第八章 水溶液的离子平衡_第1讲 弱电解质的电离平衡.pdf

宓第八章金 水溶液的离子平衡14第1讲 弱电解质的电离平衡longmenliangjian1.了解电解质的概念。了解强电解质和弱电解质的概 念。2.了解电解质在水溶液中的电离，以及电解质溶液的 导电性。3.了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。longnienlianjian基础u纠一、强电解质和弱电解质1.定义在水溶液中能 完全电离 的电解质称为强电解质。如强酸、强 碱和绝大多数盐。在水溶液中只能部分电离的电解质称为弱电解质。如弱酸、弱碱等。2.电离方程式的书写(1)强电解质用“-”号；弱电解质用二号。(2)多元弱酸分步电离，且第一步电离程度远远大于第二步，如 碳酸：H2CO3=H+HCO3-HCO3H+CO32-(3)多元弱碱电离一步写完，如氢氧化铁：Fe(OH)3、Fe3+3OH-o3.常见物质强电解质：强碱、强酸大多数盐。弱电解质：弱酸、弱碱等。二、弱电解质的电离平衡1.在一定温度下，当弱电解质在水溶液中电离达到最大程度 时，电离过程并没有停止。此时弱电解质分子电离成离子的速率 与离子结合生成弱电解质分子的谏率相等:溶液中各分子和离 子的浓度都不再发牛变化,达到了电离平衡 状态。弱电解质电离平衡类似化学平衡：是动态 平衡,电离方程式中用一”。(2)平衡时溶液中离子浓度和分子浓度保持不变(3)条件改变，平衡发生移动。2.弱电解质的电离过程一般是吸热(填“吸热”或“放热”)的，不同于强电解质的电离，弱电解质溶液中除水分子外还存在 电解质分子3.弱电解质的电离是可逆过程。在一定条件下达到电离 平衡时，弱电解质电离形成的各种离子浓度 的乘积与溶液 中 未电离的分子的浓度 之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数。通常&用表示弱酸的电离平衡常数，用冬 表示弱碱的电离平衡常数。如醋酸在水溶液中达到电离平衡CH3coOFlCH3co0-+H+,醋酸的电离平衡常数：丁 _c(H+)-c(CH3COO)凡二 c(CH3coOH)4.外界条件对电离平衡的影响例：0.1 mol/L的醋酸溶液CH3coOH H+CH3co0一(AH0),若改变条件后，有如下变化：平衡移 动力向ch3coo H 电离程 度c(H+)导电性加少量浓盐酸向左减小增大增强加少量冰醋酸向右减小一增大增强.加少量NaOH固体向右增大减小.增强加少量CH3coONa 固体向左.减小_减小一增强加少量水向右增大减小减弱升高温度向右增大增大增强0.1 mol/L的醋酸溶液CH3coOH H+CH.COO(AH0),若改变条件后，有如下变化：:-0段考x与逶遴/1.从导电角度分析，如何验证某化合物是离子化合物？2.强电解质的水溶液导电能力一定比弱电解质溶液的强 吗？【提示】1.属于离子化合物的电解质在水溶液或熔融状 态能发生电离而导电，属于共价化合物的电解质在水溶液中 电离而导电，但在熔融状态下不电离、不导电。一般情况下 化合物在熔融状态下导电即证明该化合物为离子化合物。%-思国与交流引2.电解质溶液导电能力的强弱主要取决于溶液中自 由离子的浓度大小及离子所带电荷量多少，影响自由离 子浓度大小的因素有溶液的浓度、电离程度及温度等。强电解质与弱电解质的根本区别在于其在水溶液中是否 完全电离，与溶液的导电性强弱无必然的关系。longmenliangjian课堂！a线在考点一 电解质和电离1.电解质的强弱是由物质的内部结构决定的，与外界因素无关。(1)与溶解性无关(如BaSC4等虽难溶于水，但溶于水部分却能完全电离是强电解质。醋酸能与水互溶但溶于水的不能完 全电离是弱电解质)。(2)与溶液的导电性无必然联系溶液的导电性与溶液中的离子浓度、离子所带电荷有关，强电解质的导电能力不一定强。(3)与化学键没有必然联系。一般来说，强电解质由离子键或强极性键 构成，但含强极性键的化合物不一定是强电解质，如HF就是弱电解质。(4)金属导体导电是物理过程，而电解质溶液导电在两电极处一定伴有 离子放电，即发生电解，故一定是化学变化。2.特别要注意多元弱酸的电离是分步进行的，第一步电离 程度远大于第二步。3.强酸的酸式盐完全电离，如NaHSC)4=Na+H+so42-,弱酸的酸式盐既有完全电离，又有部分电离，如 NaHCO,Na+HCO1,HCQ,-H+CO 2-o 强酸酸式盐在熔融状态下的电离为KHSO4 翼：K+HSO4-o4.一元强酸与一元弱酸的比较同物质的量浓度、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较:比较项目酸c(H+)pH中和碱的能力与足量 Zn 反应产 生 比的量开始 与Zn 反应 的 速率足即应需间 与量反所时足心应程的应率 与量反过中反速兀 强酸大小相同大短下降 的快兀 弱酸小大相同相同小长下降 的慢相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较:匕较上车项目酸c(H+)溶液 的物 质的 量浓度中和 碱 的能 力与足 量Zn 反应 产生%的 量开始 与Zn 反应 的 速率足协应程的应率 与量反过中反速兀 强酸相同小小少相同下降 的快兀 弱酸相同大大多相同下降 的慢*加入的Zn颗粒大小一致、质量相等时才能比较，但这种前提 条件很难做到。指例KIM下列说法正确的是 o氯化钠溶液在电流作用下电离成钠离子和氯离子溶于水电离出H+的化合物都是酸BaSC)4难溶于水，但BaSC)4属于强电解质金属铜能导电，但它不是电解质，是非电解质SO2溶于水，溶液能导电，故SO2属于电解质相同条件下，H+浓度相同的盐酸和醋酸溶液导电能力相同NaHS()4在熔融状态下电离生成三种离子【导航】1.电离的方式是溶于水或熔化。2.熔化时一般只破坏离子键。3.弱电解质有电离平衡。【解析】电离的原因是水分子的作用而非电流作用。如 NaHSC、NaHC()3是盐而非酸。BaSC在熔融状态下完全电离 且溶于水的部分完全电离。金属铜是单质，非化合物。水溶 液导电的离子并非SO2本身电离。H+浓度相同，由电荷守恒c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)=c(CH3COO-)+c(OH-),则其他离子浓度也 相同且离子带电荷量相同。NaHSOJaq)Na+H+SO42-NaHSOA 熔融)Na+HSO4-o【答案】弱电解质的电离平衡如何判断弱电解质在中学化学电解质溶液这一知识点的学习中，常常需要根据一些性 质对强弱电解质进行有关判断和分析，属于高考的热点。现以弱酸为 例进行分析，常见的判断方法有：1.测定已知物质的量浓度的弱酸的pH。如已知酸HB,物质的量浓 度为0.01molLT,若为强酸，则完全电离，c(H+)0.01 molpH=2；若为弱酸，则部分电离，c(H+)2o2.取一定体积的酸HB溶液(设取1体积)，测定其pH,稀释至体积扩 大100倍，再测定其pH。若pH增大2个单位，则为强酸；若pH增大小 于2个单位，则为弱酸。3.取酸HB对应的钠盐溶液，测定其pH。若pH=7,则为 强酸；若pH7,则为弱酸。4.取体积和pH相同的酸HB溶液和盐酸，分别加入足量 的锌粒，若HB产生的速率大且量多，说明是弱酸。5.分别取等体积等pH的酸HB和盐酸进行中和滴定，若 达到终点时酸HB消耗的同浓度的NaOH溶液体积大，说明 HB为弱酸。6.分别取相同物质的量浓度的酸HB溶液和盐酸，测其导 电性，若酸HB溶液的导电能力弱，说明HB为弱酸。7.分别取相同pH的酸HB溶液和盐酸，向其中加入NaCl 晶体和NaB晶体，振荡，待晶体溶解后，盐酸的pH几乎不 变，若酸HB溶液的pH增大，说明HB为弱酸。一（彳列X向体积均为IL、pH均等于2的盐酸和醋酸中，分别投入 0.28 g Fe,则下图中的曲线符合反应事实的是（）O 九t2时间 0 h t2 时间【导航】解答该题时先通过简单的计算判断出Fe与盐酸恰 好反应，而CH3co0H为弱酸，所以CH3co0H过量，同时要 注意图象中曲线的含义及关键点。【解析】因n(Fe尸=0.005 mol,而CH3coOH电离出的H+的物质的量与盐酸中H+的物质的量均为0.01 mol,所以，铁与 酸反应时，铁全部反应，故产生的氢气的体积相同，但反应开 始后，醋酸中的c(H+)较大，醋酸与铁反应的速率快，C正确；随着反应进行，c(H+)减小，反应速率都将减小，A错误；反应 结束后醋酸有剩余，B、D错误。【答案】C1.（2009年山东理综）某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸溶液分 别加水稀释，平衡pH值随溶液体积变化的曲线如下图所示。据图判溶液体积a.n为盐酸稀释时的pH值变化曲线B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强C.a点KW的数值比c点KW的数值大D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度【解析】盐酸是强电解质，醋酸是弱电解质，在稀释的过程 中，醋酸不断电离，pH变化小故II为醋酸稀释时pH值变化曲线；稀释过程中，温度不变，KW不变；相同pH值的盐酸和醋酸，醋 酸的浓度要大于盐酸的浓度，稀释相同的倍数，醋酸的浓度仍大 于盐酸的浓度(ab)；故A、C、D错误。【答案】B2.（2009年宁夏理综）将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶 液中，下列各图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势，其中错误的是（）【解析】A项开始随NaOH滴加，中和反应放热越来越大，温 度逐渐升高，至CH3coOH反应完全后，放出的热被环境吸收，又 呈下降趋势；B项混合液的pH,随NaOH加入，由酸性变到中性，到达反应终点时，pH发生突变，再加NaOH,因NaOH溶液浓度基 本不变，pH呈基本水平形状；C选项CH3co0H是弱电解质，导电 能力较弱，加入NaOH后，生成强电解质CH3coONa,导电能力增 强；D选项NaOH浓度不会一直增大，最后呈基本水平走势。【答案】D3.(2009年四川理综)关于浓度均为0.1 mol/L的三种溶液：氨 水、盐酸、氯化钱溶液，下列说法不正确的是()A.c(NH4+)：B.水电离出的c(H+)：,C.和等体积混合后的溶液：c(H+)=c(OH-)+c(NH3 H2O)D.和等体积混合后的溶液：c(NH4+)c(C1-)c(OH-)c(H+)【解析】盐酸为强酸，氨水为弱碱，同浓度时盐酸比氨水对 水的电离抑制程度大。【答案】B4.(2009年海南单科)已知室温时，0.1 mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是()A.该溶液的pH=4B.升高温度，溶液的pH增大C.此酸的电离平衡常数约为IX 10-7D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍【解析】升高温度有利于弱酸的电离，所以升高温度溶液中的c(H+)增大pH减小，故B选项的说法错误。【答案】B5.（2009年上海单科）根据下表提供的数据，判断在等浓度的NaClO、NaHCC）3混合溶液中，各种离子浓度关系正确的是（）化学式电离常数HC1O降=3义108H2cO3Kil=4.3X10-7Ki2=5.6X10nA.c(HC03-)c(C10)c0H-)B.c(C10-)c(HC03-)c(H+)C.c(HC10)+c(ClO-)=c(HCO3-)+c(H2CO3)D.c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(C1CT)+c(OH-)【解析】由电离常数可知CIO-的水解程度大于HCO3-,故该溶液中c(HCC)3)c(C1O-),A项正确，B 项错误。C项，由物料守恒得:c(HC10)+c(C10-)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-),C项错误。D项，由电 荷守恒可得：c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(ClQ-)+c(OH-)+2c(CO32-),D项错误。【答案】A6.（2009年上海单科）根据以下事实得出的判断一定正确的 是（）A.HA的酸性比HB的强，则HA溶液的pH比HB溶液的小B.A+和B-的电子层结构相同，则A原子的核电荷数比B原子的大C.A盐的溶解度在同温下比B盐的大，则A盐溶液的溶质质 量分数比B盐溶液的大D.A原子失去的电子比B原子的多，则A单质的还原性比B 单质的强【解析】A项，没有指明溶液浓度，溶液的pH无法比较。C项，没有指明是否是饱和溶液，A的盐溶液的溶质质量分数不一定比B的 盐溶液的大。D项，还原性强弱是看原子失电子的难易而不是失去电 子数目的多少。答案 B7.(20送年山东理综)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯C3H6)o(1)丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)=CH4(g)+HC3H(g)+H2(g)AH1=+156.6 kJ-mol-1CH3CHCH2(g)CH4(g)+HC-CH(g)AH2=+32.4kJ-mol-1则相同条件下，反应C3H8(g)CH3CHCH2(g)+与值)的 CHkJ-mol_1 oCH3CHCH2（g）CH4（g）+HCCH（g）AH2=+32.4 kJ-mol-1则相同条件下，反应C3H8（g）;CH3cHeH2（g）+H2（g）的AH=kJ mol_1 o（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入。2和 CO2,负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式 为;放电时，CC一移向电池的（填“正”或“负”）极。O（用离子方程式和必要的文字说明）(3)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2。常温常压下，空气中 的CC2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60,c(H2co3)=1.5X10-5mol.LT。若忽略水的电离及H2c。3的第二级电离，则 H2cO3 HCO3-+H+的平衡常数 Ki=(已知：105.60=2.5X106)(4)常温下，O.lmollTNaHCC溶液的pH大于8,则溶液中 c(H2CO3)832X填“”“=”或“8得HCO3一的水解程度大于电离程度。【答案】+124.2(2)C3H8+5O2 3CO2+4H2O 负(3)4.17X10-7 mol(4)hco3-+h2o-co32-+h3o+(hco3-co32-+h+),hco3-+h2o、H2CO3+OH-,hco3-的水解程度大于电离程度Y卷保喇像1.下列叙述中正确的是()A.电解质和非电解质都是化合物B.非电解质比电解质难溶于水C.强电解质在熔融时都能导电D.强电解质导电能力比弱电解质强【解析】电解质和非电解质均是化合物，A正确；蔗 糖属非电解质，但易溶于水，BaS()4属强电解质，却难溶 于水，B错误；H2so4属强电解质，但熔融时不导电，C错 误；溶液的导电能力与电解质的相对强弱无必然关系，而 取决于离子所带电荷的浓度，D错误。【答案】A2.（2009年启东联考）高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸 性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电 离常数：_ _ _ _ _酸HC1 04h2so4HC1HNO3Ka1.6X6.3 X1.6X4.2 X10 510910951从以上表格判断以下说法中不正确的是（）A.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的酸C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SC）4=2H+so42-D.水对于这四种酸的强弱没有区分能力，但醋酸可以区分 这四种酸的强弱【解析】由电离常数的数据可知四种酸在冰醋酸中均未完全 电离，酸性最强的是HC1C)4，最弱的是HNO3，由此可知选项c中 的电离方程式应用“表示。【答案】c3.(2008年高考天津理综)醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH、H+CH3coCT,下列叙述不正确的是()A.CH3coOH溶液中离子浓度的关系满足：c(H+)=c(OH-)+c(CH3coe)-)B.0.1 mol/L的CH3coOH溶液加水稀释，溶液中c(OH-)减小C.CH3coOH溶液中加入少量CH3coONa固体，平衡逆向移动D.常温下，pH=2的CH3coOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH c(NH4+)B.两种醋酸溶液的物质的量浓度分别为7和C2,pH分别为a和a+L 则C=10c2C.pH=H的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合，滴入石 蕊溶液呈红色D.向0.1molLT的氨水中加入少量硫酸镂固体，则溶液中增大【解析】A项，由电荷守恒知c(H+)+c(NH4+)=2c(SC)42)+c(OH-),pH=7,c(H+)=c(OH-),故2c(SO42)=c(NH4+),c(SO42-)0.12g。据题意知要测生成相同体积的H2所需时间从而表示 出反应速率的大小。为消除压强差所引起的实验误差，应调节乙、丙中 液面相平。(1)检查该装置的气密性，可捂热锥形瓶甲，观察到广 口瓶中长导管内有一段水柱上升，表明装置不漏气。(2)若按标准状况计算，则产生H2为0.005 mol X 22.4 L/mol=112 mL,若在室温下，则V(气)比112 mL略大，因此据大而近V T原则，应选200 mL量筒。(3)Vm=j回=0.2V L/mol 0.005 mol(4)虽酸的浓度相同，但HCl为强酸，CH3coOH为弱酸，故 c(H+)电离不同，所以反应速率不同；为防止形成原电池，实 验时不能将Cu丝与酸接触。【答案】酸式滴定管 0.12反应起止时间将量筒缓缓向下移动，使乙、丙中液面相平(1)两手掌紧 贴锥形瓶外壁一会，如观察到广口瓶中长导管内有一段水柱高 出液面，表明装置不漏气(只要表述明确、合理均可)(2)B(3)0.2V LmoL(4)酸的浓度相同时c(H+)不同 防止形成原电 池，干扰实验现象的观察8.（2008年济南一模）请你协助化学兴趣小组的同学完成如下实验,并回答相关问题。实验目的：比较等体积0.5 mol/L硫酸、1 mol/L盐酸、1 mol/L醋酸 分别与金属反应生成氢气的速率和体积。实验用品：仪器（略卜药品（除给定的三种酸溶液外，在Na、Mg、Fe三种金属中选择最合适的一种，并说明理由）。选择的金属是,不选其他两种金属的理由是实验步骤:200mLlmol/LCH3C(X)H 过量的金属(1)甲同学设计的实验装置如上图所示。(2)乙同学认为该装置不能控制三个反应在同一时间发生，并作 了相应的改进。你认为乙同学改进的措施是：按改进后的装置进行实验，观察现象并得出相关结论。实验现象及结论：(4)反应开始时的速率：v(H2SO4)v(HCl)_v(CH3coOH)(用“=、或“”填空，下同)，反应进行一 段时间后的速率：v(H2SO4)A 开始反应时的速率AB 参加反应的锌的物质的量A=B 反应过程中平均速率BA 盐酸里有锌剩余醋酸里有锌剩余A.B.【解析】I.(1)因物质的量浓度相同，而HC1完全电离，盐 酸中c(H+)大于醋酸中c(H+),所以与盐酸反应时更快。(2)因a中c(H+)大于b中c(H+),所以开始时a中反应更快，单位 时间内收集到气体更多，但因H+的物质的量相等，所以产生H2 总体积相等。(3)该溶液中H+和CH3coCT的物质的量浓度为：0.01 mol/0.5 L=0.020 mol/Lo 据电离方程式CH3coOH、H+CH3coCT可知，CH3coOH分子的平衡浓度为0.2 mol/L-0.02 mol/L=0.18 mol/Lo CH3coOH的电离平衡常数为：K MH，(CH3c0)_ 0 02 mo/L x 0.02 mol/LK c(CH3COOH)-o.18 mol/L.一2.22X10-3mol/Lon.起始时c(h+)相同，因此开始时反应速率相同；因 放出H2的体积相同，所以参加反应的锌相等；随着反应 的进行，醋酸的电离平衡被破坏，向着电离方向移动，故H+的变化小于盐酸，所以在反应过程中醋酸溶液中 生成氢气的速率大于盐酸；锌不可能在醋酸中剩余，因 为醋酸能够提供的H+远大于盐酸，故选A。【答案】I.(1)都产生气泡，Zn溶解a产生气泡、Zn溶解速度都快 HC1完全电离，HC1中的c(H+)大于CH3coOH 中的 c(H+)(2)大于 等于a中c(H+)大于b中的c(H+),而n(H+)的总量相等(3)2.22 X10-3mol/LII.A