加离子的数量。怎么增加呢?那就是让更多的未离解的醋酸分子“勇敢地”去离解,变成离子。

所以,离解度 α 会增加。

想象一下,原来是 100 个醋酸分子,有 1 个离解成离子(α=0.01)。现在咱们稀释了一倍,相当于把这 100 个分子和它们的产物(离子)又平均分配到两倍的水里。这样一来,未离解的分子感觉自己“周围”的离子好像少了,水分子又多了,它们“受到的鼓励”就更大了,更容易去离解。

更具体的说,如果咱们用数学来表示一下:

假设弱电解质是 AB,在水里离解成 A⁺ 和 B⁻。
AB ⇌ A⁺ + B⁻

设初始浓度为 c,离解度为 α。
那么,离解后,A⁺ 的浓度是 cα,B⁻ 的浓度是 cα,AB 的浓度是 c(1α)。

当咱们稀释一倍,总浓度变成 c/2。
如果离解度也变成 α',那么:
A⁺ 的浓度是 (c/2)α'
B⁻ 的浓度是 (c/2)α'
AB 的浓度是 (c/2)(1α')

这个离解平衡有一个平衡常数 K,对于这个反应,K 约等于:
K = [A⁺][B⁻] / [AB]
K = (cα)(cα) / c(1α) = cα² / (1α)

由于 K 是一个常数(在一定温度下),所以当浓度 c 变小的时候,为了保持 K 不变,α 就必须变大。

稀释一倍,新的浓度是 c/2。
K = (c/2)(α')² / (1α')

我们知道,对于弱电解质,α 通常很小(比如小于 0.05),所以 1α 约等于 1。
那么,K ≈ cα²。

所以,原来的 K = cα²。
稀释后,K = (c/2)(α')²。

要让 K 保持不变,就必须:
cα² = (c/2)(α')²
α² = (1/2)(α')²
(α')² = 2α²
α' = √2 α

这意味着,稀释一倍后,新的离解度 α' 大约是原来离解度 α 的 √2 倍(约 1.414 倍)。

所以,答案是:经稀释一倍后,弱电解质的离解度 α 将会增加。

为啥会这样呢?

1. 打破平衡: 稀释就像是给那个“犹豫不决”的人喂了一点“定心丸”,虽然溶液浓度降低了,但水多了,分子之间的距离也大了,未离解的分子“觉得”周围的离子没那么“活跃”了,而它自己变成离子的“意愿”也更强了。
2. 促使正向反应: 勒夏特列原理告诉我们,当浓度降低时,平衡会向着增加浓度的方向移动,也就是向着产生更多的离子的方向移动。

打个比方,就像你在一个拥挤的房间里,大家挤在一起(高浓度)。这时候,如果大家都有点小动作,想“独立”出去(离解),但因为房间太挤,互相碍事,可能就没那么容易。现在,突然门开了,来了很多人(稀释),房间一下子变大了,大家都有了更多的空间,想“出去”的人就更容易实现自己的想法了。

当然,这个增加是有极限的。理论上,如果无限稀释,弱电解质的离解度会无限接近于 1(也就是说,几乎所有分子都离解了)。但实际操作中,我们不可能无限稀释。

总而言之,弱电解质稀释,离解度会变大,这是它自身的“内在逻辑”使然,为了维持化学平衡的常数不变。

网友意见

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简单来说,一定的条件下,经过稀释一倍后,解离度会增加到 . (这里的一定的条件指的是解离度很低的情况下)

首先,我们假设这个弱电解质的构成是AB,初始浓度为c,并且解离成A和B ,平衡常数为K(注意,如果你的弱电解质不是解离成A+B的形式,那么结论不再成立——你需要重新推导)

那么平衡时它们的浓度为

那么根据平衡常数的定义,我们有:

当弱电解质溶液被稀释一倍后,AB的初始浓度变成c/2. 我们假设此时的解离度变成了

那么平衡时它们的浓度为

那么根据平衡常数的定义,我们有:

所以我们可以得到:

那么化简后我们可以得到:

——那么你就可以代入 数值求得新的解离度 的数值。

我们可以在一定的条件下做进一步的化简:因为这是弱电解质,只要浓度不是特别稀时,解离度都远远小于1,那么就有 , ;所以我们就可以得到:

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