【氯化铵的电离常数】氯化铵(NH₄Cl)是一种常见的盐类物质,由铵离子(NH₄⁺)和氯离子(Cl⁻)组成。在水溶液中,它会发生电离,产生NH₄⁺ 和 Cl⁻ 离子。由于NH₄⁺ 是弱酸性的阳离子,它会在水中进一步发生水解反应,生成NH₃和H⁺,从而影响溶液的pH值。因此,研究氯化铵的电离常数对于理解其在水中的行为具有重要意义。
一、电离过程与电离常数
氯化铵在水中的电离过程可以分为两步:
1. 第一步:电离反应
NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻
此过程是完全的,因为氯化铵是一种强电解质。
2. 第二步:水解反应
NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺
这是一个可逆反应,其平衡常数称为水解常数,通常用Kₕ表示。
而NH₄⁺ 的水解反应实际上是由其对应的弱碱(NH₃)的碱性决定的,因此可以通过NH₃的碱解常数(Kb)来推导出NH₄⁺的酸解常数(Ka),进而计算出水解常数Kₕ。
根据公式:
$$ K_h = \frac{K_w}{K_b} $$
其中:
- $ K_w $ 是水的离子积,25℃时为 $ 1.0 \times 10^{-14} $
- $ K_b $ 是氨(NH₃)的碱解常数,约为 $ 1.8 \times 10^{-5} $
代入得:
$$ K_h = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.8 \times 10^{-5}} \approx 5.6 \times 10^{-10} $$
二、总结与数据对比
| 名称 | 公式 | 常数值(25℃) | 说明 |
| 水的离子积 | $ K_w $ | $ 1.0 \times 10^{-14} $ | 水的自偶电离常数 |
| 氨的碱解常数 | $ K_b $ | $ 1.8 \times 10^{-5} $ | 氨的弱碱性 |
| 铵离子的酸解常数 | $ K_a $ | $ 5.6 \times 10^{-10} $ | 由Kw/Kb得出 |
| 氯化铵的水解常数 | $ K_h $ | $ 5.6 \times 10^{-10} $ | 与Ka相同,因水解本质是酸解 |
三、结论
氯化铵在水中主要通过电离生成NH₄⁺ 和 Cl⁻,其中NH₄⁺ 会进一步发生水解,使溶液呈酸性。该水解反应的平衡常数(即电离常数)约为 $ 5.6 \times 10^{-10} $,表明其水解程度较弱,溶液酸性不强。了解这一常数有助于分析氯化铵在不同条件下的行为,如在缓冲体系或酸碱滴定实验中的应用。
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