第3章 第2节 第1课时 弱电解质的电离平衡.docx
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第3章第2节第1课时弱电解质的电离平衡
第2节 弱电解质的电离 盐类的水解
第1课时 弱电解质的电离平衡
[核心素养发展目标] 1.变化观念与平衡思想:
知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡,能正确书写弱电解质的电离方程式,会分析电离平衡的移动。
2.证据推理与模型认知:
通过分析、推理等方法认识电离平衡常数的意义,建立强弱电解质的判断和“强酸制弱酸”的思维模型。
一、弱电解质的电离平衡
1.电离平衡状态
在一定条件(如温度、浓度)下,当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,电离过程就达到了电离平衡状态。
2.电离平衡常数
(1)概念:
在一定条件下达到电离平衡时,弱电解质电离生成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比。
(2)表示方法
①弱酸CH3COOH的电离平衡常数表达式为Ka=
。
②弱碱NH3·H2O电离平衡常数表达式为Kb=
。
③多元弱酸是分步电离的,每步各有其电离常数。
如:
H3PO4H++H2PO
Ka1=7.1×10-3mol·L-1;
H2PO
H++HPO
Ka2=6.2×10-8mol·L-1;
HPO
H++PO
Ka3=4.5×10-13mol·L-1。
(3)影响因素:
电离平衡常数只与温度有关,与浓度无关,升高温度,电离平衡常数增大。
(4)意义:
在相同的温度下,弱酸(碱)的电离平衡常数越大,弱酸(碱)的酸性(碱性)越强。
如:
氢氟酸、醋酸、氢氰酸(HCN)在室温下的电离常数分别为Ka(HF)=6.8×10-4mol·L-1,Ka(CH3COOH)=1.7×10-5mol·L-1,Ka(HCN)=6.2×10-10mol·L-1,Ka的数值表明,这三种酸的酸性由强到弱的顺序是:
HF>CH3COOH>HCN。
3.电离度
(1)概念:
弱电解质在水中的电离达到平衡状态时,已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括已电离的和未电离的)的百分率,称为电离度。
(2)表达式:
α=
×100%。
(3)影响电离度的因素
①温度:
在其他条件不变时,升高溶液温度,电离平衡向电离方向移动,电离度增大。
②浓度:
其他条件不变时,增大弱电解质溶液浓度,平衡向电离方向移动,但电离度减小。
若降低弱电解质溶液浓度,平衡向电离方向移动,电离度增大。
(1)0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1,原因是CH3COOHH++CH3COO-( )
(2)酸的电离平衡常数越大表示电解质溶液的酸性越强( )
(3)电离常数随着弱电解质的浓度增大而增大( )
(4)醋酸浓度越大,其电离程度越大( )
(5)电离常数只与温度有关,与浓度无关( )
答案
(1)√
(2)× (3)× (4)× (5)√
1.已知在室温时,0.1mol·L-1的HA在水中有0.1%发生电离,则该酸的Ka为多少?
溶液pH为多少?
答案
HA H+ + A-
起始浓度/mol·L-1 0.1 0 0
转化浓度/mol·L-10.1×0.1%0.1×0.1%0.1×0.1%
平衡浓度/mol·L-10.1-1.0×10-41.0×10-41.0×10-4
故Ka(HA)=
=
mol·L-1
分母中0.1和1.0×10-4相差很大,故可作近似处理
Ka(HA)≈
mol·L-1=1.0×10-7mol·L-1
pH=-lgc平(H+)=-lg(1.0×10-4)=4。
2.25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数/mol·L-1
1.7×10-5
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
3.0×10-8
(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为__________________________。
(2)试写出向NaClO和CH3COONa的混合溶液中通入少量CO2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)同温下,pH相同的CH3COOH、H2CO3和HClO溶液中,其物质的量浓度大小顺序如何?
________________________________________________________________________。
答案
(1)CH3COOH>H2CO3>HClO
(2)NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3
(3)c(HClO)>c(H2CO3)>c(CH3COOH)
(1)电离常数的大小由弱电解质本身的性质决定,同一温度下,不同弱电解质的电离常数不同,K值越大,电离程度越大。
(2)同一弱电解质在同一温度下改变浓度时,其电离常数不变。
(3)多元弱酸电离常数:
Ka1≫Ka2≫Ka3,其酸性主要由Ka1大小决定。
二、影响电离平衡的因素
1.弱电解质电离程度的大小主要是由电解质本身的性质决定的。
2.外界条件对弱电解质的电离平衡的影响
因素
影响结果
温度
升高温度,电离平衡正向移动
浓度
加水稀释,电离平衡正向移动
外加物质
加入与弱电解质电离出的离子相同的离子,电离平衡逆向移动(同离子效应)
加入与弱电解质电离出的离子发生反应的离子,电离平衡正向移动
3.实例
CH3COOH稀溶液:
CH3COOHCH3COO-+H+
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c平(H+)
导电能力
电离程度
Ka
加水稀释
向右
增大
减小
减弱
增大
不变
加入少量冰醋酸
向右
增大
增大
增强
减小
不变
通入HCl(g)
向左
增大
增大
增强
减小
不变
加少量CH3COONa(s)
向左
减小
减小
增强
减小
不变
加入NaOH(s)
向右
减小
减小
增强
增大
不变
加入镁粉
向右
减小
减小
增强
增大
不变
升高温度
向右
增大
增大
增强
增大
增大
小规律 弱电解质的电离平衡符合“越稀越电离,越热越电离”的规律。
(1)c(CH3COOH)增大,说明CH3COOH的电离平衡一定向逆向移动( )
(2)增大c(CH3COOH),CH3COOH的电离平衡向正向移动,α(CH3COOH)增大( )
(3)电离平衡向正向移动,弱电解质电离出的离子浓度一定增大( )
(4)弱电解质的电离是吸热的,所以适当升温可以使电离平衡向正向移动( )
(5)稀释某一弱电解质溶液时,溶液中所有离子浓度均减小( )
(6)向pH=3的CH3COOH溶液中,加入固体CH3COONa,溶液pH会增大( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√
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
值增大,可以采取的措施是( )
①加少量烧碱固体 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.①②B.②③⑤
C.③④⑤D.②④
答案 D
解析 ①中加少量NaOH固体时,H+与OH-结合生成难电离的H2O,使
值减小;②中CH3COOH的电离是吸热过程,升温,c平(H+)增大,c平(CH3COOH)减小,故
值增大;③中加少量无水CH3COOH时,c平(CH3COOH)增大量大于c平(H+)增大量,致使
值减小;④中加水稀释,电离平衡右移,n(CH3COOH)减小,n(H+)增大,故
=
增大;⑤加少量醋酸钠固体时,平衡逆向移动,
c平(H+)减小,c平(CH3COOH)增大,
值减小。
【考点】 弱电解质的电离平衡及移动
【题点】 改变条件使电离平衡发生移动
稀释弱电解质溶液,能促进弱电解质的电离。
pH相同的强酸与弱酸(强碱和弱碱)溶液,稀释相同的倍数后,弱酸(弱碱)的pH变化小于强酸(强碱)的pH变化。
1.下列性质中,可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.1mol·L-1的醋酸溶液中,c平(H+)=1mol·L-1
B.醋酸与水以任意比互溶
C.10mL1mol·L-1的醋酸溶液恰好与10mL1mol·L-1的NaOH溶液完全反应
D.在相同条件下,醋酸溶液的导电性比盐酸弱
答案 D
解析 A项中若醋酸完全电离,则c平(H+)=1mol·L-1,说明醋酸为强电解质,不符合题意;C项是与强碱的反应,不能说明其电离程度的大小;D项是在相同条件下,比较二者导电性强弱,醋酸溶液的导电性弱,说明醋酸溶液中离子浓度小,即醋酸的电离程度小,盐酸中的HCl是完全电离的,故说明醋酸是部分电离,为弱电解质。
【考点】 弱电解质的电离平衡及移动
【题点】 证明弱电解质的常用方法
2.c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一样多,则下列说法正确的是( )
A.反应开始时的速率:
甲>乙
B.反应结束时的c(H+):
甲<乙
C.反应开始时的酸的物质的量浓度:
甲=乙
D.反应所需时间:
甲>乙
答案 BD
解析 盐酸(甲)和醋酸(乙),两种溶液中氢离子浓度相等,所以反应开始时的速率相等,A错误;若最后锌全部溶解且放出气体一样多,可能是盐酸恰好反应而醋酸过量,也可能是盐酸和醋酸都过量,如果盐酸恰好反应而醋酸过量,则反应后溶液的c(H+)大小为乙>甲,B正确;c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),醋酸是弱电解质,氯化氢是强电解质,所以c(HCl)
【考点】 弱电解质的电离平衡及移动
【题点】 一元强酸与一元弱酸的比较
3.(2019·北京朝阳区高二月考)醋酸的电离方程式为CH3COOH(aq)H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔH>0。
25℃时,0.1mol·L-1醋酸溶液的Ka=
=1.75×10-5mol·L-1。
下列说法正确的是( )
A.向该溶液中滴加几滴浓盐酸,平衡逆向移动,平衡时溶液中c平(H+)减小
B.向该溶液中加少量CH3COONa固体,平衡正向移动
C.该温度下,0.01mol·L-1醋酸溶液的Ka<1.75×10-5mol·L-1
D.升高温度,c平(H+)增大,Ka增大
答案 D
解析 A项,向该溶液中滴加几滴浓盐酸,H+浓度增大,平衡逆向移动,平衡时溶液中c平(H+)增大,错误;B项,向该溶液中加少量CH3COONa固体,CH3COO-浓度增大,平衡逆向移动,错误;C项,电离平衡常数只与温度有关,该温度下0.01mol·L-1醋酸溶液的Ka=1.75×10-5mol·L-1,错误;D项,电离吸热,升高温度平衡正向移动,c平(H+)增大,Ka增大,正确。
【考点】 弱电解质的电离平衡
【题点】 影响弱电解质电离平衡的因素
4.现有0.1mol·L-1氨水10mL,加蒸馏水稀释到1L后,下列变化中正确的是( )
①电离程度增大 ②c平(NH3·H2O)增大 ③NH
数目增多 ④c平(OH-)增大 ⑤导电性增强
⑥
增大 ⑦
减小
A.①②③B.①③⑤C.①③⑥D.②④⑥
答案 C
解析 氨水中的溶质属于弱电解质,存在电离平衡:
NH3·H2ONH
+OH-,加水稀释,平衡正向移动,电离程度增大,NH
和OH-的物质的量增多,但c平(NH3·H2O)、c平(OH-)均减小,溶液的导电性减弱,故①③正确,②④⑤错误;氨水稀释过程中,由于n(NH
)增多,n(NH3·H2O)减少,故
增大,⑥正确;Kb=
,加水稀释时,Kb不变,⑦错误。
【考点】 弱电解质电离平衡及移动
【题点】 弱电解质的稀释
5.(2019·河南南阳一中期中)25℃时,三种酸的电离平衡常数如表所示,据此回答下列问题。
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数/mol·L-1
Ka=1.7×10-5
Ka1=4.2×10-7
Ka2=5.6×10-11
Ka=4.7×10-8
(1)一般情况下,当温度升高时,电离平衡常数Ka______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)下列四种离子结合质子能力最强的是_____________(填字母)。
a.CO
b.ClO-
c.CH3COO-d.HCO
(3)体积均为10mL、pH均为2的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1000mL,稀释过程中pH变化如图所示
则HX的电离平衡常数________(填“>”“=”或“<”,下同)醋酸的电离平衡常数;稀释后,HX溶液中水电离出来的c平(H+)________醋酸溶液中水电离出来的c平(H+);用同浓度的NaOH溶液分别中和上述两种酸溶液,恰好中和时消耗NaOH溶液的体积:
醋酸溶液__________HX溶液。
答案
(1)增大
(2)a (3)> > >
解析
(1)升高温度能够促进弱电解质的电离,所以当温度升高时,Ka增大。
(2)四种酸根离子对应的酸的酸性强弱顺序为CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO
,酸性越强,酸根离子结合氢离子的能力越弱,则四种离子结合质子的能力由大到小的顺序是CO
>ClO->HCO
>CH3COO-。
(3)加水稀释促进弱酸电离,pH相同的不同酸稀释相同的倍数,pH变化大的酸的酸性强,pH变化小的酸的酸性弱;酸或碱抑制水的电离,酸中氢离子或碱中氢氧根离子浓度越大其抑制水电离的程度越大。
根据图知,pH相同的醋酸溶液和HX溶液稀释相同的倍数,HX溶液的pH变化大,则HX的酸性大于醋酸,所以HX的电离平衡常数大于醋酸的电离平衡常数;稀释后醋酸溶液中氢离子浓度大于HX溶液中氢离子浓度,所以醋酸抑制水电离的程度大于HX,则HX溶液中水电离出来的c平(H+)大于醋酸溶液中水电离出来的c平(H+);pH=2的HX溶液和醋酸溶液,因为HX的酸性大于醋酸,所以醋酸的浓度大于HX,因此等体积的两种酸,醋酸的量多,用同浓度的NaOH溶液分别中和上述两种酸溶液,恰好中和时消耗NaOH溶液的体积:
醋酸溶液>HX溶液。
【考点】 弱电解质的电离平衡
【题点】 电离平衡常数
一、选择题:
每小题只有一个选项符合题意。
1.在0.2mol·L-1的CH3COOH溶液中,当CH3COOHH++CH3COO-已达平衡时,若要使CH3COOH的电离程度减小,溶液中的c平(H+)增大,应加入( )
A.CH3COONa固体B.氨水
C.HClD.H2O
答案 C
解析 A项,向CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体,CH3COONa溶于水电离出CH3COO-,抑制CH3COOH的电离,CH3COOH的电离程度减小,溶液中的c平(H+)减小,错误;B项,向CH3COOH溶液中加入氨水,氨水和H+反应,促进CH3COOH的电离,CH3COOH的电离程度增大,但溶液中的c平(H+)减小,错误;C项,向CH3COOH溶液中加入HCl,c平(H+)增大,抑制CH3COOH的电离,CH3COOH的电离程度减小,正确;D项,稀释CH3COOH溶液,促进CH3COOH的电离,CH3COOH的电离程度增大,但c平(H+)减小,错误。
【考点】 弱电解质的电离平衡
【题点】 电离平衡的影响因素
2.(2020·石家庄月考)在0.1mol·L-1的HCN溶液中存在如下电离平衡:
HCNH++CN-,下列叙述正确的是( )
A.加入少量NaOH固体,平衡正向移动
B.加水,平衡逆向移动
C.滴加少量0.1mol·L-1的HCl溶液,溶液中c平(H+)减小
D.加入少量NaCN固体平衡正向移动
答案 A
解析 加入NaOH固体,OH-与HCN电离产生的H+反应,平衡正向移动,A项正确;加水,平衡正向移动,B项错误;滴加少量0.1mol·L-1的HCl溶液,c平(H+)增大,C项错误;加入少量NaCN固体,c平(CN-)增大,平衡逆向移动,D项错误。
【考点】 弱电解质的电离平衡
【题点】 电离平衡的影响因素
3.(2020·杭州期末)已知:
①H2S是二元弱酸;②CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4。
向H2S溶液中通入或加入少量的以下物质:
①CuSO4;②SO2;③Cl2。
其中能使溶液中c平(H+)增大的是( )
A.①②B.①③
C.②③D.①②③
答案 B
解析 H2S溶液中存在平衡:
H2SH++HS-,HS-H++S2-。
向其中加入少量的CuSO4时,Cu2+会与S2-结合生成CuS沉淀,c平(S2-)减小,平衡向右移动,溶液中c平(H+)增大;SO2能与H2S反应生成S和H2O,平衡向左移动,c平(H+)减小;Cl2与H2S反应生成S和HCl,HCl是强酸,溶液中c平(H+)增大。
综上所述,B项正确。
【考点】 弱电解质的电离平衡
【题点】 电离平衡的影响因素
4.(2020·南昌一中期末)一元弱酸HA溶液中存在电离平衡:
HAA-+H+。
将1.0molHA加入水中制得1.0L溶液,下列图示中,表示溶液中HA、H+、A-的物质的量浓度随时间变化的曲线正确的是( )
答案 C
解析 根据弱酸HA的电离平衡知,溶液中HA的浓度由大到小,D项错误;溶液中A-、
H+的浓度由0逐渐增大,A、B项错误;平衡时,HA浓度的减少量等于A-、H+浓度的增加量,C项正确。
【考点】 弱电解质的电离平衡
【题点】 有关弱电解质电离的图像
5.(2019·黑龙江牡丹江第一高级中学高二月考)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
减小,可以采取的措施是( )
A.通入少量HCl气体B.升高温度
C.加少量冰醋酸D.加水
答案 C
解析 通入少量HCl气体,增加了氢离子的浓度,平衡左移,c平(CH3COOH)增大,但是溶液中氢离子浓度增大的程度更大,所以
增大,A项错误;弱电解质的电离为吸热过程,升高温度醋酸的电离平衡向右移动,电离程度增大,则
增大,B项错误;加少量冰醋酸,醋酸浓度增大,弱电解质的浓度增大,电离程度越小,则
减小,C项正确;加水稀释,c平(H+)和c平(CH3COOH)均减小,但是电离平衡正向移动,则
增大,D项错误。
【考点】 电离平衡的移动
【题点】 弱电解质电离的影响因素
6.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图所示。
分别滴加0.1mol·L-1NaOH溶液至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy,则( )
A.x为弱酸,Vx
C.y为弱酸,Vx
答案 C
解析 由题图知:
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,而y为弱酸。
pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH至pH=7时需NaOH溶液的体积y要比x大。
【考点】 一元强酸和弱酸的比较
【题点】 一元强酸和弱酸的稀释
7.常温下有体积相同的四种溶液:
①pH=3的CH3COOH溶液 ②pH=3的盐酸 ③pH=11的氨水 ④pH=11的NaOH溶液。
下列说法正确的是( )
A.若将四种溶液稀释100倍,溶液pH大小顺序:
③>④>①>②
B.③和④分别用等浓度的硫酸溶液中和,消耗硫酸溶液的体积:
③=④
C.①与②分别与足量镁粉反应,生成H2的量:
①<②
D.②和③混合,所得混合溶液的pH大于7
答案 D
解析 pH=3的CH3COOH溶液中c(CH3COOH)>10-3mol·L-1,pH=3的盐酸中c(HCl)=
10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(NH3·H2O)>10-3mol·L-1,pH=11的NaOH溶液中c(NaOH)=10-3mol·L-1。
A项,稀释促进弱电解质的电离,则若将四种溶液稀释100倍,溶液pH大小顺序:
③>④>②>①,错误;B项,由于氨水的浓度大于氢氧化钠,所以等体积的③和④分别用等浓度的硫酸溶液中和,消耗硫酸溶液的体积:
③>④,错误;C项,由于醋酸的浓度大于盐酸,则等体积的①与②分别与足量镁粉反应,生成H2的量:
①>②,错误;D项,②和③混合,碱的物质的量远远大于酸的物质的量,所以所得混合溶液的pH大于7,正确。
【考点】 强酸(碱)与弱酸(碱)的比较
【题点】 强弱电解质的比较
8.(2020·成都期末)相同温度下,有浓度均为0.10mol·L-1、体积均为V0的MOH溶液和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,其pH随lg
的变化如图所示,下列叙述错误的是( )
A.MOH的碱性强于ROH的碱性
B.ROH的电离程度:
b点大于a点
C.若两溶液无限稀释,则它们的OH-浓度相等
D.当lg
=2时,若两溶液同时升高温度,则
增大
答案 D
解析 相同温度下,相同浓度的一元碱溶液,其pH越大则碱性越强,根据图像知,未加水稀释时,相同浓度条件下,MOH溶液的pH大于ROH溶液的pH,说明MOH的电离程度大于ROH,则MOH的碱性强于ROH的碱性,A项正确;由图像可以看出ROH为弱碱,弱电解质在稀释过程中其电离程度增大,b点溶液的体积大于a点,则ROH的电离程度:
b点大于a点,B项正确;若两种溶液无限稀释,最终其溶液中OH-的浓度接近于纯水中OH-的浓度,所以它们的OH-浓度相等,C项正确;因碱性:
MOH>ROH,当lg
=2时,由于ROH是弱电解质,升高温度能促进ROH的电离,则
减小,D项错误。
【考点】 一元强碱和一元弱碱
【题点】 有关强弱电解质的图像分析
9.常温下,关于溶液的稀释,下列说法正确的是( )
A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5
B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c平(H+)=1×10-6mol·L-1
C.将1L0.1mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2L,pH=13
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
答案 C
解析 A项,pH=3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动,稀释100倍时,3 c平(OH-)= mol·L-1=1×10-8mol·L-1=水电离的c(OH-),而水电离的c平(H+)=水电离的c(OH-)=1×10-8mol·L-1;C项,将1L0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液稀释为2L时,c平(OH-)= mol·L-1=0.1mol·L-1,c平(H+)=1×10-13mol·L-1,pH=13;D项,NaOH是强碱溶液,无论怎么稀释,pH在常温下不可能为6,只能无限接近于7。 【考点】 强弱电解质比较 【题点】 强弱电解质的稀释 二、选择题: 每小题有一个或两个选项符合题意。 10.(2020·金华校级期中)某温度下,相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,溶液pH随溶液体积变化的
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- 第3章 第2节 第1课时 弱电解质的电离平衡 课时 电解质 电离 平衡