高中化学同步讲义（选择性必修一）第10讲 3.1电离平衡（学生版）

第3课第1课时电离平衡001目标任务课程标准学习目标1．从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。2．认识弱电解质在水溶液中存在的电离平衡。3．了解电离平衡常数的含义。1．能根据实验现象辨识强电解质和弱电解质，认识弱电解质的电离特点及其溶液的组成等。2．能理解电离平衡的特点，运用动态平衡的观点分析浓度、温度等条件变化对电离平衡的影响，利用电离平衡常数进行分析和计算。002预习导学自主梳理一、强弱电解质1．电解质和非电解质化合物化合物电解质非电解质在水溶液里熔融状态下的化合物在水溶液里熔融状态下的化合物2．强电解质和弱电解质（1）强电解质强电解质概念物质类别在水溶液里的电解质强酸、强碱和大多数盐（2）弱电解质弱电解质概念物质类别在水溶液里的电解质弱酸、弱碱和水二、弱电解质的电离平衡1．弱电解质的电离平衡在一定条件下(如温度和浓度)，弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率时，电离过程达到电离平衡状态。2．弱电解质电离平衡的建立3．电解质的电离方程式(1)强电解质完全电离，用“”表示；弱电解质部分电离，用“”表示。(2)示例①NH3·H2O：。②H2SO3：，。③Cu(OH)2：。④NaHCO3：。三、电离平衡常数1．含义：电离平衡的平衡常数叫做电离常数，用K表示。2．表示方法：对于K＝。3．K的意义：它能表示弱电解质的电离能力。(1)温度一定时，K越大，弱电解质的电离程度越大，K，弱电解质的；(2)多元弱酸每步电离都有电离常数，分别表示为等，这些常数间的关系为。预习检测1．下列说法中，可以证明醋酸是弱电解质的是A．醋酸溶液连接到一电路中，发现灯泡较暗B．某温度下，等浓度的醋酸溶液和盐酸，醋酸溶液中水电离出的H+浓度较大C．50mL的醋酸溶液恰好中和5mL的NaOH溶液D．某温度下，等浓度的醋酸钠溶液和氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的pH较大2．下列有关电解质、强电解质、弱电解质的分类正确的是选项ABCD电解质CuCO2NaClNaOH强电解质HClBa(OH)2HClO4BaSO4弱电解质CH3COOHH2OCu(OH)2氨水A．A B．B C．C D．D3．下列物质的电离方程式书写正确的是A．Ba(OH)2=Ba2++(OH) B．H2CO32H++COC．NaHCO3=Na++H++CO D．NaHSO4=Na++H++SO4．下列实验事实不能证明醋酸是弱电解质的是A．常温下，测得0.1mol⋅L醋酸溶液的pH约为3B．常温下，测得0.1mol⋅L醋酸钠溶液的pH约为8C．常温下，的醋酸溶液和的溶液等体积混合，溶液呈酸性D．相同pH的醋酸溶液和盐酸分别与同样颗粒大小的锌反应，产生的起始速率相等5．常温下向0.1HF溶液中加入少量水，下列各项增大的是①水的电离程度

②

③

④A．③④ B．①②④ C．①② D．仅有①6．对比观察下表数据，从中获得的有关结论不正确的是25℃几种酸的Ka不同温度下CH3COOH的KaHF6.3×10-40℃1.66×10-5HClO4.0×10-810℃1.73×10-5HCN6.2×10-1025℃1.75×10-5A．表中的酸都是弱酸B．25℃时，用水稀释次氯酸溶液，酸性变弱，Ka变小C．电离常数Ka与温度有关，但Ka随温度的变化不大D．推测常温下不可发生反应：探究提升03探究提升03►环节一强电解质与弱电解质【情境材料】常温下，取相同体积、浓度均为0.1mol·L－1的盐酸和醋酸，比较它们pH的大小，试验其导电能力，并分别与等量镁条反应。观察、比较并记录现象如下表：酸0.1mol·L－1盐酸0.1mol·L－1醋酸pH1>1导电能力强弱与镁条反应剧烈反应，产生气泡缓慢反应，产生气泡【问题探究】1．常温下浓度均为0.1mol·L－1的盐酸和醋酸溶液中，c(H＋)相同吗？你能根据二者的pH判断其电离程度吗？2．电解质溶液的导电能力与什么有关？为什么同浓度的醋酸溶液的导电能力比盐酸的弱？3．等量的镁与同等浓度的盐酸和醋酸反应的速率不相同，说明了两种溶液中哪种离子的浓度不同？4．通过以上实验得出的实验结论是什么？请判断HCl、CH3COOH中哪种物质是弱电解质。要点归纳1．强、弱电解质的概念(1)强电解质：在水中能够全部电离的电解质称为强电解质。(2)弱电解质：在水中只有部分电离的电解质称为弱电解质。2．电解质的分类(1)电解质的强弱与其溶解性无关某些盐如BaSO4、CaCO3等，虽难溶于水却是强电解质；而如CH3COOH、NH3·H2O尽管易溶于水，却部分电离，是弱电解质。(2)电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系溶液导电能力的强弱由溶液中自由离子的浓度和离子所带电荷的多少决定，很稀的强电解质溶液的导电能力很弱，浓度较大的弱电解质溶液的导电能力可能较强，因此弱电解质溶液的导电能力不一定弱。(3)电解质的强弱与化学键没有必然联系一般强电解质中含有离子键或强极性共价键，但含有强极性共价键的化合物不一定是强电解质，如HF就是弱电解质。典例精讲【例1】（2023秋·广西玉林·高二统考期末）下列关于电解质的说法正确的是A．氯化钠溶液能导电，所以溶液是电解质B．液态不导电，所以不是电解质C．难溶于水，所以是弱电解质D．同种电解质的溶液，浓度大的可能比浓度小的导电性差【例2】（2023春·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）常温下，下列实验一定能证明HA为弱电解质的是A．0.1mol/LNaA溶液的pH>7B．0.1mol/LHA溶液中滴入石蕊试液呈红色C．蛋壳浸泡在0.1mol/LHA溶液中有气体放出D．HA溶液的导电性很弱【例3】（2023春·四川绵阳·高二统考阶段练习）对室温下pH和体积均相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施，有关叙述正确的是A．温度都升高20℃后，醋酸溶液的pH小于盐酸B．加入少量的醋酸钠晶体后，只有醋酸的pH发生变化C．加水稀释10倍后，盐酸的pH变化较小D．加入足量的镁条充分反应后，两溶液产生的氢气一样多►环节二弱电解质的电离平衡【情境材料】弱电解质醋酸在水中部分电离，电离的示意图如下。在一定温度下，上述醋酸加水稀释，溶液的导电能力(I)随加入水的体积(V)变化的曲线可用下图表示。【问题探究】1．醋酸溶于水，部分电离产生离子，表示为CH3COOH→CH3COO－＋H＋，溶液中的CH3COO－和H＋相互碰撞又会结合生成醋酸分子，该过程表示为CH3COO－＋H＋→CH3COOH。据此，你能写出醋酸的电离方程式吗？2．向醋酸水溶液中滴入几滴紫色石蕊试液，溶液变红，加热后，溶液的颜色如何变化？其原因是什么？3．依据醋酸加水稀释的导电能力(I)—加水的体积(V)的图像回答下列问题：(1)O点导电能力为0的理由是什么？(2)a、b、c三点处，溶液中c(H＋)由小到大的顺序是什么？CH3COOH电离程度最大的是哪一点？(3)上述图像能否说明醋酸为弱酸？要点归纳1．弱电解质的电离平衡在一定条件下(如温度和浓度)，弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程达到电离平衡状态。如图所示：2．影响弱电解质电离平衡的因素(1)内因：电解质本身的性质决定了弱电解质在水中达到电离平衡时电离程度的大小。(2)外因①温度：一般情况下，由于弱电解质的电离过程吸热，因此升高温度，电离平衡向电离方向移动，电离程度增大。②浓度：同一弱电解质，增大溶液的浓度，电离平衡向电离方向移动，但电离程度减小；稀释溶液时，电离平衡向电离方向移动，且电离程度增大，但往往会使溶液中离子的浓度减小。③相同离子：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡逆向移动，电离程度减小，如下所示：④反应离子：加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时，电离平衡向电离方向移动。如向CH3COOH溶液中加入NaOH固体，因H＋与OH－反应生成H2O，使c(H＋)减小，CH3COOH的电离平衡正向移动，电离程度增大。3．电离方程式的书写类型电离方程式的特点典型例子强电解质完全电离，电离方程式写“=”H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))NaOH=Na＋＋OH－NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))弱电解质一元弱酸或弱碱不完全电离，电离方程式写“”CH3COOHCH3COO－＋H＋NH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－多元弱酸分步电离，以第一步为主，电离方程式写“”H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(主)HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))H＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))(次)多元弱碱不写分步电离，一步写成，电离方程式写“”Cu(OH)2Cu2＋＋2OH－(1)弱电解质的电离是吸热的过程。(2)在弱电解质溶液中，弱电解质分子、离子在溶液中共存，完全不同于强电解质。(3)弱电解质在溶液中的电离都是微弱的，一般来说，电离的分子极少，绝大多数弱电解质以分子形式存在，如0.1mol·L－1CH3COOH溶液中，c(H＋)大约为1×10－3mol·L－1。(4)弱电解质达到电离平衡后，加水稀释，电离程度增大，但电解质分子、电解质电离出的离子(包括H＋或OH－)的浓度减小。判断离子浓度比值变化时，只考虑物质的量的比值即可。(5)酸式盐：强酸的酸式盐完全电离，一步完成。如：NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(水溶液)，NaHSO4=Na＋＋HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))(熔融状态)。弱酸的酸式盐强中有弱，分步完成。如：NaHCO3=Na＋＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))H＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))。典例精讲【例4】（2023春·上海浦东新·高二华师大二附中校考期中）某温度下，HCN和HF的电离常数分别为和。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释，其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是A．曲线Ⅰ代表HF溶液B．a点溶液中，C．从c点到d点，溶液中减小(其中HA、分别代表相应的酸和酸根离子)D．相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后，溶液中相同【例5】（2022秋·浙江杭州·高二浙江省杭州第二中学校考期中）现有①、②HCl、③三种溶液，下列说法不正确的是A．pH相同时，其物质的量浓度由大到小的顺序是①>②>③B．物质的量浓度相同时，其pH由大到小的顺序是①>②>③C．中和等量的烧碱溶液，需等物质的量浓度的①②③三种酸溶液的体积比为2：2：1D．用相同大小的铁片与少量pH相同的三种溶液制取氢气，收集相同体积的气体所需时间①>②=③►环节三电离平衡常数【情境材料】1．实验目的：比较CH3COOH与H2CO3的酸性强弱及电离常数的大小。2．实验操作：如图所示，向盛有2mL1mol·L－1醋酸的试管中滴加1mol·L－1Na2CO3溶液。3．实验现象：有气泡产生。【问题探究】1．写出实验中所涉及化学反应的离子方程式。2．盛放醋酸溶液的试管中有大量气泡产生，试比较CH3COOH和碳酸酸性的相对强弱及其电离常数的大小关系。3．向饱和H3BO3溶液中滴加Na2CO3溶液无明显现象，试比较H3BO3和H2CO3酸性的相对强弱，及其电离常数的大小关系。4．通过上述实验，你得出的实验结论是什么？1．2CH3COOH＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=CO2↑＋H2O＋2CH3COO－。2．CH3COOH的酸性强于H2CO3；电离常数Ka(CH3COOH)>Ka(H2CO3)。3．H3BO3的酸性弱于H2CO3；电离常数Ka(H2CO3)>Ka(H3BO3)。4．酸性越强，电离常数越大，即Ka(CH3COOH)>Ka(H2CO3)>Ka(H3BO3)。要点归纳1．电离常数的概念在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，溶液里各组分的浓度之间存在一定的关系。对于一元弱酸或一元弱碱来说，溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积，与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数，用K表示(弱酸用Ka表示，弱碱用Kb表示)。2．表达式(1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数例如：CH3COOHCH3COO－＋H＋，Ka＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)；NH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，Kb＝eq\f(c（NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))）·c（OH－）,c（NH3·H2O）)。(2)多元弱酸、多元弱碱的电离常数①多元弱酸或多元弱碱的每一步电离都有电离常数，这些电离常数各不相同，通常用Ka1、Ka2或Kb1、Kb2等加以区别。例如25℃时，H2CO3的电离分两步：H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，Ka1＝eq\f(c（H＋）·c（HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))）,c（H2CO3）)＝4.5×10－7，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))H＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，Ka2＝eq\f(c（H＋）·c（COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))）,c（HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))）)＝4.7×10－11。②一般多元弱酸或多元弱碱各步电离常数的大小为Ka1≫Ka2，Kb1≫Kb2，因此，多元弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)主要由第一步电离决定(八字诀：分步进行，一步定性)。3．电离常数的影响因素影响因素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(内因（决定因素）——弱电解质本身的性质,外因——温度（随温度升高而增大）))电离常数只与温度有关，而不受粒子浓度的影响。由于电解质的电离过程吸热，故电离常数随着温度的升高而增大。4．电离常数的意义(1)一定温度下，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大。(2)相同温度下，等浓度的弱酸或弱碱的电离常数(对于多元弱酸或多元弱碱来说，只看其第一步电离的电离常数)越大，其酸性或碱性越强。.+.(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱：相同温度下同类型弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)随电离常数的增大而增强。(2)判断反应能否进行：如用弱酸可以制备酸性更弱的酸。如相同温度下，三种酸的电离常数如表所示：酸HXHYHZ电离常数9×10－79×10－61×10－2酸性：HX<HY<HZ。反应HY＋X－=HX＋Y－或HZ＋Y－=HY＋Z－能够发生，而反应HY＋Z－=HZ＋Y－不能发生。(1)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关，同一温度下，不论弱酸、弱碱的浓度如何变化，电离常数都是定值。(2)弱电解质的电离常数只受温度变化的影响。升高温度，电离常数增大。(3)利用电离常数可判断某些复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”的规律，如：已知Ka(CH3COOH)＝1.75×10－5，Ka(HClO)＝4.0×10－8，则NaClO能与CH3COOH发生反应。典例精讲【例6】（2022春·广东广州·高二统考期末）分子结构修饰是指保持分子的基本结构不变，仅改变分子结构中的某些基团而得到的新分子。分子结构被修饰后，分子的性质发生了改变。已知部分羧酸的分子组成和结构、电离常数如表。下列说法正确的是羧酸CH3CH2COOHCH3COOHCH2ClCOOHCF3COOH电离常数(25℃)abcdA．a＞b＞c＞d B．b＞a＞c＞d C．c＞b＞a＞d D．d＞c＞b＞a【例7】（2022秋·广东广州·高二广东华侨中学校考期中）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸化学式CH3COOHHCNH2CO3电离平衡常1.75×10-56.2×10-10K1=4.5×10-7K2=4.7×10-11下列有关说法正确的是A．等物质的量浓度的各溶液中c(H+)大小关系为CH3COOH溶液<H2CO3溶液<HCN溶液B．醋酸溶液加水稀释，其电离程度先增大后减小C．NaCN溶液中通入少量CO2发生的化学反应为NaCN+CO2+H2O=HCN+NaHCO3D．稀释HCN溶液过程中，减小004课堂总结

0505强化训练探究提升一、单选题1．（2023秋·湖北十堰·高二统考期末）下列事实中，能说明是弱碱的是A．溶液的导电能力比溶液弱B．溶液可以使酚酞溶液变红C．常温下，溶液中D．等体积的溶液与盐酸恰好完全反应2．（2022秋·北京丰台·高二统考期末）在常温下，有关下列4种溶液的叙述不正确的是编号①②③④溶液醋酸盐酸氨水氢氧化钠溶液331111A．4种溶液中由水电离出的均为B．等体积的溶液①和②分别与足量锌充分反应，溶液①产生氢气更多C．将溶液②、③等体积混合，所得溶液中：D．将溶液②与溶液④混合后，若所得溶液的，则3．（2022秋·北京顺义·高二牛栏山一中校考期中）现有常温下体积均为10mL、pH=3的两种溶液：①盐酸溶液②醋酸溶液，下列说法中，不正确的是A．加水稀释至1L，溶液的pH：①＜②B．溶液中溶质的物质的量浓度：①＜②C．溶液中酸根离子的物质的量浓度：①=②D．分别加入等浓度NaOH溶液至中性，消耗NaOH的量：①＜②4．（2022秋·湖南·高二校联考阶段练习）下列事实能证明是弱酸的是①溶液中通入，)减小②常温下，溶液中③溶液可以使石蕊溶液变红④相同温度下，溶液的导电能力比溶液弱A．①② B．①③ C．②④ D．③④5．（2022秋·贵州）有关电离平衡的理解不正确的是A．弱电解质的溶液中存在电离平衡，强电解质的溶液中一定不存在电离平衡B．电离平衡状态下溶液中各粒子的物质的量浓度和质量分数均保持不变C．电离平衡是动态平衡。D．改变条件时，电离平衡会发生移动，在新的条件下建立新的平衡6．（2022秋·山西晋中）下列各组物质，按强电解质、弱电解质、非电解质的顺序排列的是A．NaOH、NaCl、SO2溶液 B．BaSO4、SO3、CuSO4晶体C．NaCl、H2S、CO2 D．SO3、AgCl、NH3·H2O7．（2023·全国·高二假期作业）要使0.1mol·L－1的醋酸溶液中的值增大，可以采取的措施是①加少量NaCl固体

②升高温度

③加少量冰醋酸

④加水

⑤加少量醋酸钠固体A．①② B．②③④ C．③④⑤ D．②④8．（2022秋·广东广州·高二广州市从化区从化中学校考期中）下列电离方程式书写正确的是A． B．C． D．9．（2023春·上海长宁·高二华东政法大学附属中学校考期中）下列曲线中，可以描述乙酸(甲，Ka=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙，Ka=1.4×10-3)在水中的电离度与浓度关系的是A．

B．

C．

D．

10．（2023·全国·高二假期作业）甘氨酸()是最简单的氨基酸。在常温下，、和的分布分数［如与溶液pOH［］关系如图。下列说法正确的是A．曲线a代表的是B．甘氨酸的C．当溶液时，D．的平衡常数11．（2023春·辽宁·高二校联考阶段练习）室温下，部分酸的电离平衡常数如下表：酸(甲酸)(草酸)电离平衡常数下列离子方程式正确的是A．草酸滴入足量溶液中：B．少量通入溶液中：C．少量甲酸滴入溶液中：D．草酸与甲酸钠溶液混合：12．（2023春·山西临汾·高二统考开学考试）液氨中存在类似水的微弱电离：。某温度时，液氨的离子积，若规定，则下列叙述不正确的是A．纯液氨中：B．其他条件不变，增加液氨的量，电离平衡正向移动C．该温度下，液氨的pN=15D．该温度下，向液氨中加入固体，液氨中与的乘积不变二、填空题13．（2022秋·辽宁沈阳·高二辽宁实验中学校考阶段练习）现有下列物质：①晶体，②铜丝，③，④二氧化硫，⑤固体，⑥固体，⑦水，⑧稀硝酸，⑨蔗糖。(1)按物质的分类方法，填写表格的空白处(填序号)：分类标准能导电的物质电解质弱电解质非电解质既不是电解质也不是非电解质属于该类的物质(2)某学习小组为证实溶液和溶液的反应是离子反应，设计了如下实验。请把该实验报告补充完整。【实验原理】溶液的导电性由溶液中离子的浓度及离子电荷数决定，观察，据此判断溶液中自由移动的离子浓度的变化，从而证明反应是离子反应。【实验装置】如图所示。【实验过程与记录】实验步骤实验现象实验结论连接好装置，向烧杯中加入25mL一定浓度的溶液和2滴酚酞溶液，逐滴滴加一定浓度的溶液直至过量，边滴边振荡(填写支持实验结论的证据)溶液和溶液的反应是离子反应(3)书写下列两种情况的离子方程式。①向溶液中，逐滴加入溶液至恰好完全沉淀：。②向溶液中，逐滴加入溶液至溶液显中性：。14．（2022·全国·高二专题练习）在一定温度下，有a．盐酸b．硫酸c．醋酸三种酸：(1)当三种酸物质的量浓度相同时，c(H＋)由大到小的顺序是(用字母表示，下同)。(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸，中和NaOH的能力由大到小的顺序是。(3)若三者c(H＋)相同时，物质的量浓度由大到小的顺序是。(4)当三者c(H＋)相同且体积也相同时，分别放入足量的锌，相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是。(5)当三者c(H＋)相同且体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌，若产生相同体积的H2(相同状况)，则开始时反应速率的大小关系为，反应所需时间的长短关系是。(6)将c(H＋)相同的三种酸均加水稀释至原来的