第28讲 电离平衡（讲义）（解析版）

第28讲电离平衡目录考情分析网络构建考点一弱电解质的电离平衡【夯基·必备基础知识梳理】知识点1弱电解质的电离平衡概念知识点2影响电离平衡的因素【提升·必考题型归纳】考向1考查弱电解质的判断及溶液导电性考向2考查电离平衡的影响因素考点二电离度、电离平衡常数【夯基·必备基础知识梳理】知识点1电离度知识点2电离常数知识点3强酸(碱)与弱酸(碱)的比较知识点4自偶电离【提升·必考题型归纳】考向1考查电离常数的应用考向2考查电离常数的计算真题感悟考点要求考题统计考情分析弱电解质的电离平衡2023山东卷15题，4分2022全国乙卷13题，6分2021浙江6月卷19题，4分分析近三年高考试题，高考命题在本讲有以下规律：1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：(1)以弱酸、弱碱为载体，考查溶液pH、电离平衡影响因素、离子浓度关系等。(2)以电解质溶液曲线为载体，考查电离常数的计算、离子浓度关系等。2．从命题思路上看，侧重以电解质溶液图像、化工流程为载体，根据图像进行电离常数的计算、运用电离常数进行相关计算。3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：(1)比较电解质的强弱。并结合图像说明。(2)依据电离平衡移动理论，解释离子浓度的变化。(3)有关电离平衡常数的计算。(4)比较同浓度（或同pH）弱电解质溶液的离子浓度大小。电离平衡常数2023湖南卷12题，3分2022江苏卷12题，3分2021全国乙卷13题，6分考点一弱电解质的电离平衡知识点1电离平衡的概念1.弱电解质(1)概念①酸碱盐都是电解质，在水中都能电离出离子。在相同条件下，根据不同电解质在水溶液中电离程度的大小，可将电解质分为强电解质和弱电解质。②强电解质是完全电离，弱电解质是部分电离。强酸、强碱、大部分盐属于强电解质。

③弱酸、弱碱属于弱电解质；水属于极弱的电解质。(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。(3)强电解质与弱电解质的判断①从结构判断：离子化合物和某些具有强极性键的共价化合物(如强酸、强碱和大部分盐类)是强电解质。某些具有弱极性键的共价化合物(如弱酸、弱碱和水等)是弱电解质。②从在水中能否完全电离判断。全部电离的是强电解质，部分电离的是弱电解质。【易错提醒】①电解质的强弱与溶液导电能力没有必然联系。电解质溶液的导电能力与离子浓度和离子所带电荷数有关，强电解质溶液的导电能力不一定强。②电解质的强弱与其溶解度无关。某些难溶盐，虽然溶解度小，但其溶于水的部分完全电离，仍属于强电解质。有少数盐尽管能溶于水，但只有部分电离，属于弱电解质，如(CH3COO)2Pb等。2.电离平衡(1)电离平衡的概念：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)电离平衡的特征(4)电离平衡的特点①电离过程是吸热的。②动态平衡：即达到平衡时，正反应和逆反应还在继续进行，正反应速率和逆反应速率相等，不等于零。③条件改变，平衡被打破。④弱电解质在离子反应中电离平衡发生移动。⑤弱电解质在溶液中的电离都是微弱的。在弱电解质溶液中，由于存在电离平衡只有一部分分子发生电离，绝大多数以分子形式存在，离子和分子之间存在电离平衡，即分子、离子共存，决定了它在离子方程式书写中要写成分子形式。3.弱电解质的电离方程式(1)弱电解质的电离方程式的书写用“”表示。如NH3·H2O的电离方程式是NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－、CH3COOH的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。(2)多元弱酸是分步电离的，电离程度逐步减弱，可分步书写电离方程式。如H2CO3的电离方程式是H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)，HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)。(3)多元弱碱的电离也是分步进行的，但是一般按一步电离的形式书写。如Fe(OH)3的电离方程式是Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。知识点2影响电离平衡的因素1.内因：弱电解质本身的性质。2.外因①温度：温度越高，电离程度越大。②浓度：在一定温度下同一弱电解质溶液中，溶液浓度越小，越易电离。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。如：以0.1mol·L－1CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋H＋ΔH＞0的影响。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CH3COONa(s)向左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3.电解质溶液的导电性(1)电解质导电的条件电解质的导电条件是在水溶液中或高温熔融状态，共价化合物只能在水溶液中导电，离子化合物在熔融状态和溶液中均可导电。(2)导电性强弱eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(离子浓度\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(溶液浓度,电离程度)),离子所带电荷))考向1考查弱电解质的判断及溶液的导电性例1．（2023·天津河东·统考二模）常温下，下列事实能说明某一元酸是一元强酸的是A．溶液的B．溶液C．溶液比硝酸导电能力弱D．溶液与溶液混合【解析】A．溶液的，说明HX在水溶液中只能部分电离，属于一元弱酸，A不合题意；B．溶液，说明NaX是强碱弱酸盐，因为X-水解呈碱性，即HX为一元弱酸，B不合题意；C．溶液比硝酸导电能力弱说明HX只能部分电离，属于一元弱酸，C不合题意；D．溶液与溶液，二者前后完全反应生成NaX，混合后溶液即说明NaX为强酸强碱盐，即说明HX为一元强酸，D符合题意；故答案为：D。【答案】D【变式训练】（2023·北京海淀·统考二模）分别测定不同浓度溶液、溶液和溶液的电导率()数值，测定结果的数据处理如下表。溶液溶液48392478125251.2%50.5%溶液109585593279751.0%50.0%溶液26718212668.2%69.2%已知：代表溶液的电导率数值；其他条件相同时，电导率越大，溶液导电性越好。下列说法不正确的是A．仅由的数据不能说明三种电解质的强弱B．表中数据不能说明同等条件下与的导电能力强弱C．比值数据能说明存在电离平衡D．溶液的数据能说明溶液越稀，的电离程度越大【解析】A．由的数据可知，HCl溶液的电导率最大，NaCl溶液的电导率居中，CH3COOH溶液的电导率最小，而NaCl、HCl均为强电解质，故不能仅由的数据说明三种电解质的强弱，选项A正确；B．同等条件下，HCl溶液与NaCl溶液的浓度相同，氯离子浓度相同，氯离子的导电性相同，二者只有阳离子的种类不同，即H+与Na+，而HCl溶液的电导率大于NaCl溶液的，故表中数据说明同等条件下H+的导电能力比Na+的强，选项B错误；C．由表中数据可知，NaCl溶液、HCl溶液的σ比值与浓度成正比，而CH3COOH溶液的σ比值却大于浓度比，说明CH3COOH存在电离平衡，选项C正确；D．由表中数据可知，CH3COOH溶液的σ比值大于浓度比，说明溶液越稀，CH3COOH的电离程度越大，选项D正确；答案选B。【答案】B【思维建模】判断弱电解质的三个角度(以弱酸为例)1．弱电解质不能完全电离(1)测定一定浓度的HA溶液的pH。(2)与同浓度盐酸比较导电性。(3)与同浓度的盐酸比较和锌反应生成气泡的快慢。2．弱电解质溶液中存在电离平衡(1)从一定pH的HA溶液稀释前后pH的变化判断。(2)从升高温度后pH的变化判断。(3)从等体积、等pH的HA溶液、盐酸分别与过量的锌反应生成H2的量判断。3．弱电解质形成的盐类能水解(1)如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)如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。考向2考查影响电离平衡的因素例2．（2023·全国·高三专题练习）在0.1mol·L-1的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．加入少量NaOH固体，平衡向正反应方向移动B．加水，平衡向逆反应方向移动C．滴加少量0.1mol·L-1HCl溶液，溶液中c(H+)减少D．加入少量CH3COONa固体，平衡向正反应方向移动【解析】A．向上述溶液中加入少量NaOH固体，OH-会中和H+，导致c(H+)减小，使电离平衡向正反应方向移动，A正确；B．加水稀释，电离平衡向电离的正方向移动，B错误；C．滴加少量0.1mol·L-1HCl溶液，溶液中c(H+)增大，导致电离平衡逆向移动，但平衡逆向移动导致溶液中c(H+)减少的影响小于加入HCl溶液使c(H+)增大的影响，最终达到平衡后溶液中c(H+)增大，C错误；D．向醋酸溶液中加入少量CH3COONa固体，溶液中c(CH3COO-)增大，电离平衡逆向移动，D错误；故合理选项是A。【答案】A【变式训练】（2023·浙江·校联考二模）甘氨酸在水溶液中主要以I、Ⅱ、Ⅲ三种微粒形式存在，且存在以下的电离平衡：已知：常温下甘氨酸，，当氨基酸主要以两性离子存在时溶解度最小。下列说法不正确的是A．甘氨酸晶体易溶于水，而难溶于乙醇、乙醚、苯等溶剂B．甘氨酸钠溶液中存在：C．pH=2的甘氨酸盐酸盐溶液中：D．向饱和甘氨酸钠溶液中滴加盐酸至pH=6，可能会析出固体【解析】A．甘氨酸为极性分子，分子中的氨基和羧基都能与水分子间形成氢键，所以甘氨酸晶体易溶于水，而难溶于乙醇、乙醚、苯等溶剂，A正确；B．羧酸为弱酸，羧酸根离子易发生水解，则甘氨酸钠溶液中存在的水解平衡，B正确；C．pH=2的甘氨酸盐酸盐溶液中，=10-2.35，则，C不正确；D．向饱和甘氨酸钠溶液中滴加盐酸至pH=6，此时氨基酸主要以两性离子存在，则溶解度最小，可能会析出固体，D正确；故选C。【答案】C【思维建模】从“定性”和“定量”两个角度分析外界条件改变时电离平衡的移动：1．从定性角度分析电离平衡：理解勒·夏特列原理——平衡向“减弱”这种改变的方向移动，移动结果不能“抵消”或“超越”这种改变。2．从定量角度分析电离平衡：理解浓度商规则——当Q＞K时，平衡逆向移动；当Q＝K时，处于平衡状态；Q＜K时，平衡正向移动。考点二电离度、电离平衡常数知识点1电离度1.概念在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时，已经电离的电解质分子数占原电解质总数的百分比。2.表示方法α＝eq\f(已电离的弱电解质分子数,溶液中原有弱电解质的总分子数)×100%，也可表示为α＝eq\f(弱电解质的某离子浓度,弱电解质的浓度)×100%。3.意义：衡量弱电解质的电离程度，在相同条件下(浓度、温度相同)，不同弱电解质的电离度越大，弱电解质的电离程度越大。4.影响因素（1）内因：弱电解质本身的性质。（2）外因：①相同温度下，同一弱电解质，浓度越大，其电离度(α)越小。②相同浓度下，同一弱电解质，温度越高，其电离度(α)越大。知识点2电离常数1．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(弱酸用Ka，弱碱用Kb)表示。2.常见弱电解质的电离常数（25℃，人教版教材）：3.特点①电离常数与温度有关，与浓度无关。升高温度，K值增大。②电离常数反映弱电解质电离程度的相对强弱，K越大，表示弱电解质越易电离，酸性或碱性越强。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。4.影响因素①内因：弱电解质本身的性质。②外因：温度越高，K值越大。5.电离常数的应用①判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。②判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，酸性(或碱性)越弱。③判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。④计算弱酸、弱碱溶液中的c(H＋)、c(OH－)。稀溶液中、弱酸溶液中，c(H＋)＝eq\r(c·Ka)，弱碱溶液中c(OH－)＝eq\r(c·Kb)。6.电离度和电离常数的关系α≈eq\r(\f(K,c))或K≈cα2。知识点3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3.判断HA为一元弱酸的常用方法(1)常温下，测量NaA溶液的pH，若pH＞7，则证明HA为一元弱酸。(2)取10-amol/L的HA溶液，测其pH>a,证明HA为弱酸。(3)测NaA的溶液中各离子的浓度若c(Na+)>c(A-),证明HA为弱酸。(4)取amol/LHA溶液与amol/LnaOH溶液等体积混合，测其pH>7(常温)，证明HA为弱酸。(5)若已知两相同pH同体积的两瓶酸液，加等体积的进行稀释，测其pH,pH变化小的为更弱的酸。(6)若已知两相同pH同体积的两瓶酸液，加水稀释到相同的pH,加水多的为更弱的酸。(7)若已知pH=a的HA某酸溶液和pH=a的另一某HB酸溶液，在HA溶液中加少量固体NaA,在HB溶液中加少量固体NaB，若HA中pH不变，则HA为强酸，而HB中pH变化大，则HB为弱酸。知识点4自偶电离1.定义：液态状况下溶剂分子在溶剂中自发发生的\t"/item/%E8%87%AA%E5%81%B6%E7%94%B5%E7%A6%BB/_blank"电离称为自偶电离。2.条件：只要是液态\t"/item/%E8%87%AA%E5%81%B6%E7%94%B5%E7%A6%BB/_blank"极性共价分子化合物就可发生自偶电离，在部分酸的浓水溶液（如\t"/item/%E8%87%AA%E5%81%B6%E7%94%B5%E7%A6%BB/_blank"浓硝酸）也可发生类似反应。分子的极性越强则自偶电离的程度越大。3.实例(1)极性共价化合物的自偶电离HNO3+HNO3H2NO3++NO3-BrF3+BrF3BrF4⁻+BrF2⁺NH3+NH3NH4++NH2-CH3CH2OH+CH3CH2OHCH3CH2OH2++CH3CH2O-H2O+H2OH3O++OH-SOCl2SOCl++Cl⁻N2O4NO++NO3-3HFH2F++HF2-2SO2SO2++SO32-3HClH2Cl++HCl2-（2）非极性共价分子在液态时也偶有自偶电离例如：2PCl5PCl6-+PCl4+、PBr5PBr4++Br_考向1考查电离常数的应用例1．（2023·海南省直辖县级单位·校联考二模）已知25℃时，部分弱酸的电离平衡常数如表：化学式HClO电离平衡常数下列反应能发生的是A．B．C．D．【分析】根据表中提供的电离平衡常数可知，酸性强弱大小为，强酸制弱酸，据此分析解题。【解析】A．酸性，反应不能发生，故A错误；B．酸性，反应能发生，故B正确；C．有氧化性，将氧化为，反应不能发生，故C错误；D．酸性，反应不能发生，故D错误；故答案选B。【答案】B【变式训练】（2023秋·天津河北·高三天津外国语大学附属外国语学校校考期末）已知25℃时，几种常见弱电解质的电离平衡常数如下表所示：电解质苯酚()电离平衡常数下列说法正确的是A．溶液呈碱性B．25℃时，0.1氨水的C．足量与反应的离子方程式为：D．25℃时，将等体积等浓度的苯酚溶液与氨水混合，混合溶液中各离子浓度关系：【解析】A．由电离常数可知，磷酸二氢根离子的水解常数Kh==≈1.45×10—12＜K2，磷酸二氢根离子在溶液中的水解程度大于电离程度，磷酸二氢钠溶液呈碱性，故A错误；B．由一水合氨的电离常数可知，溶液中氢氧根离子的浓度约为mol/L=mol/L=×10—3mol/L，则溶液，故B正确；C．由电离常数的大小可知，苯酚的电离程度大于磷酸氢根离子，小于磷酸二氢根离子，则足量苯酚与磷酸钠溶液反应生成苯酚钠和磷酸氢钠，反应的离子方程式为：，故C错误；D．将等体积等浓度的苯酚溶液与氨水混合恰好反应得到苯酚铵溶液，由电离常数大小可知，石炭酸根离子在溶液中的水解程度大于铵根离子，溶液呈碱性，则混合溶液中各离子浓度关系为，故D错误；故选B。【答案】B【名师归纳】电离常数的四大应用(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱电离常数越大，对应盐的水解程度越小，盐溶液的碱性(或酸性)越弱。(3)判断反应能否发生或者判断产物是否正确通过强酸制弱酸来判断。如H2CO3：Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11，苯酚(C6H5OH)：Ka＝1.3×10－10，向苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入的CO2不论是少量还是过量，其化学方程式均为C6H5ONa＋CO2＋H2O=C6H5OH＋NaHCO3。(4)判断溶液微粒浓度比值的变化利用温度不变，电离常数不变来判断。如把0.1mol·L－1CH3COOH溶液加水稀释，eq\f(c（CH3COO－）,c（CH3COOH）)＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）·c（H＋）)＝eq\f(Ka,c（H＋）)，稀释时，c(H＋)减小，Ka不变，则eq\f(c（CH3COO－）,c（CH3COOH）)变大。考向2考查电离常数的计算例2．（2023·广西南宁·南宁二中校考模拟预测）常温下，用0.2mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL一定浓度的一元酸HR溶液时，混合溶液的pH变化情况如图所示，图中a点为滴定终点。下列有关说法正确的是A．图中x=7B．常温下，HR的电离常数Ka=5.0×10-5C．a点溶液中：c(R-)+c(OH-)-c(H+)=0.1mol·L-1D．b点溶液中：c(Na+)>c(R-)>c(OH-)>c(H+)【分析】0.2mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL一定浓度的一元酸HR溶液，a点是滴定终点，消耗NaOH20ml,说明酸的浓度也是0.2mol/L，起点的pH值为3，说明该酸是一元弱酸。【解析】A．a点完全中和生成强碱弱酸正盐，显示碱性，pH>7，故A错误；B．起点时，Ka=，故B错误；C．根据电荷守恒c(R-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)，c(R-)+c(OH-)-c(H+)=c(Na+)=0.1mol/L，故C正确；D．b点是NaR和NaOH以物质的量之比1：1共存，应该是c(OH-)>c(R-)，故D错误；答案选C。【答案】C【变式训练】（2023·浙江金华·统考模拟预测）常温下，可溶性一元弱碱ROH的。在某体系中，与离子不能穿过隔膜，未电离的ROH可自由穿过该膜(如图所示)。当达到平衡时，下列叙述不正确的是A．溶液Ⅰ和Ⅱ中的相等B．溶液Ⅰ中C．溶液Ⅱ中的ROH的电离度约为1/101D．增大溶液Ⅰ的pH必然使溶液Ⅱ中的pH也增大【解析】A．从题中可知，未电离的ROH可自由穿过该膜，若溶液Ⅰ和溶液Ⅱc(ROH)不同，则高浓度的溶液中的ROH会经过该膜进入到低浓度的溶液中，直至两溶液中c(ROH)相等，A正确；B．溶液Ⅰ中pH=7，则c(H+)=c(OH-)，B错误；C．溶液Ⅱ中pH=13.0，c(OH-)=0.1mol/L，ROH的电离平衡常数Kb=1.0×10-3=，则，则ROH的电离度为，C正确；D．增大溶液Ⅰ的pH，促使R++OH-ROH平衡正向移动，ROH通过膜进入溶液Ⅱ，促使溶液Ⅱ中ROHR++OH-正向移动，氢氧根离子浓度增大，溶液Ⅱ中的pH也增大，D正确；故答案选B。【答案】B【思维建模】(1)特定条件下的Ka或Kb的有关计算25℃时，amol·L－1弱酸盐NaA溶液与bmol·L－1的强酸HB溶液等体积混合，溶液呈中性，则HA的电离常数Ka求算三步骤：①电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(A－)＋c(B－)⇨c(A－)＝c(Na＋)－c(B－)＝eq\f(a－b,2)。②物料守恒：c(HA)＋c(A－)＝eq\f(a,2)⇨c(HA)＝eq\f(b,2)。③Ka＝eq\f(c(H＋)·c(A－),c(HA))＝eq\f(10－7(a－b),b)。(2)根据图像求电离常数的思路(以HA为例)eq\x(分析图像)eq\o(→,\s\up11(寻找),\s\do4())eq\x(特殊点：c（HA）＝c（A－）)→eq\x(pH或c（H＋）)eq\o(→,\s\up11(Ka表达式),\s\do4())eq\x(Ka＝10－pH＝c（H＋）)1．（2023·海南·统考高考真题）25℃下，水溶液的pH随其浓度的变化关系如图所示。下列说法正确的是

A．时，溶液中B．水解程度随其浓度增大而减小C．在水中的D．的溶液和的溶液等体积混合，得到的溶液【答案】B【解析】A．由图像可以，时，pH>12.0，溶液中，故A错误；B．盐溶液越稀越水解，水解程度随其浓度增大而减小，故B正确；C．结合图像可知，当，pH=12，Kh=，则Ka2=,故C错误；D．若的溶液等体积的蒸馏水混合，浓度变为0.1mol/L，由图可知，pH>10-11.6，得到的溶液，的溶液和的溶液等体积混合后c(OH-)大于与水混合的，故D错误。；答案为：B。2．（2023·浙江·统