高中化学弱电解质的电离平衡.docx

上传人:b****4 文档编号:12408770 上传时间:2023-04-18 格式:DOCX 页数:42 大小:214.88KB
下载 相关 举报
高中化学弱电解质的电离平衡.docx_第1页
第1页 / 共42页
高中化学弱电解质的电离平衡.docx_第2页
第2页 / 共42页
高中化学弱电解质的电离平衡.docx_第3页
第3页 / 共42页
高中化学弱电解质的电离平衡.docx_第4页
第4页 / 共42页
高中化学弱电解质的电离平衡.docx_第5页
第5页 / 共42页
点击查看更多>>
下载资源
资源描述

高中化学弱电解质的电离平衡.docx

《高中化学弱电解质的电离平衡.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学弱电解质的电离平衡.docx(42页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。

高中化学弱电解质的电离平衡.docx

高中化学弱电解质的电离平衡

课时36 弱电解质的电离平衡

知识点一 弱电解质的电离平衡

【考必备·清单】

1.强、弱电解质

(1)定义与物质类别

(2)电离方程式的书写——“强等号,弱可逆,多元弱酸分步离”

①强电解质:

如H2SO4:

H2SO4===2H++SO

_。

②弱电解质:

a.一元弱酸,如CH3COOH:

CH3COOH⇌CH3COO-+H+。

b.多元弱酸,分步电离,分步书写且第一步电离程度远大于第二步电离程度,如H2CO3:

H2CO3⇌H++HCO

_、HCO

⇌H++CO

c.多元弱碱,分步电离,一步书写,如Fe(OH)3:

Fe(OH)3⇌Fe3++3OH-。

③酸式盐:

a.强酸的酸式盐,如NaHSO4在水溶液中:

NaHSO4===Na++H++SO

;熔融时:

NaHSO4===Na++HSO

b.弱酸的酸式盐:

“强中有弱”,如NaHCO3:

NaHCO3===Na++HCO

、HCO

⇌H++CO

[名师点拨] ①中学阶段常见的六大强酸是指:

HCl、H2SO4、HNO3、HBr、HI、HClO4,其他一般是中强酸或弱酸。

②中学阶段常见的四大强碱是指:

NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2,其他一般是中强碱或弱碱。

2.弱电解质的电离平衡

(1)电离平衡的建立

在一定温度下,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

①开始时,v(电离)最大,而v(结合)为

②平衡的建立过程中,v(电离)

v(结合)。

③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

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相同离子:

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。

⑤实例:

以0.1mol·L-1CH3COOH溶液为例,填写外界条件对CH3COOH⇌CH3COO-+H+ ΔH>0的影响。

改变条件

平衡移动方向

n(H+)

c(H+)

导电能力

Ka

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

减小

减小

增强_

不变

加入镁粉

向右

减小

减小

增强

不变

升高温度

向右

增大

增大

增强

增大

[名师点拨] 外界条件对电离平衡影响的两个“不一定”

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,c(OH-)增大。

②电离平衡右移,电离程度不一定增大,如增大弱电解质的浓度,使电离平衡向右移动,但电离程度减小。

3.电解质溶液的导电能力与溶液中离子的关系

电解质溶液导电能力取决于自由移动离子的浓度和离子所带电荷数,自由移动离子的浓度越大、离子所带电荷数越多,导电能力越强。

将冰醋酸和稀醋酸分别加水稀释,其导电能力随加水量的变化曲线如图所示:

(1)OA段随加水量的增多,导电能力增强,其原因是:

冰醋酸发生了电离,溶液中离子浓度增大。

(2)AB段导电能力减弱,原因是:

随着水的加入,溶液的体积增大,离子浓度减小,导电能力减弱。

[名师点拨] 电解质溶液的导电能力与溶液中离子浓度的大小有关,与电解质的强弱无关。

强电解质的导电能力不一定强(如CaCO3溶液),弱电解质的导电能力不一定弱(如氨水)。

【夯基础·小题】

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)强电解质稀溶液中不存在溶质分子,弱电解质稀溶液中存在溶质分子(  )

(2)氨气溶于水,当NH3·H2O电离出的c(OH-)=c(NH

)时,表明NH3·H2O电离处于平衡状态(  )

(3)室温下,由0.1mol·L-1一元碱BOH的pH=10,可知溶液中存在BOH===B++OH-(  )

(4)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(  )

(5)25℃时,0.1mol·L-1CH3COOH加水稀释,各离子浓度均减小(  )

(6)离子化合物一定是强电解质,共价化合物一定是弱电解质(  )

答案:

(1)√ 

(2)× (3)× (4)× (5)× (6)×

2.(2019·菏泽期末)在氨水中存在电离平衡:

NH3·H2ONH

+OH-。

下列情况能引起电离平衡正向移动的有(  )

①加水 ②加NaOH溶液 ③通入HCl 

④加CH3COOH ⑤加NH4Cl固体

A.②③⑤         B.①④⑤

C.①③④D.③④⑤

解析:

选C 加水稀释促进NH3·H2O的电离,电离平衡正向移动,①符合题意;加NaOH溶液,溶液中c(OH-)增大,NH3·H2O的电离平衡逆向移动,②不符合题意;通入HCl或加CH3COOH,均有H+与OH-反应生成H2O,溶液中c(OH-)减小,NH3·H2O的电离平衡正向移动,③、④符合题意;加NH4Cl固体,溶液中c(NH

)增大,NH3·H2O的电离平衡逆向移动,⑤不符合题意。

3.一定温度下,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(  )

A.a、b、c三点溶液的pH:

c>a>b

B.a、b、c三点CH3COOH的电离程度:

c

C.用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,测量结果偏小

D.a、b、c三点溶液用1mol·L-1NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液体积:

c

解析:

选AC A项,由导电能力知c(H+):

b>a>c,故pH:

c>a>b,正确;B项,加水体积越大,越利于CH3COOH电离,故电离程度:

c>b>a,错误;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,正确;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):

a=b=c,错误。

知识点二 电离度与电离常数

【考必备·清单】

1.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总数的百分比。

(2)表达式

α=

×100%

也可表示为α=

×100%

(3)影响因素

①浓度:

相同温度下,同一弱电解质,浓度越大,其电离度(a)越

②温度:

相同浓度下,同一弱电解质,温度越高,其电离度(a)越

(4)意义:

衡量弱电解质的电离程度,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。

2.电离常数

(1)概念:

在一定条件下,弱电解质在达到电离平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度的比值是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,又称电离常数,用K(弱酸用Ka,弱碱用Kb)表示。

(2)表达式

一元弱酸HA

一元弱碱BOH

电离方程式

HA⇌H++A-

BOH⇌B++OH-

电离常数表达式

Ka=

Kb=

(3)意义

相同条件下,K值越大,表示该弱电解质越易电离,所对应酸或碱的酸性或碱性相对越强。

(4)特点

①电离常数只与温度有关,与电解质的浓度、酸碱性无关,由于电离过程是吸热的,故温度升高,K增大。

②多元弱酸是分步电离的,各级电离常数的大小关系是K1≫K2……,所以其酸性主要取决于第一步电离。

(5)电离常数的四大应用

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。

如常温下,CH3COOH的Ka=1.75×10-5,HClO的Ka=2.95×10-8,则酸性强弱为CH3COOH>HClO。

②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,盐溶液的碱性(或酸性)越弱,如醋酸:

K=1.75×10-5,次氯酸:

K=2.95×10-8,则同浓度的醋酸钠和次氯酸钠溶液的pH:

醋酸钠

次氯酸钠。

(填“>”“<”或“=”)

③判断反应能否发生或者判断产物是否正确

通过强酸制弱酸来判断。

如H2CO3:

Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11,苯酚(C6H5OH):

Ka=1.3×10-10,向苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入的CO2不论是少量还是过量,其化学方程式为C6H5ONa+CO2+H2O===C6H5OH+NaHCO3。

④判断溶液微粒浓度比值的变化

利用温度不变,电离常数不变来判断。

如把0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,

,稀释时,c(H+)减小,Ka不变,则

变大。

3.电离度(α)与电离常数(Ka、Kb)之间的关系

(1)一元弱酸(以CH3COOH为例)

设常温下,浓度为cmol·L-1的醋酸的电离度为α

      CH3COOHCH3COO-+H+

起始(mol·L-1)c00

转化(mol·L-1)c·αc·αc·α

平衡(mol·L-1)c-cα≈cc·αc·α

Ka=

=cα2、α=

,c(H+)=cα=

(2)一元弱碱(如NH3·H2O,电离常数为Kb)

同理可得:

Kb=cα2,c(OH-)=cα=

【夯基础·小题】

1.判断正误(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0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,升高温度,电离度增大(  )

(3)H2CO3的电离常数表达式:

Ka=

(  )

(4)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱(  )

(5)不同浓度的同一弱电解质,其电离常数(K)不同(  )

(6)电离平衡右移,电离常数一定增大(  )

(7)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(  )

答案:

(1)× 

(2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×

2.硼酸(H3BO3)溶液中存在:

H3BO3(aq)+H2O(l)⇌[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)。

下列说法正确的是(  )

化学式

电离常数(298K)

硼酸

K=5.7×10-10

碳酸

K1=4.4×10-7K2=4.7×10-11

醋酸

K=1.75×10-5

A.等物质的量浓度的碳酸钠溶液和醋酸钠溶液比较,pH:

前者>后者

B.等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较,pH:

前者<后者

C.将一滴碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中一定能观察到有气泡产生

D.将一滴醋酸溶液滴入碳酸钠溶液中一定能观察到有气泡产生

解析:

选AB 酸的电离常数越大,其酸性越强,根据电离常数知,酸性强弱顺序:

醋酸>碳酸>硼酸>碳酸氢根离子。

醋酸的酸性强于碳酸,碳酸根离子的水解程度大于醋酸根离子,所以等物质的量浓度的碳酸钠溶液的pH大于醋酸钠溶液的pH,A正确;碳酸的酸性强于硼酸,则等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较:

pH:

前者<后者,B正确;碳酸钠和硼酸反应生成碳酸氢钠,所以观察不到有气泡产生,C错误;醋酸和碳酸钠反应先生成碳酸氢钠,碳酸氢钠再和醋酸反应生成二氧化碳,由于只有一滴醋酸溶液,所以不一定能观察到有气泡产生,D错误。

3.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 A项,HF为弱酸,存在电离平衡:

HF⇌H++F-,加水稀释,平衡正向移动,c(H+)减小,错误;B项,电离常数只受温度的影响,温度不变,电离常数Ka不变,错误;C项,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,错误;D项,

,由于加水稀释,c(F-)减小,Ka(HF)不变,所以

增大,正确。

4.部分弱酸的电离常数如下表:

弱酸

HCOOH

H2S

H2CO3

HClO

电离

常数(25℃)

K=1.77×10-4

K1=1.3×10-7K2=7.1×10-15

K1=4.4×10-7K2=4.7×10-11

K=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)将少量CO2气体通入NaClO溶液中,写出该反应的离子方程式:

_____________。

答案:

(1)HCOOH>H2CO3>H2S>HClO

(2)S2->CO

>ClO->HS->HCO

>HCOO-

(3)ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO

知识点三 核心素养迁移——一元强酸(碱)与一元弱酸(碱)的比较

【考必备·清单】

1.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较

(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较

比较项目

c(H+)

pH

中和碱的能力

与活泼金属反应产生H2的量

开始与金属反应的速率

盐酸

相同

相同

醋酸溶液

(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较

比较项目

c(H+)

c(酸)

中和碱的能力

与足量活泼金属反应产生H2的量

开始与金属反应的速率

盐酸

相同

相同

醋酸溶液

(3)一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较

①相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸溶液

加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大

加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多

②相同体积、相同pH的盐酸、醋酸溶液

加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大

加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多

[示例1] 25℃时,相同pH的两种一元弱酸HA与HB溶液分别加水稀释,溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。

下列说法正确的是(  )

A.同浓度的NaA与NaB溶液中,c(A-)大于c(B-)

B.a点溶液的导电性大于b点溶液

C.a点的c(HA)大于b点的c(HB)

D.HA的酸性强于HB

[解析] 酸的酸性越强,对应的盐的水解程度越小,故NaB的水解程度大,同浓度的NaA与NaB溶液中c(B-)小于c(A-),A项正确;b点溶液的pH小于a点溶液的pH,说明b点溶液中c(H+)和c(B-)较大,故溶液导电性较强,B项错误;HA酸性强于HB,则相同pH的溶液,c(HA)

[答案] AD

[方法技巧] 

一元强碱与一元弱碱、一元强酸与一元弱酸稀释时溶液pH变化特点

如图:

a、b分别为pH相等的NaOH溶液和氨水稀释曲线。

c、d分别为pH相等的盐酸和醋酸溶液稀释曲线。

加水稀释相同倍数后的pH大小:

氨水>NaOH溶液,盐酸>醋酸溶液。

若稀释10n倍,盐酸、NaOH溶液pH变化n个单位,但仍然pH<7或pH>7,不能pH=7,而氨水与醋酸溶液pH变化不到n个单位。

2.证明室温下HA是一元弱酸的实验设计

实验方法

结论

①测0.01mol·L-1HA溶液的pH

pH=2,HA为强酸pH>2,HA为弱酸

②测NaA溶液的pH

pH=7,HA为强酸pH>7,HA为弱酸

③相同条件下,测相同浓度的HA和HCl(强酸)溶液的导电能力

若HA溶液的导电能力比HCl(强酸)溶液的弱,则HA为弱酸

④测相同pH的HA溶液与盐酸稀释相同倍数后的pH变化

若HA溶液的pH变化比盐酸小,则HA为弱酸

⑤测等体积、等pH的HA溶液、盐酸分别与足量锌反应产生H2的快慢及H2的量

若HA溶液反应过程中产生H2较快且最终产生H2的量较多,则HA为弱酸

⑥测等体积、等pH的HA溶液和盐酸中和等浓度碱所需消耗的碱的量

若HA溶液耗碱量大,则HA为弱酸

[示例2] 为了证明醋酸是弱电解质,甲、乙、丙、丁四人分别选用下列试剂进行实验:

0.1mol·L-1醋酸溶液、0.1mol·L-1盐酸、pH=3的盐酸、pH=3的醋酸、CH3COONa晶体、NaCl晶体、CH3COONH4晶体、蒸馏水、锌粒、pH试纸、酚酞、NaOH溶液等。

(1)甲取出10mL0.1mol·L-1的醋酸溶液,用pH试纸测出其pH=a,确定醋酸是弱电解质,则a应该满足的关系是________,理由是__________________________________。

(2)乙分别取pH=3的醋酸溶液和盐酸各1mL,分别用蒸馏水稀释到100mL,然后用pH试纸分别测定两溶液的pH,则可认定醋酸是弱电解质,判断的依据是______________

________________________________________________________________________。

(3)丙分别取pH=3的盐酸和醋酸溶液各10mL,然后加入质量相同、规格相同的锌粒,醋酸放出H2的速率快,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?

________,请说明理由:

_____________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)丁用CH3COONa晶体、NaCl晶体、蒸馏水和酚酞做实验,也论证了醋酸是弱酸的事实,该同学的实验操作和现象是______________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析] 

(1)若醋酸是弱酸,则其不能完全电离,电离出的c(H+)<0.1mol·L-1,pH=a>1。

(2)若醋酸为弱酸,稀释促进电离,c(H+)=10-3mol·L-1的醋酸稀释到原来的100倍,稀释后醋酸的c(H+)>10-5mol·L-1,则醋酸的pH<5,而盐酸为强酸,用蒸馏水稀释到100mL,盐酸的pH=5。

(3)分别加入质量相同、规格相同的锌粒,若醋酸为弱酸,与锌反应消耗氢离子的同时,醋酸不断电离,H+得到补充,因此醋酸产生氢气的速率比盐酸快。

(4)CH3COONa是强碱弱酸盐,加入水中会发生水解,溶液显碱性,将CH3COONa晶体、NaCl晶体溶于适量水配成溶液,分别滴入酚酞试液,CH3COONa溶液变成浅红色,NaCl溶液不变色。

[答案] 

(1)a>1 醋酸是弱酸,不能完全电离

(2)盐酸的pH=5,醋酸的pH<5

(3)正确 醋酸是弱酸,随着反应的进行,醋酸不断电离,c(H+)变化小,因此醋酸产生H2的速率比盐酸快

(4)将CH3COONa晶体、NaCl晶体分别溶于适量水配成溶液,再分别滴入酚酞试液,CH3COONa溶液变浅红色,NaCl溶液不变色

[方法技巧] 判断弱电解质的三个思维角度

角度一:

弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离,如0.1mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>1。

角度二:

弱电解质溶液中存在电离平衡,条件改变,平衡移动,如pH=1的CH3COOH溶液加水稀释10倍后,1

角度三:

弱电解质形成的盐类能水解,如判断CH3COOH为弱酸可用下面两个现象:

(1)配制某浓度的醋酸钠溶液,向其中加入几滴酚酞溶液。

现象:

溶液变为浅红色。

(2)用玻璃棒蘸取一定浓度的醋酸钠溶液滴在pH试纸上,测其pH。

现象:

pH>7。

【提素能·好题】

1.25℃时,将pH均为2的HCl与HX的溶液分别加水稀释,溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。

下列说法正确的是(  )

A.稀释前,c(HX)=0.01mol·L-1

B.稀释10倍,HX溶液的pH=3

C.a、b两点:

c(X-)>c(Cl-)

D.溶液的导电性:

a<b

解析:

选CD HX为弱酸,pH=2时,c(HX)>0.01mol·L-1,A错误;pH=2的HX稀释10倍,HX的电离平衡向右移动,HX溶液的pH<3,B错误;相同温度下,相同pH的盐酸和HX溶液,HX浓度大,溶液稀释时,HX进一步电离,所以a、b两点:

c(X-)>c(Cl-),溶液的导电性:

a

2.(2019·保定期末)在体积均为0.5L、pH均等于1的盐酸、醋酸溶液中,分别投入1.4g铁粉,则如图所示曲线比较符合客观事实的是(  )

解析:

选B n(Fe)=

=0.025mol,盐酸是强酸,0.5L、pH=1的盐酸中HCl的物质的量为0.1mol·L-1×0.5L=0.05mol,根据反应方程式:

Fe+2H+===Fe2++H2↑,铁与盐酸恰好反应;醋酸是弱酸,0.5L、pH=1的醋酸溶液中,n(CH3COOH)远大于0.05mol,与0.025mol铁反应后醋酸有剩余,盐酸恰好反应,醋酸有剩余,则生成氢气的量与铁的量成正比,铁的量相同,则最终生成的氢气的体积相同,A错误;反应过程中,醋酸能电离出氢离子,使醋酸溶液中H+浓度大于盐酸,则醋酸的反应速率大于盐酸,完全反应时,醋酸用的时间小于盐酸,B正确;C、D错误。

3.按要求填空:

(1)将等质量的Zn粉分别投入a.10mL0.1mol·L-1盐酸和b.10mL0.1mol·L-1醋酸溶液中:

①若Zn不足量,则Zn粉完全反应所需的时间:

a________b(填“>”“<”或“=”);

②若Zn过量,产生H2的量:

a________b(填“>”“<”或“=”)。

(2)将等质量Zn粉分别投入pH=1、体积均为10mL的a.盐酸和b.醋酸溶液中:

①若Zn不足量,则Zn粉完全反应所需的时间:

a________b(填“>”“<”或“=”);

②若Zn过量,产生H2的量:

a________b(填“>”“<”或“=”)。

解析:

(1)物质的量浓度相等的盐酸和醋酸溶液,醋酸溶液中氢离子浓度小于盐酸。

①若Zn不足量,酸有剩余,相同浓度的醋酸溶液和盐酸中,盐酸中氢离子浓度大于醋酸溶液中氢离子浓度,所以在盐酸中的反应速率大于醋酸溶液的反应速率,则反应时间盐酸小于醋酸溶液。

②若Zn过量,产生H2的量与酸的物质的量成正比,醋酸溶液和盐酸都是一元酸,且体积、浓度相等,则其物质的量相等,所以生成氢气的物质的量相等。

(2)pH相等的醋酸溶液和盐酸,醋酸溶液浓度大于盐酸浓度。

①若Zn不足量,酸过量,反应过程中,醋酸溶液

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > PPT模板 > 商务科技

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1