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电离平衡
第1讲 弱电解质的电离平衡
[考纲要求] 1.能正确书写电解质的电离方程式。
2.了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。
3.了解电离度和电离平衡常数的概念及其简单计算。
考点一 弱电解质的电离平衡
深度思考
1.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?
2.稀释一弱电解质溶液时,所有粒子浓度都会减小吗?
3.下列溶液中所含微粒种类由大到小的顺序是________。
A.氨水B.氯水
C.硫酸氢钠溶液D.盐酸
4.下列说法不正确的是________。
①BaSO4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弱电解质一定是共价化合物 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由0.1mol·L-1一元碱BOH的pH=10,可知溶液存在BOH===B++OH-
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.CH3COONa
C.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.③⑥
C.③D.③⑤
考点二 电离平衡常数和电离度
题组一 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____________________________。
题组二 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)
考点三 强酸与弱酸的比较
浓度均为0.01mol·L-1的强酸HA与弱酸HB
pH均为2的强酸
HA与弱酸HB
pH或物质的量浓度
2=pHHA 浓度: 0.01mol·L-1=c(HA) 开始与金属反应的速率 HA>HB HA=HB 体积相同时与过量的碱反应时消耗碱的量 HA=HB HA 体积相同时与过量活泼金属反应产生H2的量 HA=HB HA c(A-)与c(B-)大小 c(A-)>c(B-) c(A-)=c(B-) 分别加入固体NaA、NaB后pH变化 HA: 不变 HB: 变大 HA: 不变 HB: 变大 加水稀释10倍后 3=pHHA 3=pHHA>pHHB>2 溶液的导电性 HA>HB HA=HB 水的电离程度 HA HA=HB 题组一 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),则开始时反应速率的大小关系为____________,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_____________________________________________________________________。 题组二 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____________________________________________________, 理由是______________________________________________________________。 (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=8 ②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=2.1 ⑤CH3COONa和H3PO4反应,生成CH3COOH ⑥0.1mol·L-1的CH3COOH溶液稀释100倍,pH<3 A.②B.②⑤ C.①③⑤D.③④⑤⑥ 1.判断弱电解质的三个思维角度 角度一: 弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离,如测0.1mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>1。 角度二: 弱电解质溶液中存在电离平衡,条件改变,平衡移动,如pH=1的CH3COOH加水稀释10倍1 角度三: 弱电解质形成的盐类能水解,如判断CH3COOH为弱酸可用下面两个现象: (1)配制某浓度的醋酸钠溶液,向其中加入几滴酚酞试液。 现象: 溶液变为浅红色。 (2)用玻璃棒蘸取一定浓度的醋酸钠溶液滴在pH试纸上,测其pH。 现象: pH>7。 2.搭建思维平台 我们在做有关强酸、弱酸、强碱、弱碱的试题时,不妨用假设法给自己搭建一个平台,用这个平台进行分析。 如题1中的C选项,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,然后再根据平衡移动进行分析;再如D选项,假设均是强酸强碱,则V1=V2,然后再根据弱碱的电离平衡及浓度进行分析。 1.(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 2.(2010·大纲全国卷Ⅱ,9)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( ) 3.(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 4.(2008·天津理综,9)醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHH++CH3COO-,下列叙述不正确的是( ) A.醋酸溶液中离子浓度的关系满足: c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-) B.0.10mol·L-1的CH3COOH溶液中加水稀释,溶液中c(OH-)减小 C.CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,平衡逆向移动 D.常温下pH=2的CH3COOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH<7 5.[2009·山东理综,28(4)]在25℃下,将amol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体 积混合,反应平衡时溶液中c(NH )=c(Cl-),则溶液显__________(填“酸”、“碱” 或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=_______________。 1.下列有关强、弱电解质的叙述正确的是( ) A.强电解质溶液的导电性一定比弱电解质溶液的导电性强 B.强电解质的水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浓度相同,电离程度也相同 答案 B 解析 本题考查强、弱电解质的区别,意在考查学生对电解质概念的理解。 强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液的导电性强,与其浓度有关,故A错误;强电解质也可以是共价化合物,如HCl,故C错误。 2.下列各组关于强电解质、弱电解质、非电解质的归类,完全正确的是( ) 选项 A B C D 强电解质 Fe NaCl CaCO3 HNO3 弱电解质 CH3COOH NH3 H3PO4 Fe(OH)3 非电解质 蔗糖 BaSO4 酒精 H2O 答案 C 解析 A项,Fe既不是电解质,也不是非电解质;B项,NH3是非电解质,BaSO4是强电解质;D项,H2O是弱电解质,不是非电解质。 3.常温时,0.01mol·L-1某一元弱酸的电离常数Ka=10-6,则下列说法正确的是( ) A.上述弱酸溶液的pH=4 B.加入NaOH溶液后,弱酸的电离平衡向右移动,K值增大 C.加入等体积0.01mol·L-1NaOH溶液后,所得溶液的pH=7 D.加入等体积0.01mol·L-1NaOH溶液后,所得溶液的pH<7 答案 A 解析 设该一元弱酸为HA: HAH++A-,则Ka= = ,求得c(H+)=10-4mol·L-1,故pH=4。 选项B中K值应不变,C、D项中pH>7。 4.一定温度下,向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加少量水,下列有关说法错误的是( ) A.溶液中所有离子的浓度都减小 B.CH3COOH的电离程度变大 C.水的电离程度变大 D.溶液的pH增大 答案 A 解析 A选项错误,H+浓度减小,OH-浓度增大;B选项正确,溶液越稀,弱电解质的电离程度越大;C选项正确,酸溶液中OH-主要是由水电离产生的,OH-浓度变大,说明水的电离程度变大;D选项正确,由于H+浓度减小,故溶液的pH增大。 5.下列关于0.1mol·L-1氨水的叙述正确的是( ) A.加入少量氯化钠溶液,平衡不移动 B.加入少量NaOH固体,平衡正向移动 C.通入少量氯化氢气体,平衡正向移动 D.加入少量MgSO4固体,抑制NH3·H2O电离 答案 C 解析 A选项错误,加氯化钠溶液相当于加水稀释,促进NH3·H2O电离;B选项错误,氢氧化钠抑制氨水电离;C选项正确,氯化氢溶于水生成盐酸,盐酸与氨水电离出的OH-反应,促进氨水的电离平衡正向移动;D选项错误,镁离子结合OH-,促进氨水电离。 6.室温下,有两种溶液: ①0.01mol·L-1NH3·H2O溶液、②0.01mol·L-1NH4Cl溶液,下列操作可以使两种溶液中c(NH )都增大的是( ) A.加入少量H2OB.加入少量NaOH固体 C.通入少量HCl气体D.升高温度 答案 C 解析 加水,两溶液中c(NH )都减小,A错误;加入少量NaOH固体,NH3·H2O的电离平衡逆向移动,c(NH )减小,NH4Cl中由于发生反应: NH +OH-===NH3·H2O,会导致c(NH )减小,故B错误;通入少量HCl气体,①中发生酸碱中和反应促进NH3·H2O电离,所以c(NH )增大,②中NH 的水解平衡逆向移动,c(NH )亦增大,故C正确;升高温度促进NH 的水解,②中NH 的浓度减小,故D错误。 7.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 答案 B 解析 本题考查弱电解质的电离平衡,意在考查学生对电离平衡的理解和应用能力。 醋酸溶液加水稀释后,CH3COOH的电离程度增大,n(H+)、n(CH3COO-)增大,A项错误;根据CH3COOH的电离平衡常数Ka= = ,则有 = ,由于温度不变,Ka、Kw均不变,因此 不变,B项正确;醋酸加水稀释,电离程度增大, n(H+)增大,但c(H+)减小,C项错误;再加入10mLpH=11的NaOH溶液,反应后得到CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,溶液显酸性,pH<7,D项错误。 8.常温时,某一元弱酸的电离常数Ka=10-6,对于0.01mol·L-1的该酸下列说法正确的是( ) A.该弱酸溶液的pH=4 B.加入NaOH溶液后,弱酸的电离平衡向右移动,Ka增大 C.加入等体积的0.01mol·L-1NaOH溶液后,所得溶液的pH=7 D.加入等体积的0.01mol·L-1NaOH溶液后,所得溶液的pH<7 答案 A 解析 设该一元弱酸为HA: HAH++A-,则Ka= = = 10-6,求得c(H+)=10-4mol·L-1,故pH=4,A项对;Ka应不变,B项错;C、D项中该一元弱酸的钠盐因水解而使溶液呈碱性,pH>7,C、D项错。 9.25℃时,弱酸的电离平衡常数如表所示,下列说法正确的是( ) 弱酸 CH3COOH HCN H2CO3 Ka 1.8×10-5 4.9×10-10 K1: 4.3×10-7 K2: 5.6×10-11 A.等物质的量浓度溶液pH关系: pH(NaCN)>pH(Na2CO3)>pH(CH3COONa) B.amol·L-1HCN与bmol·L-1NaOH溶液等体积混合后所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b C.往冰醋酸中逐滴加水,溶液导电能力先增大,后减小 D.NaHCO3和Na2CO3的混合液中: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO )+c(CO ) 答案 C 解析 A项,由表中数据可知电离程度大小顺序为CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO , 所以溶液的pH大小顺序为pH(Na2CO3)>pH(NaCN)>pH(CH3COONa),错;B项,若a=b,反应生成NaCN,其溶液呈碱性,c(Na+)>c(CN-),错;C项,往冰醋酸中逐滴加水时,醋酸的电离程度增大,溶液中的离子浓度也增大,溶液导电能力增大,若继续稀释,则离子浓度将减小,导电能力降低,对;D项,NaHCO3和Na2CO3的混合液中,由电荷守恒知: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO )+2c(CO ),错。 10. (1)将等质量的Zn粉分别投入: a: 10mL0.1mol·L-1HCl和b: 10mL0.1mol·L-1醋酸中。 ①若Zn不足量,则反应速率a______b。 (填“>”、“=”或“<”,下同) ②若Zn过量,产生H2的量a______b。 (2)将等质量的Zn粉分别投入pH=1,体积均为10mL的a: 盐酸和b: 醋酸中。 ①若Zn不足量,则起始反应速率a______b。 ②若Zn过量,产生H2的量a______b。 答案 (1)①> ②= (2)①= ②< 11.一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化曲线 如图所示,请回答: (1)O点为什么不导电: _______________________________。 (2)a、b、c三点溶液的pH由小到大的顺序是______________。 (3)H+的物质的量最大的是________(填“a”、“b”或“c”)。 (4)若使c点溶液中的c(CH3COO-)增大,可以采取下列措施中的________(填序号)。 A.加热 B.加很稀的NaOH溶液 C.加NaOH固体 D.加水 E.加CH3COONa固体F.加入锌粒 答案 (1)无自由移动的离子
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- 电离 平衡