水的電離

人們通常認(rèn)為水是不導(dǎo)電的，但用精密儀器測定時(shí)，發(fā)現(xiàn)水有微弱地導(dǎo)電性，表明水是極弱的電解質(zhì)，能電離出極少量的H--和OH-

水是一種既能釋放質(zhì)子也能接受質(zhì)子的兩性物質(zhì)。水在一定程度上也微弱地離解，質(zhì)子從一個水分子轉(zhuǎn)移給另一個水分子，形成H3O和OH。通常將水合氫離子H3O簡寫為H，其電離方程式為:H2O+H2O≒H3O + OH,簡寫為H2O≒H + OH,是一個吸熱過程。水的電離是吸熱的過程，因此升高溫度水的電離平衡向正移動。

水的電離是水分子與水分子之間的相互作用而引起的，因此極難發(fā)生。實(shí)驗(yàn)測得，25℃時(shí)1L純水中只有1×10^(-7)mol的水分子發(fā)生電離，100℃時(shí)1L純水中有55×10^(-7)mol的水分子發(fā)生電離。由水分子電離出的H和OH數(shù)目在任何情況下總相等，電離前后H2O的物質(zhì)的量幾乎不變，c(H)×c(OH)=K(電離)×c(H2O),既然K(電離)是常數(shù)c(H2O)也可以看作是常數(shù)，那么常數(shù)的乘積可以看作一個新的常數(shù)，我們把它寫作Kw(Kw=c(H)×c(OH)),我們把Kw簡稱為水的離子積，25攝氏度時(shí)Kw約1×10。

1.溫度。升溫總是促進(jìn)水的電離

2.酸，堿。強(qiáng)酸強(qiáng)堿(強(qiáng)電解質(zhì))總是抑制水的電離，弱酸弱堿(弱電解質(zhì))也抑制水的電離。

3.能水解的鹽，鹽類(除酸式鹽之外)總是促進(jìn)水的電離，

4.活潑金屬。因?yàn)榛顫娊饘倏偸桥c水電離出的氫離子反應(yīng)，使氫離子濃度減小，所以總是促進(jìn)水的電離。

不發(fā)生水解，因?yàn)樗鼈冸婋x出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡，所以呈中性。

我們把弱堿部分叫弱陽，弱堿離子能把持著從水中電離出來的氫氧根離子，破壞了水的電離平衡，使得水的電離正向移動，結(jié)果溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，使水溶液呈酸性。

我們把弱酸部分叫弱陰，同理弱陰把持著從水中電離出來的氫離子，使得溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，使溶液呈堿性。

弱酸部分把持氫，弱堿部分把持氫氧根，生成兩種弱電解質(zhì)，再比較它們的電離常數(shù)Ka、Kb值的大小(而不是水解度的大小)，在一溫度下，弱電解質(zhì)的電離常數(shù)(又叫電離平衡常數(shù))是一個定值，這一比較就可得出此鹽呈什么性了，誰強(qiáng)呈誰性，電離常數(shù)是以10為底的負(fù)對數(shù)，誰負(fù)得少誰就大?？傊痪湓?，鹽溶液中的陰、陽離子把持著從水中電離出來的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)叫鹽類的水解。還有有機(jī)物類中的水解，例如酯類的水解，是酯和水反應(yīng)(在無機(jī)酸或堿的條件下)生成對應(yīng)羧酸和醇的反應(yīng)叫酯的水解，還有鹵代烴的堿性水解，溴乙烷和氫氧化鈉水溶液反應(yīng)生成乙醇和溴化鈉叫鹵烷的水解，還有蛋白質(zhì)的水解，最終產(chǎn)物為氨基酸等等。

陽極反應(yīng):2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應(yīng))

H+比Na+容易得到電子，因而H+不斷地從陰極獲得電子被還原為氫原子，并結(jié)合成氫分子從陰極放出。

陰極反應(yīng):2H++2e-=H2↑(還原反應(yīng))

在上述反應(yīng)中，H+是由水的電離生成的，由于H+在陰極上不斷得到電子而生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續(xù)電離出H+和OH-，H+又不斷得到電子變成H2，結(jié)果在陰極區(qū)溶液里OH-的濃度相對地增大，使酚酞試液變紅。因此，電解飽和食鹽水的總反應(yīng)可以表示為:

2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑

工業(yè)上利用這一反應(yīng)原理，制取燒堿、氯氣和氫氣。

在上面的電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中，電解產(chǎn)物之間能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如NaOH溶液和Cl2能反應(yīng)生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能發(fā)生爆炸。在工業(yè)生產(chǎn)中，要避免這幾種產(chǎn)物混合，常使反應(yīng)在特殊的電解槽中進(jìn)行。生產(chǎn)原理及工藝 由電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)生產(chǎn)，是重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。我國的氯堿工業(yè)主要采用兩種生產(chǎn)工藝。