关于多元弱酸逐级电离常数递减原因的探讨
多元酸碱ka和kb的关系(一)
多元酸碱ka和kb的关系(一)多元酸碱ka和kb的关系简介在化学中，酸和碱是常见的化学物质，它们可以通过酸和碱的离解常数（Ka和Kb）来描述。
当涉及到多元酸或多元碱时，酸碱的关系稍显复杂。
本文将简述多元酸碱Ka和Kb的关系，并进行解释说明。
多元酸碱和其Ka/Kb1.多元酸（Polyprotic acid）是指能够释放多个氢离子（H+）的酸。
以H2SO4为例，它能够释放两个氢离子，所以它是一种二元酸。
类似地，H3PO4是三元酸，H4SiO4是四元酸，依此类推。
2.多元碱（Polyprotic base）是指能够接受多个氢离子的碱。
一个常见的例子是氨（NH3），它可以接受一个氢离子，形成氨根离子（NH2-），进一步接受另一个氢离子形成氢氨根离子（NH4-）。
3.对于多元酸，酸性常数Ka可以分解为Ka1，Ka2，Ka3，…。
类似地，多元碱的碱性常数Kb可以分解为Kb1，Kb2，Kb3，…。
每一个Ka或Kb都反映了一个酸碱离解的平衡。
Ka和Kb的关系1.对于多元酸，每一次离解形成的离子与初级酸相比，浓度都会变小。
因此，每一个离解平衡的Ka值都会比前一个离解平衡的Ka值小。
换句话说，Ka1 > Ka2 > Ka3 …。
2.对于多元碱，每一次接受氢离子形成的离子与初级碱相比，浓度都会变小。
因此，每一个接受氢离子平衡的Kb值都会比前一个平衡的Kb值小。
即Kb1 > Kb2 > Kb3 …。
3.需要注意的是，多元酸和多元碱的Ka和Kb值并不是绝对的，它们取决于媒质中的浓度和温度等因素。
因此，在具体计算和应用中，需要根据实际情况进行修正。
结论多元酸和多元碱的Ka和Kb反映了不同次离解或接受氢离子的酸碱离子平衡。
通过比较不同离解或接受氢离子平衡的Ka或Kb值大小，可以了解多元酸碱的相对强度。
这种了解有助于我们理解并应用多元酸碱的化学性质。
第3章 第1节 第2课时-2024-2025学年高中化学选择性必修1教学PPT
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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
化学·选择性必修1 化学反应原理
【针对训练】 1．高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸性在水溶液中相差不大。以下是 某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离平衡常数，根据下面表格中的数据判断以下说法 中不正确的是( )
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
结合课本附录Ⅱ，以H3PO4为例，分析多元弱酸电离规律及其原因。 提示：H3PO4 是三元酸，其三级电离常数分别为 Ka1＝6.9×10－3、Ka2＝6.2×10－ 8、Ka3＝4.8×10－13，故多元弱酸逐级电离能力减弱。从电离平衡移动的角度分析， 前一步电离出的 H＋对后面的电离有抑制作用；从粒子的电荷情况分析，带电粒子 (H2PO－ 4 、HPO24－ )再电离出 H＋，需要克服这些阴离子对 H＋的吸引，所需的能量高， 故多元弱酸的分步电离一步比一步困难。
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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
化学·选择性必修1 化学反应原理
3．在一定温度下，加水逐渐稀释 1 mol·L－1 氨水的过程中，随着水量的增加，请
说明溶液中下列含量的变化：
(1)n(OH－)______________(填“增大” “减小”或“不变”，下同)。
c（OH－） (2)c（NH3·H2O）
mol·L － 1 ， 溶 液 中 的 氢 离 子 浓 度 约 为
Ka·c（HClO4） ≈ 1.6×10－5×1 mol·L－1＝0.004 mol·L－1，则高氯酸的电离度
约为0.010m4 oml·ol·L－L1－1 ×100%＝0.4%，故 C 正确；题给四种酸在冰醋酸中的电离平衡
常数越大，酸性越强，由题表数据知，高氯酸的电离常数最大，酸性最强，故 D 错 误。]
有效利用电离常数来解决化学教学中的疑难问题
有效利用电离常数来解决化学教学中的疑难问题钟仁梅杭州市余杭中学 311121论文摘要：电离平衡常数也叫电离常数，在中学化学教学中，电离常数多用于描述弱电解质的电离能力；除此之外，只要我们有效利用电离常数，还可以用来解决化学教学中常见的疑难问题。
关键词：电离常数 有效利用 解决电离平衡常数也叫电离常数，指弱电解质在一定条件下达到平衡时，溶液中电离出来的各离子浓度的计量数次方的乘积与溶液中未电离的电解质分子浓度的计量数次方的比值。
电离常数描述了一定温度下，弱电解质的电离能力，弱酸、弱碱的电离常数通常用Ka 、Kb 来表示，一般K 值大，说明对应的弱酸(碱)的酸(碱)性相对强，电离程度大。
在中学化学教学中，电离常数多用于描述弱电解质的电离能力；除此之外，只要我们有效利用电离常数，还可以用来解决化学教学中常见的疑难问题。
一、弱电解质的稀释定律——越稀越电离在学习“影响弱电解质电离平衡的因素”时，都会讲到弱电解质的稀释定律——越稀越电离。
换句话说，当加水稀释时，平衡向电离方向移动，电离程度增大，弱电解质电离出来的离子浓度减小；当补加溶质(等同增大浓度)时，平衡向电离方向移动，电离程度减小，弱电解质电离出来的离子浓度增大。
问题就在于“增大浓度，电离程度减小”，学生认为“既然平衡是正向移动，电离程度应该增大才对”，但为何却是减小呢？在化学教学中如果我们用电离常数来解释这个问题，学生理解起来就很容易。
以一元弱酸HM 为例，推导如下： HM M - + H +初始浓度 c 0 0平衡浓度 c – c α c α c αKa = = 因电离度α一般都比较小，那么1 –α≈1，所以Ka ≈c α2或α2= 。
对于同一弱电解质来说，电离常数Ka 基本不随浓度的变化而变化，由此可见，只要温度恒定，Ka 就是一定值，电离度α随c 的增大而减小，说明增大浓度，电离程度减小；减小浓度，电离程度增大。
若c 为定值，α随Ka 的增大而增大，说明浓度相同条件下，Ka 的大小反应了不同弱电解质的电离程度的大小，或者说酸(碱)性的相对强弱。
溶液中酸碱反应的强弱与电离程度分析
酸碱反应的强弱取决于电离程度的大小
电离程度越大，酸碱反应的速率越快
酸碱反应的平衡常数与电离程度有关
电离程度的变化会影响酸碱反应的平衡状态
电离程度对酸碱反应平衡的影响
酸碱反应平衡常数与电离程度的关系
电离程度对酸碱反应速率的影响
不同电离程度下酸碱反应的平衡移动方向
电离程度对酸碱反应平衡的影响实例分析
电离程度对酸碱反应速率的影响
酸碱反应的速率与活度
酸碱反应速率与浓度有关，浓度越大，反应速率越快。
酸碱反应活度与离子浓度有关，离子浓度越大，活度越大。
酸碱反应活度与温度有关，温度越高，活度越大。
酸碱反应速率与温度有关，温度越高，反应速率越快。
电离程度分析
PART TWO
电离程度的定义
在一定温度下，弱电解质的电离程度受浓度影响较大，浓度越高，电离程度越小；强电解质的电离程度不受浓度影响。
电离程度与溶液的溶解度有关，电离程度越大，溶解度越小。
电离程度与溶液的稳定性有关，电离程度越大，溶液越不稳定。
电离程度与溶液的酸碱性有关，电离程度越大，溶液的酸性或碱性越强。
电离程度与溶液的导电性有关，电离程度越大，溶液的导电能力越强。
酸碱反应与电离程度的关联
PART THREE
酸碱反应与电离程度的关系
酸碱反应速率与电离程度成正比，电离程度越大，反应速率越快。
酸碱反应过程中，电离程度的变化会影响反应速率，电离程度越高，反应速率越快。
酸碱反应的强弱与电离程度有关，电离程度越大，反应越强。
电离程度是影响酸碱反应速率的重要因素之一，电离程度越高，反应速率越快。
电离程度与酸碱反应活度的关系
酸碱反应的活度与电离程度密切相关
化学反应速率：电离程度影响化学反应速率，可通过改变电离程度调控化学反应过程
电解质溶液中微粒浓度的关系
电解质溶液中微粒浓度的关系一、溶液中微粒浓度大小比较的理论依据1．电离理论(1)弱电解质的电离是微弱的，电离产生的微粒都非常少，同时还要考虑水的电离，如氨水溶液中：NH3·H2O、NH4＋、OH－浓度的大小关系是c(NH3·H2O)> c(OH－)>c(NH4＋)。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的，其主要是第一级电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。
如在H2S溶液中：H2S、HS－、S2－、H＋的浓度大小关系是c(H2S)>c(H＋)>c(HS－)>c(S2－)。
2．水解理论(1)弱电解质离子的水解是微弱的(水解相互促进的情况除外)，水解生成的微粒浓度很小，本身浓度减小的也很小，但由于水的电离，故水解后酸性溶液中c(H＋)或碱性溶液中c(OH－)总是大于水解产生的弱电解质的浓度。
如NH4Cl溶液中：NH4＋、Cl－、NH3·H2O、H＋的浓度大小关系是c(Cl－)>c(NH4＋)>c(H＋)>c(NH3·H2O)。
(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的，其主要是第一步水解，如在Na2CO3溶液中：CO32－、HCO3－、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO32－)>c(HCO3－)>c(H2CO3)。
二、溶液中微粒浓度大小比较的定量关系1．电荷守恒规律电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液都是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。
如NaHCO3溶液中存在着Na＋、H＋、HCO3－、CO32－、OH－，存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO3－)＋c(OH－)＋2c(CO32－)。
2．物料守恒规律电解质溶液中，由于某些离子能够水解或电离，离子种类有所变化，但原子总是守恒的。
如K2S溶液中S2－、HS－都能水解，故S原子以S2－、HS－、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c(K＋)＝2c(S2－)＋2c(HS－)＋2c(H2S)。
多元弱酸分步电离
多元弱酸分步电离
电离时每个分子能电离出2个以上（包括2个）氢离子，且不完全电离的酸，我们称为多元弱酸。
多元弱酸的氢原子的分步电离（即先电离一个氢离子，再电离其他的氢离子）我们称为多元弱酸分步电离。
弱酸在电离的时候，氢离子是分步电离的，即先电离一个氢离子，再电离其他的氢离子，每一步电离均有电离常数，各步的电离程度也不相同。
多元弱酸电离以第一级为主，只写第一级电离也可。
有氢原子不一定能电离，多元酸要能电离的氢。
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“双一流”名校冲刺
突破点2 一元碱溶液加水稀释后溶液情况的判断
示例7 浓度均为0.10 mol·L-1、体积均为V0的 MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg
的变化如图所示。下列叙述错误的是 A.MOH的碱性强于ROH的碱性 B.ROH的电离程度:b点大于a点
说明:(1)δ表示某种微粒的分布分数。(2)V表示稀释后溶液体积,V0表示稀释
前溶液体积。
“双一流”名校冲刺
“双一流”名校冲刺
解题模型 解答该类题时,基于本质相同,可以采用下面步骤进行思考与分析。
“双一流”名校冲刺
突破点1 一元酸溶液加水稀释后溶液情况的判断
示例6 浓度均为0.1 mol/L、体积均为V0的HX、HY溶液,分别加水稀释至
命题角度2 电离平衡的移动及电离常数的计算
示例5[2020黑龙江实验中学阶段测试]常温下,起始时体积均为V0、浓度均
为1 mol·L-1的HA溶液和HB溶液,分别加水稀释,所得溶液pH与lg +1的变
化关系如图所示(V表示溶液稀释后的体积)。下列说法错误的是
解题能力提升
A.Ka(HA)约为10-4 B.当两溶液稀释至lg +1=4时,溶液中c(A-)>c(B-) C.中和等体积、等pH的两种酸溶液所用n(NaOH):HA>HB
解题能力提升
解析 根据弱酸的电离常数知,酸性HCOOH>H2CO3>HCN>HCO3-,对应相 同浓度盐的碱性:CO32->CN->HC>HCOO-。A选项,不能得到CO32-,只能得 到HCO3-,错误。C选项,pH相同,但由于HCN的电离常数小,说明起始浓度
c(HCN)>c(HCOOH),因而等体积、等pH的HCOOH溶液和HCN溶液与
多元弱酸碱间反应情况的分析
多元弱酸碱间反应情况的分析多元弱酸碱间反应情况的分析强酸与强碱间进⾏的是相当完全的离⼦反应。
⼀元弱酸碱间的反应则不那么“彻底”，⽽通常要⽤“⽔解”来分析其不完全程度。
对多元弱酸碱间反应的诸多可能性，更是要⽤定量的⽅法才能讨论清楚。
最近，在⽹上看到⼀个有关“将SO2通⼊到Na2CO3溶液中，所发⽣反应”的讨论。
该分析过程缺少⼀些关键数据的⽀持，理论性不强，因⽽说服⼒也不够。
考虑到，弱酸碱间反应情况的研究确实也还⽋系统，对多元酸碱间的反应更是这样。
故本⽂欲将这类问题的严格讨论⽅法介绍如下。
⼀、酸碱反应进⾏的条件按酸碱质⼦理论的基本观点，质⼦酸碱间的反应都是质⼦传递反应。
诸如反应HAc + NH3 = NH4+ + Ac-，可以⽤⽂字表述为 (1)在⽆机化学教学中，⼀般都是⽤式（1）来认识两个共轭酸碱对的关系，并介绍酸碱反应的本质（是质⼦传递反应）。
其实在这个反应式中，还隐藏着⼀个很重要的定量关系，没有被揭⽰出来。
即，这个反应的平衡常数与这两个共轭酸碱对的酸常数间有⼀个⼗分重要的关系。
在导出这个关系前先要明确⼀下，上⾯化学⽅程式（1）中的数字1、2，表⽰的是两个不同的共轭酸碱对。
“1”表⽰的是反应物端酸的共轭酸碱对，“2”表⽰的是反应物端碱的共轭酸碱对。
这样，对这个定量关系就可推导如下：据⽅程式（1）写出反应的平衡常数表⽰式， (2)据电离平衡，共轭酸碱对“酸1=碱1+H+”的酸常数为。
同样，共轭酸碱对“酸2=碱2+H+”的酸常数为。
将式（2）的分⼦与分母同乘以[H+]后，再注意到上述两个酸常数的表⽰式，则有： (3)式（3）告诉我们⼀个很重要的结论。
酸碱反应的平衡常数与两个共轭酸碱对的酸常数间有简单的关系。
当K a1> K a2时，酸碱反应的平衡常数K >1，酸碱反应要正向进⾏。
当K a1<<i> Ka2时，酸碱反应的平衡常数K <1，酸碱反应要逆向进⾏。
⽽其正向反应是化学热⼒学所不能允许的（当K少许地⼩于1时，其转化率也要⼩于50%）。
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摘要
多元弱 酸逐级 电离 常数 （ Ｋ …） 锐减 的真 正原 因： 一是 电离过 程 ， 即从带负 电荷越多 的（ 含氢 ） 酸根
》 前 一级 电离出 的 Ｈ 引 起 的 同 离 子 效 应 并 不
负离子 中电离 出 Ｈ ， 受到的静电引力越大 ， 越难 电离 ； 二是 酸根离子得 到质子 过程 ， 即Ｈ 与 负 电荷 越多 的负 离子 间的库仑 引力越强 ， 致使平衡左移 。故有 Ｋ 关键词 多元弱酸 逐级 电离常数
基金资助 ： 徐州市科技局基 金（ Ｎ ｏ ． Ｘ Ｍ１ ３ Ｂ １ １ １ ） ； 徐 州工程学 院 ２ ０ １ ４年大学 生创新 创业项 目（ Ｎ ｏ ． ９ ７ ）
通讯联系人 ， Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｆ ｅ ｎ ｇ ｃ ｊ ＠ｘ ｚ ｉ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｉ Ｉ
第 ５期
离。 致使 逐级 电离 常数减 小 。 作 者认 为 ， 导 致多 元弱 酸分子 逐 级 电离 常数 锐减 的真 正原 因 ， 一 是 电离 过 程 ， 即从 带 负 电荷 越 多 的 含 氢酸 根离 子 中 电离 出 Ｈ ， 受 到其静 电引力越 大 ， 越 难 电离 ， 平 衡难 于右移 ； 如 从 Ｈ， Ｐ Ｏ 、 Ｈ Ｐ ０ ：和
冯长君 等 ： 关于多元弱 酸逐级 电离常数递减原 因的探讨
８ ３
应 的平衡 点发 生移 动 ， 并 不 能改 变化 学平衡 常数 。因 此 ， 同离 子效 应 能 改 变 多元 弱 酸逐 级 的 电离程 度 ，
但 并 不是 影 响多元 弱酸 逐级 电离 常数 锐减 的 因素 。
参 考 文 献
第２ ９卷 第 ５期
２ ０ １ ４年 ｌ ０月
大 学 化 学
ＵＮＩ Ｖ ＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ Ｃ ＨＥＭＩ Ｓ Ｔ ＲＹ
Ｖ ｏ １ ． ２ ９ Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ． ２ ０ｌ ４
关 于 多 元 弱 酸 逐 级 电 离 常 数 递 减 原 因 的 探 讨
张 荣荣 冯 长君
Ｈ， Ｐ ｏ ４ 、 Ｈ Ｐ Ｏ ２ 一 越难 电离 。
由此可 见 ， 此二 过程 中 的库 仑 力都会 阻 碍带有 较 多负 电荷 的 阴离 子生 成 ． 而多元 弱 酸分 子 的逐级 电 离是使 （ 含氢） 酸根 离子所 带 负 电荷 逐 渐增 大 的过 程 ， 因此， 其 逐 级 电 离 常数 必然 是 遵循 递 减 规 律 ， 即
由此可见， 霹 只与多元弱酸本性及反应温度有关 ， 而与浓度、 压力无关。因此 ， 前一级电离出的 Ｈ
对后 一 级继续 电离产生 的 同离子 效应 并不 能作 为 ， 》 ， 》 的原 因 。这是 因为 同离 子效 应 是 指在
定温下增大产物离子浓度而使反应物的电离程度降低的现象 ， 它是影响化学平衡 的外 因， 只能使可逆反
．
。
》
．
是 多元 弱酸逐级 电离常数锐减 的原因 ， 也违背多元弱酸逐级 电离 常数 的热力学定义 。 静 电引力 热力学
多元 弱酸 分子 （ Ｈ Ａ） 在水 中是 分 步解 离 的 ， 对 应 的 各级 电离 常 数 （ Ｋ ， ｎ＝１ 、 ２ 、 …、 等， 代表级数 ）
下： 原 因为二 ， （ １ ）带有 两个 负 电荷 的 Ｓ 一 对Ｈ 的 吸 引 比带 一 个 负 电荷 的 Ｈ Ｓ 一 对 Ｈ 的 吸 引要 强 得 多 ；
（ ２ ）第 一级 电离 出来 的离子 对第 二级 电离 平衡 产生 同离 子效 应 ， 从 而抑 制 了第二 级 电离 。
全国高等学校结构化学教学研 讨会纪要
受 高 等学校 化 学教育 研究 中心委 托 ， 由福 州大学 化学 学 院承 办 、 宁德 师 范学 院化 学 系协 办 的全 国高
Ｈ Ｐ Ｏ ］ 一 中依次电离出Ｈ ， 受到这些分子或离子的静电引力依次增大， 致使电离愈加困难。二是接受质
子过程 ， 即带负 电荷 越 多的 （ 含氢） 酸根 离子 与水 溶 液 中 Ｈ 之 问 的库 仑引 力越 强 ， 越易 接如水溶液中Ｈ 与Ｐ Ｏ ４ Ｓ 一 、 Ｈ Ｐ Ｏ ］ 一 和Ｈ ， Ｐ ０ ： 等离子的库仑引力依次减弱， 致使
［ １ ］ 王玲君 ， 王英杰 ， 刘振江． 新编无机化学． 沈阳 ： 辽宁教育出版社 ， １ ９ ９ ０ ［ ２ ］ 天津大学无机化学教研室． 无机化学． 第 ４版． 北京 ： 高等教育出版社 ， ２ ０ １ ０ ［ ３ ］ 北京 师范大学无机化学教研室等． 无机化学． 第 ４版． 北京 ： 高等教育出版社 ， ２ ０ ０ ２
Ｋ １》
． ．
２
》
多元 弱酸 分子 的逐 级 电离常数 属 于化学 平衡 常数 ， 是 表征 弱 电解质 分子 电离 限度 大小 的特 性常 数 。 其热 力学 定 义为 ：
Ａ Ｇｏ
△ Ｇ ： ， ＝ 一 Ｒ 饥 ｎ 《 ｌ ｎ 酲 ＝
—ｎ 』，
（ １ ）
我们 查 阅 了一些 高等学 校 的无 机 化学 教 材 ｌ ２ （ 仅 举 两 本 为例 ） ， 归 纳 了这 些 教 材 对 此 锐减 现 象 的
解释： 一 是从带 负 电荷 越多 的含氢 酸 根离子 中电离 出 Ｈ ： 受 到 的静 电引力 越大 ， 越难 电离 。二 是 前 一级 电离 出的 Ｈ 对后 一级 电离 平衡 有抑 制作 用 ： 即前 一 级 电离 出的 Ｈ 产 生 的 同离 子 效应 抑 制 了后 一 级 电
是逐 级锐 减 的 ， 即Ｋ 》 》 Ｋ ， 相 差 多在 １ ０ 倍 以上 。对 此 ， 在许 多 高 等学 校 无机 化 学教 材 中都 有
解释 ， 但 多存在 不完 善之 处 。例如 作 者参 编 的《 新 编 无 机化 学 》 ］ 中对 Ｈ Ｓ的 Ｋ 。 》Ｋ 给 出 的解 释 如