专题9 第一单元 弱电解质的电离平衡 溶液的酸碱性.docx
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专题9第一单元弱电解质的电离平衡溶液的酸碱性
第一单元 弱电解质的电离平衡 溶液的酸碱性
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
知识条目
必考要求
加试要求
1.弱电解质的电离平衡
①几种典型的弱电解质
②弱电解质水溶液中的电离平衡
③弱电解质的电离方程式
④电离度及其简单计算
⑤水的离子积常数
⑥电离平衡常数与弱酸、弱碱的酸碱性强弱之间的关系
⑦多元弱酸的分步电离
a
a
b
a
a
b
b
c
b
b
a
2.溶液的酸碱性
①溶液的酸碱性与溶液中c(H+)、c(OH-)的关系
②pH的概念,pH与溶液酸碱性的关系
③pH的简单计算
④测定溶液酸碱性的方法,用pH试纸、pH计测定溶液的pH
⑤中和滴定原理及其操作方法
⑥几种常见酸碱指示剂的变色范围
a
a
b
a
a
a
c
b
b
a
考点一 弱电解质的电离平衡
1.弱电解质
(1)概念
(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物,弱电解质主要是某些共价化合物。
(3)常见的弱电解质
试写出H2O、氢氟酸、醋酸、次氯酸、氢氰酸、一水合氨的电离方程式。
H2O:
H2OH++OH-;
HF:
HFH++F-;
CH3COOH:
CH3COOHCH3COO-+H+;
HClO:
HClOH++ClO-;
HCN:
HCNH++CN-;
NH3·H2O:
NH3·H2ONH
+OH-。
2.弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的建立
在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到了平衡。
(2)电离平衡的特征
(3)外界条件对电离平衡的影响
①内因:
弱电解质本身的性质。
②外因:
浓度、温度、加入试剂等。
(4)电离过程是可逆过程,可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。
以0.1mol·L-1CH3COOH溶液为例:
CH3COOHCH3COO-+H+(正向吸热)。
实例(稀溶液)
CH3COOHH++CH3COO-ΔH>0
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
→
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
→
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
←
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
→
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
→
减小
减小
增强
不变
升高温度
→
增大
增大
增强
增大
加CH3COONa(s)
←
减小
减小
增强
不变
1.(2017·浙江4月选考,18)室温下,下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是( )
A.0.1mol·L-1NH3·H2O的pH小于13
B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液的pH小于7
C.相同条件下,浓度均为0.1mol·L-1NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱
D.0.1mol·L-1NH3·H2O能使无色酚酞溶液变红色
答案 D
解析 若NH3·H2O完全电离,pH应等于13,A能说明NH3·H2O为弱电解质;NH4Cl水溶液显酸性,NH
能水解,说明NH3·H2O不完全电离,B能说明NH3·H2O为弱电解质;同浓度的氨水比NaOH导电性弱说明电离程度比NaOH小,C能说明NH3·H2O为弱电解质;只能说明氨水显示碱性,不能说明其为弱碱,D正确。
2.(2016·浙江10月选考,18)为证明醋酸是弱电解质,下列方法不正确的是( )
A.测定0.1mol·L-1醋酸溶液的pH
B.测定0.1mol·L-1CH3COONa溶液的酸碱性
C.比较浓度均为0.1mol·L-1盐酸和醋酸溶液的导电能力
D.比较相同物质的量浓度的NaOH溶液和醋酸溶液恰好反应完全时消耗两溶液的体积
答案 D
解析 A项,若0.1mol·L-1醋酸溶液的pH>1,则证明醋酸是弱电解质;B项,若0.1mol·L-1CH3COONa溶液呈碱性,则证明CH3COO-发生水解,从而证明CH3COOH是弱电解质;C项,比较浓度均为0.1mol·L-1的盐酸和醋酸溶液的导电能力,若前者强,则证明醋酸是弱电解质;D项,当NaOH溶液和醋酸溶液的物质的量浓度相同时,恰好完全反应时,消耗两溶液的体积也相同,无法证明醋酸是弱电解质。
3.(2016·浙江4月选考,21)常温下,关于pH相等的盐酸和醋酸溶液(两溶液的OH-浓度也相等),下列说法正确的是( )
A.c(HCl)>c(CH3COOH)
B.c(Cl-)=c(CH3COO-)
C.等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多
D.用相同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,盐酸消耗的NaOH溶液体积多
答案 B
解析 醋酸为弱电解质,在溶液中部分电离,若pH相等时,醋酸浓度较大,即c(HCl)<c(CH3COOH),A错误;溶液的pH相等,则两溶液中的氢离子、氢氧根离子浓度相等,根据电荷守恒可知c(Cl-)=c(CH3COO-),B正确;等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,由于醋酸的浓度较大,则醋酸产生的H2多,C错误;同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,由于醋酸的浓度大于盐酸,则醋酸消耗的NaOH溶液体积多,D错误。
备考导向 1从物质的分类角度进行强弱电解质的判断与比较。
2外界条件对电离平衡的影响。
结合图像进行溶液的pH变化、导电性等方面的考查。
3电离平衡常数的计算及应用加试部分考查。
题组一 改变条件,平衡移动,判结果变化
1.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.
答案 D
解析 HF为弱酸,存在电离平衡:
HFH++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;电离平衡常数只受温度的影响,温度不变,电离平衡常数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。
2.25℃时,把0.2mol·L-1的醋酸加水稀释,则图中的纵轴y表示的是( )
A.溶液中OH-的物质的量浓度
B.溶液的导电能力
C.溶液中的
D.CH3COOH的电离程度
答案 B
解析 25℃时,0.2mol·L-1的醋酸稀释过程中,随着水的加入溶液中OH-的浓度增大(但不会超过10-7mol·L-1),CH3COOH的电离程度增大,CH3COO-数目增多,CH3COOH数目减少,但溶液中CH3COO-的浓度减小,溶液的导电能力减弱。
题组二 平衡移动,结果变化,判采取措施
3.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,应加入的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.①②③⑤B.③⑥
C.③D.③⑤
答案 C
解析 若在氨水中加入NH4Cl固体,c(NH
)增大,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)减小,①不合题意;硫酸中的H+与OH-反应,使c(OH-)减小,平衡向正反应方向移动,②不合题意;当在氨水中加入NaOH固体后,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动,③符合题意;若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向正反应方向移动,但c(OH-)减小,④不合题意;电离属吸热过程,加热平衡向正反应方向移动,c(OH-)增大,⑤不合题意;加入少量MgSO4固体发生反应生成Mg(OH)2沉淀,溶液中c(OH-)减小,⑥不合题意。
4.已知0.1mol·L-1的醋酸溶液中存在电离平衡:
CH3COOHCH3COO-+H+,要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的值增大,可以采取的措施是( )
①加少量烧碱溶液 ②升高温度 ③加少量冰醋酸
④加水
A.①②B.①③C.②④D.③④
答案 C
解析 本题中提供的四种措施都会使醋酸的电离平衡正向移动,但①、③会使c(H+)
/c(CH3COOH)的值减小。
题组三 强酸与弱酸的比较
5.在一定温度下,有a.盐酸 b.硫酸 c.醋酸三种酸:
(1)当三种酸的物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是________(用字母表示,下同)。
(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________________________________。
(7)将c(H+)相同、体积相同的三种酸,分别与等浓度的NaOH稀溶液反应至pH=7,则消耗NaOH溶液的体积大小关系为________。
答案
(1)b>a>c
(2)b>a=c (3)c>a>b (4)c>a=b (5)a=b=c a=b>c (6)c>a=b (7)c>a=b
解析 解答本题要注意以下三点:
①HCl、H2SO4都是强酸,但H2SO4是二元酸;②CH3COOH是弱酸,在水溶液中不能完全电离;③醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+的电离平衡。
6.(2017·杭州重点中学高三联考)pH=12的XOH、YOH两种一元碱溶液,加水稀释相同倍数,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.XOH是强碱,YOH是弱碱
B.相同物质的量浓度的XCl和YCl溶液中,c(X+) C.pH相同的XOH、YOH两种溶液,c(XOH)>c(YOH) D.完全中和等pH、等体积的XOH、YOH两溶液时,消耗同浓度稀硫酸的体积V(XOH)<V(YOH) 答案 D 解析 A项,稀释相同的倍数,XOH的pH变化大,这说明XOH的碱性强于YOH,但不一定是强碱,错误;B项,Y+的水解程度大于X+的,则相同物质的量浓度的XCl和YCl溶液中,c(X+)>c(Y+),错误;C项,XOH的碱性强于YOH,pH相同的XOH、YOH两种溶液,c(XOH)<c(YOH),错误;D项,根据C中分析可知完全中和等pH、等体积的XOH、YOH两溶液时,消耗同浓度稀硫酸的体积V(XOH)<V(YOH),正确。 7.(2017·浙江省温州中学高三月考)室温下,有关下列四种溶液的叙述正确的是(忽略溶液混合的体积变化)( ) ① ② ③ ④ pH 12 12 2 2 溶液 氨水 氢氧化钠溶液 醋酸 盐酸 A.在①、②中分别加入氯化铵晶体,两溶液的pH值均增大 B.分别将等体积的①和②加水稀释100倍,所得溶液的pH: ①>② C.把①、④两溶液等体积混合后所得溶液显酸性 D.将溶液②和溶液③等体积混合,混合后所得溶液pH=7 答案 B 解析 氯化铵溶液中NH 水解,溶液显酸性,所以在氨水、氢氧化钠溶液中分别加入氯化铵晶体,两溶液的pH值均减小,A不正确;氨水是弱碱,存在电离平衡NH3·H2ONH +OH-,稀释促进电离。 氢氧化钠是强碱,完全电离,所以在pH相等的条件下,分别将等体积的①和②加水稀释100倍,所得溶液的pH: ①>②,B正确;氨水是弱碱,因此在pH=12的条件下氨水的浓度大于0.01mol·L-1,因此与等体积pH=2的盐酸混合,氨水过量,溶液显碱性,C不正确;醋酸是弱酸,存在电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+,因此在pH=2的条件下醋酸溶液的浓度大于0.01mol·L-1。 所以与pH=12的氢氧化钠溶液等体积混合后醋酸过量,溶液显酸性,pH<7,D不正确。 8.(2017·温州市“十五校联合体”高二下学期期中)一定温度下,等体积、pH相等的盐酸和醋酸溶液,下列说法正确的是( ) A.两溶液中,所含溶质的分子数: 盐酸等于醋酸 B.与等体积等浓度NaHCO3混合,开始产生CO2速率相等,后来盐酸快 C.等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多 D.用同浓度的NaOH溶液分别与两溶液恰好反应完全,根据消耗的NaOH溶液体积的多少可以判断醋酸是弱电解质 答案 D 解析 HCl是强电解质,完全电离,溶液中不存在溶质的分子,故A错误;与等体积等浓度NaHCO3混合,开始产生CO2速率相等,随着反应的进行,醋酸溶液中未电离的醋酸继续电离H+,反应速率快,故B错误;等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,由于醋酸的浓度较大,则醋酸产生的H2多,故C错误;同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,由于醋酸的浓度大于盐酸,则醋酸消耗的NaOH溶液体积多,醋酸是弱电解质,故D正确。 9. (1)25℃时,①0.1mol·L-1的醋酸 ②0.1mol·L-1的硫酸 ③0.1mol·L-1的氨水 ④0.1mol·L-1的NaOH溶液,其pH由小到大的顺序是______________(填序号)。 (2)某一元弱酸溶液(A)与二元强酸(B)的pH相等。 若将两溶液稀释相同的倍数后,pH(A)________(填“>”“=”或“<”,下同)pH(B)。 现用上述稀释溶液中和等浓度等体积的NaOH溶液,则需稀释溶液的体积V(A)________V(B)。 (3)已知: 二元酸H2R的电离方程式是H2R===H++HR-,HR-R2-+H+,若0.1mol·L-1NaHR溶液的c(H+)=amol·L-1,则0.1mol·L-1H2R溶液中c(H+)________(填“<”“>”或“=”)(0.1+a)mol·L-1,理由是________________________________。 答案 (1)②①③④ (2)< < (3)< H2R中第一步电离出的H+对HR-的电离产生了抑制作用 解析 (1)①醋酸为弱电解质,部分电离,0.1mol·L-1的醋酸中氢离子的浓度小于0.1mol·L-1;②硫酸为强电解质,0.1mol·L-1的硫酸中氢离子的浓度为0.2mol·L-1;③一水合氨为弱电解质,部分电离,0.1mol·L-1的氨水中氢氧根离子的浓度小于0.1mol·L-1;④氢氧化钠为强电解质,完全电离,0.1mol·L-1的NaOH溶液中氢氧根离子的浓度为0.1mol·L-1。 考点二 电离度、电离平衡常数及水的离子积常数 1.电离度(加试) (1)电离度概念与表达式 一定条件下,当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时,溶液中已经电离的电解质分子数占电解质分子总数的百分数。 (常用符号α表示) 可用数学式表达为 α= ×100% 或α= ×100% 或α= ×100% 即α= ×100%(c: 电解质浓度,Δc: 已电离电解质浓度) 注意 ①电离度适用于达平衡的电解质溶液。 ②在相同温度和相同浓度下,电离度大小可表示弱电解质的相对强弱。 电离度越小,电解质越弱。 (2)影响电离度的因素 ①温度: 在其他条件不变时,升高溶液温度,电离平衡向电离方向移动,电离度增大。 ②浓度: 其他条件不变时,增大弱电解质溶液的浓度,平衡向电离方向移动,但电离度减小。 若降低弱电解质溶液的浓度,平衡向电离方向移动,电离度增大。 ③其他电解质的加入: 如同离子效应,加入与弱电解质电离有相同离子的强电解质时,会使弱电解质电离度降低。 2.电离平衡常数(加试) (1)①填写下表(25℃) 弱电解质 电离方程式 电离常数 NH3·H2O NH3·H2ONH +OH- Kb=1.8×10-5 CH3COOH CH3COOHCH3COO-+H+ Ka=1.8×10-5 HClO HClOH++ClO- Ka=3.0×10-8 ②CH3COOH酸性大于(填“大于”“小于”或“等于”)HClO酸性,判断的依据: 相同条件下,电离常数越大,电离程度越大,c(H+)越大,酸性越强。 ③电离平衡常数的意义: 弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。 电离平衡常数越大,电离程度越大。 多元弱酸的电离以第一步电离为主,各级电离平衡常数的大小差距较大。 ④外因对电离平衡常数的影响: 电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关,与电解质的浓度无关,升高温度,K值增大,原因是电离是吸热过程。 (2)碳酸是二元弱酸 ①电离方程式是H2CO3H++HCO ,HCO H++CO 。 ②电离平衡常数表达式: Ka1= ,Ka2= 。 ③比较大小: Ka1>Ka2。 (3)几种多元弱酸的电离常数(25℃) 多元弱酸 电离常数 H2S Ka1=9.1×10-8 Ka2=1.1×10-12 H2C2O4 Ka1=5.9×10-2 Ka2=6.4×10-5 H3PO4 Ka1=7.5×10-3 Ka2=6.2×10-8 Ka3=2.2×10-13 H3C6H5O7(柠檬酸) Ka1=7.1×10-4 Ka2=1.7×10-5 Ka3=4.1×10-7 3.水的离子积常数 Kw=c(H+)·c(OH-)。 (1)室温下: Kw=1×10-14。 (2)影响因素: 只与温度有关,升高温度,Kw增大。 (3)适用范围: Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质溶液。 (4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。 注意 (1)水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-),其实质是水溶液中的H+和OH-浓度的乘积,不一定是水电离出的H+和OH-浓度的乘积,所以与其说Kw是水的离子积常数,不如说是水溶液中的H+和OH-的离子积常数。 即Kw不仅适用于水,还适用于酸性或碱性的稀溶液。 不管哪种溶液均有 = 。 (2)水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。 正误辨析 正误判断,正确的打“√”,错误的打“×” (1)电离平衡向右移动,电离度一定增大,而电离平衡常数不一定增大( ) (2)电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱( ) (3)电离平衡常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大( ) (4)纯水中,c(H+)随着温度的升高而降低( ) (5)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× 题组一 电离度及简单计算(加试) 1.20℃时,在0.5L0.2mol·L-1的HA溶液中,有0.01mol·L-1的HA电离成离子,求该温度下的电离度。 答案 α= ×100%=5%。 2.已知25℃时几种物质的电离度(溶液浓度均为0.1mol·L-1)如下表(已知硫酸的第一步电离是完全的): ①H2SO4溶液 HSO H++SO ②NaHSO4溶液 HSO H++SO ③醋酸溶液 CH3COOHH++CH3COO- ④盐酸HCl===H++Cl- 10% 29% 1.33% 100% (1)25℃时,0.1mol·L-1上述几种溶液中c(H+)由大到小的顺序是________(填序号,下同)。 (2)25℃时,c(H+)相同的上述溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是___________________。 (3)25℃时,0.1mol·L-1H2SO4溶液中的HSO 的电离度小于0.1mol·L-1NaHSO4溶液中HSO 的电离度的原因是______________________________。 答案 (1)①>④>②>③ (2)③>②>④>① (3)0.1mol·L-1的H2SO4溶液中,H2SO4第一步电离产生的H+抑制了第二步的电离,所以H2SO4中HSO 的电离度小于NaHSO4中HSO 的电离度 题组二 电离平衡常数及其应用(加试) 3.(2017·温州中学高三模拟)已知25℃,醋酸、次氯酸、碳酸、亚硫酸的电离平衡常数如下表,下列叙述正确的是( ) 酸 醋酸 次氯酸 碳酸 亚硫酸 电离平衡常数 Ka=1.8×10-5 Ka=3.0×10-8 Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11 Ka1=1.5×10-2 Ka2=1.0×10-7 A.25℃,等物质的量浓度的CH3COONa、NaClO、Na2CO3和Na2SO3四种溶液中,碱性最强的是Na2CO3 B.将0.1mol·L-1的醋酸加水不断稀释,所有离子浓度均减小 C.少量的SO2通入Ca(ClO)2溶液中反应的离子方程式: SO2+H2O+Ca2++2ClO-===CaSO3↓+2HClO D.少量CO2通入NaClO溶液中反应的离子方程式: CO2+H2O+2ClO-===CO +2HClO 答案 A 解析 这四种盐都是强碱弱酸盐,溶液显碱性,根据电离平衡常数,HCO 的电离平衡常数最小,则CO 的水解程度最强,碱性最强的是Na2CO3,A正确;醋酸加水稀释,促进电离,但是c(H+)减小,根据水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-),c(OH-)增大,B错误;HClO具有强氧化性,SO2具有还原性,两者发生氧化还原反应,生成CaSO4,C错误;根据电离平衡常数,HClO的电离平衡常数大于HCO 的,因此反应方程式: CO2+H2O+ClO-===HCO +HClO,D错误。 4.(2017·浙江名校协作体高三上期中)25℃时,有关弱酸的电离平衡常数如下,下列有关说法正确的是( ) 弱酸化学式 CH3COOH HCN H2CO3 电离平衡常数(25℃) 1.8×10-5 4.9×10-10 K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 A.等物质的量浓度的各溶液pH关系为pH(CH3COONa)>pH(Na2CO3)>pH(NaCN) B.在pH=5的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,存在c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=1.8 C.向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中逐滴加入水,则溶液的导电性、醋酸的电离程度、pH均先增大后减小 D.amol·L-1HCN溶液与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 答案 B 解析
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