高二化学 专题三第一单元弱电解质的电离平衡知识精讲 苏教版

1 高二化学专题三高二化学专题三 第一单元第一单元 弱电解质的电离平衡苏教版弱电解质的电离平衡苏教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容一 教学内容 专题三 第一单元 弱电解质的电离平衡 二 考点清单二 考点清单 1 了解电解质和非电解质的概念 2 强电解质和弱电解质的比较 区别 3 弱电解质的电离平衡概念 电离方程式的书写 4 电离平衡的影响因素 5 电解平衡常数所表示的意义 6 水的离子积常数所表示的意义 7 水的电离平衡的影响因素 三 全面突破三 全面突破 I 强电解质和弱电解质 强电解质和弱电解质 1 电解质与非电解质 电解质 在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物 非电解质 在水溶液和熔融状态下都不能够导电的化合物 2 实验探究 实验 等体积 10mL 等浓度 1mol L 的盐酸与醋酸溶液跟等量镁条的反应 另 取这两种酸并测这两种酸的 pH 现象 盐酸产生气体速率快 而醋酸产生气体速率慢 盐酸 pH 小 醋酸的 pH 比盐酸大 实验现象分析 镁无论是与盐酸还是与醋酸反应 其实质都是与溶液中的 H 反应 镁与盐酸反应比镁与醋酸反应剧烈 说明盐酸中 H 浓度大 pH 盐酸 pH 醋酸 证明盐酸中 H 浓度比醋酸中的大 实验结论 相同浓度的盐酸与醋酸 其溶液中 c H 盐酸 c H 醋酸 说明 HCl 和 CH3COOH 的电离程度不同 HCl 分子在水中完全电离 醋酸分子在水中 部分电离 3 强电解质和弱电解质比较 强电解质弱电解质 概 念 在水溶液里全部电离为离子的电 解质 在水溶液里仅部分电离为离子的电 解质 化合物类型 含有离子键的离子化合物和某些 具有极性键的共价化合物 某些具有极性键的共价化合物 所含物质强酸 强碱 大多数盐等水 弱酸 弱碱 电离情况 完全电离 不存在电离平衡 电 离不可逆 不完全电离 部分电离 存在电离 平衡 联 系都属于电解质 2 离子化合物在熔融或溶于水时离子键被破坏 电离产生了自由移动的离子而导电 共 价化合物只有在溶于水时才能导电 因此 可通过使一种化合物处于熔融状态时能否导电 的实验来判定该化合物是共价化合物还是离子化合物 4 电离方程式的书写 NaCl Na Cl H2SO4 2H SO42 NaOH Na OH CH3COOH H2O H3O CH3COO CH3COOH H CH3COO NH3 H2O NH4 OH 强电解质在溶液中完全电离 用 弱电解质在溶液中部分电离 用 H3PO4是三元酸 H3PO4H2PO4 H H2PO4 HPO42 H HPO42 PO43 H 多元弱酸的电离应分步完成电离方程式 多元弱碱则一步完成电离方程式 5 问题探究 1 强电解质溶液离子浓度大 而弱电解质溶液离子浓度小 是否正确 为什么 2 强电解质溶液导电能力大 而弱电解质溶液导电能力小 是否正确 为什么 25 时 1mol L CH3OOH 中 H 浓度约为 0 004mol L 1mol L HCl 中 H 浓度约为 1 mol L 0 001mol L HCl 中 H 浓度约为 0 001 mol L 溶液的导电能力取决于溶液中总离子浓度的大小 因此强电解质的导电能力不一定比 弱电解质强 强弱电解质的区分标准是电离程度而不是浓度 典型例题典型例题 例例 1 下列物质能导电的是 属于强电解质的是 属于弱电 解质的是 属于非电解质的是 1 铜丝 2 硫酸钡 3 石墨 4 氯化钠晶体 5 氯气 6 蔗糖 7 二氧化碳 8 浓硫酸 9 硫酸钾 10 冰醋酸 11 碳酸 12 碳酸氢铵 解析 解析 能导电的物质有金属单质 石墨 和电解质溶液 或熔化状态 电解质和非电 解质都是化合物 电解质有强弱之分 根据它们的电离程度进行判断 完全电离的是强电 解质 部分电离的是弱电解质 溶液是混合物 答案 答案 1 3 8 2 4 9 12 10 11 6 7 例例 2 把 0 05molNaOH 固体分别加入 100mL 下列液体中 溶液的导电性变化最小的是 A 自来水 B 0 5mol L NH4Cl 溶液 C 0 5mol L 醋酸 D 0 5mol L 盐酸 解析 解析 溶液的导电能力取决于溶液中总离子浓度的大小 醋酸 水是弱电解质 部分 电离 NaOH NH4Cl HCl 是强电解质 醋酸 水中加入 NaOH 离子浓度显著增大 所 以导电能力显著增大 而 NH4Cl 中加入 NaOH 转化为相同物质的量的 NH3 H2O 离子 浓度减小 导电能力减小 HCl 中加入 NaOH 转化为相同物质的量的 NaCl 所以导电性 变化最小 答案 答案 D II 弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡 3 1 电离平衡的概念 在一定条件 如温度 压强 下 当电解质分子电离成离子的速率 与离子重新结合成分子的速率相等时 电离过程就达到了平衡状态 这叫做电离平衡 2 弱电解质的电离平衡的特点 逆 弱电解质的电离是可逆的 等 V 电离 V 结合 0 动 电离平衡是一种动态平衡 定 条件不变 溶液里既有离子又有分子 且各分子 离子的浓度不变 变 条件改变时 电离平衡发生移动 3 影响电离平衡的因素 1 内因 电解质本身的性质 通常电解质越弱 电离程度越小 2 外因 温度 电离过程是吸热过程 温度升高平衡向电离方向移动 浓度 浓度越大 电离程度越小 其他因素 例如 在 0 1mol L 1滴有酚酞的氨水的溶液 显浅红色 中 存在电离平衡 NH3 H2ONH4 OH 当向其中加入少量下列物质时 a NH4Cl 固体 由于增大了 c NH4 使 NH3 H2O 的电离平衡逆向移动 c OH 减小 溶液红色变浅 b NaOH 固体 NaOH 溶于水时电离产生的 OH 抑制了 NH3 H2O 的电离 从而使平 衡逆向移动 4 电离平衡常数 在一定温度下 当弱电解质的电离达到平衡状态时 溶液中电离产生 的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的弱电解质分子浓度的比值是一个常数 这个常数 叫做电离平衡常数 简称电离常数 弱酸的电离常数用 Ka表示 弱碱的电离常数用 Kb表 示 1 电离平衡常数的表达式 一元弱酸 一元弱碱的电离常数表达式 例如 一定温度下 CH3COOH 的电离常数为 CH3COOHCH3COO H COOHCH c COOCH c H c K 3 3 a 一定温度下 NH3 H2O 的电离常数为 NH3 H2ONH4 OH OHNH c OH c NH c K 23 4 b 4 多元弱酸的电离特点及电离常数表达式 a 分步电离 是几元酸就分几步电离 每步电离只能产生一个 H 每一步电离都有 其相应的电离常数 b 电离程度逐渐减小 且 K1 K2 K3 故多元弱酸溶液中的 H 主要来源于第一 步 所以 在比较多元弱酸的酸性强弱时 只需比较其 K1即可 例如 25 时 H3PO4的电 离 H3PO4H2PO4 H 3 43 42 1 105 7 POHc HcPOHc K H2PO4 HPO42 H 8 42 2 4 2 102 6 POHc HcHPOc K HPO42 PO43 H 13 2 4 3 4 3 1061 2 HPOc HcPOc K a 电离常数表达式中各组分的浓度均为平衡浓度 b 多元弱酸溶液中的 c H 是各步电离产生的 c H 的总和 在每步的电离常数 表达式中的 c H 是指溶液中 H 的总浓度而不是该步电离产生的 c H 2 电离常数的特征 同一弱电解质的稀溶液的电离常数的大小与溶液的浓度无关 只随温度的变化而变化 温度不变 K 值不变 温度不同 K 值也不同 但由于电离常数 随温度的变化不大 在室温时 可不考虑温度对电离常数的影响 3 电离常数的意义 表明弱电解质电离的难易程度 K 值越大 离子浓度越大 该电解质越易电离 比较弱酸或弱碱的相对强弱 例如在 25 时 HNO2的 K 4 6 10 4 CH3COOH 的 K 1 8 10 5 因此 HNO2的酸性比 CH3COOH 的酸性强 典型例题典型例题 例例 3 在 0 1mol L 1 CH3COOH 溶液中存在如下电离平衡 CH3COOHCH3COO H 对于该平衡 下列叙述正确的是 A 加入水时 平衡向逆反应方向移动 B 加入少量 NaOH 固体 平衡向正反应方向移动 C 加入少量 0 1mol L 1HCl 溶液 溶液中 c H 减小 D 加入少量 CH3COONa 固体 平衡向正反应方向移动 解析 解析 用平衡移动原理解释电离平衡移动的问题 电离平衡影响因素有 温度 电离过程是吸热过程 温度升高 平衡向电离方向移动 浓度 浓度越大 电离程度越 小 加入少量 NaOH 固体 减小了 H 浓度 平衡向正向移动 加入少量 0 1mol L 1HCl 溶 液 增大了 H 浓度 平衡向逆向移动 但溶液中 c H 增大 平衡移动只减弱条件的变 化 加入少量 CH3COONa 固体 增大了 CH3COO 的浓度 所以 平衡向逆向移动 答案 答案 B 例例 4 在 0 1mol L 氨水中存在电离平衡 NH3 H2O NH4 OH 正反应吸热 改变下列条件使平衡向正反应方向移动的是 升温 加少量盐酸 加少量 NaOH 加少量 NH4Cl 固体 加水稀释 10 倍 解析 解析 电离平衡影响因素有 温度 电离过程是吸热过程 温度升高 平衡向电离 5 方向移动 浓度 浓度越大 电离程度越小 加少量盐酸 减小 OH 的浓度 平衡向 正向移动 加少量 NaOH 增大了 OH 的浓度 平衡向逆向移动 加少量 NH4Cl 固体 增 大了 NH4 的浓度 平衡向逆向移动 答案 答案 III 常见的弱电解质 常见的弱电解质 1 水的电离 水是一种极弱的电解质 它能像酸一样电离出极少量的 H 又能像碱一样电离出极少 量的 OH 这叫做水的自偶电离 水的电离方程式可表示为 H2O H2O H3O OH 简写为 H2O H OH 2 水的离子积 KW 一定温度下 水的电离常数为 2O Hc OHcHc K 即 c H c OH K c H2O K c H2O 为一常数 这个新的常数叫做水的离子积常数 简称为水的离子积 表 示为 KW c H c OH 3 水的离子积常数的特点 一定温度下 由于 KW为一常数 故通常不写单位 如 25 时 KW 1 10 14 任何以水为溶剂的溶液中都存在 H 和 OH 它们既相互依存 又相互制约 当溶液 中的 c H 增大时 c OH 将减小 反之 当溶液中的 c OH 增大时 c H 则必然减小 KW只与温度有关 与溶液的酸碱性无关 温度不变 KW不变 温度变化 KW也 发生变化 由于水的电离过程是吸热过程 因此温度升高时 纯水中的 c H c OH 同 时增大 KW也随着增大 例如 25 时 c H c OH 1 10 7 mol L 1 KW 1 10 14 100 时 c H c OH 1 10 6 mol L 1 KW 1 10 12 但由于 c H 与 c OH 始终保持相等 故纯水仍显中性 KW不仅适用于纯水 也适用于任何酸 碱 盐的稀溶液 只要温度相同 不论是 在纯水中 还是在酸 碱 盐的水溶液中 KW都是相同的 如 25 时 0 1 mol L 1的盐酸中 c H 水 c OH 1 0 101 14 1 10 13 mol L 1 4 水的电离平衡移动 温度升高 正向移动 温度降低 逆向移动 向纯水中加入酸或碱 均使水的电离平衡逆向移动 即酸或碱抑制水的电离 向水中投入活泼金属如钠等 由于金属与水电离产生的 H 直接作用而促进水的电 离 典型例题典型例题 例例 5 1 有浓度相同 体积相等的三种酸 a 盐酸 b 硫酸 c 醋酸 同时加 入足量的锌 则开始反应时速率 反应完全后生成 H2的质量 6 2 有 H 浓度相同 体积相等的三种酸 a 盐酸 b 硫酸 c 醋酸 同时加 入足量的锌 则开始反应时速率 反应完全后生成 H2的质量 用 表示 解析 解析 金属与酸反应产生氢气 本质是金属与溶液中 H 反应 所以 H 浓度越大 反 应速率越大 H 物质的量越大 则产生 H2物质的量越大 强酸完全电离 而醋酸部分电 离 所以 溶液浓度相同时 醋酸中 H 浓度最小