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11电离平衡
易错点十一电离平衡
瞄准高考
1.(2017新课标Ⅲ)NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是
A.0.1mol的11B中,含有0.6NA个中子
B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+
C.2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子
D.密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P﹣Cl键
【答案】A
2.(2017新课标Ⅱ)改变0.1mol•L—1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA—、A2—的物质的量分数δ(x)随pH的变化如图所示[已知δ(x)=c(x)/(c(H2A)+c(HA—)+c(A2—)])。
下列叙述错误的是
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA—)B.lg[K2(H2A)]=﹣4.2
C.PH=2.7时,c(HA—)>c(H2A)
=c(A2—)D.pH=4.2时,c(HA﹣)=c(A2—)=c(H2A)
【答案】D
【解析】A.由图象可知pH=1.2时,H2A与HA—的曲线相交,则c(H2A)=c(HA—),故A正确;B.pH=4.2时,c(H+)=10—4.2mol/L,c(HA—)=c(A2—),K2(H2A)=c(A2—)·c(H+)/c(HA—)==10—4.2,则lg[K2(H2A)]=﹣4.2,故B正确;C.由图象可知,PH=2.7时,c(H2A)=c(A2—),由纵坐标数据可知c(HA—)>c(H2A)=c(A2—),故C正确;D.pH=4.2时,c(HA﹣)=c(A2—),但此时c(H2A)≈0,故D错误。
3.(2017江苏)常温下,Ka(HCOOH)=1.77×10—4,Ka(CH3COOH)=1.75×10—5,Kb(NH3•H2O)=1.76×10—5,下列说法正确的是
A.浓度均为0.1mol•L﹣1的HCOONa和NH4Cl溶液中阳离子的物质的量浓度之和:
前者大于后者
B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等
C.0.2mol•L—1HCOOH与0.1mol•L—1NaOH等体积混合后的溶液中:
C(HCOO—)+c(OH—)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2mol•L﹣1CH3COONa与0.1mol•L﹣1盐酸等体积混合后的溶液中(pH<7):
c(CH3COO—)>c(Cl—)>c(CH3COOH)>c(H+)
【答案】AD
【解析】A.电离平衡常数越大,其离子水解程度越小,根据电离平衡常数知,其离子水解程度:
CH3COO﹣>NH4+>HCOO﹣,任何电解质溶液中都存在电荷守恒,所以得出:
c(HCOO—)+c(OH—)=c(Na+)+c(H+)=0.1mol/L+c(H+);
c(NH4+)+c(H+)=c(Cl—)+c(OH—)=0.1mol/L+c(OH—);
水解程度NH4+>HCOO—,所以前者c(H+)大于后者c(OH—);故A正确;
B.pH相同的HCOOH和CH3COOH,浓度:
c(HCOOH)<c(CH3COOH),用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点时,酸的浓度越大,消耗的碱体积越大;,故B错误;
C.任何电解质溶液中都存在电荷守恒和物料守恒,根据电荷守恒得c(HCOO—)+c(OH—)=c(Na+)+c(H+),混合溶液中溶质为等物质的量浓度的HCOOH和HCOONa;
D.二者混合后溶液中的溶质为等物质的量浓度的CH3COONa、CH3COOH和NaCl,混合溶液的pH<7,说明醋酸电离程度大于醋酸钠水解程度。
故D正确。
锁定考点
一.影响电离平衡的因素
⑴浓度:
同一弱电解质,增大溶液的物质的量浓度,电离平衡将向电离的方向移动,但电解质的电离程度减小;稀释溶液时,电离平衡将向电离方向移动,且电解质的电离程度增大。
在醋酸的电离平衡CH3COOH
CH3COO-+H+加水稀释,平衡向右移动,电离程度变大,但c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)变小,加入少量冰醋酸,平衡向右移动,c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)增大,但电离程度变小。
⑵温度:
温度越高,电离程度越大
由于弱电解质的电离一般是吸热的,因此升高温度,电离平衡将向电离方向移动,弱电解质的电离程度将增大。
⑶同离子效应加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,使电离平衡向逆反应方向移动。
⑷化学反应加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使平衡向电离方向移动。
二.以电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+为例,各种因素对电离平衡的影响可归纳为下表:
移动方向
c(H+)
n(H+)
c(OH-)
导电能力
电离程度
加水稀释
向右
减小
增多
增多
减弱
增大
加冰醋酸
向右
增大
增多
减小
增强
减小
升高温度
向右
增大
增多
增多
增强
增大
加NaOH(s)
向右
减小
减少
增多
增强
增大
H2SO4(浓)
向左
增大
增多
减少
增强
减小
加醋酸铵(s)
向左
减小
减少
增多
增强
减小
加金属Mg
向右
减小
减少
增多
增强
增大
加CaCO3(s)
向右
减小
减少
增多
增强
增大
三.电离方程式的书写
(1)强电解质用“=”,弱电
解质用“
”
(2)多元弱酸分步电离,以第一步为主:
例如:
NaCl=Na++Cl-
NH3·H2O
NH4++OH—
H3PO4
H++H2PO4—(为主)
(3)酸式盐:
强酸的酸式盐完全电离,一步写出,如NaHSO4=Na++H++SO42一。
弱酸的酸式盐强中有弱酸根离子的要分步写出:
如NaHCO3=Na++HCO3一;HCO3
一
CO32一+H+
(4)Al(OH)3是中学涉及的一种重要的两性氢氧化物,存在酸式电离和碱式电离:
Al3++3OH-
Al(OH)3
AlO2-+H++H2O
【拓展提升】
电解质溶液的导电性和导电能力
⑴电解质不一定导电(如NaCl晶体、无水醋酸),导电物质不一定是电解质(如石墨),非电解质不
导电,但不导电的物质不一定是非电解质。
⑵电解质溶液导电能力是由溶液中自由移动的离子浓度决定的,离子浓度大,导电能力强;离子浓度小,导电能力弱。
离子浓度大小受电解质的强弱和溶液浓度大小的决定。
所以强电解质溶液导电能力不一定强,弱电解质溶液导电能力也不一定弱。
【名师点拨】
电解质的电离情况分类说明:
①NaCl、NaOH等盐、强碱类离子化合物在水溶液里或熔融状态下都能发生电离,都能导电。
② Na2O、MgO等活泼金属氧化物类离子化合物在熔融状态下能电离且能导电,或与水反应(Na2O),或不溶于水,因此不谈他们在水溶液中的电离。
③H2SO4,HCl,CH3COOH等酸类共价化合物在水溶液中能电离,能导电,但在熔融状态下不电离、不导电,在其纯溶液中只有分子,没有离子。
注意:
共价化合物在熔融状态下不发生电离。
④NaHCO3、NH4Cl等热稳定性差的盐类电解质受热易分解,因此只谈它们在水溶液中的电离。
⑤强酸的酸式盐在熔融状态下和水溶液里的电离程度是
不同的:
NaHSO4溶于水NaHSO4=Na++H++SO42-,NaHSO4熔融状态下NaHSO4=Na++HSO4-
四.电离平衡常数
1.一元弱酸:
CH3COOH
H++CH3COO-
2.一元弱碱:
NH3·H2O
NH4++OH—
(1)电离平衡常数是温度函数,温度不变K不变,不随浓度的改变而改变。
(2)K值越大,该弱电解质较易电离,其对应的弱酸弱碱较强;K值越小,该弱电解质越难电离,其对应的弱酸弱碱越弱;即K值大小可判断弱电解质相对强弱。
(3)多元弱酸是分步电离的,一级电离程度较大,产生H+,对二级、三级电离产生抑制作用。
如:
H3PO4
H++H2PO
K1=7.1×10-3
H2PO
H++HPO
K2=6.3×10-8
HPO
H++PO
K3=4.20×10-13
【名师点拨】
① 电离常数表达式中各组分的浓度均为平衡浓度.
② 多元弱酸溶液中的c(H+)是各步电离产生的c(H+)的总和,在每步的电离常数表达式中的c(H+)是指溶液中H+的总浓度而不是该步电离产生的c(H+).
③ 电离常数的特征.同一弱电解质的稀溶液的电离常数的大小与溶液的浓度无关,只随温度的变化而变化.温度不变,K值不变;温度不同,K值也不同.但由于电离常数随温度的变化不大,在室温时,可不考虑温度对电离常数的影响.
④ 电离常数的意义
a表明弱电解质电离的难易程度.K值越大,离子浓度越大,该电解质越易电离;反之,电解质越难电离。
b比较弱酸或弱碱相对强弱.例如在25℃时,HNO2的K=4.6×10-4,CH3COOH的K=1.8×10-5,因此HNO2的酸性比CH3COOH的酸性强。
小题快练
1.(2018届辽宁葫芦岛市普通高中高三上学期期末)设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A.1mol 苯乙烯中含碳碳双键数为4NA
B.盛有SO2的密闭容器中含有NA个氧原子,则SO2的物质的量为0.5mol
C.标准状况下,2.24LCl2溶于水,转移6.02×1022个电子
D.1L0.1mol•L-1 的氨水中有0.1NA个NH4+
【答案】B
2.(2018届四川省绵阳市高三第二次诊断)室温下,浓度均为0.1mol/L.体积均为V0的NaX、NaY溶液分别加水稀释至体积V。
已知pOH=-lgc(OH-),pOH与
的变化关系如图所示。
下列叙述正确的是
A.HX、HY都是弱酸,且Ka(HX)>Ka(HY)
B.图中pOH随
变化始终满足直线关系
C.
=3时,NaX溶液中所含离子总数小于NaY溶液
D.分别向稀释前的两种溶液加盐酸至pH=7时,c(X-)=c(Y-)
【答案】A
【解析】A.NaX、NaY溶液pOH≠7,表明NaX、NaY发生水解,所以HX、HY都是弱酸,浓度均为0.1mol/L.的NaX、NaY溶液的pH分别为4和3,表明水解程度:
NaX
很大时,图中pOH变化很小,所以图中pOH随
变化不会始终满足直线关系,故B错误;C.溶液中电荷守恒:
c(X-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),c(OH-)+c(Y-)=c(Na+)+c(H+),
=3时,NaX溶液中pOH较大,c(OH-)较小,c(H+)较大,所含离子总数大于NaY溶液,故C错误;D.分别向稀释前的两种溶液加盐酸至pH=7时,溶液中电荷守恒:
c(X-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),c(OH-)+c(Y-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),将c(OH-)=c(H+)代入得,c(X-)+c(Cl-)=c(Na+),c(Y-)+c(Cl-)=c(Na+),由于NaX溶液中pOH较大,加入盐酸较少,c(Cl-)较小,所以c(X-)>c(Y-),故D错误。
故选A。
3.(2018届天津市和平区高三上学期期末)常温下,下列有关电解质溶液的说法正确的是
A.向NH4Cl 溶液中加入NaOH 溶液至呈中性,溶液中c(Na+)=c(NH3·H2O)
B.用少量水稀释0.1mol·L-1氨水时; 溶液中
减小
C.将Na2CO3溶液从20℃升温至30 ℃,溶液中
增大
D.pH= 5.5 的CH3COOH 与CH3COONa 混合溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)
【答案】A
【解析】A.向NH4Cl 溶液中加入NaOH 溶液至呈中性,溶液中c(Na+)+c(NH4+)=c(Cl-),而由NH4Cl 的物料守恒可知,c(NH3·H2O)+c(NH4+)=c(Cl-),两式联列可得:
c(Na+)=c(NH3·H2O),A正确;B.用少量水稀释0.1mol·L-1氨水时,平衡正向移动,等体积溶液中,氢氧根的物质的量增大,而一水合氨的物质的量减小,所以,溶液中
增大,B错误;C.将Na2CO3溶液从20℃升温至30 ℃,促进碳酸根离子的水解,平衡正向移动,水解平衡常数增大,由水解平衡常数表示式可知,溶液中
减小,C错误;D.pH= 5.5 的CH3COOH 与CH3COONa 混合溶液,CH3COOH电离大于CH3COO-的水解,CH3COONa的物料守恒可知,c(CH3COO-)>c(Na+),D错误。
答案选A。
4.(2018届辽宁师范大学附属中学高三上学期期末)巳知:
25℃时某些弱酸的电离平衡常数。
下面图像表示常温下稀释CH3COOH、HClO两种酸的稀溶液时、溶液pH随加水量的变化,下列说法正确的是
CH3COOH
HClO
H2CO3
Ka=1.8×10-3
Ka=3.0×10-8
Ka1=4.1×10-7
Ka2=5.6×10-11
A.相同浓度CH3COONa和NaClO的混合液中,各离子浓度的大小关系是c(Na+)>c(ClO-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为:
2ClO-+CO2+H2O=2HClO+CO32-
C.图像中a点酸的总浓度大于b点酸的总浓度
D.图像中a、c两点处的溶液中
相等(HR代表CH3COOH或HClO)
【答案】D
【解析】A.酸性:
CH3COOH>HClO,所以水解程度:
CH3COONa
H2CO3>HClO>HCO3-,所以向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为:
ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO3-,故B错误;C.图像中pH变化较快的酸的酸性较强,浓度较小,所以a点酸的总浓度小于b点酸的总浓度,故C错误;D.图像中a、c两点处的溶液中盐的水解常数相等,所以
相等,故D正确。
故选D。
5.(2018届北京市东城区高三第一学期期末)常温时,向20mL0.1mol/L的CH3COOH溶液中逐滴滴加0.1mol/L的NaOH溶液,滴入NaOH溶液的体积与溶液pH的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.a点的pH=1
B.b点时,c(CH3COO—)=0.05mol/L
C.c点时,V(NaOH)=20mL
D.反应过程中
的值不断增大
【答案】D
【解析】A、CH3COOH为弱酸,部分电离,a点为0.1mol/L的CH3COOH溶液,c(H+)浓度小于0.1mol/L,则pH大于1,故A错误;B、b点溶质为CH3COOH和CH3COONa,二者物质的量相等;溶液体积由20mL扩大为30mL,根据物料守恒c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol/L×
;CH3COOH的电离和CH3COO-的水解均是微弱的,则二者的浓度应均接近于
≈0.033mol/L,不会等于0.05mol/L,故B错误;C、假设c点时,V(NaOH)=20mL,则CH3COOH与NaOH恰好完全反应生成CH3COONa,此时溶液显碱性,pH>7,与图不符,故假设不成立,故C错误;D、
,随着NaOH的加入,溶液的碱性逐渐增强,c(H+)逐渐减小,而温度不变,Ka不变,则
的值逐渐增大,故D正确。
故选D。
6.(2018届北京市东城区高三第一学期期末)下列表述合理的是
A.苯与乙炔的实验式均是C2H2
B.H2O2的电子式是
C.溴乙烷的比例模型是
D.NH3﹒H2O的电离方程式是NH3﹒H2O==
+
【答案】C
7.(2018届北京市海淀区高三上学期期末)现有常温下体积均为10mL、pH=3的两种溶液:
①HCl溶液,②CH3COOH溶液。
下列说法中,正确的是
A.溶液中溶质的物质的量浓度:
①>②
B.溶液中酸根的物质的量浓度:
①=②
C.加水稀释至1L,溶液的pH:
①<②
D.分别加入等浓度NaOH溶液至中性,消耗NaOH的量:
①=②
【答案】B
【解
析】A.HCl是强电解质,在溶液中完全电离,CH3COOH是弱电解质,在溶液中部分电离,则pH相等的两种溶液中,溶质的物质的量浓度:
②>①,故A错误;B.两溶液的pH相等,说明两溶液中c(H+)相等,由电离方程式HCl=H++Cl-和CH3COOH
H++CH3COO-可知,溶液中酸根离子的物质的量浓度:
①=②,故B正确;C.加水稀释至1L,则两溶液均稀释100倍,因HCl是强电解质,在溶液中完全电离,稀释后HCl溶液的pH=5,CH3COOH是弱电解质,在溶液中部分电离,稀释后CH3COOH溶液的pH:
3<pH<5,所以两溶液的pH:
②<①,故C错误;D.根据A项分析可知,10mL、pH=3的两溶液中溶质的物质的量浓度:
②>①,则分别加入等浓度NaOH溶液至中性,消耗NaOH的量:
①<②,故D错误;答案选B。
8.(2018届广东省东莞市高三上学期期末教学质量检查)常温时,1mol·L-1的HClO2和1mol·L-1的HMnO4两种酸溶液,起始时的体积均为V0,分别向两溶液中加水进行稀释,所得曲线如图所示。
下列说法正确的是()
A.当稀释至pH均为3时,溶液中c(ClO2-)>c(MnO4-)
B.在0≤pH≤5时,HMnO4溶液满足:
pH=1g
C.常温下,浓度均为0.1mol·L-1的NaClO2和NaMnO4溶液的pH:
NaMnO4>NaClO2
D.稀释前分别用1mol·L-1的NaOH溶液中和,消耗的NaOH溶液体积:
HMnO4>HClO2
【答案】B
【解析】从图像可知,V/V0=1000时,1mol·L-1的HMnO4稀释后的溶液pH=3,所以HMnO4为强酸,HClO2为弱酸;同浓度的两种酸,当pH均为3时,根据物料守恒规律:
HMnO4溶液:
c(H+)=c(MnO4-);HClO2溶液:
c(H+)=c(ClO2-)+c(HClO2);根据上述等式看出溶液中c(ClO2-) HClO2 因为HMnO4为强酸,满足0≤pH≤5时,溶液的pH与溶液体积稀释的关系pH=1g +1-1=1g ;C正确;正确答案选C。 9.(2018届福建省泉州市普通高中高三单科质量检查)已知某酸H2B在水溶液中存在下列关系: H2B=H++HB-,HB- H++B2-。 则下列关于酸式盐NaHB溶液的说法中正确的是 A.电离方程式: NaHB=Na++H++B2- B.NaHB溶液可能呈酸性或碱性 C.NaHB和NaOH溶液反应的离子方程式: HB-+OH-=H2O+B2- D.该溶液中: c(Na+)=c(H2B)+c(HB-)+c(B2-) 【答案】C 【解析】A.HB-难电离,所以电离方程式: NaHB=Na++HB-,故A错误;B.HB-只电离,不水解,所以NaHB 溶液呈酸性,故B错误;C.NaHB 和NaOH 溶液反应的离子方式: HB-+OH-= H2O+B2-,故C正确;D.该溶液中不存在H2B,所以c(Na+)=c(HB-)+c(B2-),故D错误。 故选C。 10.(2018届天津市河西区上学期期末)常温下,Ka(CH3COOH)=2×10-5, Ka(HCOOH)=2×10-4,Kb(NH3·H2O)=2×10-5,下列说法不正确的是 A.向0.1mol/LHCOOH溶液中加入少量水,溶液中c(H+)/c(HCOOH)增大 B.浓度均为0.1mol/L的HCOOH和NH4Cl溶液,由水电高出的c(OH-)前者小于后者 C.用0.1mol/L的NaOH溶液分别中和等体积等pH的HCOOH和CH3COOH溶液,消耗NaOH溶液的体积相等 D.0.05mol/L的CH3COOH溶液中pH=3 【答案】C 11.(2018届福建省三明市第一中学高三上学期第二次月考)常温下,pH均为2、体积均为V0的HA、HB、HC溶液,分别加水稀释至体积为V,溶液pH随lg 的变化关系如图所示,下列叙述错误的是 A.常温下: Ka(HB)>Ka(HC) B.HC的电离度: a点 C.当lg =4时,三种溶液同时升高温度, 减小 D.当lg =5时,HA溶液的pH为7 【答案】D 【解析】A项,由图可知,HA稀释10倍pH增大1,则HA为强酸,HB、HC稀释10倍pH增大值小于1,则HB、HC为弱酸,HB、HC稀释同等倍数,pH的改变值: HB HC,酸性: HB HC,常温下,Ka(HB) Ka(HC),正确;B项,对HC,b点稀释的倍数大于a点,加水稀释促进弱酸的电离,HC的电离度: a点 b点,正确;C项,HA为强酸,对HA溶液升高温度,c(A-)不变,对HC溶液升高温度促进HC电离,c(C-)增大, 减小,正确;D项,HA溶液为酸溶液,无论如何稀释pH 7,错误;答案选D。 12.(2018届福建省三明市第一中学高三上学期第二次月考)常温下用0.10mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L-1CH3COOH(Ka=1.75×10-5)溶液和HCN(Ka=4.9×10-10)溶液所得滴定曲线如下图。 下列说法正确的是 A.曲线I和曲线II分别代表的是CH3COOH和HCN B.点①和点②所示溶液中: C.点③和点⑤所示溶液中由水电离出的c(H+): ⑤>③ D.在点②和③之间(不包括端点)存在关系: c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-) 【答案】B 【解析】A项,CH3COOH的Ka大于HCN的Ka,物质的量浓度都是0.1mol/L的CH3COOH溶液的pH小于HCN,曲线I代表的是HCN,曲线II代表的是CH3COOH,错误;B项,点①和点②表示加入10mLNaOH溶液,此时点①中的物料守恒为c(HCN)+c(CN-)=2c(Na+),点②中的物料守恒为c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+),由于两溶液中c(Na+)相等,则c(HCN)+c(CN-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),即c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH),正确;C项,点③溶液由CH3COONa和CH3COOH混合而成,点⑤溶液由NaCN和HCN混合而成,点③和点⑤溶液中的OH-全部来自水电离,点③和点⑤溶液的pH都等于7,点③和点⑤溶液中水的电离程度相等,错误;D项,NaOH溶液滴定CH3COOH溶液的过程中,溶液中存在电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(C
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