版高考化学复习水溶液中的离子平衡第1节弱电解质的电离平衡学案新人教版.docx
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版高考化学复习水溶液中的离子平衡第1节弱电解质的电离平衡学案新人教版
第1节 弱电解质的电离平衡
【考纲要求】
理解弱电解质在水中的电离平衡。
能利用电离平衡常数进行相关计算。
考点一 弱电解质的电离平衡
1.电离平衡的概念
在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到平衡状态。
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.外界条件对电离平衡的影响
(1)温度:
升高温度,电离平衡向电离方向移动,电离程度增大,原因是电离过程吸热(填“吸热”或“放热”)。
(2)浓度:
加水稀释,使弱电解质的浓度减小,电离平衡向电离的方向移动,电离程度增大。
(3)同离子效应:
如向CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体,溶液中c(CH3COO-)增大,CH3COOH的电离平衡向左(填“左”或“右”)移动,电离程度减小,c(H+)减小,pH增大。
5.电离过程是可逆过程,可直接用化学平衡移动原理去分析电离平衡。
以0.1mol·L-1CH3COOH溶液为例:
实例
CH3COOHH++CH3COO- ΔH>0
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
K
加水稀释
正向
增大
减小
减弱
不变
加入少量
冰醋酸
正向
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
逆向
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
正向
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
正向
减小
减小
增强
不变
升高温度
正向
增大
增大
增强
增大
1.CaCO3难溶于水,其属于弱电解质( )
2.强电解质的导电能力一定比弱电解质的导电能力强( )
3.共价化合物一定是弱电解质( )
4.氨气溶于水,当c(OH-)=c(NH
)时,表明氨水电离处于平衡状态( )
5.稀释弱电解质溶液时,所有粒子浓度都会减小( )
6.弱电解质的电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大( )
7.室温下,由0.1mol·L-1一元碱BOH的pH=10,可知溶液中存在BOH===B++OH-( )
答案:
1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.×
题组一 考查电离平衡状态的理解
1.在醋酸溶液中,CH3COOH的电离达到平衡的标志是( )
A.溶液显电中性
B.溶液中无CH3COOH分子
C.氢离子浓度恒定不变
D.c(H+)=c(CH3COO-)
解析:
选C。
醋酸溶液中存在的电离平衡有CH3COOHCH3COO-+H+、H2OH++OH-,阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数永远相等,与是否达到电离平衡无关,A错;CH3COOH是弱电解质,溶液中一定存在CH3COOH分子,B错;依据电离方程式,不管是否达到平衡,都有c(H+)>c(CH3COO-),D错;氢离子浓度恒定不变,电离达到平衡,C对。
2.下列有关电离平衡的叙述中不正确的是( )
A.电解质在溶液中达到电离平衡时,溶质电离出的离子浓度不一定相等
B.电离平衡时,由于分子和离子的浓度不断发生变化,所以说电离平衡是动态平衡
C.电离平衡是相对的、暂时的,当外界条件改变时,平衡就会发生移动
D.电解质达到电离平衡后,各种离子的浓度不再变化
解析:
选B。
电解质在溶液中达到电离平衡时,各种离子的浓度保持不变,但并不一定相等,此时弱电解质电离成离子的速率和离子相互结合生成分子的速率相等,但不等于零,所以电离平衡是动态平衡,这种平衡是相对的、暂时的,当外界条件改变时,平衡会发生移动,故B错误,A、C、D正确。
题组二 考查外界条件对电离平衡移动的影响
3.稀氨水中存在着下列平衡:
NH3·H2ONH
+OH-,若要使平衡向左移动,同时使c(OH-)增大,应加入的适量物质或采取的措施是( )
①NH4Cl固体 ②硫酸 ③NaOH固体 ④水 ⑤加热
⑥加入少量MgSO4固体
A.①②③⑤ B.③⑥
C.③D.③⑤
解析:
选C。
若在氨水中加入NH4Cl固体,c(NH
)增大,平衡向左移动,c(OH-)减小,①不符合题意;硫酸中的H+与OH-反应,使c(OH-)减小,平衡向右移动,②不符合题意;当在氨水中加入NaOH固体后,c(OH-)增大,平衡向左移动,③符合题意;若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向右移动,c(OH-)减小,④不符合题意;电离属于吸热过程,加热平衡向右移动,c(OH-)增大,⑤不符合题意;加入MgSO4固体发生反应:
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,溶液中c(OH-)减小,平衡向右移动,⑥不符合题意。
4.H2S水溶液中存在电离平衡H2SH++HS-和HS-H++S2-。
下列说法正确的是( )
A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大
B.通入过量SO2气体,平衡向左移动,溶液pH增大
C.滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液pH减小
D.加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),溶液中所有离子浓度都减小
解析:
选C。
向H2S溶液中加水,平衡向右移动,但溶液体积增大,溶液中H+浓度减小,A错误。
通入SO2,可发生反应:
2H2S+SO2===3S↓+2H2O,SO2过量时,SO2与水反应生成的H2SO3酸性比氢硫酸强,因此溶液pH减小,B错误。
滴加新制氯水,发生反应:
H2S+Cl2===2HCl+S↓,H2S浓度减小,平衡向左移动,反应生成的盐酸为强酸,溶液酸性增强,pH减小,C正确。
加入少量CuSO4固体,发生反应:
CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4,溶液中S2-浓度减小,H+浓度增大,D错误。
考点二 电离平衡常数[学生用书P118]
1.表达式
(1)对于一元弱酸HA:
HAH++A-,电离平衡常数K=
。
(2)对于一元弱碱BOH:
BOHB++OH-,电离平衡常数K=
。
2.特点
(1)电离平衡常数只与温度有关,升温,K值增大。
(2)多元弱酸的各级电离平衡常数的大小关系是K1≫K2≫K3…,故其酸性取决于第一步。
3.意义
―→
―→
4.关于电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例)
HX H+ + X-
c(HX) 0 0
c(HX)-c(H+)c(H+)c(H+)
则K=
=
。
(1)已知c(HX)和c(H+),求电离平衡常数
由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,可做近似处理:
c(HX)-c(H+)≈c(HX),则K=
,代入数值求解即可。
(2)已知c(HX)和电离平衡常数,求c(H+)
由于K值很小,c(H+)的数值很小,可做近似处理:
c(HX)-c(H+)≈c(HX),则c(H+)=
,代入数值求解即可。
1.电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱( )
2.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为K1 3.弱电解质的电离平衡右移,电离平衡常数一定增大( ) 4.电离平衡常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离平衡常数小的酸溶液中的c(H+)大( ) 5.对于0.1mol·L-1的氨水,加水稀释后,溶液中c(NH )·c(OH-)变小( ) 6.向CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水, 先增大再减小( ) 7.室温下,向10mLpH=3的醋酸溶液中加水稀释后,溶液中 不变( ) 答案: 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.√ 题组一 考查电离平衡常数的应用 1.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 解析: 选B。 该题中涉及三个反应,由题中三个化学反应方程式(强酸制弱酸)可以得出: HF、HNO2、HCN的酸性依次减弱。 酸性越强,电离平衡常数越大,据此将三个K值与酸对应起来,故A正确,B错误;反应①说明酸性HNO2>HCN,反应③说明酸性HF>HNO2,故C、D正确。 2.相同温度下,根据三种酸的电离常数,下列判断正确的是( ) 酸 HX HY HZ 电离常数K 9×10-7 9×10-6 1×10-2 A.三种酸的强弱关系: HX>HY>HZ B.反应HZ+Y-===HY+Z-能够发生 C.相同温度下,0.1mol/L的NaX、NaY、NaZ溶液,NaZ溶液pH最大 D.相同温度下,1mol/LHX溶液的电离常数大于0.1mol/LHX溶液的电离常数 解析: 选B。 表中电离常数大小关系: HZ>HY>HX,所以酸性强弱为HZ>HY>HX,可见A、C不正确。 电离常数只与温度有关,与溶液浓度无关,D不正确。 题组二 考查关于电离平衡常数的计算 3.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 解析: 选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会减小;C选项可由平衡常数表达式算出: K= =1×10-7;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。 4.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)=1.5×10-5mol·L-1。 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) 解析: H2CO3H++HCO K1= = =4.2×10-7。 答案: 4.2×10-7 考点三 强酸(碱)与弱酸(碱)的比较[学生用书P119] 1.一元强酸与一元弱酸的比较 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) pH或物质的量浓度 pH: a<b 物质的量 浓度: a<b 溶液的导电性 a>b a=b 水的电离程度 a<b a=b 加水稀释等倍数pH的变化量 a>b a>b 等体积溶液中和NaOH反应的量 a=b a<b 分别加该酸的钠盐固体后pH a: 不变,b: 变大 a: 不变,b: 变大 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 2.改变条件,强酸和弱酸的曲线变化比较 (1)相同体积、相同浓度的盐酸和醋酸 ①加入足量的Zn,V(H2)与时间的变化曲线 ②加水稀释,pH变化的曲线 (2)相同体积、相同pH的盐酸和醋酸 ①加入足量的Zn,V(H2)与时间的变化曲线 ②加水稀释,pH变化的曲线 题组一 考查一元强酸(碱)与一元弱酸(碱)的多角度比较 1.关于pH相同的醋酸和盐酸,下列叙述不正确的是( ) A.取等体积的醋酸和盐酸分别稀释至原溶液的m倍和n倍,结果两溶液的pH仍然相同,则m>n B.取等体积的两种酸溶液分别与完全一样的足量锌粒反应,开始时反应速率盐酸大于醋酸 C.取等体积的两种酸溶液分别中和NaOH溶液,醋酸消耗NaOH的物质的量比盐酸多 D.两种酸溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-) 解析: 选B。 A项,由于弱酸溶液中存在电离平衡,故稀释相同倍数时,弱酸的pH变化小,现pH变化相等,则弱酸稀释的倍数大,正确;B项,由于两者的pH相同,故开始时反应速率相等,不正确;C项,pH相同的情况下,醋酸的浓度远大于盐酸,故等体积时醋酸消耗的氢氧化钠多,正确;D项,根据电离关系可知,正确。 2.现有室温下四种溶液,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pH: ①>②>④>③ D.V1L④与V2L①溶液混合后,若混合后溶液pH=7,则V1<V2 解析: 选D。 醋酸钠溶液显碱性,所以A正确,也可以从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COO-: a.与盐酸中的H+结合生成CH3COOH;b.使醋酸中电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,两溶液中H+浓度均减小,所以pH均增大。 B项,假设均是强酸强碱,且物质的量浓度相同,等体积混合后溶液呈中性,但③醋酸是弱酸,其浓度远远大于②,即混合后醋酸过量,溶液显酸性: c(H+)>c(OH-),B正确。 分别加水稀释10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3·H2ONH +OH-右移,使①pH>10,同理醋酸稀释后pH<4,C正确。 假设均是强酸强碱,混合后溶液呈中性,V1=V2,但①氨水是弱碱,其浓度远远大于④盐酸,所以需要的①氨水少,即V1>V2,D错误。 题组二 考查一强一弱比较的图像分析 3.相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( ) 解析: 选C。 强酸完全电离,中强酸部分电离,随着反应的进行,中强酸会继续电离出H+,所以溶液②产生氢气的体积多,在相同时间内,②的反应速率比①快。 4.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NaOH溶液(c=0.1mol·L-1)至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy,则下列判断正确的是( ) A.x为弱酸,Vx B.x为强酸,Vx>Vy C.y为弱酸,Vx D.y为强酸,Vx>Vy 解析: 选C。 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,y为弱酸。 pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH溶液至pH=7时消耗NaOH溶液的体积y比x大。 [学生用书P120] 1.下列说法正确的是( ) A.(2016·高考全国卷Ⅲ,13A)向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中 减小 B.(2016·高考全国卷Ⅲ,13C)向盐酸中加入氨水至中性,溶液中 >1 C.(2015·高考重庆卷)稀醋酸中加入少量醋酸钠能增大醋酸的电离程度 D.(2015·高考重庆卷)25℃时,0.1mol·L-1的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱 解析: 选D。 0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,CH3COOH的电离平衡右移, 增大,A不正确;向盐酸中加入氨水至中性,根据电荷守恒可判断 =1,B不正确;醋酸根离子会抑制醋酸的电离,C不正确;硫化氢是弱电解质,而硫化钠是强电解质,故D正确。 2.(2016·高考上海卷)能证明乙酸是弱酸的实验事实是( ) A.CH3COOH溶液与Zn反应放出H2 B.0.1mol/LCH3COONa溶液的pH大于7 C.CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2 D.0.1mol/LCH3COOH溶液可使紫色石蕊变红 解析: 选B。 A.只能证明乙酸具有酸性,不能证明其酸性强弱,错误;B.该盐水溶液显碱性,由于NaOH是强碱,故可以证明乙酸是弱酸,正确;C.可以证明乙酸的酸性比碳酸强,但是不能证明其酸性强弱,错误;D.可以证明乙酸具有酸性,但是不能证明其酸性强弱,错误。 3.(2015·高考海南卷)下列曲线中,可以描述乙酸(甲,K=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙,K=1.4×10-3)在水中的电离度与浓度关系的是( ) 解析: 选B。 这两种物质都是弱电解质,在温度不变、浓度相等时,电离程度: CH3COOH 4.(2015·高考全国卷Ⅰ,13,6分)浓度均为0.10mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,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c(OH-)相等 D.当lg =2时,若两溶液同时升高温度,则 增大 解析: 选D。 由图像分析浓度为0.10mol·L-1的MOH溶液,在稀释前pH为13,说明MOH完全电离,则MOH为强碱,而ROH的pH<13,说明ROH没有完全电离,ROH为弱碱。 A.MOH的碱性强于ROH的碱性,A正确。 B.曲线的横坐标lg 越大,表示加水稀释体积越大,由曲线可以看出b点的稀释程度大于a点,弱碱ROH存在电离平衡: ROHR++OH-,溶液越稀,弱电解质电离程度越大,故ROH的电离程度: b点大于a点,B正确。 C.若两溶液无限稀释,则溶液的pH接近于7,故两溶液的c(OH-)相等,C正确。 D.当lg =2时,溶液V=100V0,溶液稀释100倍,由于MOH发生完全电离,升高温度,c(M+)不变;ROH存在电离平衡: ROHR++OH-,升高温度促进电离平衡向电离方向移动,c(R+)增大,故 减小,D错误。 5.(2015·高考海南卷)氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料,氨的水溶液显弱碱性,其原因为 (用离子方程式表示),0.1mol·L-1的氨水中加入少量的NH4Cl固体,溶液的pH(填“升高”或“降低”);若加入少量的明矾,溶液中的NH 的浓度(填“增大”或“减小”)。 解析: 氨水中的一水合氨部分电离产生铵根离子和氢氧根离子,使溶液显碱性;若加入少量氯化铵固体,则铵根离子浓度增大,一水合氨的电离平衡逆向移动,氢氧根离子浓度减小,pH降低;若加入少量明矾,铝离子与一水合氨电离产生的OH-反应生成Al(OH)3,使得电离平衡正向移动,溶液中的NH 浓度增大。 答案: NH3·H2ONH +OH- 降低 增大 6.(2015·高考福建卷)25℃,两种酸的电离平衡常数如下表。 K1 K2 H2SO3 1.3×10-2 6.3×10-8 H2CO3 4.2×10-7 5.6×10-11 (1)HSO 的电离平衡常数表达式K=。 (2)0.10mol·L-1Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为。 (3)H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为。 解析: (1)电离平衡常数等于电离出的离子平衡浓度的系数次幂的乘积与弱电解质的平衡浓度的比值。 (2)SO 发生水解,生成HSO 和OH-,HSO 再进一步水解生成H2SO3和OH-,故离子浓度大小关系为c(Na+)>c(SO )>c(OH-)>c(HSO )>c(H+)。 (3)根据电离平衡常数的大小可判断H2SO3的酸性强于碳酸,故反应可放出CO2气体: H2SO3+HCO ===HSO +CO2↑+H2O。 答案: (1) (2)c(Na+)>c(SO )>c(OH-)>c(HSO )>c(H+) (3)H2SO3+HCO ===HSO +CO2↑+H2O [学生用书P284(单独成册)] 一、选择题 1.下列关于电解质的叙述正确的是( ) A.电解质溶液的浓度越大,其导电性能一定越强 B.强酸和强碱一定是强电解质,不管其水溶液浓度的大小,都能完全电离 C.强极性共价化合物不一定都是强电解质 D.多元酸、多元碱的导电性一定比一元酸、一元碱的导电性强 解析: 选C。 A、D项,导电性取决于离子浓度及所带电荷数的多少,错误;B项,98.3%浓硫酸是强酸溶液,由于水太少,硫酸大部分以硫酸分子的形式存在,错误;C项,HF是强极性共价化合物,但是弱电解质,正确。 2.已知醋酸达到电离平衡后,改变某条件电离平衡正向移动,则下列说法正确的是( ) A.醋酸的电离程度一定变大 B.溶液的导电能力一定变强 C.溶液的pH一定减小 D.发生电离的分子总数增多 解析: 选D。 当增大醋酸的浓度时,平衡正向移动,但醋酸的电离程度减小,A错误;当稀释醋酸时,平衡正向移动,但c(H+)、c(CH3COO-)均减小,导电能力减弱,B错误;当向溶液中加碱时,c(H+)减小,平衡正向移动,pH增大,C错误;无论什么条件使平衡正向移动,一定会使发生电离的分子总数增多,D正确。 3.常温下,0.2mol·L-1的一元酸HA与等浓度的NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中部分微粒组分及浓度如图所示。 下列说法正确的是( ) A.HA为强酸 B.该混合溶液pH=7.0 C.该混合溶液中: c(A-)+c(Y)=c(Na+) D.图中X表示HA,Y表示OH-,Z表示H+ 解析: 选C。 若HA为强酸,按题意两溶液混合后,所得溶液中c(A-)=0.1mol·L-1。 由图知A-浓度小于0.1mol·L-1,表明A-发生水解。 根据水解原理,溶液中主要微粒的浓度大小关系应为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+),可以判断X表示OH-,Y表示HA,Z表示H+。 则A、B、D项错误,C项满足物料守恒,正确。 4.常温下,在pH=5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.加入水时,平衡向右移动,CH3COOH的电离平衡常数增大 B.加入少量CH3COONa固体,平衡向右移动 C.加入少量NaOH固体,平衡向右移动,c(H+)减小 D.加入少量pH=5的硫酸,溶液中c(H+)增大 解析: 选C。 加入水稀释,使醋酸的电离平衡向右移动,但CH3COOH的电离平衡常数不变,A项错误;加入少量CH3COONa固体,c(CH3COO-)增大,使醋酸的电离平衡向左移动,B项错误;加入的少量NaOH固体与H+中和,c(H+)减小,使醋酸的电离平衡向右移动,C项正确;加入少量pH=5的硫酸,溶液中c(H+)不变,D项错误。 5.25℃时,0.1mol·L-1的CH3COOH溶液pH=3,0.1mol·L-1的HCN溶液pH=4。 下列说法正确的是( ) A.CH3COOH与HCN均为弱酸,酸性: HCN>CH3COOH B.25℃时,水电离出来的c(H+)均为10-11mol·L-1的两种酸,酸的浓度: HCN>CH3COOH C.25℃时,浓度均为0.1mol·L-1的CH3COONa和NaCN溶液中,pH
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