1-第一单元　弱电解质的电离平衡

1、栏目索引选考专用选考专用 化学化学第一单元弱电解质的电离平衡专题八 溶液中的离子反应栏目索引题组一电解质和非电解质(一一)电解质和非电解质电解质和非电解质1.概念概念:凡是在或能导电的化合物都是电解质。无论是在水溶液中还是在熔融状态下均不能导电的叫非电解质。2.电解质的特点电解质的特点(1)物质类别:是,而不是单质或混合物。如铜和盐酸既不是电解质,也不是非电解质。水溶液中水溶液中熔融状态下熔融状态下化化合物合物化合物化合物栏目索引(2)导电条件:是“或”而不是“和”(两种情况之一能导电即为电解质,其中熔融条件仅对适用)。如硫酸钡不溶于水,但熔融状态下能导电,所以是电解质。(3)导电原因:是化合

2、物本身电离出,而不是它们与水反应的产物发生电离。如NH3、CO2均不是电解质,而NH3H2O、H2CO3均是电解质。(4)导电能力:取决于的大小、离子所带的电荷数。离子化合物离子化合物自由移动的离子自由移动的离子离子浓度离子浓度栏目索引实验操作实验现象实验结论用pH试纸分别测0.10molL-1的盐酸、醋酸溶液的pH盐酸:pH1醋酸溶液:pH1同浓度的盐酸和醋酸溶液中,c(H+):气球,但镁与盐酸反应的装置中的气球鼓起得快盐酸与镁的反应速率大于醋酸与镁的反应速率(二二)强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质1.实验探究实验探究=盐酸盐酸醋酸醋酸均增大均增大栏目索引H+Cl-H+CH3COO-醋酸

3、分子醋酸分子2.实验结论实验结论氯化氢溶于水,完全电离生成和;醋酸溶于水,少量电离生成和,大部分以形式存在。3.概念概念特别提醒特别提醒一元弱酸(或弱碱)与一元强酸(或强碱)的比较1.相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(盐酸)和一元弱酸(醋酸)的比较弱电解质弱电解质强电解质强电解质栏目索引c(H+)pH中和碱的量与活泼金属反应产生H2的量开始时与金属反应的速率一元强酸大小相同相同大一元弱酸小大小2.pH相同、体积相同的一元强酸相同、体积相同的一元强酸(盐酸盐酸)和一元弱酸和一元弱酸(醋酸醋酸)的比较的比较c(H+)酸的浓度中和碱的量与足量活泼金属反应产生H2的量开始时与金属反应的速率一元强酸

4、相同小少少相同一元弱酸大多多3.一元弱碱与一元强碱的比较可类比一元弱酸与一元强酸的比较。一元弱碱与一元强碱的比较可类比一元弱酸与一元强酸的比较。栏目索引题组二电离和电离平衡(一一)电离电离电离是电解质溶于水或熔融时,离解成的离子的过程。大多数盐、强碱和活泼金属氧化物(都是离子化合物),溶于水或熔融时,规则排列的阴、阳离子电离成自由移动的离子。某些共价化合物溶于水时,在极性水分子的作用下,共价化合物分子电离成阴、阳离子。电解质溶液和熔融的电解质中的阴、阳离子在外电场的作用下,分别向两极移动,所以电解质溶液或一些熔融的电解质能导电,它们的导电过程实质上是发生了电解,属于变化。自由移动自由移动化学化

5、学栏目索引1.电离的条件电离的条件离子化合物是在或时发生电离,共价化合物是在溶于水时发生电离。2.强、弱电解质电离的特点强、弱电解质电离的特点(1)强电解质的电离是完全的,如强酸、强碱以及大多数的盐。(2)弱电解质的电离程度较小,电离过程是可逆的,如弱酸、弱碱和水。(3)多元弱酸分步电离,以第一步为主,如碳酸存在电离:H2CO3HC+H+、HCH+C,第一步电离程度决定碳酸酸性的相对强弱。(4)多元弱碱的电离用一步电离表示,如Fe(OH)3。3O23O3O溶于水溶于水熔融熔融Fe3+3OH-栏目索引(5)强酸的酸式盐在水溶液中完全电离,在稀溶液中不存在酸式酸根,如NaHSO4;而在熔融状态下,

6、则电离成金属离子和酸式酸根,如NaHSO4。(6)弱酸的酸式盐的电离是分步电离,先完全电离成金属离子和酸式酸根,酸式酸根再部分电离。如NaHCO3溶液中存在以下电离过程:NaHCO3Na+HC,HCC+H+,这种情况可称为强中有弱。3O3O23O24ONa+H+S4ONa+HS栏目索引(二二)电离平衡电离平衡弱电解质溶于水时,在水分子的作用下,弱电解质分子电离成离子,同时一部分离子又能重新结合成弱电解质分子,在一定的条件(如温度、浓度等)下,弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离达到平衡状态,这种平衡叫做弱电解质的电离平衡

7、。1.电离平衡的特点电离平衡的特点(1)在一定的温度、浓度条件下,弱电解质的电离达到平衡状态时,溶液中未电离的分子浓度和电离产生的离子浓度不再改变。(2)电离平衡是动态平衡,是分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时的平衡。栏目索引性质性质(3)改变条件(如温度、浓度等),电离平衡也会移动,将在改变后的条件下建立新的平衡。2.影响电离平衡的因素影响电离平衡的因素(1)内因:由弱电解质的决定。(2)外因:温度、浓度、外加试剂。3.电离平衡常数电离平衡常数(1)电离平衡常数的表达式弱酸的电离常数用Ka来表示,弱碱的电离常数用Kb来表示。例如:H2S的电离常数表达式为:第一步电离:H2SH+

8、HS-=1aK栏目索引2(H )(S )(HS )ccc第二步电离:HS-H+S2-=NH3H2O的电离常数表达式为:NH3H2ON+OH-Kb=(2)K的意义1)K值越大,电离程度越。2)多元弱酸中,即以第步电离为主。以H2S电离2aK4H1aK2aK3aK大大一一栏目索引为例,从HS-中电离出一个H+,要比从H2S中电离出一个H+难,因为第一步电离出的H+抑制了第二步电离。(3)影响K值的因素对于某电解质来说,影响K值的只有温度。通常电离过程是吸热的,所以升温会使K值。(三三)弱电解质的电离度弱电解质的电离度弱电解质的电离平衡常数不随弱电解质溶液的初始浓度变化而变化,但弱电解质的电离度与弱

9、电解质溶液的浓度有关。一般而言,弱电解质溶液的浓度越大,电离度越小;弱电解质溶液的浓度越小,电离度越大。弱电解质的电离度表示为:=100%。已电离的弱电解质浓度弱电解质的初始浓度增大增大栏目索引题组一电解质和非电解质1.下列有关电解质的说法中正确的是下列有关电解质的说法中正确的是 ()A.强电解质一定是离子化合物B.强电解质、弱电解质的电离都是吸热过程C.强电解质的饱和溶液一定是浓溶液D.强电解质在水中一定能全部溶解答案B强电解质不一定是离子化合物,如HCl是强电解质但却是共价化合物,A错;BaSO4是强电解质,但难溶于水,其饱和溶液是稀溶液,故C、D错。栏目索引2.下列关于强、弱电解质的叙述

10、错误的是下列关于强、弱电解质的叙述错误的是 ()A.弱电解质在溶液中部分电离,存在电离平衡B.在溶液中导电能力强的电解质是强电解质,导电能力弱的电解质是弱电解质C.同一弱电解质的溶液,当温度、浓度不同时,其导电能力也不同D.纯净的强电解质在液态时,有的导电,有的不导电答案B强、弱电解质是根据其在水溶液中的电离程度区别的,电解质溶液的导电能力与溶液的温度和溶液中自由移动的离子的浓度及离子所带电荷数有关。栏目索引题组二电离和电离平衡3.H2CO3的电离平衡常数=4.310-7、=5.610-11,它的、差别很大的原因是(从电离平衡的角度解释):。1aK2aK1aK2aK电离常数H2CO34.310

11、-75.610-11H2S9.110-81.110-151aK2aK答案第一步电离产生的H+对第二步的电离起抑制作用4.在在Na2CO3中加醋酸产生中加醋酸产生CO2气体气体,试从电离平衡常数的角度解释原因试从电离平衡常数的角度解释原因:。答案醋酸的电离平衡常数大,酸性强,较强的酸可制备较弱的酸5.H2CO3和和H2S在在25时的电离常数如下时的电离常数如下:栏目索引则下列反应可能发生的是()A.NaHCO3+NaHSNa2CO3+H2SB.H2S+Na2CO3Na2S+NaHCO3C.Na2S+H2O+CO2NaHS+NaHCO3D.H2S+NaHCO3NaHS+H2CO3答案C本题考查的是

12、弱酸电离常数大小与酸性强弱的关系。可认为弱酸(或弱酸的酸式酸根)电离常数越大,酸性越强。由题中的数据可得出酸性由强到弱的顺序是:H2CO3H2SHCHS-。根据强酸制弱酸的原理,可知A、D错误;B项没有配平。3O栏目索引(1)在相同浓度、相同温度下,与强电解质做导电性对比实验。(2)在相同浓度、相同温度下,比较反应速率的快慢。如将锌粒投入到等浓度的盐酸和醋酸溶液中,反应速率前者比后者快,说明醋酸是弱电解质。(3)浓度与pH的关系。如0.1molL- 1CH3COOH溶液,其pH1,则可证明CH3COOH是弱电解质。(4)测定对应盐的酸碱性。如CH3COONa溶液呈碱性,则证明醋酸是弱酸。重难一

13、电解质强弱的判断与比较重难一电解质强弱的判断与比较栏目索引(5)稀释前后pH与稀释倍数的对应关系。如将pH=2的酸溶液稀释1000倍,若pH小于5,则证明酸是弱酸;若pH为5,则证明酸是强酸。(6)采用实验证明存在电离平衡。如氨水中滴入酚酞试液变红,再加少量NH4Cl固体,颜色变浅。(7)利用较强酸(碱)制备较弱酸(碱)判断电解质强弱。如将CO2通入苯酚钠溶液中,出现浑浊,说明酸性:H2CO3。(8)利用元素周期律进行判断。如非金属性ClSPSi,则对应最高价含氧酸的酸性HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3(最高价氧化物对应水化物);金属性NaMgAl,则碱性NaOHMg(OH)2Al(

14、OH)3。栏目索引典例典例1pH=2的两种一元酸x和y,体积均为100mL,稀释过程中pH与溶液体积的关系如下图所示。分别滴加NaOH溶液(c=0.1molL-1)至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy,则()A.x为弱酸,VxVyC.y为弱酸,VxVy栏目索引解题关键解题关键判断弱电解质的三个思维角度角度一:弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离,如测0.1molL-1的CH3COOH溶液的pH1。角度二:弱电解质溶液中存在电离平衡,条件改变,平衡移动。如pH=1的CH3COOH加水稀释10倍,1pH2。角度三:弱电解质形成的盐类能水解。栏目索引解析由图知:将一元酸x和y分别稀释10

15、倍,pH的变化量分别为pHx=1、pHy1,所以x为强酸,y为弱酸。pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH溶液至pH=7时,需NaOH溶液的体积y要比x大。答案C栏目索引1.下列关于醋酸的说法中正确的是()A.0.01molL-1的醋酸溶液的pH=2B.向某温度下的醋酸溶液中通入HCl气体,醋酸的电离常数Ka会增大C.等pH等体积的盐酸与醋酸溶液稀释后pH的变化如下图所示,则曲线表示的是盐酸的稀释图像变式训练变式训练栏目索引D.上图中,a、b、c三点表示的溶液的导电性强弱关系为ab2;B中,电离常数Ka只与温度有关,因温度不变,所以Ka不变;C中,稀释时醋酸的电离平衡正向移动,所以醋酸溶液中c

16、(H+)比盐酸减小得少,pH变化小,则曲线表示的是盐酸的稀释图像;D中,a、b、c三点表示的溶液的导电性强弱关系为abc。栏目索引(1)浓度越大,电离程度越小。在稀释溶液时,电离平衡向右移动,而弱电解质分子电离出的离子的浓度一般会减小。(2)温度越高,电离程度越大。因电离是吸热过程,升温时平衡向右移动。(3)同离子效应。如向醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,增大了CH3COO-的浓度,平衡左移,电离程度减小;加入稀盐酸,平衡也会左移。(4)加入能与弱电解质反应的物质,电离程度增大。如向醋酸溶液中加入锌或NaOH溶液,平衡右移,电离程度增大。电离平衡是一种动态平衡,当溶液的温度、浓度以及离子浓度改变时,

17、电离平衡都会发生移动,符合勒夏特列原理,其规律是:重难二电离平衡的移动分析重难二电离平衡的移动分析栏目索引特别提醒特别提醒(1)在根据平衡移动原理来判断平衡移动方向以及对有关物质浓度的结果分析时,要注意平衡移动对相关物质的量的变化程度与溶液体积变化程度的相对大小。(2)多元弱酸,由于第一步电离产生的H+对第二步电离起抑制作用,故溶液的酸性主要由第一步电离决定。栏目索引典例典例225时时,用浓度为用浓度为0.1000molL-1的的NaOH溶液滴定溶液滴定20.00mL浓浓度均为度均为0.1000molL-1的三种酸的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如下图所示。滴定曲线如下图所示。下列说法正确的

18、是下列说法正确的是 ()栏目索引A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:HZHYc(Y-)c(OH-)c(H+) D.HY与HZ混合,达到平衡时:c(H+)=+c(Z-)+c(OH-)解题关键解题关键分析中和过程中pH变化与电离平衡的关系,掌握酸的强弱判断方法。栏目索引解析由滴定曲线中三种酸的滴定起点,可推知三种酸的酸性强弱顺序为HZHYHX,故相同温度下,同浓度的三种酸的导电能力大小顺序为HZHYHX,A错误;HY+NaOHNaY+H2O,当V(NaOH)=10.00mL时,HY被中和掉一半,此时溶液中c(HY)=c(Y-),c(H+)10-5mol/L,Ka(HY)=c(H+)

19、=10-5,B正确;因HY的酸性强于HX,故在HX、HY的混合溶液中滴加NaOH溶液时,HY先反应,当HX恰好被完全中和时,溶液是等浓度的NaX与NaY的混合溶液,考虑到X-的水解程度大于Y-,故最终溶液中离子浓度的大小顺序为c(Y-)c(X-)c(OH-)c(H+),C错误;HY与HZ混合,达到平衡时,根据电荷守恒可得c(H+)=c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),D错误。(H )(Y )(HY)ccc答案 B栏目索引2.在0.1molL-1CH3COOH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,平衡逆向移动B.加入少量NaOH

20、固体,平衡正向移动C.加入少量0.1molL-1盐酸,溶液中c(H+)减小D.加入少量CH3COONa固体,平衡正向移动变式训练变式训练答案B栏目索引解析A选项中加入水时,c(CH3COO-)和c(H+)均减小,平衡向其浓度增大的方向(也就是正向)移动;B选项中加入的少量NaOH与H+反应,c(H+)变小,平衡正向移动;C选项中加入盐酸时c(H+)变大,平衡向c(H+)减小的方向(也就是逆向)移动,但最终c(H+)比未加盐酸前还要大;D选项中加入CH3COONa固体,c(CH3COO-)增大,导致平衡逆向移动。栏目索引(2)比较计算多元弱酸溶液中c(H+)大小。多元弱酸是分步电离的,且K1K2

21、K3,原因是第一步电离产生的H+对第二步、第三步电离有抑制作用,比较溶液中c(H+)大小时,只考虑第一步电离即可。(3)Ka大的酸能与Ka小的酸的盐反应,反之不反应。 (1)比较弱电解质的相对强弱。相同温度下,弱酸的Ka越大,则酸性越强,物质的量浓度相同时,c(H+)越大,电离度越大。重难三电离常数的应用重难三电离常数的应用栏目索引4)计算电离度(以一元弱酸HA为例)HAH+A-起始:c酸00平衡:c酸(1-)c酸c酸K电离=,因为很小,所以1-1,即K电离=c酸2,得=。Kc电离酸2()(1)cc酸酸21c酸栏目索引典例典例3氨有着广泛的用途,如可用于化肥、硝酸、合成纤维等的生产。氨的水溶液

22、中存在电离平衡,常用电离常数Kb和电离度来定量表示其电离程度。Kb和常用的测定方法:在一定温度时用酸度计测定一系列已知浓度氨水的pH,可得各浓度氨水对应的c(OH-),然后通过换算求得各对应的值和Kb值。下面是某中学化学兴趣小组在25时测定一系列浓度氨水的pH所对应的c(OH-):【仪器与试剂】酸度计、50mL碱式滴定管、100mL烧杯、0.10molL-1氨水【实验数据】(不必填表格)栏目索引烧杯号V氨水(mL)V水(mL)c(NH3H2O)(molL-1)c(OH-)(molL-1)Kb150.000.001.3410-31.34%225.0025.009.510-41.90%35.004

23、5.004.2410-44.24%请根据以上信息回答下述问题:(1)25时,NH3H2O的电离常数:Kb(保留三位有效数字)。通过计算所得的数据和简洁的文字说明电离常数、电离度与弱电解质的初始浓度的关系:。(2)用0.10molL-1盐酸分别滴定20.00mL0.10molL-1的NaOH溶液和20.00mL0.10molL-1氨水所得的滴定曲线如下:栏目索引请指出盐酸滴定氨水的曲线为(填“A”或“B”),请写出曲线上a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序:。栏目索引(3)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在

24、燃烧试验机中相关的反应有:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)H14NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)H24NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)H3请写出上述三个反应中H1、H2、H3三者之间关系的表达式:H1=。栏目索引(4)Allis-Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料。其总反应式为4NH3+3O22N2+6H2O,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,则负极的电极反应式为。解题关键解题关键栏目索引解析 (2)0.10molL-1氨水的pH7,可得出离子浓度大小顺序为c(N)c(Cl-)c(OH-)c