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学案38弱电解质的电离平衡
第九章 水溶液中的离子平衡
学案38 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.了解电解质在水溶液中的电离,以及电解质溶液的导电性。
3.了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。
知识点一 强、弱电解质
1.电解质与非电解质
(1)电解质:
在________里或________状态下能导电的________;
(2)非电解质:
在水溶液里和熔融状态下______不能导电的________。
2.强电解质和弱电解质
(1)概念
电解质
(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分________化合物及某些________化合物。
弱电解质主要是某些________化合物。
问题思考
1.
(1)强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质导电能力强吗?
(2)能导电的物质一定是电解质吗?
2.强电解质一定易溶于水吗?
易溶于水的电解质一定是强电解质吗?
3.电离方程式的书写
(1)强电解质用______,弱电解质用______。
(2)多元弱酸分步电离,且第一步电离程度远远大于第二步,如碳酸电离方程式:
________________________________________________________________________,
________________________________________________________________________。
(3)多元弱碱电离方程式一步写成,如氢氧化铁电离方程式:
_________________。
知识点二 弱电解质的电离平衡
1.概念
弱电解质的电离平衡是指在一定条件下(温度、浓度),弱电解质__________的速率和
______________的速率相等的状态。
如下图所示:
2.特征
3.外界条件的影响
电离平衡是一个吸热过程,主要受温度、浓度的影响。
(1)浓度:
增大弱电解质的浓度,电离平衡________移动,溶质分子的电离程度减小;增大离子的浓度,电离平衡向左移动,溶质分子的电离程度________。
(2)温度:
升高温度,电离平衡______移动,电离程度增大;降低温度,电离平衡向左移动,电离程度________。
问题思考
3.电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小吗?
离子的浓度一定增大吗?
知识点三 电离常数
1.表达式
对一元弱酸HA:
HA
H++A- Ka=____________。
对一元弱碱BOH:
BOH
B++OH- Kb=______________。
2.特点
(1)电离常数只与__________有关,升温,K值________。
(2)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是Ka1≫Ka2≫Ka3,所以其酸性主要决定于第一步电离。
3.意义
电离常数数值的大小,可以估算弱电解质电离的趋势。
K值越大,电离程度越大,酸(或碱)性越强。
如相同条件下常见弱酸的酸性强弱:
H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO
问题思考
4.为什么说温度升高电离平衡常数(Ka或Kb)增大?
5.为什么多元弱酸的Ka1≫Ka2≫Ka3?
一、外界条件对弱电解质电离的影响
以CH3COOH
CH3COO-+H+平衡体系为例,填写下列表格。
加水
加热
加少量NaOH(s)
加少量CH3COONa(s)
加少量HCl(g)
加少量冰醋酸
平衡移动
电离程度
n(H+)
c(H+)
pH
溶液导电性
典例导悟1
(2011·福州质检)在一定温度下,冰醋酸加水
稀释过程中,溶液的导电能力如图所示。
请回答:
(1)“O”点导电能力为“0”的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)A、B、C三点pH由小到大的顺序是____________________________________。
(3)A、B、C三点电离程度最大的是________,其理由是______________________
________________________________________________________________________。
变式演练1 在0.1mol·L-1CH3COOH溶液中存在如下电离平衡:
CH3COOH
CH3COO-+H+,对于该平衡,下列叙述正确的是( )
A.加入水时,平衡向逆反应方向移动
B.加入少量NaOH固体,平衡向正反应方向移动
C.加入少量0.1mol·L-1HCl溶液,溶液中c(H+)增大
D.加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动
二、强酸与弱酸(或强碱与弱碱)的比较
以盐酸和醋酸的电离为例,用“>”、“<”、“=”或相应汉字填写下表。
等物质的量浓度的盐酸(a)与醋酸(b)
pH或物质的量浓度
pH:
a
物质的量浓度:
a__b
溶液导电性
a__b
a__b
水的电离程度
a__b
a__b
c(Cl-)与c(CH3COO-)大小
c(Cl-)__c(CH3COO-)
c(Cl-)__c(CH3COO-)
等体积溶液中和NaOH的量
a__b
a__b
分别加该酸的钠盐固体后pH
a:
不变
b:
____
a:
不变
b:
____
开始与金属反应的速率
a__b
a__b
等体积溶液与过量活
泼金属产生H2的量
a__b
a__b
典例导悟2
下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是( )
A.相同浓度的两溶液中c(H+)相同
B.100mL0.1mol·L-1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠
C.pH=3的两溶液稀释100倍,pH都为5
D.两溶液中分别加入少量对应的钠盐,c(H+)均明显减小
听课记录:
变式演练2 (2011·吉林月考)pH=1的
两种酸溶液A、B各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.A、B两种酸溶液的物质的量浓度一定相等
B.稀释后,A酸溶液的酸性比B酸溶液弱
C.若a=4,则A是强酸,B是弱酸
D.若1 题组一 强、弱电解质 1.(2011·全国理综,6)等浓度的下列稀溶液: ①乙酸、②苯酚、③碳酸、④乙醇,它们的pH由小到大排列正确的是( ) A.④②③①B.③①②④ C.①②③④D.①③②④ 2.(2009·海南,6)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=4 B.升高温度,溶液的pH增大 C.此酸的电离平衡常数约为1×10-7 D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍 3.(2008·北京理综,11)下列叙述正确的是( ) A.将稀氨水逐滴加入稀硫酸中,当溶液pH=7时,c(SO )>c(NH ) B.两种醋酸溶液的物质的量浓度分别为c1和c2,pH分别为a和a+1,则c1=10c2 C.pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合,滴入石蕊溶液呈红色 D.向0.1mol·L-1的氨水中加入少量硫酸铵固体,则溶液中 增大 题组二 弱电解质的电离平衡 4.判断正误 (1)0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1,(原因是)CH3COOH CH3COO-+H+( ) (2010·北京理综-10A) (2)由0.1mol·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可推知BOH溶液存在BOH===B++OH-( ) (2010·福建理综-10C) (3)醋酸在醋酸钠溶液中电离的程度大于在纯水中电离的程度( ) (2010·全国理综Ⅱ-8C) (4)某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释1倍后,溶液的pH=b,则a>b( ) (2010·全国理综Ⅰ-9A) 5.(2011·课标全国卷,10)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. D. 6.(2011·福建理综,10)常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是( ) A.将溶液稀释到原体积的10倍 B.加入适量的醋酸钠固体 C.加入等体积0.2mol·L-1盐酸 D.提高溶液的温度 7.(2011·山东理综,14)室温下向10mLpH=3的醋酸溶液中加水稀释后,下列说法正确的是( ) A.溶液中导电粒子的数目减少 B.溶液中 不变 C.醋酸的电离程度增大,c(H+)亦增大 D.再加入10mLpH=11的NaOH溶液,混合液pH=7 8.(2010·重庆理综,13)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右图所示。 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 C.y为弱酸,Vx 9.[2010·浙江理综-26 (1) (2)]①25℃时,弱电解质的电离平衡常数: Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,Ka(HSCN)=0.13,难溶电解质的溶度积常数: Ksp(CaF2)=1.5×10-10。 ②25℃时,2.0×10-3mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示: 请根据以上信息回答下列问题: (1)25℃时,将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如图所示: 反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 ________________________________________________________________________, 反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-)________c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka≈________,列式并说明得出该平衡常数的理由 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 题组一 强弱电解质 1.下列说法正确的是( ) A.强电解质溶液一定比弱电解质溶液的导电性强 B.强电解质的稀溶液中不存在溶质分子 C.强电解质都是离子化合物,而弱电解质都是共价化合物 D.不同的弱电解质只要物质的量的浓度相同,电离程度也相同 2.(2011·临沂模拟)有关常温下pH均为3的醋酸和硫酸的说法正确的是( ) A.两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度均为1×10-11mol·L-1 B.分别加水稀释100倍后,两种溶液的pH仍相同 C.醋酸中的c(CH3COO-)和硫酸中的c(SO )相等 D.分别加入足量锌片,两种溶液生成H2的体积不相同 3.已知下面三个数据: 7.2×10-4mol·L-1、4.6×10-4mol·L-1、4.9×10-10mol·L-1分别是下列有关的三种酸的电离常数,若已知下列反应可以发生: NaCN+HNO2===HCN+NaNO2 NaCN+HF===HCN+NaF NaNO2+HF===HNO2+NaF。 由此可判断下列叙述不正确的是( ) A.K(HF)=7.2×10-4mol·L-1 B.K(HNO2)=4.9×10-10mol·L-1 C.根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HF>HNO2>HCN D.K(HCN) 4.常温下,有甲、乙两份体积为1L,浓度均为0.1mol·L-1的醋酸溶液,其pH为3,①甲用蒸馏水稀释100倍后,溶液的pH变为x;②乙与等体积、浓度为0.2mol·L-1的NaOH混合,在混合液中: n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=ymol,x、y的正确答案组合为( ) A.3;0.1B.5;0.2 C.3 5.下列关于电离常数(K)的说法中正确的是( ) A.电离常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱 B.电离常数(K)与温度无关 C.不同浓度的同一弱电解质,其电离常数(K)不同 D.多元弱酸各步电离常数相互关系为: K1≫K2≫K3 题组二 弱电解质的电离平衡 6.(2011·无锡模拟)在醋酸溶液中,CH3COOH电离达到平衡的标志是( ) A.溶液显电中性 B.溶液中检测不出CH3COOH分子存在 C.氢离子浓度恒定不变 D.c(H+)=c(CH3COO-) 7.H+浓度相同的等体积的盐酸A和醋酸B,分别和锌反应,若最后仅有一种溶液中存在锌,且放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是( ) ①反应所需要的时间B>A ②开始反应时的速率A>B ③参加反应的锌的物质的量A=B ④反应过程的平均速率B>A ⑤盐酸里有锌剩余 ⑥醋酸里有锌剩余 A.③④⑥B.②③⑥C.③④⑤D.①②⑤ 题组三 实验探究 8.用实验确定某酸HA是弱电解质。 两同学的方案如下: 甲: ①称取一定质量的HA配制0.1mol·L-1的溶液100mL; ②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。 乙: ①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100mL; ②分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL; ③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度和质量相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。 (1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是________________。 (2)甲方案中说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH______1(选填“>”、“<”或“=”)。 (3)乙方案中说明HA是弱电解质的现象是___________________________________。 ①装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;②装HA溶液的试管中放出H2的速率快;③两个试管中产生气体的速率一样快。 (4)请你评价: 乙方案中难以实现之处和不妥之处: ____________________________ ________________________________________________________________________。 (5)请你提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 9.已知NH3·H2O和CH3COOH的电离常数在同温条件下近似相等。 现有pH试纸、0.1mol·L-1氨水、0.1mol·L-1盐酸、0.1mol·L-1NaOH溶液、CH3COONH4固体和蒸馏水。 请应用化学平衡知识设计一个实验(只限于选用上述试剂),证明NH3·H2O为弱电解质(弱碱)。 学案38 弱电解质的电离平衡 【课前准备区】 知识点一 1. (1)水溶液 熔融 化合物 (2)都 化合物 2. (1)全部 强酸 强碱 大多数盐 部分 弱酸 弱碱 水 (2)离子 共价 共价 3. (1)=== (2)H2CO3 H++HCO HCO H++CO (3)Fe(OH)3 Fe3++3OH- 知识点二 1.电离成离子 离子结合成分子 2.= ≠ 3. (1)向右 减小 (2)向右 减小 知识点三 1. 2. (1)温度 增大 问题思考 1. (1)导电能力强弱要看溶液中离子浓度大小,离子浓度大的,导电性强,若强电解质溶液中离子浓度很小,而弱电解质溶液中离子浓度大,则弱电解质溶液导电能力强。 (2)能导电的物质不一定是电解质,如Cu、氯水等。 2.强电解质不一定易溶于水,如CaCO3、BaSO4都是强电解质,易溶于水的也不一定是强电解质,如NH3、H2O、H3PO4、HF等,故强、弱电解质与溶解性无必然联系。 3.都不一定。 如对于CH3COOH CH3COO-+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。 4.由于电解质的电离是吸热过程,升高温度,电离程度增大,故Ka或Kb增大。 5. (1)一级电离电离出的H+抑制了二级电离,依次类推。 (2)一级电离完成后,酸式酸根离子是一个阴离子,从阴离子中电离出H+是比较耗能的,且酸式酸根离子带的负电荷越多,电离出H+越困难。 【课堂活动区】 一、右移 右移 右移 左移 左移 右移 增大 增大 增大 减小 减小 减小 增大 增大 减小 减小 增大 增大 减小 增大 减小 减小 增大 增大 增大 减小 增大 增大 减小 减小 减小 增大 增大 增大 增大 增大 二、< > = < = > = = < 变大 变大 > = = < 典例导悟 1. (1)冰醋酸是纯净的固体醋酸,没有水存在,醋酸没有电离,因而导电能力为0 (2)B (3)C 弱电解质的电离程度随浓度的减小而增大 解析 (1)开始时,冰醋酸中无水,不电离,无自由移动离子,故导电能力为0。 (2)从图中可看出,导电能力B>A>C,则其离子浓度: B>A>C,故c(H+)也是B>A>C,可知pH关系。 (3)弱电解质的电离与浓度有关,浓度越小,电离程度越大,故应为C。 2.B [盐酸是强酸,醋酸是弱酸,二者浓度相同时电离出H+浓度不相同,A错;同浓度、同体积的两酸中和氢氧化钠的能力相同,B正确;pH=3的两酸溶液稀释100倍时,盐酸pH=5,而醋酸pH<5,因稀释时促进了醋酸的电离,C错;盐酸中加入对应的钠盐(NaCl),c(H+)不变,故D错。 ] 变式演练 1.BC 2.A 【课后练习区】 高考集训 1.D [乙酸、碳酸和苯酚为弱电解质,其酸性强弱关系为乙酸>碳酸>苯酚,乙醇为非电解质,则等浓度的四种溶液pH由小到大的排列顺序为乙酸<碳酸<苯酚<乙醇。 ] 2.B [根据HA在水中的电离度可算出c(H+)=0.1%×0.1mol·L-1=10-4mol·L-1,所以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,所以c(H+)将增大,pH值会减小;C选项可由平衡常数表达式算出K= =1×10-7mol·L-1,所以C正确;c(H+)=10-4mol·L-1,所以c(H+,水电离)=10-10mol·L-1,前者是后者的106倍。 ] 3.C [A项,由电荷守恒知c(H+)+c(NH )=2c(SO )+c(OH-),pH=7,c(H+)=c(OH-),故2c(SO )=c(NH ),c(SO )<c(NH );B项,醋酸越浓,电离程度越小,当c1=10c2时,前者溶液中H+浓度达不到后者溶液中H+浓度的10倍,pH相差不到1;C项,醋酸远远过量;D项,加入(NH4)2SO4固体,抑制NH3·H2O的电离,则 减小。 ] 4. (1)√ 解析 因CH3COOH是弱酸,不能完全电离。 (2)× 解析 0.1mol·L-1BOH溶液的pH=10,说明BOH为弱碱,弱碱不能完全电离,存在电离平衡。 (3)× 解析 醋酸可发生电离: CH3COOH CH3COO-+H+,而醋酸钠提供大量的CH3COO-,从而导致上述可逆反应向逆反应方向移动,醋酸电离程度减弱。 (4)× 解析 对酸溶液进行稀释,氢离子浓度降低,pH增大。 5.D [HF为弱酸,存在电离平衡: HF H++F-。 根据勒夏特列原理: 当改变影响平衡的一个条件,平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动,但平衡的移动不能完全消除这种改变,故加水稀释,平衡正向移动,但c(H+)减小,A错误;电离常数只受温度的影响,温度不变,电离常数Ka不变,B错误;当溶液无限稀释时,c(F-)不断减小,但c(H+)接近10-7mol·L-1,所以 减小,C错误; = ,由于加水稀释,平衡正向移动,所以溶液中n(H+)增大,n(HF)减小,所以 增大,D正确。 ] 6.B [醋酸是弱酸,稀释10倍同时也促进了其电离,溶液的pH<(a+1),A错误;醋酸根离子水解显碱性,向酸溶液中加入适量碱性溶液可以使pH增大1,B正确;盐酸完全电离,加入盐酸后溶液的pH ] 7.B [A项,醋酸加水稀释,促进电离,导电粒子的数目增加,故A错误;B项,由于温度不变,电离平衡常数K= = · 不变,由于KW不变,则题给比值不变,故B正确;C项,醋酸加水稀释,电离程度增大,但c(H+)变小,故C错误;D项,加入10mLpH=11的NaOH溶液,醋酸过量,混合后溶液显酸性,故D错误。 ] 8.C [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,而y为弱酸。 pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH至pH=7时需NaOH溶液的体积则y要比x大。 ] 9. (1)HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率较快 < (2)10-3.45(或3.5×10-4) Ka= ,当c(F-)=c(HF)时,Ka=c(H+),查图中的交点处即为c(F-)=c(HF),故所对应的pH即为Ka的负对数 解析 (1)Ka(CH3COOH)=1.8×10-5
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