高考化学人教全国版第八章水溶液中的离子平衡第26讲

第26讲弱电解质的电离平衡考纲要求1.了解电解质的概念，了解强电解质和弱电解质的概念。2.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。3.理解弱电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数(Ka、Kb)进行相关计算。考点一弱电解质的电离平衡1．弱电解质(1)概念(2)与化合物类型的关系强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物，弱电解质主要是某些共价化合物。2．弱电解质的电离概念(1)电离平衡的建立在一定条件下(如温度、压强等)，当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程达到了平衡。(2)电离平衡的建立与特征①开始时，v(电离)最大，而v(结合)为0。②平衡的建立过程中，v(电离)＞v(结合)。③当v(电离)＝v(结合)时，电离过程达到平衡状态。3．外因对电离平衡的影响(1)浓度：在一定温度下，同一弱电解质溶液，浓度越小，越易电离。(2)温度：温度越高，电离程度越大。(3)同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的电解质时，可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动。(4)化学反应：加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时，可使电离平衡向电离方向移动。(1)强电解质稀溶液中不存在溶质分子，弱电解质稀溶液中存在溶质分子(√)(2)氨气溶于水，当NH3·H2O电离出的c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))时，表明NH3·H2O电离处于平衡状态(×)(3)室温下，由0.1mol·L－1一元碱BOH的pH＝10，可知溶液中存在BOH=B＋＋OH－(×)(4)电离平衡右移，电解质分子的浓度一定减小，离子浓度一定增大(×)(5)稀释弱电解质溶液时，所有粒子浓度都一定会减小(×)(6)电离平衡时，由于分子和离子的浓度不断发生变化，所以说电离平衡是动态平衡(×)解析(2)NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，NH3·H2O电离出的c(OH－)与c(NHeq\o\al(＋,4))永远相等，不能表明NH3·H2O电离处于平衡状态。(3)由于OH－的浓度小于0.1mol·L－1，所以BOH应属于弱碱，其电离方程式应为BOHB＋＋OH－。(4)都不一定。如对于CH3COOHCH3COO－＋H＋平衡后，加入冰醋酸，c(CH3COOH)增大，平衡右移，根据勒夏特列原理，只能“减弱”而不能“消除”，再次平衡时，c(CH3COOH)比原平衡时大；加水稀释或加少量NaOH固体，都会引起平衡右移，但c(CH3COOH)、c(H＋)都比原平衡时要小。(5)不是所有粒子浓度都会减小。对于弱酸或弱碱溶液，只要对其稀释，电离平衡均会发生右移，例如：弱酸HA溶液稀释时，c(HA)、c(H＋)、c(A－)均减小(参与平衡建立的微粒)；平衡右移的目的是为了减弱c(H＋)、c(A－)的减小，但c(OH－)会增大。(6)电离平衡是动态平衡指的是v(电离)＝v(结合)≠0，是浓度不再变化。以0.1mol·L－1CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋H＋ΔH＞0的影响。实例(稀溶液)CH3COOHH＋＋CH3COO－ΔH>0改变条件平衡移动方向n(H＋)c(H＋)导电能力Ka加水稀释向右增大减小减弱不变加入少量冰醋酸向右增大增大增强不变通入HCl(g)向左增大增大增强不变加NaOH(s)向右减小减小增强不变加入镁粉向右减小减小增强不变升高温度向右增大增大增强增大加CH3COONa(s)向左减小减小增强不变题组一外因对多平衡体系中影响结果的判定1．(2017·桂林质检)饱和氨水中存在化学平衡和电离平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。下列有关说法正确的是()A．常温下饱和氨水的pH＜7B．向氨水中滴加过量硫酸，上述平衡均正向移动，pH增大C．电离是吸热过程，升高温度，上述平衡均正向移动D．向氨水中加入少量NaOH固体，上述平衡均逆向移动，有NH3放出答案D解析常温下饱和氨水呈碱性，pH＞7，A项错误；加入过量硫酸，H＋浓度增大，pH减小，B项错误；升温会使NH3逸出，NH3＋H2ONH3·H2O平衡向逆方向移动，C项错误；加入少量NaOH固体，OH－浓度增大，平衡向生成NH3的方向移动，有NH3放出，D项正确。2．H2S水溶液中存在电离平衡H2SH＋＋HS－和HS－H＋＋S2－。若向H2S溶液中()A．加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大B．通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH值增大C．滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH值减小D．加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化)，溶液中所有离子浓度都减小答案C解析加水促进电离，但氢离子浓度减小，A项错误；通入过量SO2气体发生反应2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，当SO2过量时溶液显酸性，而且酸性比H2S强，pH值减小，B项错误；滴加新制氯水，发生反应Cl2＋H2S=2HCl＋S↓，平衡向左移动，溶液pH值减小，C项正确；加入少量硫酸铜固体，发生反应H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋，H＋浓度增大，D项错误。3．(2017·重庆一中月考)等体积、浓度均为0.2mol·L－1的三种溶液：①HA溶液、②HB溶液、③NaHCO3溶液，已知将①②分别与③混合，实验测得所产生的CO2气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示。下列说法不正确的是()A．酸性：HB＞HA＞H2CO3B．恰好反应时，所得两溶液中：c(A－)＞c(B－)C．上述三种溶液中由水电离出的c(OH－)的相对大小：③＞①＞②D．HA溶液和NaHCO3溶液恰好反应，所得的溶液中：c(A－)＋c(HA)＝0.1mol·L－1答案B解析由题图可知，HB溶液与NaHCO3溶液反应的速率较快，说明HB溶液中氢离子浓度较大，所以酸性：HB＞HA＞H2CO3，A项正确；反应结束后所得两溶液分别为NaA溶液、NaB溶液，根据“越弱越水解”，则c(B－)＞c(A－)，B项错误；NaHCO3水解促进水的电离，酸的酸性越强，对水的电离的抑制程度越大，所以HB对水的电离的抑制程度最大，三种溶液中由水电离出的c(OH－)的相对大小：NaHCO3溶液＞HA溶液＞HB溶液，C项正确；根据物料守恒可知，HA溶液和NaHCO3溶液反应所得溶液中c(A－)＋c(HA)＝0.1mol·L－1，D项正确。题组二平衡移动，结果变化，判采取措施4．(2018·重庆调研)稀氨水中存在着下列平衡：NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，若要使平衡向左移动，同时使c(OH－)增大，应加入的物质或采取的措施是()①NH4Cl固体②硫酸③NaOH固体④水⑤加热⑥加入少量MgSO4固体A．①②③⑤B．③⑥C．③D．③⑤答案C解析减小，⑥不合题意。5．已知0.1mol·L－1的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，要使溶液中c(H＋)/c(CH3COOH)的值增大，可以采取的措施是()①加少量烧碱溶液②升高温度③加少量冰醋酸④加水A．①②B．①③C．②④D．③④答案C题组三电离平衡与溶液导电性综合判断6．一定温度下，将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中，溶液的导电能力变化如图所示，下列说法正确的是()A．a、b、c三点溶液的pH：c＜a＜bB．a、b、c三点CH3COOH的电离程度：c＜a＜bC．用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，测量结果偏小D．a、b、c三点溶液用1mol·L－1NaOH溶液中和，消耗NaOH溶液体积：c＜a＜b答案C解析A项，由导电能力知c(H＋)：b＞a＞c，故pH：c＞a＞b；B项，加水体积越大，越利于CH3COOH电离，故电离程度：c＞b＞a；C项，用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，相当于稀释a点溶液，c(H＋)增大，pH偏小；D项，a、b、c三点n(CH3COOH)相同，用NaOH溶液中和时消耗n(NaOH)相同，故消耗V(NaOH)：a＝b＝c。7．(2018·山东省滕州一中模拟)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量，根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。下图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。下列示意图中，能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是()答案D解析HCl为强电解质，CH3COOH为弱电解质，滴加NH3·H2O，先与HCl反应，生成同样为强电解质的NH4Cl，但溶液体积不断增大，溶液稀释，所以电导率下降。当HCl被中和完后，继续与CH3COOH弱电解质反应，生成CH3COONH4，为强电解质，所以电导率增大。HCl与CH3COOH均反应完后，继续滴加弱电解质NH3·H2O，电导率变化不大，因为溶液被稀释，有下降趋势。考点二电离平衡常数1．表达式(1)一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为Ka＝eq\f(cA－·cH＋,cHA)。(2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Kb＝eq\f(cB＋·cOH－,cBOH)。2．特点(1)电离平衡常数与温度有关，与浓度无关，升高温度，K值增大。(2)电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱，K越大，表示弱电解质越易电离，酸性或碱性越强。例如，在25℃时，K(HNO2)＝4.6×10－4，K(CH3COOH)＝1.8×10－5，因而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K1≫K2≫K3……，故其酸性取决于第一步电离。(1)H2CO3的电离常数表达式：Ka＝eq\f(c2H＋·cCO\o\al(2－,3),cH2CO3)(×)(2)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱(√)(3)电离常数只与温度有关，与浓度无关(√)(4)弱电解质的电离平衡右移，电离平衡常数一定增大(×)(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(×)(6)对于0.1mol·L－1的氨水，加水稀释后，溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))、c(OH－)变小(√)(7)某一弱电解质，电离度越大，电离常数就越大(×)1．H2CO3的电离平衡常数Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝5.6×10－11，它的Ka1、Ka2差别很大的原因_________________________________________________________(从电离平衡的角度解释)。答案第一步电离产生的H＋对第二步的电离起抑制作用2．部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸HCOOHH2SH2CO3HClO电离平衡常数(25℃)K＝1.77×10－4K1＝1.3×10－7K2＝7.1×10－15K1＝4.4×10－7K2＝4.7×10－113.0×10－8按要求回答下列问题：(1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为_________________________。(2)同浓度的HCOO－、HS－、S2－、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。(3)按要求书写下列离子方程式①将少量Na2CO3溶液滴加到HCOOH溶液中________________________________________________________________________。②将少量CO2气体通入NaClO溶液中________________________________________________________________________。③将少量CO2气体通入到Na2S溶液中________________________________________________________________________。答案(1)HCOOH＞H2CO3＞H2S＞HClO(2)S2－＞COeq\o\al(2－,3)＞ClO－＞HS－＞HCOeq\o\al(－,3)＞HCOO－(3)①2HCOOH＋COeq\o\al(2－,3)=2HCOO－＋H2O＋CO2↑②ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)③CO2＋H2O＋2S2－=2HS－＋COeq\o\al(2－,3)题组一应用电离常数判断酸性强弱1．(2018·长沙质检)已知下面三个数据：7.2×10－4、4.6×10－4、4.9×10－10分别是下列有关的三种酸的电离常数(25℃)，若已知下列反应可以发生：NaCN＋HNO2=HCN＋NaNO2NaCN＋HF=HCN＋NaFNaNO2＋HF=HNO2＋NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是()A．K(HF)＝7.2×10－4B．K(HNO2)＝4.9×10－10C．根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HF＞HNO2＞HCND．K(HCN)＜K(HNO2)＜K(HF)答案B解析相同温度下，酸的电离常数越大，该酸的酸性越强，结合强酸制取弱酸分析可知，亚硝酸的酸性大于氢氰酸而小于氢氟酸，所以亚硝酸的电离平衡常数为4.6×10－4，故B错误。2．(2018·河南省实验中学检测)体积为10mLpH＝2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL，稀释过程中pH变化如图所示，则HX的电离平衡常数____(填“大于”“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数；理由是__________________________________。答案大于稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的pH变化大，酸性强，电离平衡常数大解析稀释100倍，HX、CH3COOH溶液的pH变化均小于2，二者均为弱酸，酸性HX＞CH3COOH。题组二判断微粒比值的大小3．将浓度为0.1mol·L－1HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是()A．c(H＋) B．Ka(HF)C.eq\f(cF－,cH＋) D.eq\f(cH＋,cHF)答案D解析HF为弱酸，存在电离平衡：HFH＋＋F－。根据勒夏特列原理：当改变影响平衡的一个条件水稀释，平衡正向移动，所以溶液中n(H＋)增大，n(HF)减小，所以eq\f(cH＋,cHF)增大，D正确。4．常温下，将0.1mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释，请填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。(1)eq\f(cCH3COOH,cH＋)________；(2)eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH)________；(3)eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)________；(4)eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH·cOH－)________。答案(1)变小(2)不变(3)变大(4)不变解析(1)将①式变为eq\f(cCH3COOH·cCH3COO－,cH＋·cCH3COO－)＝eq\f(cCH3COO－,Ka)；(2)此式为Ka；(3)将③式变为eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH·cH＋)＝Ka/c(H＋)；(4)将④式变为eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH·cOH－·cH＋)＝eq\f(Ka,Kw)。题组三电离常数的有关计算5．(2017·北京西城市模拟)已知室温时，0.1mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是()A．该溶液的pH＝4B．升高温度，溶液的pH增大C．此酸的电离常数约为1×10－7D．由HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的106倍答案B解析c(H＋)＝0.1%×0.1mol·L－1＝10－4mol·L－1，pH＝4；因HA在水中有电离平衡，升高温度促进平衡向电离的方向移动，c(H＋)将增大，pH会减小；C选项可由电离常数表达式算出Ka＝eq\f(cH＋·cA－,cHA)≈1×10－7；c(H＋)＝10－4mol·L－1，所以由水电离出的c(H＋)＝10－10mol·L－1，前者是后者的106倍。6．碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCOeq\o\al(－,3)＋H＋的电离常数K1＝________(已知：10－5.60＝2.5×10－6)。答案4.2×10－7解析由H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)得K1＝eq\f(cH＋·cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)＝eq\f(10－5.60×10－5.60,1.5×10－5)≈4.2×10－7。

有关电离平衡常数计算的答题模板(以弱酸HX为例)HXH＋＋X－起始/mol·L－1：c(HX)00平衡/mol·L－1：c(HX)－c(H＋)c(H＋)c(H＋)则K＝eq\f(c2H＋,cHX－cH＋)由于弱酸只有极少一部分电离，c(H＋)的数值很小，可做近似处理：c(HX)－c(H＋)≈c(HX)。则K＝eq\f(c2(H＋),c(HX))或c(H＋)＝eq\r(K·c(HX))。考点三强酸(碱)与弱酸(碱)的比较1．一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较比较项目酸c(H＋)pH中和碱的能力与活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率盐酸大小相同相同大醋酸溶液小大小(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较比较项目酸c(H＋)c(酸)中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率盐酸相同小小少相同醋酸溶液大大多

2.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数，醋酸的pH大加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多(2)相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数，盐酸的pH大加水稀释到相同的pH，醋酸加入的水多题组一强酸与弱酸的多角度比较1．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100倍后，c(H＋)由大到小的顺序是________________________________________________________________________。(7)将c(H＋)相同且体积也相同的三种酸，分别与等浓度的NaOH稀溶液反应至pH＝7，则消耗NaOH溶液的体积大小关系为__________。答案(1)b>a>c(2)b>a＝c(3)c>a>b(4)c>a＝b(5)a＝b＝ca＝b>c(6)c>a＝b(7)c>a＝b解析解答本题要注意以下三点：①HCl、H2SO4都是强酸，但H2SO4是二元酸；②CH3COOH是弱酸，在水溶液中不能完全电离；③醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋的电离平衡。题组二一强一弱比较的图像分析2．(2018·长沙市长郡中学月考)pH＝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＝0.1mol·L－1)至pH＝7，消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy，则()A．x为弱酸，Vx＜Vy B．x为强酸，Vx>VyC．y为弱酸，Vx＜Vy D．y为强酸，Vx>Vy答案C解析由图知：将一元酸x和y分别稀释10倍，pH的变化量ΔpHx＝1，ΔpHy＜1，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时消耗NaOH溶液的体积y比x大。3.(2017·湖北名校联考)两种一元碱MOH和ROH的溶液分别加水稀释，溶液pH的变化如图所示，下列叙述不正确的是()A．MOH是一种弱碱B．在x点，c(M＋)＝c(R＋)C．稀释前，c(ROH)＝10c(MOH)D．稀释前MOH溶液和ROH溶液中由水电离出的c(OH－)前者是后者的10倍答案C解析故c(M＋)＝c(R＋)；C项，MOH为弱碱，ROH为强碱，则稀释前c(ROH)＜10c(MOH)；D项，稀释前MOH溶液中由水电离出的c(OH－)＝10－12mol·L－1，ROH溶液中由水电离出的c(OH－)＝10－13mol·L－1，故前者是后者的10倍。题组三弱电解质的判断方法4。(1)甲取出10mL0.1mol·L－1的醋酸溶液，用pH试纸测出其pH＝a，确定醋酸是弱电解质，则a应该满足的关系是____________，理由是______________________________________________________________________________________________________________。(2)乙分别取pH＝3的醋酸和盐酸各1mL，分别用蒸馏水稀释到100mL，然后用pH试纸分别测定两溶液的pH，则可认定醋酸是弱电解质，判断的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙分别取pH＝3的盐酸和醋酸各10mL，然后加入质量相同的锌粒，醋酸放出H2的平均速率快，则认定醋酸是弱电解质，你认为这一方法正确吗？________，请说明理由：________________________________________________________________________。(4)丁用CH3COONa晶体、NaCl晶体、蒸馏水和酚酞做实验，也论证了醋酸是弱酸的事实，该同学的实验操作和现象是____________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)a>1因醋酸是弱酸，不能完全电离(2)盐酸的pH＝5，醋酸的pH＜5(3)正确由于醋酸是弱酸，随着反应的进行，醋酸不断电离，c(H＋)变化小，产生H2的平均速率醋酸比盐酸快(4)将CH3COONa晶体、NaCl晶体分别溶于适量水配成溶液，再分别滴入酚酞溶液，CH3COONa溶液变浅红色，NaCl溶液不变色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0.1mol·L－1的CH3COOH溶液的pH>1。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倍后，1＜pH＜2。角度三：弱电解质形成的盐类能水解，如判断CH3COOH为弱酸可用下面两个现象：(1)配制某浓度的醋酸钠溶液，向其中加入几滴酚酞溶液。现象：溶液变为浅红色。(2)用玻璃棒蘸取一定浓度的醋酸钠溶液滴在pH试纸上，测其pH。现象：pH>7。1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)稀醋酸中加入少量醋酸钠能增大醋酸的电离程度()(2015·重庆理综，3A)(2)25℃时，等体积等浓度的硝酸与氨水混合后，溶液的pH＝7()(2015·重庆理综，3B)(3)25℃时，0.1mol·L－1的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱()(2015·重庆理综，3C)答案(1)×(2)×(3)√2．(2015·海南，11)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()答案B解析根据甲、乙的电离平衡常数得，这两种物质都是弱电解质，在温度不变、浓度相等时