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第 9 章 · 電離平衡

项目 内容
シラバス项目 Ⅱ 3.(5) 電離平衡
国内书对应 第 25 章（弱电解质的电离平衡）、第 26 章（水的电离与 pH）、第 27 章（盐类的水解）、第 29 章（溶液中粒子浓度关系）、第 40 章 40.3 节（中和滴定）
本章新内容的分量 電離度、水のイオン積、弱酸・弱塩基的定量、塩の加水分解、緩衝液、中和滴定的日文说法；粒子浓度大小比较、分布系数图不单列
过去问出现次数 20 回共 28 题（每回平均 1.4 次）

国内对电离平衡讲得很细：电离度、KaK_a、KwK_\mathrm{w}、pH、水解、缓冲液、滴定曲线都有。EJU 的差别在范围和说法：EJU 明确列緩衝液、中和滴定（酸塩基滴定）、酸化還元滴定，题面用「電離度」「水のイオン積」「塩の加水分解」「当量点」「指示薬」；国内常考的粒子浓度大小比较、分布系数图 EJU 不单列。本章只写国内没讲透或 EJU 常考的那一截。

9.1 与国内的对照

Section titled “9.1 与国内的对照”
シラバス小項目・術語（日文原文） 国内书位置 相同 / 讲法不同 / 国内没有 本章哪节讲
酸・塩基の強弱と電離度 第 25 章 25.2–25.3 节 相同 + 讲法不同 9.2
水のイオン積 第 26 章 26.2 节 相同 9.2
弱酸・弱塩基の電離平衡 第 25 章 25.3–25.6 节 相同 + 讲法不同 9.3
塩の加水分解 第 27 章 相同 + 讲法不同 9.4
緩衝液 国内只在选学/习题里出现 国内没有（或很浅） 9.5
中和滴定（酸塩基滴定），滴定曲線，指示薬 第 26 章 26.4–26.6 节、第 40 章 40.3 节 相同 + 讲法不同 9.6
酸化還元滴定 第 40 章 40.3 节 相同 + 讲法不同 第 7 章 7.5 节

9.2 電離度と水のイオン積

Section titled “9.2 電離度と水のイオン積”

说明

Section titled “说明”

宏观：弱电解质在水中只有一部分电离，已电离的浓度与初始浓度之比叫電離度（电离度） α\alpha。强酸、强碱完全电离，α=1\alpha=1；弱酸、弱碱 α<1\alpha<1，且浓度越小、温度越高，α\alpha 越大（稀释促进电离）。水自身也微弱电离：HX2O⇌HX++OHX−\ce{H2O <=> H+ + OH-}，25 ℃ 时 [HX+][OHX−]=1.0×10−14[\ce{H+}][\ce{OH-}]=1.0\times10^{-14}，叫水のイオン積 KwK_\mathrm{w}。pH 定义为 pH=−log⁡10[HX+]\mathrm{pH}=-\log_{10}[\ce{H+}]。

微观：弱酸分子在水中部分解离成 HX+\ce{H+} 和酸根离子，未解离的分子与离子之间建立平衡。稀释时，浓度降低，平衡向电离方向移动，所以 α\alpha 增大，但 [HX+][\ce{H+}] 通常减小。水的电离平衡同样存在，KwK_\mathrm{w} 只随温度变化。

符号：α=[已电离的浓度][初始浓度]\alpha=\dfrac{[\text{已电离的浓度}]}{[\text{初始浓度}]}；Kw=[HX+][OHX−]=1.0×10−14K_\mathrm{w}=[\ce{H+}][\ce{OH-}]=1.0\times10^{-14}（25 ℃）；pH=−log⁡[HX+]\mathrm{pH}=-\log[\ce{H+}]；[HX+]=10−pH[\ce{H+}]=10^{-\mathrm{pH}}。

使用场景

Section titled “使用场景”
  • 题目给弱酸浓度和 α\alpha，求 [HX+][\ce{H+}]、pH → [HX+]=αC[\ce{H+}]=\alpha C，再取负对数。
  • 题目给 pH，求 [HX+][\ce{H+}] 或 [OHX−][\ce{OH-}] → [HX+]=10−pH[\ce{H+}]=10^{-\mathrm{pH}}，再用 KwK_\mathrm{w} 求 [OHX−][\ce{OH-}]。

注意点

Section titled “注意点”
  • 强酸、强碱的 α=1\alpha=1；弱酸、弱碱 α<1\alpha<1，且 α\alpha 随浓度减小而增大。
  • pH 只适用于稀溶液（[HX+][\ce{H+}] 在 10−1410^{-14}–1 mol/L1\ \mathrm{mol/L} 范围）。
  • 25 ℃ 时 Kw=1.0×10−14K_\mathrm{w}=1.0\times10^{-14}；温度升高，KwK_\mathrm{w} 增大。
  • 酸溶液中 [HX+][\ce{H+}] 主要来自酸，但水也会贡献；极稀的酸要同时考虑水的电离。
  • 日本题面写「電離度」「水のイオン積」「水素イオン濃度」「pH」。

推导

Section titled “推导”

由 α\alpha 求 pH：弱酸 HA⇌HX++AX−\ce{HA <=> H+ + A-}，初始浓度 CC，电离度 α\alpha，则 [HX+]=Cα[\ce{H+}]=C\alpha，pH=−log⁡(Cα)\mathrm{pH}=-\log(C\alpha)。

由 pH 求浓度：[HX+]=10−pH[\ce{H+}]=10^{-\mathrm{pH}}；若是一元强酸，C=[HX+]C=[\ce{H+}]；若是弱酸，C=[HX+]/αC=[\ce{H+}]/\alpha。

水のイオン積：Kw=[HX+][OHX−]K_\mathrm{w}=[\ce{H+}][\ce{OH-}]。酸性溶液 [HX+]>10−7[\ce{H+}]>10^{-7}，碱性溶液 [HX+]<10−7[\ce{H+}]<10^{-7}，中性 [HX+]=10−7[\ce{H+}]=10^{-7}（25 ℃）。

例题

Section titled “例题”

例 1　（场景：给弱酸浓度和電離度 → 求 [HX+][\ce{H+}]、pH）

問題　0.10 mol/L の酢酸水溶液の電離度が 1.3×10−21.3\times10^{-2} であるとき，この溶液の pH として最も近いものを，次の①～④の中から一つ選びなさい。ただし，log⁡101.3=0.11\log_{10}1.3=0.11 とする。

①　1.9　　②　2.9　　③　3.9　　④　4.9

解答　[HX+]=Cα=0.10×1.3×10−2=1.3×10−3 mol/L[\ce{H+}]=C\alpha=0.10\times1.3\times10^{-2}=1.3\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}。pH=−log⁡(1.3×10−3)=3−log⁡1.3=3−0.11=2.89≈2.9\mathrm{pH}=-\log(1.3\times10^{-3})=3-\log1.3=3-0.11=2.89\approx2.9。　答　②

中文翻译　题目：0.10 mol/L 醋酸水溶液的电离度为 1.3×10−21.3\times10^{-2} 时，这个溶液的 pH 最接近哪一个？从①～④中选一个。不过，log⁡101.3=0.11\log_{10}1.3=0.11。① 1.9 ② 2.9 ③ 3.9 ④ 4.9。解答：[HX+]=Cα=0.10×1.3×10−2=1.3×10−3 mol/L[\ce{H+}]=C\alpha=0.10\times1.3\times10^{-2}=1.3\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}。pH=−log⁡(1.3×10−3)=3−log⁡1.3=3−0.11=2.89≈2.9\mathrm{pH}=-\log(1.3\times10^{-3})=3-\log1.3=3-0.11=2.89\approx2.9。答案 ②。

解说　用到的是 [HX+]=Cα[\ce{H+}]=C\alpha 和 pH 定义。容易卡在：把 α\alpha 直接当 [HX+][\ce{H+}]；或者把 −log⁡(1.3×10−3)-\log(1.3\times10^{-3}) 算成 3+0.113+0.11。选项排除：① 是把 log⁡1.3\log1.3 加错；③④ 是数量级错。另一种解法：1.3×10−31.3\times10^{-3} 在 10−310^{-3} 和 10−210^{-2} 之间，pH 在 2 和 3 之间，只有 ②。

例 2　（场景：给 pH → 求 [HX+][\ce{H+}]、[OHX−][\ce{OH-}]）

問題　25 ℃ で pH 11 の水酸化ナトリウム水溶液の [OHX−][\ce{OH-}] として最も近いものを，次の①～④の中から一つ選びなさい。ただし，Kw=1.0×10−14K_\mathrm{w}=1.0\times10^{-14} とする。

①　1.0×10−11 mol/L1.0\times10^{-11}\ \mathrm{mol/L}　　②　1.0×10−3 mol/L1.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}　　③　1.0×10−7 mol/L1.0\times10^{-7}\ \mathrm{mol/L}　　④　1.0×10−1 mol/L1.0\times10^{-1}\ \mathrm{mol/L}

解答　[HX+]=10−pH=10−11 mol/L[\ce{H+}]=10^{-\mathrm{pH}}=10^{-11}\ \mathrm{mol/L}。Kw=[HX+][OHX−]K_\mathrm{w}=[\ce{H+}][\ce{OH-}] より [OHX−]=1.0×10−14/1.0×10−11=1.0×10−3 mol/L[\ce{OH-}]=1.0\times10^{-14}/1.0\times10^{-11}=1.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}。　答　②

中文翻译　题目：25 ℃ 时 pH 11 的氢氧化钠水溶液的 [OHX−][\ce{OH-}] 最接近哪一个？从①～④中选一个。不过，Kw=1.0×10−14K_\mathrm{w}=1.0\times10^{-14}。① 1.0×10−111.0\times10^{-11} ② 1.0×10−31.0\times10^{-3} ③ 1.0×10−71.0\times10^{-7} ④ 1.0×10−11.0\times10^{-1} mol/L。解答：[HX+]=10−pH=10−11 mol/L[\ce{H+}]=10^{-\mathrm{pH}}=10^{-11}\ \mathrm{mol/L}。由 Kw=[HX+][OHX−]K_\mathrm{w}=[\ce{H+}][\ce{OH-}] 得 [OHX−]=1.0×10−14/1.0×10−11=1.0×10−3 mol/L[\ce{OH-}]=1.0\times10^{-14}/1.0\times10^{-11}=1.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}。答案 ②。

解说　用到的是 KwK_\mathrm{w} 和 pH。容易卡在：把 pH 11 直接当 [OHX−]=10−11[\ce{OH-}]=10^{-11}；或者忘记 KwK_\mathrm{w}。选项排除：① 是 [HX+][\ce{H+}]；③ 是中性；④ 是 pH 13。另一种解法：pH 11 → pOH = 14-11 = 3 → [OHX−]=10−3[\ce{OH-}]=10^{-3}。

常用推论

Section titled “常用推论”
  • [HX+]=Cα[\ce{H+}]=C\alpha（弱酸）；pH=−log⁡[HX+]\mathrm{pH}=-\log[\ce{H+}]；[HX+]=10−pH[\ce{H+}]=10^{-\mathrm{pH}}。
  • Kw=[HX+][OHX−]=1.0×10−14K_\mathrm{w}=[\ce{H+}][\ce{OH-}]=1.0\times10^{-14}（25 ℃）；pH+pOH=14\mathrm{pH}+\mathrm{pOH}=14。
  • 稀释弱酸，α\alpha 增大，但 [HX+][\ce{H+}] 一般减小，pH 增大。
  • 强酸、强碱完全电离；弱酸、弱碱部分电离。

易错点

Section titled “易错点”
  • 错在哪：把電離度 α\alpha 直接当 [HX+][\ce{H+}]。 为什么错：[HX+]=Cα[\ce{H+}]=C\alpha，还要乘初始浓度。 正确做法：先算 CαC\alpha，再取 pH。
  • 错在哪：用 pH 直接当 [OHX−][\ce{OH-}]。 为什么错：pH 是 −log⁡[HX+]-\log[\ce{H+}]，碱性溶液要先换成 pOH。 正确做法：pOH=14−pH\mathrm{pOH}=14-\mathrm{pH}，再取 10−pOH10^{-\mathrm{pOH}}。
  • 错在哪：认为稀释弱酸时 [HX+][\ce{H+}] 增大。 为什么错：稀释促进电离，但体积增大占主导，[HX+][\ce{H+}] 一般减小。 正确做法：α\alpha 增大，[HX+][\ce{H+}] 减小，pH 增大。

直观理解

Section titled “直观理解”

电离度像「一个班里有几成学生举手」：弱酸只有少数分子电离；稀释像把班级扩大，举手比例可能增大，但举手人数不一定增多。pH 是「酸度计」，每差 1，[HX+][\ce{H+}] 差 10 倍。

关联知识点

Section titled “关联知识点”
  • 前置：国内书第 25 章 25.2–25.3 节、第 26 章 26.2 节。
  • 后续：本书 9.3 节弱酸平衡、9.4 节水解、9.5 节缓冲液、9.6 节滴定。
  • 常一起考：本书第 5 章溶液浓度；国内书第 26 章 pH 计算。

9.3 弱酸・弱塩基の電離平衡

Section titled “9.3 弱酸・弱塩基の電離平衡”

说明

Section titled “说明”

宏观：弱酸 HA\ce{HA} 在水中建立平衡 HA⇌HX++AX−\ce{HA <=> H+ + A-}，平衡常数叫電離定数（电离常数） KaK_\mathrm{a}：

Ka=[HX+][AX−][HA]K_\mathrm{a} = \frac{[\ce{H+}][\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}

KaK_\mathrm{a} 越大，酸越强。弱碱 BOH⇌BX++OHX−\ce{BOH <=> B+ + OH-} 的 KbK_\mathrm{b} 类似。稀溶液中，[HX+]≈KaC[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}（一元弱酸，且 CC 不太小）。

微观：弱酸分子只有一部分解离，未解离分子、HX+\ce{H+}、酸根离子三者建立动态平衡。稀释时，平衡向解离方向移动；同离子（如加入 NaA\ce{NaA}）会抑制解离。

符号：Ka=[HX+][AX−][HA]K_\mathrm{a}=\dfrac{[\ce{H+}][\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}；Kb=[BX+][OHX−][BOH]K_\mathrm{b}=\dfrac{[\ce{B+}][\ce{OH-}]}{[\ce{BOH}]}；[HX+]≈KaC[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}；pKa=−log⁡Ka\mathrm{p}K_\mathrm{a}=-\log K_\mathrm{a}。

使用场景

Section titled “使用场景”
  • 题目给 KaK_\mathrm{a} 和浓度，求 [HX+][\ce{H+}]、pH（含同离子效应） → 用 [HX+]≈KaC[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}；加入共同离子时平衡左移，[HX+][\ce{H+}] 减小。
  • 题目给几种弱酸的 KaK_\mathrm{a}，比较酸性强弱 → KaK_\mathrm{a} 越大越强。

注意点

Section titled “注意点”
  • KaK_\mathrm{a} 只随温度变化，与浓度无关。
  • [HX+]≈KaC[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C} 只在弱酸、CC 不太小、α\alpha 不大时成立；若 α\alpha 较大，要解二次方程。
  • 同离子效应：加入 NaA\ce{NaA} 会增大 [AX−][\ce{A-}]，平衡左移，[HX+][\ce{H+}] 减小，pH 增大。
  • 酸越弱，KaK_\mathrm{a} 越小，同浓度 pH 越大。
  • 日本题面写「電離定数」「酸解離定数」「弱酸」「弱塩基」「同イオン効果」。

推导

Section titled “推导”

KaK_\mathrm{a} 与 [HX+][\ce{H+}]：设弱酸初始浓度 CC，电离度 α\alpha，则 [HX+]=[AX−]=Cα[\ce{H+}]=[\ce{A-}]=C\alpha，[HA]=C(1−α)[\ce{HA}]=C(1-\alpha)。代入 KaK_\mathrm{a}：

Ka=(Cα)2C(1−α)=Cα21−αK_\mathrm{a} = \frac{(C\alpha)^2}{C(1-\alpha)} = \frac{C\alpha^2}{1-\alpha}

当 α≪1\alpha\ll1 时，1−α≈11-\alpha\approx1，Ka≈Cα2K_\mathrm{a}\approx C\alpha^2，所以 [HX+]=Cα≈KaC[\ce{H+}]=C\alpha\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}。

比较酸性：同温下，KaK_\mathrm{a} 越大，pKa\mathrm{p}K_\mathrm{a} 越小，酸越强；同浓度时 [HX+][\ce{H+}] 越大，pH 越小。

例题

Section titled “例题”

例 1　（场景：给 KaK_\mathrm{a} 和浓度 → 近似公式求 [HX+][\ce{H+}]）

問題　0.10 mol/L の酢酸水溶液の KaK_\mathrm{a} は 1.8×10−51.8\times10^{-5} である。この溶液の [HX+][\ce{H+}] として最も近いものを，次の①～④の中から一つ選びなさい。ただし，1.8=1.34\sqrt{1.8}=1.34 とする。

①　1.8×10−5 mol/L1.8\times10^{-5}\ \mathrm{mol/L}　　②　1.3×10−3 mol/L1.3\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}　　③　1.3×10−2 mol/L1.3\times10^{-2}\ \mathrm{mol/L}　　④　1.0×10−1 mol/L1.0\times10^{-1}\ \mathrm{mol/L}

解答　[HX+]≈KaC=1.8×10−5×0.10=1.8×10−6=1.34×10−3 mol/L≈1.3×10−3[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}=\sqrt{1.8\times10^{-5}\times0.10}=\sqrt{1.8\times10^{-6}}=1.34\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}\approx1.3\times10^{-3}。　答　②

中文翻译　题目：0.10 mol/L 醋酸水溶液的 KaK_\mathrm{a} 为 1.8×10−51.8\times10^{-5}。这个溶液的 [HX+][\ce{H+}] 最接近哪一个？从①～④中选一个。不过，1.8=1.34\sqrt{1.8}=1.34。① 1.8×10−51.8\times10^{-5} ② 1.3×10−31.3\times10^{-3} ③ 1.3×10−21.3\times10^{-2} ④ 1.0×10−11.0\times10^{-1} mol/L。解答：[HX+]≈KaC=1.8×10−5×0.10=1.8×10−6=1.34×10−3 mol/L≈1.3×10−3[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}=\sqrt{1.8\times10^{-5}\times0.10}=\sqrt{1.8\times10^{-6}}=1.34\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}\approx1.3\times10^{-3}。答案 ②。

解说　用到的是 [HX+]≈KaC[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}。容易卡在：忘记开平方；或者把 KaK_\mathrm{a} 直接当 [HX+][\ce{H+}]。选项排除：① 是 KaK_\mathrm{a}；③ 是开方后多一位；④ 是初始浓度。另一种解法：先算 KaC=1.8×10−6K_\mathrm{a}C=1.8\times10^{-6}，开方得 1.3×10−31.3\times10^{-3}。

例 2　（场景：给几种酸的 KaK_\mathrm{a} → 比较酸性）

問題　次の弱酸のうち，最も強い酸はどれか。KaK_\mathrm{a} の値から選びなさい。

①　CHX3COOH\ce{CH3COOH}（Ka=1.8×10−5K_\mathrm{a}=1.8\times10^{-5}） ②　HX2COX3\ce{H2CO3}（Ka1=4.5×10−7K_\mathrm{a1}=4.5\times10^{-7}） ③　HClO\ce{HClO}（Ka=3.0×10−8K_\mathrm{a}=3.0\times10^{-8}） ④　HF\ce{HF}（Ka=6.8×10−4K_\mathrm{a}=6.8\times10^{-4}）

解答　同温下，KaK_\mathrm{a} 越大酸越强。四个值中 6.8×10−46.8\times10^{-4} 最大，所以 HF\ce{HF} 最强。よって ④。　答　④

中文翻译　题目：下列弱酸中，最强的是哪一个？根据 KaK_\mathrm{a} 值选择。① CHX3COOH\ce{CH3COOH}（Ka=1.8×10−5K_\mathrm{a}=1.8\times10^{-5}）② HX2COX3\ce{H2CO3}（Ka1=4.5×10−7K_\mathrm{a1}=4.5\times10^{-7}）③ HClO\ce{HClO}（Ka=3.0×10−8K_\mathrm{a}=3.0\times10^{-8}）④ HF\ce{HF}（Ka=6.8×10−4K_\mathrm{a}=6.8\times10^{-4}）。解答：同温下 KaK_\mathrm{a} 越大酸越强。四个值中 6.8×10−46.8\times10^{-4} 最大，所以 HF\ce{HF} 最强。因此是 ④。答案 ④。

解说　用到的是「KaK_\mathrm{a} 越大酸性越强」。容易卡在：看酸的浓度或元数，不看 KaK_\mathrm{a}。选项排除：① 10−510^{-5}，② 10−710^{-7}，③ 10−810^{-8}，④ 10−410^{-4} 最大。另一种解法：比较 pKa\mathrm{p}K_\mathrm{a}，越小越强；HF\ce{HF} 的 pKa\mathrm{p}K_\mathrm{a} 约 3.2，最小。

常用推论

Section titled “常用推论”
  • KaK_\mathrm{a} 越大（pKa\mathrm{p}K_\mathrm{a} 越小），酸性越强；KbK_\mathrm{b} 越大，碱性越强。
  • 弱酸 [HX+]≈KaC[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}；弱碱 [OHX−]≈KbC[\ce{OH-}]\approx\sqrt{K_\mathrm{b}C}。
  • 同离子效应：加入共同离子，电离平衡左移，[HX+][\ce{H+}] 或 [OHX−][\ce{OH-}] 减小。
  • 稀释弱酸：α\alpha 增大，[HX+][\ce{H+}] 一般减小。

易错点

Section titled “易错点”
  • 错在哪：用 KaK_\mathrm{a} 直接当 [HX+][\ce{H+}]。 为什么错：KaK_\mathrm{a} 是平衡常数，[HX+][\ce{H+}] 要由 KaK_\mathrm{a} 和浓度算。 正确做法：先算 KaC\sqrt{K_\mathrm{a}C}。
  • 错在哪：认为 KaK_\mathrm{a} 随浓度变化。 为什么错：KaK_\mathrm{a} 只随温度变化。 正确做法：浓度变，平衡移动，但 KaK_\mathrm{a} 不变。
  • 错在哪：比较酸性时看浓度或氢原子数。 为什么错：同温下酸性由 KaK_\mathrm{a} 决定。 正确做法：KaK_\mathrm{a} 越大越强。

直观理解

Section titled “直观理解”

KaK_\mathrm{a} 像「弱酸愿意交出氢离子的程度」：KaK_\mathrm{a} 越大，越愿意交，酸性越强。同离子效应像「已经有很多人想进同一个门，后来的人就进不去了」。

关联知识点

Section titled “关联知识点”
  • 前置：本书 9.2 节電離度、国内书第 25 章 25.3–25.6 节。
  • 后续：本书 9.4 节水解、9.5 节缓冲液、9.6 节滴定。
  • 常一起考：国内书第 27 章水解常数 KhK_h 与 KaK_\mathrm{a} 的关系。

9.4 塩の加水分解

Section titled “9.4 塩の加水分解”

说明

Section titled “说明”

宏观：盐溶于水后，离子与水中的 HX+\ce{H+} 或 OHX−\ce{OH-} 结合，使溶液呈酸性或碱性，叫塩の加水分解（盐类水解）。强酸强碱盐（NaCl\ce{NaCl}）不水解，溶液中性；强碱弱酸盐（CHX3COONa\ce{CH3COONa}）水解呈碱性；强酸弱碱盐（NHX4Cl\ce{NH4Cl}）水解呈酸性；弱酸弱碱盐（CHX3COONHX4\ce{CH3COONH4}）看两者相对强弱。

微观：弱酸根离子（如 CHX3COOX−\ce{CH3COO-}）会结合水中的 HX+\ce{H+}，生成弱酸分子，留下 OHX−\ce{OH-}，所以溶液碱性；弱碱阳离子（如 NHX4X+\ce{NH4+}）会结合 OHX−\ce{OH-}，生成弱碱，留下 HX+\ce{H+}，所以溶液酸性。

符号：CHX3COOX−+HX2O⇌CHX3COOH+OHX−\ce{CH3COO- + H2O <=> CH3COOH + OH-}（碱性）；NHX4X++HX2O⇌NHX3+HX3OX+\ce{NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+}（酸性）。水解程度一般很小。

使用场景

Section titled “使用场景”
  • 题目给盐，问溶液酸碱性（含 NaHCOX3\ce{NaHCO3} 这类酸式盐） → 看盐的类型：强碱弱酸盐碱性，强酸弱碱盐酸性，强酸强碱盐中性；酸式盐看水解和电离谁占优。
  • 题目比较同浓度盐溶液的 pH → 先判断酸碱性，再比较水解程度。

注意点

Section titled “注意点”
  • 水解是微弱的，通常不写“=”，写可逆号；不要和水解完全的反应混淆。
  • 强酸强碱盐不水解；弱酸弱碱盐要看 KaK_\mathrm{a}、KbK_\mathrm{b} 的相对大小。
  • 酸式盐（如 NaHCOX3\ce{NaHCO3}）既能水解又能电离，酸碱性看两者谁占优。
  • 水解吸热，升温促进水解。
  • 日本题面写「加水分解」「塩基性」「酸性」「中性」「加水分解の程度」。

推导

Section titled “推导”

强碱弱酸盐：CHX3COONa\ce{CH3COONa} 完全电离出 CHX3COOX−\ce{CH3COO-}，CHX3COOX−\ce{CH3COO-} 水解：

CHX3COOX−+HX2O⇌CHX3COOH+OHX−\ce{CH3COO- + H2O <=> CH3COOH + OH-}

生成 OHX−\ce{OH-}，溶液碱性。水解常数 Kh=Kw/KaK_\mathrm{h}=K_\mathrm{w}/K_\mathrm{a}，KaK_\mathrm{a} 越小，KhK_\mathrm{h} 越大，碱性越强。

强酸弱碱盐：NHX4Cl\ce{NH4Cl} 电离出 NHX4X+\ce{NH4+}，NHX4X+\ce{NH4+} 水解生成 HX3OX+\ce{H3O+}，溶液酸性。Kh=Kw/KbK_\mathrm{h}=K_\mathrm{w}/K_\mathrm{b}。

例题

Section titled “例题”

例 1　（场景：给盐 → 判断溶液酸碱性）

問題　次の塩の水溶液のうち，塩基性を示すものを一つ選びなさい。

①　NaCl\ce{NaCl}　　②　CHX3COONa\ce{CH3COONa}　　③　NHX4Cl\ce{NH4Cl}　　④　NaX2SOX4\ce{Na2SO4}

解答　NaCl\ce{NaCl}、NaX2SOX4\ce{Na2SO4} は強酸強塩基の塩で中性；CHX3COONa\ce{CH3COONa} は強塩基弱酸の塩で、CHX3COOX−\ce{CH3COO-} が加水分解して OHX−\ce{OH-} を生じ、塩基性；NHX4Cl\ce{NH4Cl} は強酸弱塩基の塩で酸性。よって ②。　答　②

中文翻译　题目：下列盐的水溶液中，呈碱性的是哪一个？① NaCl\ce{NaCl} ② CHX3COONa\ce{CH3COONa} ③ NHX4Cl\ce{NH4Cl} ④ NaX2SOX4\ce{Na2SO4}。解答：NaCl\ce{NaCl}、NaX2SOX4\ce{Na2SO4} 是强酸强碱盐，中性；CHX3COONa\ce{CH3COONa} 是强碱弱酸盐，CHX3COOX−\ce{CH3COO-} 水解生成 OHX−\ce{OH-}，碱性；NHX4Cl\ce{NH4Cl} 是强酸弱碱盐，酸性。所以是 ②。答案 ②。

解说　用到的是「强碱弱酸盐碱性，强酸弱碱盐酸性」。容易卡在：看到 NaX+\ce{Na+} 就认为中性；还要看酸根。选项排除：①④ 中性；③ 酸性。另一种解法：记「谁弱谁水解，谁强显谁性」。

例 2　（场景：比较同浓度盐溶液的 pH）

問題　0.10 mol/L の次の水溶液を，pH の小さい順に並べたものとして正しいものを一つ選びなさい。

(a) HCl\ce{HCl}　(b) CHX3COOH\ce{CH3COOH}　(c) NaCl\ce{NaCl}　(d) CHX3COONa\ce{CH3COONa}　(e) NaOH\ce{NaOH}

①　(a) < (b) < (c) < (d) < (e) ②　(a) < (c) < (b) < (d) < (e) ③　(b) < (a) < (c) < (d) < (e) ④　(a) < (b) < (d) < (c) < (e)

解答　強酸 HCl\ce{HCl} の pH が最も小さい；弱酸 CHX3COOH\ce{CH3COOH} が次に小さい；NaCl\ce{NaCl} は中性；CHX3COONa\ce{CH3COONa} は塩基性；NaOH\ce{NaOH} は強塩基で pH が最も大きい。よって (a) < (b) < (c) < (d) < (e)、①。　答　①

中文翻译　题目：把 0.10 mol/L 的下列水溶液按 pH 从小到大排列，正确的是哪一个？(a) HCl\ce{HCl} (b) CHX3COOH\ce{CH3COOH} (c) NaCl\ce{NaCl} (d) CHX3COONa\ce{CH3COONa} (e) NaOH\ce{NaOH}。① (a)<(b)<(c)<(d)<(e) ② (a)<(c)<(b)<(d)<(e) ③ (b)<(a)<(c)<(d)<(e) ④ (a)<(b)<(d)<(c)<(e)。解答：强酸 HCl\ce{HCl} 的 pH 最小；弱酸 CHX3COOH\ce{CH3COOH} 其次；NaCl\ce{NaCl} 中性；CHX3COONa\ce{CH3COONa} 碱性；NaOH\ce{NaOH} 强碱 pH 最大。所以 (a)<(b)<(c)<(d)<(e)，①。答案 ①。

解说　用到的是「强酸 < 弱酸 < 中性盐 < 弱酸强碱盐 < 强碱」。容易卡在：把弱酸和强酸顺序弄反；或者把 CHX3COONa\ce{CH3COONa} 当酸性。选项排除：② 把 NaCl\ce{NaCl} 放弱酸前；③ 把弱酸放强酸前；④ 把 CHX3COONa\ce{CH3COONa} 和 NaCl\ce{NaCl} 顺序弄反。另一种解法：先分五类，再按强弱排。

常用推论

Section titled “常用推论”
  • 强酸强碱盐中性；强碱弱酸盐碱性；强酸弱碱盐酸性；弱酸弱碱盐看 KaK_\mathrm{a}、KbK_\mathrm{b}。
  • 「谁弱谁水解，谁强显谁性」。
  • 水解常数 Kh=Kw/KaK_\mathrm{h}=K_\mathrm{w}/K_\mathrm{a} 或 Kw/KbK_\mathrm{w}/K_\mathrm{b}；KaK_\mathrm{a} 越小，碱性越强。
  • 水解吸热，升温促进水解。

易错点

Section titled “易错点”
  • 错在哪：认为所有钠盐都中性。 为什么错：CHX3COONa\ce{CH3COONa} 是强碱弱酸盐，水解显碱性。 正确做法：看盐的酸根/阳离子强弱。
  • 错在哪：把盐的水解写成完全反应（用等号）。 为什么错：水解程度很小，是可逆反应。 正确做法：用可逆号，写主要产物。
  • 错在哪：认为弱酸弱碱盐一定中性。 为什么错：要看 KaK_\mathrm{a}、KbK_\mathrm{b} 的相对大小。 正确做法：比较酸碱强弱。

直观理解

Section titled “直观理解”

水解像「弱的一方拉水分子」：弱酸根拉走 HX+\ce{H+}，留下 OHX−\ce{OH-}，溶液变碱；弱碱阳离子拉走 OHX−\ce{OH-}，留下 HX+\ce{H+}，溶液变酸。谁弱谁拉，谁强显谁性。

关联知识点

Section titled “关联知识点”
  • 前置：本书 9.2 节電離度、9.3 节弱酸平衡；国内书第 27 章。
  • 后续：本书 9.5 节缓冲液、9.6 节滴定。
  • 常一起考：国内书第 26 章 pH、第 29 章粒子浓度关系（EJU 不单列）。

9.5 緩衝液

Section titled “9.5 緩衝液”

说明

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宏观：由弱酸和它的共轭碱（或弱碱和它的共轭酸）组成的溶液，能抵抗少量酸或碱的加入，pH 变化很小，叫緩衝液（缓冲溶液）。常见：醋酸 + 醋酸钠、氨 + 氯化铵。缓冲液的 pH 由

pH=pKa+log⁡[AX−][HA]\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{a} + \log\frac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}

决定（亨德森–哈塞尔巴赫方程）。当 [AX−]=[HA][\ce{A-}]=[\ce{HA}] 时，pH=pKa\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}。

微观：加入少量 HX+\ce{H+} 时，共轭碱 AX−\ce{A-} 与 HX+\ce{H+} 结合成 HA\ce{HA}，消耗 HX+\ce{H+}；加入少量 OHX−\ce{OH-} 时，弱酸 HA\ce{HA} 与 OHX−\ce{OH-} 反应生成 AX−\ce{A-}，消耗 OHX−\ce{OH-}。所以 pH 变化很小。

符号：pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])；pKa=−log⁡Ka\mathrm{p}K_\mathrm{a}=-\log K_\mathrm{a}。缓冲能力在 [AX−]/[HA][\ce{A-}]/[\ce{HA}] 接近 1 时最大。

使用场景

Section titled “使用场景”
  • 题目给弱酸 KaK_\mathrm{a} 和共轭碱/弱酸浓度比（或问缓冲液的组成），求 pH → 用 pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])；缓冲液由弱酸 + 共轭碱（或弱碱 + 共轭酸）组成。
  • 题目问「加少量酸/碱后 pH 变化」 → 缓冲液 pH 变化小，水或非缓冲液变化大。

注意点

Section titled “注意点”
  • 缓冲液必须同时含弱酸和共轭碱（或弱碱和共轭酸）；只有弱酸没有共轭碱，不是缓冲液。
  • pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}]) 适用于弱酸/共轭碱缓冲体系；弱碱体系用 pOH。
  • 缓冲能力有限，加入大量酸/碱会破坏缓冲。
  • 稀释缓冲液，pH 基本不变（浓度比不变），但缓冲能力下降。
  • 日本题面写「緩衝液」「緩衝作用」「ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式」。

推导

Section titled “推导”

缓冲液 pH：弱酸 HA⇌HX++AX−\ce{HA <=> H+ + A-}，Ka=[HX+][AX−][HA]K_\mathrm{a}=\dfrac{[\ce{H+}][\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}。两边取负对数：

−log⁡Ka=−log⁡[HX+]−log⁡[AX−][HA]-\log K_\mathrm{a} = -\log[\ce{H+}] - \log\frac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}

即 pKa=pH−log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{p}K_\mathrm{a}=\mathrm{pH}-\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])，整理得 pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])。

缓冲作用：加入 HX+\ce{H+}，AX−\ce{A-} 与之结合，[AX−][\ce{A-}] 略减、[HA][\ce{HA}] 略增，比值变化小，pH 变化小；加入 OHX−\ce{OH-}，HA\ce{HA} 与之反应，比值变化也小。

例题

Section titled “例题”

例 1　（场景：给 KaK_\mathrm{a} 和浓度比 → 求 pH）

問題　0.10 mol/L の酢酸と 0.10 mol/L の酢酸ナトリウムを含む緩衝液がある。酢酸の Ka=1.8×10−5K_\mathrm{a}=1.8\times10^{-5} のとき，この緩衝液の pH として最も近いものを，次の①～④の中から一つ選びなさい。ただし，log⁡101.8=0.26\log_{10}1.8=0.26 とする。

①　4.74　　②　5.74　　③　3.74　　④　7.00

解答　[AX−]=[HA][\ce{A-}]=[\ce{HA}] なので pH=pKa=−log⁡(1.8×10−5)=5−0.26=4.74\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}=-\log(1.8\times10^{-5})=5-0.26=4.74。　答　①

中文翻译　题目：有含 0.10 mol/L 醋酸和 0.10 mol/L 醋酸钠的缓冲液。醋酸 Ka=1.8×10−5K_\mathrm{a}=1.8\times10^{-5}，这个缓冲液的 pH 最接近哪一个？从①～④中选一个。不过，log⁡101.8=0.26\log_{10}1.8=0.26。① 4.74 ② 5.74 ③ 3.74 ④ 7.00。解答：[AX−]=[HA][\ce{A-}]=[\ce{HA}]，所以 pH=pKa=−log⁡(1.8×10−5)=5−0.26=4.74\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}=-\log(1.8\times10^{-5})=5-0.26=4.74。答案 ①。

解说　用到的是 pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])。容易卡在：把 KaK_\mathrm{a} 直接当 pH；或者把 log⁡1.8\log1.8 的符号弄错。选项排除：② 多 1；③ 少 1；④ 中性。另一种解法：[AX−]=[HA][\ce{A-}]=[\ce{HA}] 时 pH = pKa，直接算 pKa。

例 2　（场景：缓冲液加少量酸/碱 → 判断 pH 变化）

問題　酢酸と酢酸ナトリウムを含む緩衝液に少量の塩酸を加えたとき，pH の変化として正しいものを一つ選びなさい。

①　大きく酸性側に変化する。 ②　大きく塩基性側に変化する。 ③　ほとんど変化しない。 ④　中性になる。

解答　緩衝液に少量の酸を加えると、共役塩基 CHX3COOX−\ce{CH3COO-} が HX+\ce{H+} と結合して CHX3COOH\ce{CH3COOH} になり、HX+\ce{H+} が消費される。pH はほとんど変化しない。よって ③。　答　③

中文翻译　题目：向含醋酸和醋酸钠的缓冲液中加入少量盐酸，pH 的变化正确的是哪一个？① 大幅变酸。② 大幅变碱。③ 几乎不变。④ 变为中性。解答：向缓冲液加少量酸，共轭碱 CHX3COOX−\ce{CH3COO-} 与 HX+\ce{H+} 结合成 CHX3COOH\ce{CH3COOH}，消耗 HX+\ce{H+}，pH 几乎不变。所以是 ③。答案 ③。

解说　用到的是缓冲作用。容易卡在：认为加酸一定大幅变酸；缓冲液会消耗少量酸。选项排除：①② 大幅变化；④ 缓冲液不会变成中性，除非加大量。另一种解法：记「缓冲液 = 抗少量酸/碱」。

常用推论

Section titled “常用推论”
  • 缓冲液：弱酸 + 共轭碱，或弱碱 + 共轭酸。
  • pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])；[AX−]=[HA][\ce{A-}]=[\ce{HA}] 时 pH = pKa。
  • 缓冲能力在浓度比接近 1 时最大；稀释 pH 基本不变，缓冲能力下降。
  • 加少量酸/碱 pH 变化小；加大量会破坏缓冲。

易错点

Section titled “易错点”
  • 错在哪：认为只有弱酸就能组成缓冲液。 为什么错：缓冲液需要弱酸和共轭碱同时存在。 正确做法：看有没有共轭酸碱对。
  • 错在哪：用缓冲液公式时浓度比反了。 为什么错：公式是 log⁡([AX−]/[HA])\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])，共轭碱在上。 正确做法：先写 KaK_\mathrm{a}，再取对数。
  • 错在哪：认为缓冲液 pH 永远不变。 为什么错：缓冲能力有限，加大量酸/碱会破坏。 正确做法：区分少量和大量。

直观理解

Section titled “直观理解”

缓冲液像「pH 的减震器」：少量酸或碱进来，被共轭酸碱对吸收，pH 只轻微晃动；大量冲击才会失效。醋酸/醋酸钠缓冲液在 pKa 4.74 附近最稳。

关联知识点

Section titled “关联知识点”
  • 前置：本书 9.3 节弱酸平衡、9.4 节水解；国内书第 27 章 27.5 节缓冲液（只作选学）。
  • 后续：本书 9.6 节中和滴定、第 14 章生物大分子（血液缓冲）。
  • 常一起考：国内书第 26 章 pH、第 29 章粒子浓度。

9.6 中和滴定と滴定曲線

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说明

Section titled “说明”

宏观：用已知浓度的酸（或碱）滴定未知浓度的碱（或酸），到当量点（等当点）时，酸和碱的物质的量按化学计量比完全反应。用指示薬（指示剂）的颜色变化判断终点。把 pH 随滴加体积的变化画成图，就是滴定曲線（滴定曲线）。强酸-强碱滴定的当量点 pH = 7；强碱滴定弱酸，当量点 pH > 7；强酸滴定弱碱，当量点 pH < 7。

微观：滴定过程中，HX+\ce{H+} 和 OHX−\ce{OH-} 不断中和，pH 逐渐变化；当量点附近，少量滴加会引起 pH 突变。指示剂的变色范围要落在突跃范围内，才能准确判断终点。

符号：c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2（一元酸/碱，按化学计量比）；当量点 pH 由盐的性质决定；指示剂：甲基橙（3.1–4.4）、酚酞（8.2–10.0）。日本题面写「中和滴定」「当量点」「指示薬」「滴定曲線」「pH の変曲点」。

使用场景

Section titled “使用场景”
  • 题目给滴定曲线，问当量点 pH、指示剂选择 → 看突跃范围和盐的性质；强碱滴弱酸当量点偏碱选酚酞。
  • 题目给酸/碱浓度和体积，求未知浓度 → 用 c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2（按系数比）。

注意点

Section titled “注意点”
  • 当量点不一定是 pH 7：强酸-强碱是 7，强碱-弱酸 > 7，强酸-弱碱 < 7。
  • 指示剂变色范围要落在滴定突跃内；酚酞适合碱性终点，甲基橙适合酸性终点。
  • 滴定计算按化学计量比，不是简单 c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2 当系数不是 1:1 时。
  • 滴定曲线上的突跃越陡，终点越容易判断；弱酸/弱碱的突跃较缓。
  • 日本题面写「当量点」「滴下量」「指示薬」「中和滴定」。

推导

Section titled “推导”

滴定计算：反应 a A+b B→…\ce{aA + bB -> ...}，当量点时 nA/a=nB/bn_\mathrm{A}/a=n_\mathrm{B}/b，即 cAVA/a=cBVB/bc_\mathrm{A}V_\mathrm{A}/a=c_\mathrm{B}V_\mathrm{B}/b。一元酸/一元碱时 c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2。

当量点 pH：当量点时，酸和碱恰好完全反应，溶液是盐溶液。强酸强碱盐中性（pH 7）；强碱弱酸盐碱性（pH > 7）；强酸弱碱盐酸性（pH < 7）。

指示剂选择：指示剂的变色范围应覆盖当量点附近的 pH 突跃。酚酞（8.2–10.0）适合强碱滴定弱酸；甲基橙（3.1–4.4）适合强酸滴定弱碱。

例题

Section titled “例题”

例 1　（场景：滴定曲线 → 判断当量点和指示剂）

問題　水酸化ナトリウム水溶液で酢酸を滴定したときの滴定曲線について，正しいものを次の①～④の中から一つ選びなさい。

強酸-強塩基と弱酸-強塩基の滴定曲線。弱酸-強塩基の当量点は pH 7 より高い

①　当量点の pH は 7 である。 ②　当量点の pH は 7 より大きい。 ③　当量点の pH は 7 より小さい。 ④　当量点は存在しない。

解答　強塩基 NaOH\ce{NaOH} で弱酸 CHX3COOH\ce{CH3COOH} を滴定すると、当量点では CHX3COONa\ce{CH3COONa} が生成し、加水分解により塩基性を示す。よって当量点の pH は 7 より大きい。よって ②。　答　②

中文翻译　题目：用氢氧化钠水溶液滴定醋酸时的滴定曲线，正确的是哪一个？① 当量点 pH 为 7。② 当量点 pH 大于 7。③ 当量点 pH 小于 7。④ 不存在当量点。解答：强碱 NaOH\ce{NaOH} 滴定弱酸 CHX3COOH\ce{CH3COOH}，当量点时生成 CHX3COONa\ce{CH3COONa}，水解呈碱性，所以当量点 pH > 7。因此是 ②。答案 ②。

解说　用到的是「当量点的盐决定 pH」。容易卡在：认为中和一定 pH 7；强碱弱酸盐会水解。选项排除：① 是强酸强碱；③ 是强酸弱碱；④ 当量点存在。另一种解法：看滴定曲线，弱酸-强碱的突跃在 pH 7 以上。

例 2　（场景：滴定计算 → 用 c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2）

問題　0.10 mol/L の水酸化ナトリウム水溶液 20 mL を中和するのに，塩酸 25 mL を要した。この塩酸のモル濃度は約何 mol/L か。最も近い値を，次の①～④の中から一つ選びなさい。

①　0.040 mol/L　　②　0.080 mol/L　　③　0.10 mol/L　　④　0.12 mol/L

解答　NaOH+HCl→NaCl+HX2O\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O} は 1:1。当量点で cNaOHVNaOH=cHClVHClc_{\ce{NaOH}}V_{\ce{NaOH}}=c_{\ce{HCl}}V_{\ce{HCl}}，0.10×20=cHCl×250.10\times20=c_{\ce{HCl}}\times25，cHCl=0.080 mol/Lc_{\ce{HCl}}=0.080\ \mathrm{mol/L}。　答　②

中文翻译　题目：中和 0.10 mol/L 氢氧化钠水溶液 20 mL，需要盐酸 25 mL。这个盐酸的摩尔浓度约为多少 mol/L？从①～④中选一个最接近的值。① 0.040 ② 0.080 ③ 0.10 ④ 0.12 mol/L。解答：NaOH+HCl→NaCl+HX2O\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O} 是 1:1。当量点时 cNaOHVNaOH=cHClVHClc_{\ce{NaOH}}V_{\ce{NaOH}}=c_{\ce{HCl}}V_{\ce{HCl}}，0.10×20=cHCl×250.10\times20=c_{\ce{HCl}}\times25，cHCl=0.080 mol/Lc_{\ce{HCl}}=0.080\ \mathrm{mol/L}。答案 ②。

解说　用到的是当量点的物质的量相等。容易卡在：把体积比弄反，算成 0.10×25/20=0.1250.10\times25/20=0.125；或者忘记 mL 换算（两边都乘 1000，抵消）。选项排除：① 是体积比反；③ 是直接抄 0.10；④ 是体积比反的结果。另一种解法：先算 NaOH 的物质的量 0.10×0.020=2.0×10−30.10\times0.020=2.0\times10^{-3} mol，盐酸同量，除以 0.025 L，得 0.080 mol/L。

常用推论

Section titled “常用推论”
  • 一元酸/碱：c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2；系数不同时按计量比。
  • 当量点 pH：强酸强碱 7，强碱弱酸 >7，强酸弱碱 <7。
  • 指示剂：酚酞适合碱性终点，甲基橙适合酸性终点。
  • 滴定突跃越大，终点越好判断；弱酸/弱碱突跃较缓。

易错点

Section titled “易错点”
  • 错在哪：认为所有中和滴定的当量点都是 pH 7。 为什么错：当量点的盐可能水解，pH 不等于 7。 正确做法：看盐的类型。
  • 错在哪：滴定计算时体积比弄反。 为什么错：c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2，未知浓度 = 已知浓度 × 已知体积 / 未知体积。 正确做法：先写计量比，再代入。
  • 错在哪：指示剂选错。 为什么错：指示剂变色范围要覆盖当量点附近的突跃。 正确做法：强碱滴弱酸选酚酞，强酸滴弱碱选甲基橙。

直观理解

Section titled “直观理解”

滴定像「倒水找刻度」：当量点是酸和碱恰好「配对」的点；指示剂像「变色标记」，在突跃范围内变色，告诉你到了。强碱滴弱酸时，终点偏碱，所以用酚酞。

关联知识点

Section titled “关联知识点”
  • 前置：本书 9.2–9.5 节；国内书第 26 章 26.4–26.6 节、第 40 章 40.3 节。
  • 后续：本书第 7 章氧化还原滴定、第 10 章工业分析。
  • 常一起考：国内书第 28 章沉淀滴定；本书第 5 章浓度计算。

9.7 题型与答法

Section titled “9.7 题型与答法”

電離平衡在 EJU 化学里是 20 問平列中的 1–2 题，位置多在問7–問10。据 20 回公开过去问，本章内容共出现 28 次（每回平均 1.4 次）。题型以数值、判断和组合为主，常考 pH、Ka、水解、缓冲液、滴定。

两分钟做法：

  1. 先分：pH/电离度、Ka/Kb、水解、缓冲液、滴定。
  2. pH 题先算 [HX+][\ce{H+}]，再取负对数；碱先算 pOH。
  3. 水解题先看盐的类型；缓冲液用 pH=pKa+log⁡([AX−]/[HA])\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\ce{A-}]/[\ce{HA}])。
  4. 滴定题按计量比算浓度，当量点 pH 看盐。

問題 1　（pH/Ka）

0.10 mol/L の弱酸 HA の Ka=1.0×10−5K_\mathrm{a}=1.0\times10^{-5} である。この溶液の pH として最も近いものを一つ選びなさい。ただし，log⁡101.0=0\log_{10}1.0=0 とする。

①　2.0　　②　3.0　　③　4.0　　④　5.0

解答　[HX+]≈KaC=1.0×10−5×0.10=1.0×10−6=1.0×10−3[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}=\sqrt{1.0\times10^{-5}\times0.10}=\sqrt{1.0\times10^{-6}}=1.0\times10^{-3}。pH=−log⁡(1.0×10−3)=3.0\mathrm{pH}=-\log(1.0\times10^{-3})=3.0。　答　②

中文翻译　题目：0.10 mol/L 弱酸 HA 的 Ka=1.0×10−5K_\mathrm{a}=1.0\times10^{-5}。这个溶液的 pH 最接近哪一个？① 2.0 ② 3.0 ③ 4.0 ④ 5.0。解答：[HX+]≈KaC=1.0×10−5×0.10=1.0×10−3[\ce{H+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}C}=\sqrt{1.0\times10^{-5}\times0.10}=1.0\times10^{-3}，pH=3.0\mathrm{pH}=3.0。答案 ②。

解说　两分钟做法：KaC=10−6K_\mathrm{a}C=10^{-6}，开方 10−310^{-3}，pH 3。错误选项：① 是 10−210^{-2}；③ 是 10−410^{-4}；④ 是 10−510^{-5}。

問題 2　（盐的水解）

次の塩の水溶液のうち，酸性を示すものを一つ選びなさい。

①　NaCl\ce{NaCl}　　②　CHX3COONa\ce{CH3COONa}　　③　NHX4Cl\ce{NH4Cl}　　④　NaX2SOX4\ce{Na2SO4}

解答　NHX4Cl\ce{NH4Cl} は強酸弱塩基の塩で、NHX4X+\ce{NH4+} が加水分解して HX+\ce{H+} を生じ、酸性。　答　③

中文翻译　题目：下列盐的水溶液中，呈酸性的是哪一个？① NaCl\ce{NaCl} ② CHX3COONa\ce{CH3COONa} ③ NHX4Cl\ce{NH4Cl} ④ NaX2SOX4\ce{Na2SO4}。解答：NHX4Cl\ce{NH4Cl} 是强酸弱碱盐，NHX4X+\ce{NH4+} 水解生成 HX+\ce{H+}，酸性。答案 ③。

解说　两分钟做法：看盐的类型，强酸弱碱盐酸性。错误选项：①④ 中性；② 碱性。

問題 3　（滴定计算）

0.20 mol/L の塩酸 10 mL を中和するのに，水酸化ナトリウム水溶液 20 mL を要した。この水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度は何 mol/L か。

①　0.050　　②　0.10　　③　0.20　　④　0.40

解答　HCl+NaOH→NaCl+HX2O\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O} より 1:1 で反応する。0.20×10=c×200.20\times10=c\times20，c=0.10 mol/Lc=0.10\ \mathrm{mol/L}。　答　②

中文翻译　题目：中和 0.20 mol/L 盐酸 10 mL，需要氢氧化钠水溶液 20 mL。这个氢氧化钠水溶液的摩尔浓度是多少 mol/L？① 0.050 ② 0.10 ③ 0.20 ④ 0.40。解答：HCl+NaOH→NaCl+HX2O\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O} 是 1:1。0.20×10=c×200.20\times10=c\times20，c=0.10 mol/Lc=0.10\ \mathrm{mol/L}。答案 ②。

解说　两分钟做法：c1V1=c2V2c_1V_1=c_2V_2，c2=0.20×10/20=0.10c_2=0.20\times10/20=0.10。错误选项：① 是体积比反；③ 是直接抄 0.20；④ 是乘 2。

9.8 术语与题干用语

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日文 读音 中文 例句或说明
電離度 でんりど 电离度 電離度 α\alpha
電離定数 でんりていすう 电离常数 酸解離定数 KaK_\mathrm{a}
水のイオン積 みずのイオンせき 水的离子积 Kw=1.0×10−14K_\mathrm{w}=1.0\times10^{-14}
水素イオン濃度 すいそイオンのうど 氢离子浓度 [HX+][\ce{H+}]
pH ピーエイチ pH pH を求める
弱酸 じゃくさん 弱酸 酢酸は弱酸
弱塩基 じゃくえんき 弱碱 アンモニアは弱塩基
塩の加水分解 えんのかすいぶんかい 盐类水解 加水分解で塩基性
緩衝液 かんしょうえき 缓冲液 緩衝液の pH
緩衝作用 かんしょうさよう 缓冲作用 緩衝作用がある
中和滴定 ちゅうわてきてい 中和滴定 中和滴定で濃度を求める
当量点 とうりょうてん 等当点 当量点の pH
滴定曲線 てきていきょくせん 滴定曲线 滴定曲線を読む
指示薬 しじやく 指示剂 フェノールフタレイン
フェノールフタレイン フェノールフタレイン 酚酞 変色範囲 8.2–10.0
メチルオレンジ メチルオレンジ 甲基橙 変色範囲 3.1–4.4
酸解離定数 さんかいりていすう 酸解离常数 KaK_\mathrm{a}
塩基解離定数 えんきかいりていすう 碱解离常数 KbK_\mathrm{b}
加水分解定数 かすいぶんかいていすう 水解常数 KhK_\mathrm{h}
共役酸・共役塩基 きょうやくさん・きょうやくえんき 共轭酸/共轭碱 緩衝液の共役酸塩基対

9.9 自测

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問 1　0.10 mol/L の弱酸の電離度が 1.0×10−21.0\times10^{-2} のとき，[HX+][\ce{H+}] は何 mol/L か。 （求 [HX+][\ce{H+}]。）

問 2　25 ℃ で pH 3 の塩酸の [OHX−][\ce{OH-}] は何 mol/L か。Kw=1.0×10−14K_\mathrm{w}=1.0\times10^{-14} とする。 （求 [OHX−][\ce{OH-}]。）

問 3　CHX3COONa\ce{CH3COONa} 水溶液は酸性・塩基性・中性のどれか。 （醋酸钠水溶液呈什么性？）

問 4　0.10 mol/L 酢酸と 0.10 mol/L 酢酸ナトリウムの緩衝液の pH は，Ka=1.8×10−5K_\mathrm{a}=1.8\times10^{-5} のとき約いくらか。 （求缓冲液 pH。）

問 5　0.10 mol/L の塩酸 20 mL を中和するのに 0.20 mol/L の水酸化ナトリウムは何 mL 必要か。 （求 NaOH 体积。）

答案：問 1 1.0×10−3 mol/L1.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}；問 2 1.0×10−11 mol/L1.0\times10^{-11}\ \mathrm{mol/L}；問 3 塩基性；問 4 约 4.74；問 5 10 mL。

9.10 深入阅读

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