2023版高中化学人教版选择性必修1 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第一节 电离平衡

第一节电离平衡

1|强电解质和弱电解质

强电解质弱电解质概念在水溶液中能够全部电离的电

解质在水溶液中只能部分电离的电

解质在溶液中的存在形式只有阴、阳离子既有阴、阳离子,又有电解质分子化合物类型离子化合物、部分共价化合物共价化合物实例①大部分盐(包括难溶性盐);②强酸,如HCl、H2SO4等;③强碱,如KOH、Ba(OH)2等①弱酸,如CH3COOH、HClO等;②弱碱,如NH3·H2O等;③水特别提醒

(1)CO2、SO2、NH3等物质溶于水能导电,是因为溶于水后生成H2CO3、H2SO3、NH3·H2O等电解质导电,不是其本身电离出离子,故应为非电解质。单

质、溶液既不是电解质,也不是非电解质。(2)电解质的强弱与其溶解性无关。某些难溶盐如AgCl、CaCO3等,溶于水的部分

能完全电离,属于强电解质。有少数盐尽管能溶于水,但其在水溶液中只有部分

电离,属于弱电解质,如(CH3COO)2Pb等。1.电离平衡状态(1)概念:在一定条件(如温度、浓度)下,溶液中弱电解质分子电离成离子的速率与

离子结合成弱电解质分子的速率相等时,电离达到平衡状态。(2)建立过程

2|弱电解质的电离平衡2.电离方程式的书写(1)强电解质:完全电离,在写电离方程式时,用“

”。(2)弱电解质:部分电离,在写电离方程式时,用“

”。①一元弱酸、弱碱一步电离。如CH3COOH:CH3COOH

CH3COO-+H+;NH3·H2O:

NH3·H2O

N

+OH-。②多元弱酸分步电离,必须分步写出,不可合并(其中以第一步电离为主)。如H2CO3:H2CO3

H++HC

(主),HC

H++C

(次)。③多元弱碱分步电离(较复杂),在中学阶段要求一步写出。如Fe(OH)3:Fe(OH)3

Fe3++3OH-。3.外界因素对电离平衡的影响(1)温度:弱电解质的电离一般是吸热过程,升高温度使电离平衡向右移动,电离程

度增大。(2)浓度:在一定温度下,对于同一弱电解质,通常溶液中弱电解质的浓度越小,电离

程度越大。(3)同离子效应:加入含有弱电解质离子的强电解质时,电离平衡向左移动,电离程

度减小。(4)化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的物质时,电离平衡向右

移动,电离程度增大。1.表达式(1)一元弱酸HA的电离常数:根据HA

H++A-,可表示为Ka=

。(2)一元弱碱BOH的电离常数:根据BOH

B++OH-,可表示为Kb=

。2.特点(1)对于同一弱电解质的稀溶液来说,电离平衡常数只与温度有关,升高温度,K值

增大。3|电离平衡常数(2)从电离平衡常数的大小可以看出弱电解质的相对强弱,某弱电解质的K越大,表

示该弱电解质越易电离,酸性或碱性越强。例如,在25℃时,Ka(HNO2)=5.6×10-4,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5。由此可知,HNO2的酸性比CH3COOH强。(3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是

≫

≫

……故其酸性强弱主要取决于第一步电离。3.电离平衡常数的应用(详见定点3)1.BaSO4饱和溶液和0.1mol·L-1CH3COOH溶液导电能力均很弱,因而BaSO4和CH3COOH都是弱电解质,这种说法对吗?提示:不对。BaSO4是难溶性盐,其溶液中自由移动的离子浓度很小,但溶于水的

BaSO4完全电离成Ba2+和S

,故BaSO4是强电解质;CH3COOH部分电离,0.1mol·L-1CH3COOH溶液中离子浓度较小,因而CH3COOH是弱电解质。2.电离平衡正向移动,则电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大,这种说

法对吗?提示:不对。例如:0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,CH3COOH电离平衡正向移

动,CH3COOH分子浓度、醋酸根离子浓度、氢离子浓度均减小。3.电离平衡正向移动,则弱电解质的电离程度一定增大,这种说法对吗?知识辨析提示:不对。温度不变时,向某一弱电解质溶液中加入同种弱电解质,该弱电解质电离平衡正向移动,弱电解质的电离程度减小。4.弱电解质的电离平衡正向移动,电离常数一定增大,这种说法对吗?提示:不对。对于确定的弱电解质的电离平衡,其电离常数只与温度有关,与平衡

移动的方向无关。5.电离常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大,这种说

法对吗?提示:不对。酸溶液中c(H+)既跟酸的电离常数有关,又跟酸的浓度有关。6.0.1mol·L-1氨水能使无色酚酞试液变红,说明NH3·H2O为弱电解质,这种说法对吗?提示:不对。0.1mol·L-1氨水可以使酚酞试液变红,只能说明NH3·H2O电离出OH-而

使溶液呈碱性,但不能说明NH3·H2O为弱电解质。

1.从弱电解质的电离特点分析(1)测定一定浓度溶液的pH①操作:常温下,配制0.1mol·L-1的醋酸,测定溶液的pH。现象:pH>1。②操作:配制相同浓度的盐酸和醋酸,分别测定两溶液的pH。现象:盐酸的pH小于

醋酸的pH。(2)在相同温度下,与相同浓度强电解质溶液比较导电能力①操作:一定温度下,配制浓度相同的盐酸和醋酸,取相同体积的两溶液分别加入

烧杯中并分别与灯泡串联接通电源,观察灯泡亮度。②现象:插入盐酸中的灯泡亮度高,插入醋酸中的灯泡亮度低。1电解质类型的判断方法(以证明CH3COOH是弱电解质为例)(3)在相同温度下,用相同浓度的待测溶液和强电解质溶液分别与同一物质反应,比较反应速率的大小①操作:一定温度下,配制浓度相同的盐酸和醋酸,分别加入纯度、质量都相同的

同种锌粉。②现象:与锌反应产生氢气的速率:盐酸>醋酸。2.从影响弱电解质电离的外界因素分析(1)比较稀释前后溶液的pH与稀释倍数的变化关系①操作:配制pH相同的盐酸和醋酸,取1mL上述盐酸和醋酸,分别用蒸馏水稀释

相同的倍数(如100倍),再测定稀释后两溶液的pH。②现象:盐酸的pH变化大,醋酸的pH变化小。(2)溶液中加入对应的可溶性盐固体,观察pH变化①操作:把一定浓度的醋酸分成两等份,其中一份加入醋酸钠固体(忽略溶液体积

的变化),然后分别测其pH。②现象:加入醋酸钠固体的醋酸比另一份未加醋酸钠固体的醋酸的pH大,说明CH3COOH是弱酸。

典例甲酸(HCOOH)是一种一元弱酸,下列性质中可以证明它是弱电解质的是

(

)A.10mL1mol·L-1甲酸溶液恰好与10mL1mol·L-1NaOH溶液完全反应B.甲酸能与碳酸钠溶液反应放出二氧化碳C.常温下,1mol·L-1甲酸溶液中的c(H+)约为0.01mol·L-1D.甲酸溶液与锌反应比强酸溶液与锌反应缓慢C思路点拨从弱电解质电离的角度分析解答。解析

A项,二者恰好完全反应,只能说明甲酸是一元酸,但不能证明甲酸是弱电

解质,错误;B项,甲酸能与碳酸钠反应生成CO2,说明酸性:甲酸>碳酸,但不能证明

甲酸是弱电解质,错误;C项,说明甲酸在溶液中部分电离,可证明甲酸是弱电解质,

正确;D项,甲酸、强酸溶液浓度未知,无法根据与锌反应的速率确定甲酸为弱电

解质,错误。1.相同体积、相同物质的量浓度的一元强酸溶液(如盐酸)与一元弱酸溶液(如醋

酸)的比较2一元强酸与一元弱酸的比较 比较项目酸溶液

c(H+)酸性中和碱的能力与足量活泼金

属反应产生H2的总

量与同一金属反

应时的起始反应速

率一元强酸溶液大强相同相同大一元弱酸溶液小弱小2.相同体积、相同c(H+)的一元强酸溶液(如盐酸)与一元弱酸溶液(如醋酸)的比较比较项目酸溶液

c(H+)酸性中和碱的能力与足量活泼金

属反应产生H2的总

量与同一金属反

应时的起始反应速

率一元强酸溶液相同相同小少相同一元弱酸溶液大多

典例今有①盐酸、②醋酸、③硫酸三种稀溶液,用序号回答下列问题。(1)若三种酸的物质的量浓度相等。a.三种溶液中的c(H+)大小关系为

。b.取等体积上述三种溶液,分别用同浓度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液

体积大小关系为

。c.若取等质量Zn分别跟这三种溶液反应,使Zn恰好完全反应时,消耗三种酸溶液

的体积大小关系为

。(2)若三种酸溶液的c(H+)相等。a.三种酸溶液的物质的量浓度大小关系为

。b.取等体积上述三种溶液,分别用同浓度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液

体积大小关系为

。c.若取等质量Zn分别跟这三种酸溶液反应,使Zn恰好完全反应时,消耗三种酸溶液的体积大小关系为

。思路点拨首先明确酸溶液中溶质是强电解质还是弱电解质,然后看题目信息是

提供了酸的浓度,还是氢离子浓度,依据强电解质完全电离,弱电解质部分电离进

行分析。解析

(1)a.H2SO4为二元强酸,HCl、H2SO4完全电离;CH3COOH为弱酸,部分电离,

故三种溶液中的c(H+):③>①>②。b.HCl、H2SO4、CH3COOH的物质的量相等,但

H2SO4为二元酸,所以消耗NaOH的物质的量是盐酸和醋酸的两倍,盐酸和醋酸消

耗的NaOH的物质的量相等,所以所需NaOH溶液体积:③>①=②。c.等质量的Zn

完全反应,消耗的盐酸和醋酸的体积相等,消耗的H2SO4溶液的体积最少,所以消耗

三种酸溶液的体积:①=②>③。(2)a.CH3COOH是弱酸,c(CH3COOH)>c(H+),c(H2SO4)=

c(H+),c(HCl)=c(H+),所以三种酸溶液的物质的量浓度:②>①>③。b.等体积的三种溶液中,n(CH3COOH)>n(HCl),而HCl和H2SO4都是强电解质,盐酸和H2SO4溶液中的n(H+)相等,消耗NaOH

的物质的量一样多,所以所需NaOH溶液体积:②>①=③。c.等质量的Zn完全反应,

消耗的n(H+)相等,所以溶液中c(H+)大的消耗体积小,H2SO4溶液与盐酸的c(H+)相

等,而CH3COOH在反应中会电离产生H+,消耗CH3COOH溶液的体积最小,所以消耗三种酸溶液的体积:①=③>②。答案

(1)a.③>①>②b.③>①=②c.①=②>③(2)a.②>①>③b.②>①=③c.①=③>②

1.判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,相同条件下,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越

强。2.判断盐与酸(或碱)反应是否发生,一般相对强的酸(或碱)制相对弱的酸(或碱)。3.根据浓度商Q与电离平衡常数K的相对大小判断电离平衡的移动方向。4.判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,

=

=

,加水稀释后,c(H+)减小,Ka(CH3COOH)值不变,则

增大。1电离平衡常数的应用

典例25℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:CH3COOH:Ka=1.75×10-5H2CO3:

=4.5×10-7

=4.7×10-11HClO:Ka=4.0×10-8(1)CH3COOH、H2CO3、HC

、HClO的酸性由强到弱的顺序:

;CH3COO-、HC

、C

、ClO-结合H+的能力由强到弱的顺序: