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弱电解质的电离
弱电解质的电离平衡
教学目标:
1.判断电解质、非电解质,比较某些物质的导电能力大小;
2.外界条件对电离平衡的影响及电离平衡的移动;
3.将电离平衡理论用于解析某些化学问题;
4.同浓度(或同pH)强、弱电解质溶液的比较;
知识重、难点:
1.电解质与非电解质、强电解质与弱电解质等概念的理解;
2.弱电解质的电离平衡(建立、特征、影响因素);
3.电离方程式的书写;
4.电离常数与电离度;
5.同浓度(或同pH)强、弱电解质溶液的比较
知识点详解:
知识点一电解质与非电解质、强电解质与弱电解质
电解质
非电解质
概念
在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物
在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物
相同点
均为化合物
不同点
一定条件下能电离产生离子
不能电离,不能导电
本质区别
在水溶液里或熔融状态下自身能发生电离
在水溶液里和熔融状态下自身都不能发生电离
属类
酸、碱、盐、金属氧化物、水等
非金属氧化物、非酸性气态氢化物、部分有机物
示例
NaCl、H2SO4、NaOH
蔗糖、酒精
【特别提示】
(1)电解质、非电解质都是化合物,单质既不是电解质也不是非电解质;
(2)在水溶液里或熔融状态下,化合物本身电离出自由移动的离子而导电时,才是电解质,如NH3、CO2等的水溶液能够导电,但NH3、CO2却是非电解质,因为是NH3、CO2溶于水与水发生反应生成的NH3·H2O、H2CO3电离出的自由移动的离子而使溶液导电的;
(3)电解质不一定导电(如固态NaCl),导电物质不一定是电解质(如Cu);非电解质不导电,但不导电的物质不一定是非电解质;
(4)电解质溶液里的导电能力由自由移动的离子浓度与离子所带的电荷决定;
强电解质
弱电解质
相同点
都是电解质,在水溶液中都能电离,都能导电,与溶解度
无关
不同点
电离程度
完全电离
部分电离
电离过程
不可逆过程
可逆过程,存在电离平衡
表示方法
用等号“==”
用可逆符号“
”
电解质在溶液中粒子形成
水合离子
弱电解质分子、水合离子
电离方程式
HCl==H++Cl—
NH3·H2O
NH4++OH—
举例
HCl、H2SO4、NaOH、Ba(OH)2、K2SO4等
CH3COOH、NH3·H2O、HClO、H2CO3、H2O等
【说明】
(1)强电解质、弱电解质与其溶解性无关;
某些难溶或微溶于水的盐,由于其溶解度很小,如果测其溶液的导电能力,往往是很弱的。
但是其溶于水的部分,却是完全电离的,所以它们任然属于强电解质,例如:
CaCO3、BaSO4等。
相反,少数盐尽管能溶于水,但只有部分电离,仍属于弱电解质。
(2)导电能力强不一定是强电解质,强电解质不一定导电能力强;
(3)电解质溶液的导电不同于金属的导电;
【例1】某固体化合物A不导电,但熔化或溶于水都能完全电离。
下列关于物质A的说法中,正确的是()
A.A是非电解质B.A是强电解质
C.A是共价化合物D.A是弱电解质
【例2】关于强、弱电解质的叙述正确的是()
A.强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物
C.强电解质的水溶液中无溶质分子,弱电解质的水溶液中有溶质分子
D.强电解质的水溶液导电能力强,弱电解质的水溶液导电能力弱
【例3】现有如下各化合物:
①酒精,②氯化铵,③氢氧化钡,④氨水,⑤蔗糖,⑥高氯酸,⑦氢硫酸,⑧硫酸氢钾,⑨磷酸,⑩硫酸;
请用以上物质的序号填写下列空白。
(1)属于电解质的有____________________;
(2)属于强电解质的有__________________;
(3)属于弱电解质的有____________;
知识点二弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的建立
在一定条件(温度、浓度)下,当电解质分子电离呈离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡的状态。
平衡建立过程的v—t图像如右图所示。
(2)电离平衡的特征
①逆:
弱电解质的电离过程是可逆的,存在电离平衡;
②动:
v(电离)=v(结合)≠0的动态平衡;
③等:
v(电离)=v(结合);
④定:
条件一定,分子与离子浓度一定;
⑤变:
条件改变,平衡破坏,发生移动;
(3)影响电离平衡的因素
当溶液的温度、浓度以及离子浓度改变时,电离平衡都会发生移动,符号勒沙特列原理,其规律是:
①浓度:
浓度越大,电离程度越小。
在稀释溶液时,电离平衡向右移动,而离子浓度会减小;
②温度:
温度升高,电离程度越大。
因电离过程是吸热过程,升温时平衡向右移动;
③同离子效应:
如在醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,增大了CH3COO—浓度,平衡左移,电离程度减小;加入稀HCl,平衡也会左移,电离程度也减小;
④能反应的物质:
如在醋酸溶液中加入锌或NaOH溶液,平衡右移,电离程度增大;
以醋酸(CH3COOH)为例归纳如下:
实例(稀溶液)
CH3COOH
H++CH3COO—;△H>0
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
n(H+)
c(CH3COO—)
c(CH3COOH)
电离度(α)
导电能力
Ka
加水稀释
向右
增大
减小
减小
减小
增大
减弱
不变
加入少量
冰醋酸
向右
增大
增大
增大
增大
减小
增强
不变
加HCl(g)
向左
增大
增大
减小
增大
减小
增强
不变
加NaOH(s)
向右
减小
减小
增大
减小
增大
增强
不变
加入
CH3COONa(s)
向左
减小
减小
增大
增大
减小
增强
不变
加入镁粉
向右
减小
减小
增大
减小
增大
增强
不变
升高温度
向右
增大
增大
增大
减小
增大
增强
增大
【例4】在100mL0.1mol·L-1的醋酸溶液中,欲使醋酸的电离程度增大,H+浓度减小,可采用的方法是()
A.加热
B.加入100mL0.1mol·L-1的醋酸溶液
C.加入少量的0.5mol·L-1的硫酸
D.加入少量的1mol·L-1的NaOH溶液
【例5】把0.05molNaOH固体,分别加入下列100mL溶液中,溶液的导电能力变化不大的是
①自来水 ②0.5mol·L-1盐酸 ③0.5mol·L-1醋酸④0.5mol·L-1NH4Cl溶液
A.①②B.②④C.③④D.②③
【例6】下列对氨水溶液中存在的电离平衡NH3·H2O
NH
+OH-叙述正确的是( )
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量浓盐酸,溶液中c(OH-)增大
C.加入少量浓NaOH溶液,电离平衡正向移动
D.加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NH
)减少
知识点三电离方程式的书写
1.强电解质
完全电离,符号用“==”,如
HCl==H++Cl—
CH3COONH4==CH3COO—+NH4+
Ba(OH)2==Ba2++2OH—
酸式盐的电离有两种情况:
①强酸的酸式盐完全电离,如:
NaHSO4==Na++H++SO42—
②弱酸的酸式盐强中有弱,如:
NaHCO3==Na++HCO3—
HCO3—
H++CO32—
2.弱电解质
部分电离,符号用“
”
①多元弱酸分步电离,以第一步电离为主,如:
H2CO3
H++HCO3—
HCO3—
H++CO32—
②多元弱碱用一步电离表示。
如:
Cu(OH)2
Cu2++2OH—
③两性氢氧化物双向电离。
如:
H++AlO2—+H2O
Al(OH)3
Al3++3OH—
知识点四电离平衡常数与电离度
(1)电离度
①概念:
达到电离平衡时,已电离的弱电解质浓度与弱电解质的初始浓度的比叫做弱电解质的电离度;
②表示:
α=
③影响因素:
温度和浓度。
温度升高,电离度增大;一般而言,弱电解质溶液的浓度越大,电离度越小,浓度越小,电离度越大;
④意义:
反映弱电解质的电离程度,比较同温度、同浓度时弱电解质的相对强弱;
(2)电离常数
①概念:
在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积跟溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数,用K表示(酸Ka表示,碱用Kb表示)。
②表示方法:
对于可逆反应AB
A++B+,有:
K=
,如CH3COOH的Ka=
。
对于多元弱酸,其电离时分步进行的,每步各有电离常数,通常用Ka1、Ka2、Ka3等分别表示。
Ka1﹥﹥Ka2>>Ka3。
例如:
H2S
H++HS—Ka1=
HS—
H++S2—Ka2=
③影响因素:
温度,Ka(或Kb)只随温度变化而变化,不随浓度变化而变化;
④意义:
反映弱酸、弱碱酸碱性的相对强弱。
在一定温度下,Ka越大(多元弱酸以Ka1为依据),弱酸的电离程度就越大,溶液浓度相同时c(H+)也越大,弱酸的酸性越强;
【例7】(2009年珠海质检)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.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为:
K1 【例8】已知下面三个数据: 7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10分别是三种酸的电离平衡常数,若已知这些酸可发生如下反应: ①NaCN+HNO2===HCN+NaNO2, ②NaCN+HF===HCN+NaF, ③NaNO2+HF===HNO2+NaF。 由此可判断下列叙述中,不正确的是() A.HF的电离平衡常数为7.2×10-4 B.HNO2的电离平衡常数为4.9×10-10 C.根据①③两个反应即可知三种酸的相对强弱 D.HNO2的电离平衡常数比HCN大,比HF小 知识点五一元强酸与一元弱酸的比较 一盐酸和醋酸为例,列表格如下: 比较项目 等物质的量浓度、等体积的盐酸(a)与醋酸(b) 相同pH、相同体积的盐酸(a)与醋酸(b) c(H+) a>b a=b pH或物质的量浓度 pH: a<b 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(CH3COO—)与 c(Cl—)大小 c(Cl—)>c(CH3COO—) c(Cl—)=c(CH3COO—) 中和NaOH的量 相同 a<b 与足量Zn反应产 生H2的起始速率 a>b a=b(开始后b>a) 与总量Zn反应 产生H2的体积 a=b a<b 分别加该酸钠 盐固体后pH 盐酸: 不变 醋酸: 变大 盐酸: 不变 醋酸: 变大 一元强碱(如NaOH)与一元弱碱(如NH3·H2O)的比较规律类似。 【例9】相同体积、相同氢离子浓度的强酸溶液和弱酸溶液分别跟足量的镁完全反应,下列说法正确的是() A.弱酸溶液产生较多的氢气B.强酸溶液产生较多的氢气 C.两者产生等量的氢气D.无法比较两者产生氢气的量 【例10】相同体积的pH=3的强酸溶液和弱酸溶液分别跟足量的镁完全反应,下列说法正确的是 A.弱酸溶液产生较多的氢气B.强酸溶液产生较多的氢气 C.两者产生等量的氢气D.无法比较两者产生氢气的量 【例11】一定温度下有: a.盐酸 b.硫酸 c.醋酸三种酸; (1)当其物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是______________; (2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH能力的顺序是____________; (3)当其c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序为______________; (4)当其c(H+)相同、体积相同时,分别加入足量锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序为__________; (5)当c(H+)相同、体积相同时,同时加入锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时的反应速率________,反应所需时间__________; (6)将c(H+)相同的三种酸均稀释10倍后,c(H+)由大到小的顺序是: ________________________________________________________________________。 知识点六证明弱电解质的实验方法 要证明某电解质是弱电解质,关键在于一个“弱”字,即证明它只是部分电力或其溶液中存在电离平衡。 以一元弱酸HA为例,证明它是弱电解质的常用方法有: 角度 依据(实验设计或现象) 结论 酸溶液的pH ①0.1mol·L—1的HA溶液pH>1(室温下); ②将pH=2的HA溶液稀释100陪,稀释后 2<pH<4; HA时一元弱酸,是若点击诶之。 其中(5)(6)项还能证明HA的 酸性比H2CO3弱 盐溶液的pH NaA溶液的pH>7(室温下) 溶液的导电性 0.1mol·L—1的HCl和HA溶液,前者的导 电能力明显更强 与金属反应的速率 相同浓度的HCl和HA溶液,与相同(形状、颗粒大小)的金属或碳酸盐反应,前者的反 应速率快 其钠盐能与弱酸反应生成HA CO2通入NaA溶液中有HA生成 不与碳酸氢钠溶液反应 HA溶液不与NaHCO3溶液反应 【例12】在甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是()(双选) A.1mol/L的甲酸溶液中c(H+)约为1×10-2mol/L B.甲酸能与水以任意比例互溶 C.1mol/L的甲酸溶液10mL恰好与10mL1mol/L的NaOH溶液完全反应 D.在相同条件下,等浓度的甲酸溶液的导电性比盐酸弱 【例13】(09海南卷 6)已知室温时,0.1mo1/L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 【例14】(2007年高考上海化学卷)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 课后提升 ※必做题 1.(2009年山东潍坊月考)下列物质中,其水溶液能导电,溶于水时化学键被破坏,且该物质属于非电解质的是() A.SO2B.BaSO4C.Cl2D.C2H5OH 2.下列说法正确的是() A.根据溶液中有CH3COOH、CH3COO-和H+即可证明CH3COOH达到电离平衡状态 B.根据溶液中CH3COO-和H+的物质的量浓度相等可证明CH3COOH达到电离平衡状态 C.当NH3·H2O达到电离平衡时,溶液中NH3·H2O、NH 和OH-的浓度相等 D.H2CO3是分步电离的,电离程度依次减弱 3.等物质的量下列各状态的电解质,自由离子数由大到小的排列顺序是() ①熔融的NaHSO4②NaHSO4水溶液③NaHCO3水溶液④H2CO3溶液 A.①②③④B.④②③①C.②③①④D.②①③④ 4.在25℃时,0.1mol·L-1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液中,它们的电离平衡常数分别为4.6×10-4、1.8×10-4、4.9×10-10、K1=4.3×10-7和K2=5.6×10-11,其中氢离子浓度最小的是() A.HNO2B.HCOOHC.HCND.H2CO3 5.下列事实可以证明氨水是弱碱的有() A.氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁 B.铵盐受热易分解 C.0.1mo1/L氨水可以使酚酞试液变红 D.0.1mo1/L氯化铵溶液的pH约为5 6.将0.lmol·L—1醋酸溶液加水稀释,下列说法正确的是() A.溶液中c(H+)和c(OH—)都减小B.溶液中c(H+)增大 C.醋酸电离平衡向左移动D.溶液的pH增大 7.(2009年安徽蚌埠质检)把1L0.1mol/L醋酸溶液用蒸馏水稀释到10L,下列叙述正确的是() A.c(CH3COOH)变为原来的1/10B.c(H+)变为原来的 C.c(CH3COO-)/c(CH3COOH)的比值增大D.溶液的导电性增强 8.(2009年广州联考)对氨水溶液中存在的电离平衡NH3·H2O NH4++OH-,下列叙述正确的是 A.加水后,溶液中n(OH-)增大 B.加入少量浓盐酸,溶液中c(OH-)增大 C.加入少量浓NaOH溶液,电离平衡向正反应方向移动 D.加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NH4+)减少 9.(高考上海卷)已知0.1mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡: CH3COOH CH3COO-+H+,要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)值增大,可以采取的措施是()(双选) A.加少量烧碱溶液B.升高温度 C.加少量冰醋酸D.加水 10.将一定体积的某NaOH溶液分成两等份,一份用pH=2的一元酸HA溶液中和;另一份用pH=2的一元酸HB溶液中和。 当恰好完全中和时,HA溶液消耗的体积和HB溶液消耗的体积分别为V1和V2,则下列叙述正确的是() A.若V1>V2,则说明HA的酸性比HB的酸性弱 B.因为两种酸溶液的pH相等,故V1一定等于V2 C.若V1>V2,则说明HA的酸性比HB的酸性强 D.因为两种酸溶液的pH相等,所以HA与HB的酸性相同 11.(高考山东理综)氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,只改变某一条件,下列叙述正确的是 A.再通入少量氯气, 减小 B.通入少量SO2,溶液漂白性增强 C.加入少量固体NaOH,一定有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-) D.加入少量水,水的电离平衡向正反应方向移动 12.如图是在一定温度下,向不同电解质溶液中加入新物质时溶液的导电性能发生变化,其电流强度(I)随新物质加入量(m)的变化曲线,以下四个导电性实验,其中与A图变化趋势一致的是__________,与B图变化趋势一致的是__________,与C图变化趋势一致的是________。 ①氢氧化钡溶液中滴入硫酸溶液至过量;②醋酸溶液中滴入氨水至过量; ③澄清石灰水中通入CO2至过量;④氯化铵溶液中逐渐加入适量氢氧化钠固体; 13.双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但H2O2比H2O更显酸性。 (1)若把H2O2看成是二元弱酸,请写出在水中的电离方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)鉴于H2O2显弱酸性,它能同强碱作用形成正盐,在一定条件下也可形成酸式盐。 请写出H2O2与Ba(OH)2作用形成盐的化学方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)水电离生成H3O+和OH-叫作水的自偶电离。 同水一样,H2O2也有极微弱的自偶电离,其自偶电离的方程式为: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 14.(2009年郑州模拟)有甲、乙两份等体积、浓度均为0.1mol/L的氨水,pH为11。 (1)甲用蒸馏水稀释100倍,则NH3·H2O的电离平衡将向________(填“促进”或“抑制”)电离的方向移动,溶液的pH将为________(填序号)。 A.9~11之间B.11C.12~13之间D.13 (2)乙用0.1mol/L的氯化铵溶液稀释100倍,稀释后的乙溶液与稀释后的甲溶液相比较,pH________(填“甲大”、“乙大”或“相等”),其原因是______________________________ ________________________________________________________________________。 15.有0.1mol/L的盐酸(a)、硫酸(b)、醋酸(c)各50mL,试比较: (1)三种酸的氢离子浓度由大到小的顺序是________;三种酸的pH由大到小的顺序是________。 (2)三种酸跟足量的锌反应,开始时产生H2的速率由大到小的顺序是________。 (不考虑Zn的纯度及表面积等问题) (3)三种酸跟足量的锌反应产生H2的体积由大到小的顺序是________。 (4)三种酸分别跟0.1mol/L的NaOH溶液中和,消耗NaOH体积由大到小顺序是________。 (5)三种酸分别跟50mL0.lmol/L的NaOH溶液反应后,溶液的pH由大到小顺序是________。 16.某温度下,在500mL醋酸溶液中,溶有醋酸3.00g,其中有醋酸根离子0.0005mol。 (1)求此溶液中醋酸的电离平衡常数Ka; (2)若在上述溶液中加入0.5mol醋酸钠固体,求溶液中的c(H+)。 ※选做题 1(09广东理科基础 33)下列说法正确的是() A.向0.1mol/LNa2CO3溶液中滴加酚酞,溶液变红 B.Al3+、NO3—、Cl—、CO32—、Na+可大量共存于pH=2的溶液中 C.乙醇和乙酸都能溶于水,都是电解质 D.分别与等物质的量的HCl和H2SO4反应时,消耗NaOH的物质的量相同 2.(2007山东卷)物质的量浓度相同时,下列既能跟NaOH溶液反应、又能跟盐酸反应的溶液中pH最大的是() A.Na2CO3溶液B.NH4HCO3溶液 C.NaHCO3溶液D.NaHSO4溶液 3.(2009年广东汕头一模)同一温度下,强电解质溶液a、弱电解质溶液b、金属导体c,三者的导电能力相同,若升高温度后,它们的导电能力强弱的顺序是( ) A.a=b=cB.b>a>c C.c>a>bD.b>c>a 4.(2008年广东化学)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
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