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溶液中的离子平衡专题
一、弱电解质的电离
【考纲解读】
(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。
(4)了解电离平衡常数
【考点知识梳理】
一、电解质和非电解质
1、电解质:
电解质包括的物质:
2、非电解质:
非电解质常见的物质:
『例1』判断下列说法中正确的是()
①氯气的水溶液导电,所以氯气是电解质。
②二氧化碳的水溶液能导电,二氧化碳是电解质。
③硫酸钡的水溶液不导电,但是硫酸钡是电解质。
④氯化钠溶液的水溶液能导电,氯化钠溶液是电解质。
A.①③B.③C.①③④D.都不正确
二、强电解质与弱电解质
1、强电解质:
强电解包括的物质有:
强电解质在水溶液存在的形式:
2、弱电解质:
弱电解质包括的物质有:
弱电解质在溶液中存在的形式
『注意』注意电离和电解的区别
『例2』下列说法正确的是()
A.氯化钠溶液在电流作用下电离成钠离子和氯离子
B.强电解质溶液不一定比弱电解质的导电性强
C.共价键的极性强的化合物一定是强电解质
D.强、弱电解质的导电性只由它们的浓度决定
3、电离方程式的书写
⑴强电解质用“”,弱电解质用“”。
⑵多元弱酸分步电离,以第一步为主
例如:
NH3·H2OH3PO4(为主)
(3)酸式盐:
强酸的酸式盐完全电离,如NaHSO4
弱酸的酸式盐强中有弱,如NaHCO3HCO3-
『例3』下列电离方程式正确的是()
A.NaHSO4
Na++H++SO42一B.NaHCO3
Na++HCO3一
C.H2S
2H++S2- D.HF+H2O
F-+H3O+
三、弱电解质的电离平衡
1、概念:
在一定条件(如温度,压强)下,当电解质分子电离成离子的速率和
离子重新结合成分子的速率时,电离过程就达到了状态,这叫做电离平衡。
2、电离平衡的建立(画出v-t图像)
3、特征:
4、影响电离平衡的因素
(1)内因:
(2)外因:
①温度:
弱电解质的电离为过程,升温,平衡移动,离子浓度
②浓度:
A、加入弱电解质,平衡,离子浓度,电离程度
B、加水稀释:
平衡,离子浓度,但离子的物质的量。
注:
酸溶液加水稀释,c(H+),c(OH-)。
碱溶液加水稀释,c(OH-),c(H+)。
③加入其他物质
A、同离子效应:
加入同种离子,平衡,
B、发生化学反应,具体问题具体分析
『问题讨论』在0.1mol/L的CH3COOH中存在下列平衡:
CH3COOH
H++CH3COO-,按下表所示改变条件,请把相应的变化填入下表空格内。
条件的改变
平衡移动的方向
C(H+)
n(H+)
电离程度
升温
加水稀释
加少量冰CH3COOH
加CH3COONa(s)
通入HCl(g)
加入少量NaOH(s)
加入锌粒
『例4』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+)减小D.加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动
5、电离平衡常数(Ka):
(1)表达式
(1)对于一元弱酸HA:
Ka=
(2)对于一元弱碱BOH:
Kb=
(2)特点
①离平衡常数是的函数,不变K不变;,K值增大。
②相同条件下,K值越大,表示该弱电解质越易,所对应的酸性或碱性相对越。
即值大小可判断弱电解质相对强弱。
③多元弱酸的各级电离常数的大小关系是,故其酸性决定于第一步电离。
『例5』下列关于电离平衡常数(K)的说法中正确的是( )
A.电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱B.电离平衡常数(K)与温度无关
C.不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数(K)不同D.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为:
K1 6、一元强酸和一元弱酸的比较 等物质的量浓度的盐酸 (a)与醋酸溶液(b) 等pH的盐酸(a)与 醋酸溶液(b) 物质的量浓度 溶液导电性 c(Cl-)与c(CH3COO-)大小 等体积溶液中和NaOH的量 开始与金属反应的速率 等体积溶液与过量活泼金属产生H2的量 『例6』某温度下,相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,pH随溶液体积变化的曲线如图所示。 据图判断正确的是( ) A.Ⅱ为盐酸稀释时pH的变化曲线 B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强 C.a点Ka的数值比c点Ka的数值大 D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度 题组一 条件改变时电离平衡移动结果的判断 1.(2011·新课标全国卷,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. 2.(2012·上海,17)将100mL1mol·L-1的NaHCO3溶液等分为两份,其中一份加入少许冰醋酸,另外一份加入少许Ba(OH)2固体,忽略溶液体积变化。 两份溶液中c(CO )的变化分别是( ) A.减小、减小B.减小、增大C.增大、增大D.增大、减小 题组二 选取措施使电离平衡定向移动 3.在CH3COOH溶液中存在如下平衡: CH3COOHH++CH3COO-。 加入少量下列固体物质,能使平衡逆向移动的是( ) A.NaClB.CH3COONaC.Na2CO3D.NaOH 4.稀氨水中存在着下列平衡: NH3·H2ONH +OH-,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使c(OH-)增大,应加入适量的物质是( ) 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 题组三 影响电离平衡常数的因素及其应用 1.25℃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 1.7×10-5 K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 3.0×10-8 请回答下列问题: (1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为 _____________________________________________________________________。 (2)同浓度的CH3COO-、HCO 、CO 、ClO-结合H+的能力由强到弱的顺序为______________________________________________________________________。 (3)物质的量浓度均为0.1mol·L-1的下列四种物质的溶液: a.Na2CO3,b.NaClO,c.CH3COONa,d.NaHCO3,pH由大到小的顺序是____________(填编号)。 (4)常温下0.1mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数据一定变小的是________(填序号)。 A.c(H+)B.c(H+)/c(CH3COOH)C.c(H+)·c(OH-)D.c(OH-)/c(H+)E. 若该溶液升高温度,上述5种表达式的数据增大的是_________________________。 (5)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_____________ _____________________________________________, 稀释后,HX溶液中由水电离出来的c(H+)________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸溶液中由水电离出来的c(H+),理由是____________________________。 题组四 有关电离平衡常数的定量计算 2.已知室温时,0.1mol·L-1某一元酸HA在水中有1.0%电离,此酸的电离平衡常数为____________。 3.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)=1.5×10-5。 若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO +H+的平衡常数K1=________。 (已知: 10-5.60=2.5×10-6) 题组五 强酸与弱酸的比较 1.今有室温下四种溶液,有关叙述不正确的是( ) 序号 ① ② ③ ④ pH 11 11 3 3 溶液 氨水 氢氧化钠溶液 醋酸 盐酸 A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大B.②③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)>c(OH-) C.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH①>②>④>③ D.V1L④与V2L①溶液混合后,若混合后溶液pH=7,则V1<V2 2.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________________。 (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______________________________。 题组六 判断弱电解质的方法 3.为了证明醋酸是弱电解质,甲、乙、丙、丁四人分别选用下列试剂进行实验: 0.1 mol·L-1醋酸溶液、0.1mol·L-1盐酸、pH=3的盐酸、pH=3的醋酸、CH3COONa晶体、NaCl晶体、CH3COONH4晶体、蒸馏水、锌粒、pH试纸、酚酞、NaOH溶液等。 (1)甲取出10mL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_______________________________。 (2)乙将pH=3醋酸和盐酸,各取1mL,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10mL,然后分别加入质量相同的锌粒,醋酸放出H2的速率快,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗? ________________ (4)丁用CH3COONa晶体、NaCl晶体、蒸馏水和酚酞试验,也论证了醋酸是弱酸的事实,该同学的试验操作和现象是______________________________________________________________________。 4.下列事实中一定不能证明CH3COOH是弱电解质的是( ) ①常温下某CH3COONa溶液的pH=8②用CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗 ③等pH、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多 ④0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH=2.1⑤CH3COONa和H3PO4反应,生成CH3COOH ⑥0.1mol·L-1的CH3COOH溶液稀释100倍,pH<3 A.②B.②⑤C.①③⑤D.③④⑤⑥ 5.(2009·山东理综,15)某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,平衡pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。 据图判断正确的是( ) A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH值变化曲线B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强 C.a点Kw的数值比c点Kw的数值大D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度 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 二、水的电离和溶液的酸碱性 一、水的电离和水的离子积 1.水的电离 ⑴水是一种极弱的电解质,自身能微弱的电离: H2O H++OH-ΔH>0 实验测得: 25℃时,1L水中只有1×10-7mol的水分子发生电离,故25℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=mol/L 2.水的离子积 在一定温度下,c(H+)和c(OH-)的乘积是一个常数,称为水的离子积常数,简称,用符号Kw表示。 KW=c(H+)×c(OH-) ⑴一定温度下,Kw是一个常数: 25℃时,Kw=,而在100℃时Kw=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-12 ⑵水的电离是个吸热的过程: 温度升高,Kw。 【注意】: ①水的离子积是水电离平衡时的性质,不仅适用于纯水,也适用于酸、碱的水溶液。 如25℃时,不管是酸性溶液还是碱性溶液,都有H+和OH-并存,且Kw=c(H+)×c(OH-)=10-14. ②在任何溶液中,水电离出来的c(H+)和c(OH-)总是相等的,即c(H+)水=c(OH-)水。 【练习】: 某温度下,纯水中c(H+)=2×10-7mol/L,则此时c(OH-)=;该温度下向纯水中滴加盐酸,使c(H+)=5×10-6mol/L,则此时c(OH-)=。 3.影响水的电离程度大小的因素: ⑴温度的影响规律: 升高温度,水的电离程度. ⑵溶质对水电离度的影响: ①加入酸,c(H+)增大,水的电离平衡向移动,水的电离程度。 ②加入碱,c(OH-)增大,水的电离平衡向移动,水的电离程度。 ③加入因水解而使溶液呈酸性或呈碱性的盐,使水的电离程度。 ④加入因电离而使溶液呈酸性的酸式盐,如: NaHSO4,相当于加入酸的作用,使水的电离程度。 【练习】: ①填表格 条件变化 移动情况 电离程度 c(H+) c(OH-) c(H+)和c(OH-)关系 Kw变化 纯水 c(H+)c(OH-) 升温 c(H+)c(OH-) 加HCl c(H+)c(OH-) 加NaOH c(H+)c(OH-) 加NH4Cl c(H+)c(OH-) 加CH3COONa c(H+)c(OH-) 加NaCl c(H+)c(OH-) 加Na c(H+)c(OH-) 【总结】: ①温度: 温度升高,水的电离; ②酸、碱水的电离;(填促进或抑制); 例题、向纯水中加入少量的KHSO4固体(温度不变),则溶液的() A.pH值升高B.酸性增强C.[H+]和[OH-]的乘积增大D.OH-离子浓度减小 ③下列操作会使水的电离平衡向电离方向移动,且pH<7的是 A.向水中加少量Na2CO3B.向水中加少量FeCl3 C.向水中加少量NaHSO4D.将水加热到90℃ ④25℃时,水的电离达到平衡: H2O H++OH-;△H>0,下列叙述正确的是 () A.向水中加入氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW不变 C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c(H+)降低D.将水加热,KW增大,pH不变 二、溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系 溶液酸碱性的判断主要是看和的相对大小. c(H+)c(OH-),溶液呈中性; c(H+)c(OH-),溶液成酸性,且c(H+)越,酸性越强; c(H+)c(OH-),溶液成碱性,且c(OH-)越,碱性越强。 【练习】 ①、在25℃时,Kw=c(H+)×c(OH-)=10-14,所以25℃时: 中性溶液c(H+)c(OH-)=mol/L 酸性溶液c(H+)10-7mol/Lc(OH-); 碱性溶液c(H+)10-7mol/Lc(OH-)。 三、水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算(25℃时) (1)中性溶液: c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol/L。 (2)酸性溶液 H+来源于的电离和的电离,而OH-只来源于。 【练习】: 25℃时c(H+)浓度为0.01mol/L的盐酸中,水电离出的c(H+)=mol/L。 (3)碱性溶液 OH-来源于电离和电离,而H+只来源于。 【练习】: 25℃时c(OH-)浓度为0.01mol/L的NaOH溶液中,水电离产生的c(OH-)=mol/L。 (4)水解呈酸性或碱性的盐溶液: H+和OH-均由电离产生。 【练习】: c(H+)浓度为0.01mol/L的NH4Cl溶液中由水电离出的c(H+)=mol/L; c(OH-)浓度为0.01mol/L的Na2CO3溶液中由水电离出的c(OH-)=mol/L。 四、溶液的酸碱性与pH的关系(PH适用于表示稀溶液的酸碱性,区间0—14)。 ⑴pH: 水溶液里c(H+)浓度的负对数叫做pH,即pH= c(H+)越大,pH越。 溶液的越强;反之亦然。 c(H+)增大10倍,pH 【注意】: ①常温下(25℃),若pH,溶液呈中性;pH,溶液呈中性;pH,溶液呈中性。 ②pOH的定义和求法类似于pH 【练习】: (1)某温度下,某溶液的pH=7,该溶液一定是中性溶液吗? (2)某温度下纯水的c(H+)==2.0×10-7mol/L。 在此温度下,某溶液中由水电离出的c(H+)为4.0×10-13mol/L,则该溶液的pH值可能是。 (lg4=0.6) 五、pH的计算: ⑴单一溶液: 先判断溶液的酸碱性,再进行如下分析。 ①强酸: 先求出溶液c(H+),再通过pH=-lgc(H+)求溶液的pH: 【练习】①、常温下(25℃),0.01mol·L-1HCl溶液的pH为 ②常温下(25℃),将含4.9×10-3gH2SO4的溶液稀释致1L,所得溶液的pH值为 ②强碱: 先求出溶液c(OH-),再通过c(H+)=Kw/c(OH-)求出溶液中c(H+),最后求得溶液pH。 【练习】①常温下(25℃),0.001mol·L-1NaOH溶液的pH为。 ②常温下(25℃),某KOH溶液中,c(H+)=1×10-10mol·L-1,则该溶液的pH为。 【总结】: 求pH的顺序是: c(OH-)——→c(H+)——→pH ③弱酸 【练习】求25℃时,0.1mol·L-1HCN溶液的pH值。 (已知Ka(HCN)=4.9×10-10,lg7=0.85) ④弱碱 【练习】求25℃时,0.1mol·L-1NH3·H2O溶液的pH值(Kb=1.8×10-5,只需列出式子))。 ⑵两种溶液混合后pH的计算 ①两种强酸混合: (先求n(H+)总,除以总体积,求出c(H+)总) 【练习】pH=3和pH=5的盐酸等体积混合,求混合溶液的pH值(lg5.05=0.7、lg2=0.3)。 【思考】若把上题改为: pH=3的盐酸和pH=5的硫酸等体积混合,则混合溶液的pH为 【规律】a、当两强酸溶液pH差≧2时,等体积混合液的pH=pH小+0.3(把稀溶液(pH较大的)当作水来处理), 如pH=1和pH=5的盐酸等体积混合后,溶液的pH为 ②两种强碱混合: 【练习】将pH值为8的NaOH溶液与pH值为10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中的c(H+)最接近于。 混合液的pH为 A. (10-8+10-10)mol·L-1B.(10-8+10-10)mol·L-1C.(1×10-14+5×10-5)mol·L-1 D.2×10-10mol·L-1E.9.7F.8.3 【解题思路】先求混合液的c(OH-),再求混合液的c(H+)→pH。 【规律】b、当两强碱溶液pH差≧2时,等体积混合液的pH=pH大—0.3。 ③强酸与强碱的混合: 先判断溶液酸碱性(看中和后剩余的是H+还是OH—): a、若呈酸性: 直接求混合后的c(H+),再代入公式,求pH b、若呈碱性: 先求混合后的c(OH-)总,再通过c(H+)=Kw/c(OH-)求出溶液中c(H+),再求pH 【练习】 ①100mL0.6mol·L-1盐酸加到等体积0.4mol·L-1NaOH溶液中,所得溶液中的pH值是()。 A.0.2B.0.7C.1.0D.2.0 ②、等体积的0.1mol/L的盐酸与0.06mol/L的Ba(OH)2溶液混合后,溶液的pH等于() A.2.0B.12.3C.1.7D.12.0 六、溶液的稀释 1、强酸、强碱稀释: ①对于强酸溶液,c(H+)每稀释10倍,pH增大1个单位,但不突破7。 如: pH=3盐酸10mL稀释至1L,其稀释液pH为。 【思考】pH=5的盐酸1mL稀释至1L,溶液的PH是否等于8? ②对于强碱溶液,c(OH-)每稀释10倍,pH减小1个单位,但不突破7。 如: pH=13NaOH溶液10mL稀释至1L,其稀释液pH为。 2、弱酸、弱碱的稀释: 弱酸、弱碱稀释过程中会促进电离,所以pH变化不如强酸、强碱时大 【练习】: ①pH=4的醋酸体积稀释至原来的10倍,则pH值大小范围﹤pH﹤ ②(2011福建高考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 【综合练习】 1.25℃,某电解质的水溶液中,由水电离出的氢离子浓度c(H+)为1×10-amol/L,下列说法不正确的是( ) A.a<7时,水的电离一定受到促进;B.a>7时,水的电离一定受到抑制; C.a<7时,溶液的pH一定为a;D.a>7时,溶液的pH为
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