1.稀醋酸加水稀释时,溶液中不一定所有的离子浓度都减小。
因为温度不变,Kw=c(H+)·c(OH-)是定值,稀醋酸加水稀释时,溶液中的c(H+)减小,故c(OH-)增大。
2.电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,如对于CH3COOHCH3COO-+H+,平衡后,加入冰醋酸,c(CH3COOH)增大,平衡右移,根据勒夏特列原理,只能“减弱”而不能消除,再次平衡时,c(CH3COOH)比原平衡时大。
3.电离平衡右移,离子的浓度不一定增大,如在CH3COOH溶液中加水稀释或加少量NaOH固体,都会引起平衡右移,但c(CH3COOH)、c(H+)都比原平衡时要小。
4.电离平衡右移,电离程度也不一定增大,加水稀释或增大弱电解质的浓度,都使电离平衡向电离方向移动,但加水稀释时弱电解质的电离程度增大,而增大弱电解质的浓度时弱电解质的电离程度减小。
1.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.①② B.①③
C.②④ D.③④
解析:
选C。
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①③会使c(H+)/c(CH3COOH)的值减小。
2.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
解析:
选C。
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不符合题意;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不符合题意;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,c(OH-)减小,④不符合题意;电离属吸热过程,加热平衡向正反应方向移动,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,平衡向正反应方向移动,⑥不符合题意。
3.常温下0.1mol·L-1氨水的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是( )
A.加入适量的氢氧化钠固体
B.将溶液稀释到原体积的10倍
C.加入等体积0.2mol·L-1氨水
D.降低溶液的温度
解析:
选A。
加入适量的氢氧化钠固体,可以使溶液中c(OH-)增大,可能使溶液的pH由a→(a+1),A正确;将溶液稀释到原体积的10倍,溶液的pH减小,不可能变为(a+1),B错误;加入等体积0.2mol·L-1氨水,氨水的浓度为
=0.15mol·L-1,氨水浓度增大,溶液的pH增大,但是也不可能增大1个单位,C错误;氨水中的一水合氨是弱电解质,降低温度,电离程度减小,电解质电离的程度越小,溶液中的c(OH-)越小,pH就越小,D错误。
考点二 电离常数
一、电离度
1.概念:
一定条件下,当弱电解质在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原来弱电解质总分子数的百分数。
2.表达式:
α=
×100%。
3.意义:
衡量弱电解质的电离程度,在相同条件下(浓度、温度相同),不同弱电解质的电离度越大,弱电解质的电离程度越大。
4.一元弱酸(HA)、一元弱碱(如NH3·H2O)中电离度(α)与c(H+)、c(OH-)的关系:
设一定温度下,浓度为cmol·L-1醋酸的电离度为αa。
CH3COOHCH3COO-+H+
起始/mol·L-1c00
变化/mol·L-1c·αacαacαa
平衡/mol·L-1c-cαa≈ccαacαa
则c(H+)=cαa
Ka=
=cα
同理:
对于一元弱碱(如NH3·H2O),c(OH-)=cαb。
二、电离常数
1.表达式:
(1)对于一元弱酸HA:
HAH++A-,平衡常数K=
。
(2)对于一元弱碱BOH:
BOHB++OH-,平衡常数K=
。
2.意义:
相同条件下,K值越大,表示该弱电解质越易电离,所对应的酸性或碱性相对越强。
3.特点:
(1)多元弱酸是分步电离的,各级电离常数的大小关系是K1≫K2……,所以其酸性主要决定于第一步电离。
[思维诊断] 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)当弱电解质的浓度增大时,电离度增大( )
(2)在1mol·L-1的CH3COOH溶液中,升高温度,电离度增大( )
(3)电离平衡右移,电离常数一定增大( )
(4)H2CO3的电离常数表达式:
Ka=
( )
(5)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱( )
(6)电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大( )
(7)电离常数只与温度有关,与浓度无关( )
(8)电离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( )
提示:
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)×
教材习题创编
部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
H2S
H2CO3
HClO
电离平衡
常数(25℃)
K=1.77×10-4
K1=1.3×10-7
K2=7.1×10-15
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
3.0×10-8
按要求回答下列问题:
(1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。
(2)同浓度的HCOO-、HS-、S2-、HCO
、CO
、ClO-结合H+的能力由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。
(3)按要求书写下列离子方程式
①将少量Na2CO3溶液滴加到HCOOH溶液中
________________________________________________________________________。
②将少量CO2气体通入NaClO溶液中
________________________________________________________________________。
③将少量CO2气体通入到Na2S溶液中
________________________________________________________________________。
答案:
(1)HCOOH>H2CO3>H2S>HClO
(2)S2->CO
>ClO->HS->HCO
>HCOO-
(3)①2HCOOH+CO
===2HCOO-+H2O+CO2↑
②ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO
③CO2+H2O+2S2-===2HS-+CO
1.电离度是转化率的形式,电离常数是平衡常数的形式。
2.电离度受浓度的影响,电离常数不受浓度的影响。
3.两者均可用来表示弱电解质的电离程度及其相对强弱;但用电离度时必须在同温同浓度条件下,而电离常数只需在同温下便可。
4.判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离常数越大,酸性(或碱性)越强。
5.判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱,电离常数越大,对应的盐水解程度越小,碱性(或酸性)越弱。
6.判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”。
7.判断微粒浓度比值的变化。
弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但电离常数不变,题目中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
角度1 应用电离常数判断酸碱性强弱
1.(2018·湖南长沙质检)已知下面三个数据:
7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数(25℃),若已知下列反应可以发生:
NaCN+HNO2===HCN+NaNO2 NaCN+HF===HCN+NaF NaNO2+HF===HNO2+NaF。
由此可判断下列叙述中不正确的是( )
A.K(HF)=7.2×10-4
B.K(HNO2)=4.9×10-10
C.根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HF>HNO2>HCN
D.K(HCN)解析:
选B。
相同温度下,酸的电离常数越大,该酸的酸性越强,结合强酸制取弱酸分析可知,亚硝酸的酸性大于氢氰酸而小于氢氟酸,所以亚硝酸的电离平衡常数为4.6×10-4,故B错误。
2.体积为10mLpH=2的醋酸溶液与一元酸HX在室温下分别加水稀释至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____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
稀释100倍,HX、CH3COOH溶液的pH变化小于2,二者均为弱酸,酸性HX>CH3COOH。
答案:
大于 稀释相同倍数,HX的pH变化比CH3COOH的pH变化大,酸性强,电离平衡常数大
角度2 判断微粒比值的大小
3.(2018·福建漳州调研)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.
解析:
选D。
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不选;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不选;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不选;
=
,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,故选D。
4.常温下,将0.1mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释,请填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)
____________;
(2)
____________;
(3)
____________;
(4)
____________。
解析:
(1)将①式变为
=
;
(2)②此式为Ka;(3)将③式变为
=
;(4)将④式变为
=
。
答案:
(1)变小
(2)不变 (3)变大 (4)不变
角度3 有关电离常数的计算
5.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
6.NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。
25℃时,将amolNH4NO3溶于水,溶液显酸性,向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将________(填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为________mol·L-1。
(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5)
解析:
NH4NO3溶液由于NH
水解显酸性,滴加氨水后溶液由酸性变为中性,水的电离平衡向逆反应方向移动。
Kb=
=2×10-5,而c(OH-)=10-7mol·L-1,则c(NH
)=200c(NH3·H2O),故n(NH
)=200n(NH3·H2O),根据电荷守恒可知,n(NH
)=n(NO
),则溶液中n(NH
)+n(NH3·H2O)=
mol,根据物料守恒,滴加氨水的浓度为
mol÷bL=
mol·L-1。
答案:
逆向
角度4 电离度、电离常数的综合考查
7.常压下,取不同浓度、不同温度的氨水测定,得到下表实验数据。
温度
(℃)
c(NH3·H2O)
(mol·L-1)
电离常数
电离度
(%)
c(OH-)
(mol·L-1)
0
16.56
1.37×10-5
9.098
1.507×10-2
10
15.16
1.57×10-5
10.18
1.543×10-2
20
13.63
1.71×10-5
11.2
1.527×10-2
(1)温度升高,NH3·H2O的电离平衡向________(填“左”或“右”)移动,能支持该结论的表中数据是________(填字母)。
A.电离常数 B.电离度
C.c(OH-)D.c(NH3·H2O)
(2)表中c(OH-)基本不变的原因是___________________________________________。
(3)常温下,在氨水中加入一定量的氯化铵晶体,下列说法错误的是________(填字母,下同)。
A.溶液的pH增大B.氨水的电离度减小
C.c(OH-)减小D.c(NH
)减小
(4)将氨水与盐酸等浓度等体积混合,下列做法能使c(NH
)与c(Cl-)比值变大的是________。
A.加入固体氯化铵B.通入少量氯化氢
C.降低溶液温度D.加入少量固体氢氧化钠
解析:
(1)根据表中电离常数随温度的变化可以判断,NH3·H2O的电离吸收热量,所以升温,NH3·H2O的电离平衡向右移动。
(3)NH3·H2ONH
+OH-,加入NH4Cl固体,平衡左移,pH减小,电离度减小,c(OH-)减小,c(NH
)增大,A、D错误。
(4)氨水与盐酸等浓度等体积混合,正好生成NH4Cl溶液,NH
+H2ONH3·H2O+H+,加入固体NH4Cl,NH
水解程度减小,
增大,A项符合题意;降温,NH
水解程度减小,
增大,C项符合题意;B项,通入HCl,c(Cl-)增大的较c(NH
)多,故
减小;D项,加入NaOH固体,c(NH
)减小,
减小。
答案:
(1)右 A
(2)氨水浓度降低,使c(OH-)减小,而温度升高,电离平衡右移使c(OH-)增大,双重作用使c(OH-)基本不变
(3)AD
(4)AC
证明弱电解质的实验方法
例题精析
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.② B.②⑤
C.①③⑤D.③④⑤⑥
【解析】 ①中证明CH3COO-能水解,溶液呈碱性,证明CH3COOH为弱酸;②中未指明浓度,也没有参照物,不能说明问题;③说明电离前n(CH3COOH)>n(盐酸),故CH3COOH的电离程度比盐酸小,属弱电解质;④中说明c(H+)【答案】 A
为了证明一水合氨(NH3·H2O)是弱电解质,甲、乙、丙三人分别选用下列试剂进行实验:
0.10mol·L-1氨水、0.1mol·L-1NH4Cl溶液、NH4Cl晶体、酚酞溶液、pH试纸、蒸馏水。
(1)常温时,甲用pH试纸测出0.10mol·L-1氨水的pH为10,则认定一水合氨是弱电解质,你认为这一方法________(填“正确”或“不正确”),并说明理由:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙取出10mL0.10mol·L-1氨水,用pH试纸测其pH=a,然后用蒸馏水稀释至1000mL,再用pH试纸测其pH=b,若要确认NH3·H2O是弱电解质,则a、b应满足什么关系?
________________________________________________________________________。
(3)丙取出10mL0.10mol·L-1氨水,滴入2滴酚酞溶液,显粉红色,再加入少量NH4Cl晶体,溶液颜色变________(填“深”或“浅”)。
你认为这一方法能否证明NH3·H2O是弱电解质?
________(填“能”或“否”),并说明原因:
_____________________________
________________________________________________________________________。
(4)请你根据所提供的试剂,再提出一个合理又简便的方案证明NH3·H2O是弱电解质:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】
(1)正确 若是强电解质,则0.10mol·L-1氨水中c(OH-)应为0.10mol·L-