关于弱酸和弱碱的电离平衡常数,其核心公式及要点如下:
一、电离平衡常数的基本公式
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弱酸电离平衡常数(Ka) $$\text{HA} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{A}^-$$
$$K_a = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$$- 用于描述弱酸电离程度,数值越大,酸的强度越高。
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弱碱电离平衡常数(Kb) $$\text{B}^- \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{B}$$
$$K_b = \frac{[\text{H}^+][\text{B}]}{[\text{B}^-]}$$- 类似于Ka,数值越大,碱的强度越高。
二、水的离子积常数(Kw)
$$K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14} , (\text{25℃})$$
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用于关联酸和碱的电离常数,例如: $$K_a \cdot K_b = \frac{K_w}{K_c} \quad \text{(当HA是弱酸,B⁻是弱碱时)}$$
其中$K_c$为盐的水解常数。
三、盐类水解与电离平衡常数的关系
以醋酸铵($\text{NH}_4\text{OAc}$)为例:
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$\text{NH}4^+$是弱酸(醋酸)的共轭碱,其水解平衡常数$K{h} = \frac{K_w}{K_a}$
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$\text{OAc}^{-}$是弱酸(醋酸)的共轭酸,其水解平衡常数$K_{h}' = \frac{K_w}{K_b}$
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盐类水解实质是弱酸根离子生成弱酸的反应,例如: $$\text{NH}_4^+ + \text{OAc}^- \rightleftharpoons \text{NH}_4\text{OAc} + \text{H}^+ + \text{OH}^-$$
其水解常数$K_h \cdot K_h' = K_w$。
四、应用说明
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酸碱强度判断 :通过比较$K_a$或$K_b$与$10^{-7}$的大小,判断酸或碱的强弱($K_a/K_b > 1$为强酸强碱体系,$K_a/K_b < 1$为弱酸弱碱体系)。
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盐类性质 :盐类水解常数与组成盐的酸、碱电离常数相关,例如碳酸氢钠($NaHCO_3$)中$HCO_3^-$既是酸又是碱,其水解常数需结合$K_a$和$K_b$计算。
以上公式和关系为分析酸碱平衡、盐类水解及弱电解质电离行为提供了理论基础。