(高中化学步步高全书完整的Word版文档-2022版)第八章 第39讲 弱电解质的电离平衡.docx
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- 高中化学 步步高全书完整的Word版文档-2022版 【高中化学 步步高全书完整的Word版文档-2022版】第八章 第3 下载 _一轮复习_高考专区_化学_高中
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1、第第 39 讲讲弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡 复习目标1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。2.理解电解质在水中的电离以及 电解质溶液的导电性。3.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算。 考点一考点一弱电解质的电离平衡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。 2弱电解质的电离概念 (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)电离平衡的建立与特征
2、开始时,v(电离)最大,而 v(结合)为 0。 平衡的建立过程中,v(电离)v(结合)。 当 v(电离)v(结合)时,电离过程达到平衡状态。 3外因对电离平衡的影响 以 0.1 molL 1 CH3COOH 溶液为例,填写外界条件对 CH3COOHCH3COO H H0 的影响。 改变条件 平衡移动 方向 n( H ) c( H ) 导电 能力 K a 加水稀释向右 增 大 减 小 减弱 不 变 加入少量冰 醋酸 向右 增 大 增 大 增强 不 变 通入 HCl(g)向左 增 大 增 大 增强 不 变 加 NaOH(s)向右 减 小 减 小 增强 不 变 加 CH3COONa(s) 向左 减
3、小 减 小 增强 不 变 升高温度向右 增 大 增 大 增强 增 大 (1)当氨水电离处于平衡状态时,c(NH3H2O)c(NH 4)() 错因:弱电解质的电离程度很小,只有少部分电离。 (2)强电解质都是离子化合物() 错因:许多共价化合物如强酸、氯化铝等都是强电解质。 (3)电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大() 错因:0.1 molL 1 CH3COOH 加水稀释,醋酸分子浓度、醋酸根离子浓度、氢离子浓度均减小。 (4)电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度一定增大() 错因:温度不变时,向溶液中加入弱电解质,电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度减小。 (5)强电解质
4、溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的导电能力强() 错因:溶液的导电能力(电导率)与电解质的强弱无关,它决定于溶液中自由移动的离子浓度大小及离 子所带的电荷数目。 分别画出冰醋酸加水稀释过程中溶液的电导率和 pH 随加水体积变化的曲线。 答案 (1)浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,越易电离。 (2)温度:温度越高,电离程度越大。 (3)同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方 向移动。 (4)化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使电离平衡向电离方向移动。 题组一强弱电解质及电离 1(2020南宁模拟)某离子化合物 M
5、Cl(s)在水中溶解并发生电离,该过程的微观示意图如图。已知 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列相关说法正确的是() A1 mol MCl 中含有 NA对共用电子对 BMCl 为弱电解质,在水中仅部分电离 CM 和 Cl均与水分子中的氧原子结合形成水合离子 DMCl 在水作用下的溶解和电离过程是物理变化 答案D 解析MCl 为离子化合物,通过阴、阳离子之间的静电作用形成化学键,不存在共用电子对,故 A 错 误;MCl 为离子化合物,故 MCl 为强电解质,在水中完全电离,故 B 错误;M 带正电荷,与水分子中的 显负电性的氧原子结合形成水合离子,Cl 带负电荷,与水分子中显正电性的氢原子结合形成
6、水合离子, 故 C 错误;MCl 在水作用下的溶解和电离过程中没有新物质生成,是物理变化,故 D 正确。 2已知:Al(OH)3固体的熔点为 300 ,电离方程式为 H AlO 2H2OAl(OH)33OH Al3; 无水 AlCl3晶体易升华,溶于水的电离方程式为 AlCl3=Al3 3Cl;熔融状态的 HgCl2 不能导电, 稀溶液具有弱的导电能力且可作为手术刀的消毒液。下列关于 Al(OH)3、AlCl3和 HgCl2的说法正确的是 () A均为强电解质B均为弱电解质 C均为离子化合物D均为共价化合物 答案D 解析依据电离方程式可知:氢氧化铝在水溶液中只能部分电离,属于弱电解质,故 A
7、错误;依据氯 化铝在水溶液中完全电离,可知氯化铝为强电解质,故 B 错误;熔融状态的 HgCl2不能导电,可知氯化汞 不是离子化合物, 故 C 错误; 依据 Al(OH)3固体的熔点为 300 , 无水 AlCl3晶体易升华, 熔融状态时 HgCl2 不能导电,可知三者都是共价化合物,故 D 正确。 题组二弱电解质的电离平衡及影响因素 3 已知人体体液中存在如下平衡: CO2H2OH2CO3H HCO 3, 以维持体液 pH 的相对稳定。 下列说法不合理的是() A当强酸性物质进入体液后,上述平衡向左移动,以维持体液 pH 的相对稳定 B当强碱性物质进入体液后,上述平衡向右移动,以维持体液 p
8、H 的相对稳定 C若静脉滴注大量生理盐水,则体液的 pH 减小 D进行呼吸活动时,如果 CO2进入血液,会使体液的 pH 减小 答案C 解析若静脉滴注大量生理盐水,则血液被稀释,平衡虽然正向移动,但根据勒夏特列原理,c(H ) 减小,体液的 pH 增大。 4H2S 水溶液中存在电离平衡:H2SH HS和 HS H S2。若向 H2S 溶液中 ( ) A加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大 B通入过量 SO2气体,平衡向左移动,溶液 pH 增大 C滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液 pH 减小 D加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),溶液中所有离子浓度都减小 答案C 解析加水促进电离, 但氢离子
9、浓度减小, A 项错误; 通入过量 SO2气体发生反应: 2H2SSO2=3S 2H2O,当 SO2过量时溶液显酸性,而且酸性比 H2S 强,pH 减小,B 项错误;滴加新制氯水,发生反应: Cl2H2S=2HClS,平衡向左移动,溶液 pH 减小,C 项正确;加入少量硫酸铜固体,发生反应:H2S Cu2 =CuS2H,H浓度增大,D 项错误。 题组三弱电解质电离与溶液导电图像分析 5一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示,下列说法正 确的是() Aa、b、c 三点溶液的 pH:cab Ba、b、c 三点 CH3COOH 的电离程度:cab C用湿润的 pH
10、试纸测量 a 处溶液的 pH,测量结果偏小 Da、b、c 三点溶液用 1 molL 1NaOH 溶液中和,消耗 NaOH 溶液体积:cab 答案AC 解析A 项,由导电能力知 c(H ):bac,故 pH:cab;B 项,加水越多,越利于 CH3COOH 电离,故电离程度:cba;C 项,用湿润的 pH 试纸测量 a 处溶液的 pH,相当于稀释 a 点溶液,c(H ) 增大,pH 偏小;D 项,a、b、c 三点 n(CH3COOH)相同,用 NaOH 溶液中和时消耗 n(NaOH)相同,故消耗 V(NaOH):abc。 6电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴
11、定反应的终点。 下图是 KOH 溶液分别滴定 HCl 溶液和 CH3COOH 溶液的滴定曲线示意图。下列示意图中,能正确表示用 NH3H2O 溶液滴定 HCl 和 CH3COOH 混合溶液的滴定曲线的是() 答案D 解析HCl 为强电解质,CH3COOH 为弱电解质,滴加 NH3H2O,先与 HCl 反应,生成同样为强电解 质的 NH4Cl,但溶液体积不断增大,溶液稀释,所以电导率下降。当 HCl 被中和完后,继续与 CH3COOH 弱电解质反应,生成 CH3COONH4,为强电解质,所以电导率增大。HCl 与 CH3COOH 均反应完后,继续 滴加弱电解质 NH3H2O,电导率变化不大,因为
12、溶液被稀释,有下降趋势。 电解质溶液导电性的影响因素 (1)电解质导电的条件 电解质的导电条件是在水溶液中或高温熔融状态,共价化合物只能在水溶液中导电,离子化合物在熔 融状态和溶液中均可导电。 (2)导电性强弱 离子浓度 溶液浓度 电离程度 离子所带电荷 考点二考点二电离平衡常数电离平衡常数 1表达式 (1)一元弱酸 HA 的电离常数:根据 HAH A,可表示为 KacA cH cHA 。 (2)一元弱碱 BOH 的电离常数:根据 BOHB OH,可表示为 KbcB cOH cBOH 。 2特点 (1)电离平衡常数与温度有关,与浓度无关,升高温度,K 值增大。 (2)电离平衡常数反映弱电解质的
13、相对强弱,K 越大,表示弱电解质越易电离,酸性或碱性越强。 (3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是 K1K2K3,故其酸性取决于第一步电离。 3电离平衡常数的应用 (1)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。 例 1相同温度下,根据三种酸的电离常数, 酸HXHYHZ 电离平衡 常数 9 10 7 9 10 6 1 10 2 则三种酸的强弱关系:HZHYHX。 (2)定量判断电离平衡移动的方向、解释移动的原因。 例 20.1 molL 1的 CH3COOH 溶液加水稀释,平衡移动方向的判断,溶液中 c(H)的变化情况。 答案 CH3COOHH CH3COO 原平衡:c
14、(CH3COOH)c(H ) c(CH3COO ) 假设稀释 cCH3COOH n cH n cCH3COO n 至 n 倍后: Q cH n cCH3COO n cCH3COOH n cH cCH3COO ncCH3COOH Ka n 1) 所以电离平衡向电离方向移动。 移动的结果使 c(CH3COOH)减小,由于平衡常数不变,故 c(H )和 c(CH3COO)都必然减小。 (3)计算常温下一定浓度的弱酸或弱碱溶液中的 c(H )或 c(OH)。 例 3已知 25 时某弱酸 HX 的电离常数 Ka1.7510 5, 则 25 时 0.1 molL1的 HX 溶液中 H浓 度是多少? 答案H
15、XH X 起始:c(HX)00 平衡:c(HX)c(X ) c(H ) c(X )约等于 c(H) 则 Ka cH cX cHXcX c2H cHXcH 由于弱电解质的电离程度很小,c(HX)c(H )c(HX) c(H ) KacHX 1.751050.1 molL11.32103molL1 (4)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”规律。 例 4已知 25 时弱酸的电离平衡常数 HCN:Ka4.910 10,H2S:Ka14.4107,Ka24.710 15,则反应 Na2SHCN=NaHSNaCN 能否发生? 答案能发生。 解析根据电离平衡常数的关系,电离氢离子的能力(酸性):
16、H2SHCNHS ,所以反应 Na2S HCN=NaHSNaCN 可以发生。 4电离度 (1)概念 在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时,已经电离的电解质分子数占原电解质分子总数的百分比。 (2)表示方法 已电离的弱电解质分子数 溶液中原有弱电解质的总分子数100% 也可表示为弱电解质的某离子浓度 弱电解质的初始浓度 100% (3)影响因素 相同温度下,同一弱电解质,浓度越大,其电离度()越小。 相同浓度下,同一弱电解质,温度越高,其电离度()越大。 (4)电离度与平衡常数的关系 电离平衡常数与电离度()的关系(以一元弱酸为例) HAH A 起始:c酸00 转化:c酸c酸c酸 平衡:c酸(1
17、)c酸c酸 Ka c酸2 c酸1 c酸2 1 很小,可认为 11, 则 Kac酸2或 Ka c酸。 (1)H2CO3的电离常数表达式:Kac 2HcCO2 3 cH2CO3 () 错因:多元弱酸的电离常数分步书写。 (2)弱电解质的电离平衡右移,电离常数一定增大() 错因:电离常数只与温度有关,与平衡移动的方向无关。 (3)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() 错因:酸中 c(H )既跟酸的电离常数有关,还跟酸的浓度有关。 (4)某一弱电解质,电离度越大,电离常数就越大() 错因:相同温度下,同一弱电解质的电离常数相同,而溶液的浓度越小电离度越大。 (
18、5)相同温度下,向 1 molL 1的醋酸溶液中加入少量冰醋酸,其电离度变小() 部分弱酸的电离平衡常数如下表: 弱酸HCOOHH2SH2CO3HClO 电离平 衡 常数 (25 ) K 1.7710 4 K11.310 7 K27.110 15 K14.410 7 K24.710 11 K 3.010 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 3、CO2 3、ClO 结合 H的能力由强到弱的顺序为_。 (3)运用上述电离常数及物质的特性判断下列化学反应方程式不正确的是_(填序号)。 次
19、氯酸与 NaHCO3溶液的反应:HClOHCO 3=ClO H2OCO2 少量 CO2通入 NaClO 溶液中:CO2H2O2ClO =CO2 32HClO 少量 CO2通入 NaClO 溶液中:CO2H2OClO =HCO 3HClO 硫化氢通入 NaClO 溶液中:H2SClO =HSHClO 碳酸钠滴入足量甲酸溶液中:2HCOOHCO2 3=2HCOO CO2H2O 答案(1)HCOOHH2CO3H2SHClO (2)S2 CO2 3ClO HSHCO 3HCOO (3) (1)判断强酸制弱酸的离子方程式正误时,若产物的物质之间还能发生反应,该离子方程式一定错误。 (2)强酸制弱酸原理只
20、适用于复分解反应型离子反应,如上述(3)产物还会发生氧化还原反应。 题组一应用电离常数判断酸性强弱 1已知下面三个数据:7.210 4、4.6104、4.91010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:NaCNHNO2=HCNNaNO2NaCNHF=HCNNaFNaNO2 HF=HNO2NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是() AK(HF)7.210 4 BK(HNO2)4.910 10 C根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为 HFHNO2HCN DK(HCN)K(HNO2)K(HF) 答案B 解析相同温度下,酸的电离常数越大,该酸的酸性越强,结合强酸制取
21、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 4.610 4,故 B 错误。 2已知 25 时有关弱酸的电离平衡常数如下表: 弱酸化学 式 HXHYH2CO3 电离平衡 常数 7.8 10 9 3.71 0 15 K1 4.410 7 K2 4.710 11 下列推断正确的是() AHX、HY 两种弱酸的酸性:HXHY B相同条件下溶液的碱性:NaXNa2CO3NaYNaHCO3 C向 Na2CO3溶液中加入足量 HY,反应的离子方程式:HYCO2 3=HCO 3Y DHX 和 HY 酸性相同,都比 H2CO3弱 答案A 解析根据电离平衡常数可知酸性:H2CO
22、3HXHCO 3HY,故 A 正确,C、D 错误;酸越弱,其 对应的盐的水解能力越强,故相同条件下溶液的碱性:NaYNa2CO3NaXNaHCO3,故 B 错误。 题组二判断微粒浓度比值的大小 3(2020济南模拟)25 时,下列有关电解质溶液的说法正确的是() A加水稀释 0.1 molL 1氨水,溶液中 c(H)c(OH)和cH cOH 均保持不变 B向 CH3COONa 溶液中加入少量 CH3COONa,溶液中cCH3COO cCH3COOH的值增大 C等体积、等物质的量浓度的 Na2CO3和 NaHCO3溶液混合:cHCO 3 cH2CO3 cCO2 3 cHCO 3 D将浓度为 0.
23、1 molL 1 HF 溶液加水不断稀释过程中,电离平衡常数 Ka(HF)保持不变,cF cH 始终增 大 答案BC 解析A 项,0.1 molL 1氨水稀释过程中 c(H)增大,c(OH)减小,因而比值变大,错误;B 项,向 CH3COONa 溶液中加入少量 CH3COONa,溶液中cCH3COO cCH3COOH Ka cH ,加入 CH3COONa,溶液碱性增强, 则 c(H )降低,所以cCH3COO cCH3COOH的值增大,正确;C 项,等体积、等物质的量浓度的 Na 2CO3和 NaHCO3 溶液混合,根据电离常数有 Ka1cH cHCO 3 cH2CO3 、Ka2cH cCO2
24、 3 cHCO 3 ,同一溶液中 c(H )相等,则 c(H) Ka1cH2CO3 cHCO 3K a2cHCO 3 cCO2 3 ,而 Ka1Ka2,则cHCO 3 cH2CO3 cCO2 3 cHCO 3 ,正确;D 项,0.1 molL 1的 HF 加水 稀释,c(F )趋近于 0,而 c(H)趋于不变(107 molL 1),故cF cH 变小,错误。 4常温下,将 0.1 molL 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)cCH3COOH cH _。 (2)cCH3COO cCH3COOH_。 (3)cCH3CO
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