1-第一單元　弱電解質(zhì)的電離平衡

1、欄目索引選考專用選考專用 化學化學第一單元弱電解質(zhì)的電離平衡專題八 溶液中的離子反應欄目索引題組一電解質(zhì)和非電解質(zhì)(一一)電解質(zhì)和非電解質(zhì)電解質(zhì)和非電解質(zhì)1.概念概念:凡是在或能導電的化合物都是電解質(zhì)。無論是在水溶液中還是在熔融狀態(tài)下均不能導電的叫非電解質(zhì)。2.電解質(zhì)的特點電解質(zhì)的特點(1)物質(zhì)類別:是,而不是單質(zhì)或混合物。如銅和鹽酸既不是電解質(zhì),也不是非電解質(zhì)。水溶液中水溶液中熔融狀態(tài)下熔融狀態(tài)下化化合物合物化合物化合物欄目索引(2)導電條件:是“或”而不是“和”(兩種情況之一能導電即為電解質(zhì),其中熔融條件僅對適用)。如硫酸鋇不溶于水,但熔融狀態(tài)下能導電,所以是電解質(zhì)。(3)導電原因:是化合

2、物本身電離出,而不是它們與水反應的產(chǎn)物發(fā)生電離。如NH3、CO2均不是電解質(zhì),而NH3H2O、H2CO3均是電解質(zhì)。(4)導電能力:取決于的大小、離子所帶的電荷數(shù)。離子化合物離子化合物自由移動的離子自由移動的離子離子濃度離子濃度欄目索引實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論用pH試紙分別測0.10molL-1的鹽酸、醋酸溶液的pH鹽酸:pH1醋酸溶液:pH1同濃度的鹽酸和醋酸溶液中,c(H+):氣球,但鎂與鹽酸反應的裝置中的氣球鼓起得快鹽酸與鎂的反應速率大于醋酸與鎂的反應速率(二二)強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)1.實驗探究實驗探究=鹽酸鹽酸醋酸醋酸均增大均增大欄目索引H+Cl-H+CH3COO-醋酸

3、分子醋酸分子2.實驗結(jié)論實驗結(jié)論氯化氫溶于水,完全電離生成和;醋酸溶于水,少量電離生成和,大部分以形式存在。3.概念概念特別提醒特別提醒一元弱酸(或弱堿)與一元強酸(或強堿)的比較1.相同物質(zhì)的量濃度、相同體積的一元強酸(鹽酸)和一元弱酸(醋酸)的比較弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)強電解質(zhì)強電解質(zhì)欄目索引c(H+)pH中和堿的量與活潑金屬反應產(chǎn)生H2的量開始時與金屬反應的速率一元強酸大小相同相同大一元弱酸小大小2.pH相同、體積相同的一元強酸相同、體積相同的一元強酸(鹽酸鹽酸)和一元弱酸和一元弱酸(醋酸醋酸)的比較的比較c(H+)酸的濃度中和堿的量與足量活潑金屬反應產(chǎn)生H2的量開始時與金屬反應的速率一元強酸

4、相同小少少相同一元弱酸大多多3.一元弱堿與一元強堿的比較可類比一元弱酸與一元強酸的比較。一元弱堿與一元強堿的比較可類比一元弱酸與一元強酸的比較。欄目索引題組二電離和電離平衡(一一)電離電離電離是電解質(zhì)溶于水或熔融時,離解成的離子的過程。大多數(shù)鹽、強堿和活潑金屬氧化物(都是離子化合物),溶于水或熔融時,規(guī)則排列的陰、陽離子電離成自由移動的離子。某些共價化合物溶于水時,在極性水分子的作用下,共價化合物分子電離成陰、陽離子。電解質(zhì)溶液和熔融的電解質(zhì)中的陰、陽離子在外電場的作用下,分別向兩極移動,所以電解質(zhì)溶液或一些熔融的電解質(zhì)能導電,它們的導電過程實質(zhì)上是發(fā)生了電解,屬于變化。自由移動自由移動化學化

5、學欄目索引1.電離的條件電離的條件離子化合物是在或時發(fā)生電離,共價化合物是在溶于水時發(fā)生電離。2.強、弱電解質(zhì)電離的特點強、弱電解質(zhì)電離的特點(1)強電解質(zhì)的電離是完全的,如強酸、強堿以及大多數(shù)的鹽。(2)弱電解質(zhì)的電離程度較小,電離過程是可逆的,如弱酸、弱堿和水。(3)多元弱酸分步電離,以第一步為主,如碳酸存在電離:H2CO3HC+H+、HCH+C,第一步電離程度決定碳酸酸性的相對強弱。(4)多元弱堿的電離用一步電離表示,如Fe(OH)3。3O23O3O溶于水溶于水熔融熔融Fe3+3OH-欄目索引(5)強酸的酸式鹽在水溶液中完全電離,在稀溶液中不存在酸式酸根,如NaHSO4;而在熔融狀態(tài)下,

6、則電離成金屬離子和酸式酸根,如NaHSO4。(6)弱酸的酸式鹽的電離是分步電離,先完全電離成金屬離子和酸式酸根,酸式酸根再部分電離。如NaHCO3溶液中存在以下電離過程:NaHCO3Na+HC,HCC+H+,這種情況可稱為強中有弱。3O3O23O24ONa+H+S4ONa+HS欄目索引(二二)電離平衡電離平衡弱電解質(zhì)溶于水時,在水分子的作用下,弱電解質(zhì)分子電離成離子,同時一部分離子又能重新結(jié)合成弱電解質(zhì)分子,在一定的條件(如溫度、濃度等)下,弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子結(jié)合成弱電解質(zhì)分子的速率相等時,溶液中各分子和離子的濃度都不再發(fā)生變化,電離達到平衡狀態(tài),這種平衡叫做弱電解質(zhì)的電離平衡

7、。1.電離平衡的特點電離平衡的特點(1)在一定的溫度、濃度條件下,弱電解質(zhì)的電離達到平衡狀態(tài)時,溶液中未電離的分子濃度和電離產(chǎn)生的離子濃度不再改變。(2)電離平衡是動態(tài)平衡,是分子電離成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率相等時的平衡。欄目索引性質(zhì)性質(zhì)(3)改變條件(如溫度、濃度等),電離平衡也會移動,將在改變后的條件下建立新的平衡。2.影響電離平衡的因素影響電離平衡的因素(1)內(nèi)因:由弱電解質(zhì)的決定。(2)外因:溫度、濃度、外加試劑。3.電離平衡常數(shù)電離平衡常數(shù)(1)電離平衡常數(shù)的表達式弱酸的電離常數(shù)用Ka來表示,弱堿的電離常數(shù)用Kb來表示。例如:H2S的電離常數(shù)表達式為:第一步電離:H2SH+

8、HS-=1aK欄目索引2(H )(S )(HS )ccc第二步電離:HS-H+S2-=NH3H2O的電離常數(shù)表達式為:NH3H2ON+OH-Kb=(2)K的意義1)K值越大,電離程度越。2)多元弱酸中,即以第步電離為主。以H2S電離2aK4H1aK2aK3aK大大一一欄目索引為例,從HS-中電離出一個H+,要比從H2S中電離出一個H+難,因為第一步電離出的H+抑制了第二步電離。(3)影響K值的因素對于某電解質(zhì)來說,影響K值的只有溫度。通常電離過程是吸熱的,所以升溫會使K值。(三三)弱電解質(zhì)的電離度弱電解質(zhì)的電離度弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)不隨弱電解質(zhì)溶液的初始濃度變化而變化,但弱電解質(zhì)的電離度與弱

9、電解質(zhì)溶液的濃度有關(guān)。一般而言,弱電解質(zhì)溶液的濃度越大,電離度越小;弱電解質(zhì)溶液的濃度越小,電離度越大。弱電解質(zhì)的電離度表示為:=100%。已電離的弱電解質(zhì)濃度弱電解質(zhì)的初始濃度增大增大欄目索引題組一電解質(zhì)和非電解質(zhì)1.下列有關(guān)電解質(zhì)的說法中正確的是下列有關(guān)電解質(zhì)的說法中正確的是 ()A.強電解質(zhì)一定是離子化合物B.強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)的電離都是吸熱過程C.強電解質(zhì)的飽和溶液一定是濃溶液D.強電解質(zhì)在水中一定能全部溶解答案B強電解質(zhì)不一定是離子化合物,如HCl是強電解質(zhì)但卻是共價化合物,A錯;BaSO4是強電解質(zhì),但難溶于水,其飽和溶液是稀溶液,故C、D錯。欄目索引2.下列關(guān)于強、弱電解質(zhì)的敘述

10、錯誤的是下列關(guān)于強、弱電解質(zhì)的敘述錯誤的是 ()A.弱電解質(zhì)在溶液中部分電離,存在電離平衡B.在溶液中導電能力強的電解質(zhì)是強電解質(zhì),導電能力弱的電解質(zhì)是弱電解質(zhì)C.同一弱電解質(zhì)的溶液,當溫度、濃度不同時,其導電能力也不同D.純凈的強電解質(zhì)在液態(tài)時,有的導電,有的不導電答案B強、弱電解質(zhì)是根據(jù)其在水溶液中的電離程度區(qū)別的,電解質(zhì)溶液的導電能力與溶液的溫度和溶液中自由移動的離子的濃度及離子所帶電荷數(shù)有關(guān)。欄目索引題組二電離和電離平衡3.H2CO3的電離平衡常數(shù)=4.310-7、=5.610-11,它的、差別很大的原因是(從電離平衡的角度解釋):。1aK2aK1aK2aK電離常數(shù)H2CO34.310

11、-75.610-11H2S9.110-81.110-151aK2aK答案第一步電離產(chǎn)生的H+對第二步的電離起抑制作用4.在在Na2CO3中加醋酸產(chǎn)生中加醋酸產(chǎn)生CO2氣體氣體,試從電離平衡常數(shù)的角度解釋原因試從電離平衡常數(shù)的角度解釋原因:。答案醋酸的電離平衡常數(shù)大,酸性強,較強的酸可制備較弱的酸5.H2CO3和和H2S在在25時的電離常數(shù)如下時的電離常數(shù)如下:欄目索引則下列反應可能發(fā)生的是()A.NaHCO3+NaHSNa2CO3+H2SB.H2S+Na2CO3Na2S+NaHCO3C.Na2S+H2O+CO2NaHS+NaHCO3D.H2S+NaHCO3NaHS+H2CO3答案C本題考查的是

12、弱酸電離常數(shù)大小與酸性強弱的關(guān)系。可認為弱酸(或弱酸的酸式酸根)電離常數(shù)越大,酸性越強。由題中的數(shù)據(jù)可得出酸性由強到弱的順序是:H2CO3H2SHCHS-。根據(jù)強酸制弱酸的原理,可知A、D錯誤;B項沒有配平。3O欄目索引(1)在相同濃度、相同溫度下,與強電解質(zhì)做導電性對比實驗。(2)在相同濃度、相同溫度下,比較反應速率的快慢。如將鋅粒投入到等濃度的鹽酸和醋酸溶液中,反應速率前者比后者快,說明醋酸是弱電解質(zhì)。(3)濃度與pH的關(guān)系。如0.1molL- 1CH3COOH溶液,其pH1,則可證明CH3COOH是弱電解質(zhì)。(4)測定對應鹽的酸堿性。如CH3COONa溶液呈堿性,則證明醋酸是弱酸。重難一

13、電解質(zhì)強弱的判斷與比較重難一電解質(zhì)強弱的判斷與比較欄目索引(5)稀釋前后pH與稀釋倍數(shù)的對應關(guān)系。如將pH=2的酸溶液稀釋1000倍,若pH小于5,則證明酸是弱酸;若pH為5,則證明酸是強酸。(6)采用實驗證明存在電離平衡。如氨水中滴入酚酞試液變紅,再加少量NH4Cl固體,顏色變淺。(7)利用較強酸(堿)制備較弱酸(堿)判斷電解質(zhì)強弱。如將CO2通入苯酚鈉溶液中,出現(xiàn)渾濁,說明酸性:H2CO3。(8)利用元素周期律進行判斷。如非金屬性ClSPSi,則對應最高價含氧酸的酸性HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3(最高價氧化物對應水化物);金屬性NaMgAl,則堿性NaOHMg(OH)2Al(

14、OH)3。欄目索引典例典例1pH=2的兩種一元酸x和y,體積均為100mL,稀釋過程中pH與溶液體積的關(guān)系如下圖所示。分別滴加NaOH溶液(c=0.1molL-1)至pH=7,消耗NaOH溶液的體積為Vx、Vy,則()A.x為弱酸,VxVyC.y為弱酸,VxVy欄目索引解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵判斷弱電解質(zhì)的三個思維角度角度一:弱電解質(zhì)的定義,即弱電解質(zhì)不能完全電離,如測0.1molL-1的CH3COOH溶液的pH1。角度二:弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡,條件改變,平衡移動。如pH=1的CH3COOH加水稀釋10倍,1pH2。角度三:弱電解質(zhì)形成的鹽類能水解。欄目索引解析由圖知:將一元酸x和y分別稀釋10

15、倍,pH的變化量分別為pHx=1、pHy1,所以x為強酸,y為弱酸。pH=2時弱酸y的濃度大,滴加NaOH溶液至pH=7時,需NaOH溶液的體積y要比x大。答案C欄目索引1.下列關(guān)于醋酸的說法中正確的是()A.0.01molL-1的醋酸溶液的pH=2B.向某溫度下的醋酸溶液中通入HCl氣體,醋酸的電離常數(shù)Ka會增大C.等pH等體積的鹽酸與醋酸溶液稀釋后pH的變化如下圖所示,則曲線表示的是鹽酸的稀釋圖像變式訓練變式訓練欄目索引D.上圖中,a、b、c三點表示的溶液的導電性強弱關(guān)系為ab2;B中,電離常數(shù)Ka只與溫度有關(guān),因溫度不變,所以Ka不變;C中,稀釋時醋酸的電離平衡正向移動,所以醋酸溶液中c

16、(H+)比鹽酸減小得少,pH變化小,則曲線表示的是鹽酸的稀釋圖像;D中,a、b、c三點表示的溶液的導電性強弱關(guān)系為abc。欄目索引(1)濃度越大,電離程度越小。在稀釋溶液時,電離平衡向右移動,而弱電解質(zhì)分子電離出的離子的濃度一般會減小。(2)溫度越高,電離程度越大。因電離是吸熱過程,升溫時平衡向右移動。(3)同離子效應。如向醋酸溶液中加入醋酸鈉晶體,增大了CH3COO-的濃度,平衡左移,電離程度減小;加入稀鹽酸,平衡也會左移。(4)加入能與弱電解質(zhì)反應的物質(zhì),電離程度增大。如向醋酸溶液中加入鋅或NaOH溶液,平衡右移,電離程度增大。電離平衡是一種動態(tài)平衡,當溶液的溫度、濃度以及離子濃度改變時,

17、電離平衡都會發(fā)生移動,符合勒夏特列原理,其規(guī)律是:重難二電離平衡的移動分析重難二電離平衡的移動分析欄目索引特別提醒特別提醒(1)在根據(jù)平衡移動原理來判斷平衡移動方向以及對有關(guān)物質(zhì)濃度的結(jié)果分析時,要注意平衡移動對相關(guān)物質(zhì)的量的變化程度與溶液體積變化程度的相對大小。(2)多元弱酸,由于第一步電離產(chǎn)生的H+對第二步電離起抑制作用,故溶液的酸性主要由第一步電離決定。欄目索引典例典例225時時,用濃度為用濃度為0.1000molL-1的的NaOH溶液滴定溶液滴定20.00mL濃濃度均為度均為0.1000molL-1的三種酸的三種酸HX、HY、HZ,滴定曲線如下圖所示。滴定曲線如下圖所示。下列說法正確的

18、是下列說法正確的是 ()欄目索引A.在相同溫度下,同濃度的三種酸溶液的導電能力順序:HZHYc(Y-)c(OH-)c(H+) D.HY與HZ混合,達到平衡時:c(H+)=+c(Z-)+c(OH-)解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵分析中和過程中pH變化與電離平衡的關(guān)系,掌握酸的強弱判斷方法。欄目索引解析由滴定曲線中三種酸的滴定起點,可推知三種酸的酸性強弱順序為HZHYHX,故相同溫度下,同濃度的三種酸的導電能力大小順序為HZHYHX,A錯誤;HY+NaOHNaY+H2O,當V(NaOH)=10.00mL時,HY被中和掉一半,此時溶液中c(HY)=c(Y-),c(H+)10-5mol/L,Ka(HY)=c(H+)

19、=10-5,B正確;因HY的酸性強于HX,故在HX、HY的混合溶液中滴加NaOH溶液時,HY先反應,當HX恰好被完全中和時,溶液是等濃度的NaX與NaY的混合溶液,考慮到X-的水解程度大于Y-,故最終溶液中離子濃度的大小順序為c(Y-)c(X-)c(OH-)c(H+),C錯誤;HY與HZ混合,達到平衡時,根據(jù)電荷守恒可得c(H+)=c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),D錯誤。(H )(Y )(HY)ccc答案 B欄目索引2.在0.1molL-1CH3COOH溶液中存在如下電離平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,對于該平衡下列敘述正確的是()A.加入水時,平衡逆向移動B.加入少量NaOH

20、固體,平衡正向移動C.加入少量0.1molL-1鹽酸,溶液中c(H+)減小D.加入少量CH3COONa固體,平衡正向移動變式訓練變式訓練答案B欄目索引解析A選項中加入水時,c(CH3COO-)和c(H+)均減小,平衡向其濃度增大的方向(也就是正向)移動;B選項中加入的少量NaOH與H+反應,c(H+)變小,平衡正向移動;C選項中加入鹽酸時c(H+)變大,平衡向c(H+)減小的方向(也就是逆向)移動,但最終c(H+)比未加鹽酸前還要大;D選項中加入CH3COONa固體,c(CH3COO-)增大,導致平衡逆向移動。欄目索引(2)比較計算多元弱酸溶液中c(H+)大小。多元弱酸是分步電離的,且K1K2

21、K3,原因是第一步電離產(chǎn)生的H+對第二步、第三步電離有抑制作用,比較溶液中c(H+)大小時,只考慮第一步電離即可。(3)Ka大的酸能與Ka小的酸的鹽反應,反之不反應。 (1)比較弱電解質(zhì)的相對強弱。相同溫度下,弱酸的Ka越大,則酸性越強,物質(zhì)的量濃度相同時,c(H+)越大,電離度越大。重難三電離常數(shù)的應用重難三電離常數(shù)的應用欄目索引4)計算電離度(以一元弱酸HA為例)HAH+A-起始:c酸00平衡:c酸(1-)c酸c酸K電離=,因為很小,所以1-1,即K電離=c酸2,得=。Kc電離酸2()(1)cc酸酸21c酸欄目索引典例典例3氨有著廣泛的用途,如可用于化肥、硝酸、合成纖維等的生產(chǎn)。氨的水溶液

22、中存在電離平衡,常用電離常數(shù)Kb和電離度來定量表示其電離程度。Kb和常用的測定方法:在一定溫度時用酸度計測定一系列已知濃度氨水的pH,可得各濃度氨水對應的c(OH-),然后通過換算求得各對應的值和Kb值。下面是某中學化學興趣小組在25時測定一系列濃度氨水的pH所對應的c(OH-):【儀器與試劑】酸度計、50mL堿式滴定管、100mL燒杯、0.10molL-1氨水【實驗數(shù)據(jù)】(不必填表格)欄目索引燒杯號V氨水(mL)V水(mL)c(NH3H2O)(molL-1)c(OH-)(molL-1)Kb150.000.001.3410-31.34%225.0025.009.510-41.90%35.004

23、5.004.2410-44.24%請根據(jù)以上信息回答下述問題:(1)25時,NH3H2O的電離常數(shù):Kb(保留三位有效數(shù)字)。通過計算所得的數(shù)據(jù)和簡潔的文字說明電離常數(shù)、電離度與弱電解質(zhì)的初始濃度的關(guān)系:。(2)用0.10molL-1鹽酸分別滴定20.00mL0.10molL-1的NaOH溶液和20.00mL0.10molL-1氨水所得的滴定曲線如下:欄目索引請指出鹽酸滴定氨水的曲線為(填“A”或“B”),請寫出曲線上a點所對應的溶液中各離子濃度由大到小的排列順序:。欄目索引(3)液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視。它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢。氨在

24、燃燒試驗機中相關(guān)的反應有:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)H14NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)H24NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)H3請寫出上述三個反應中H1、H2、H3三者之間關(guān)系的表達式:H1=。欄目索引(4)Allis-Chalmers制造公司發(fā)現(xiàn)可以用氨作為燃料電池的燃料。其總反應式為4NH3+3O22N2+6H2O,正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,則負極的電極反應式為。解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵欄目索引解析 (2)0.10molL-1氨水的pH7,可得出離子濃度大小順序為c(N)c(Cl-)c(OH-)c