步步高全国高考化学一轮复习 第8章 水溶液中的离子平衡 第27讲 弱电解质的电离平衡讲义 新人教版.docx
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步步高全国高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子平衡第27讲弱电解质的电离平衡讲义新人教版
第27讲弱电解质的电离平衡
考点一 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.弱电解质的电离平衡
(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)电离平衡的特征
(3)外界条件对电离平衡的影响
①内因:
弱电解质本身的性质。
②外因:
浓度、温度、加入试剂等。
(4)电离过程是可逆过程,可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。
以0.1mol·L-1CH3COOH溶液为例:
CH3COOHCH3COO-+H+(正向吸热)。
实例
(稀溶液)
CH3COOHH++CH3COO-ΔH>0
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
→
增大
减小
减弱
不变
加入少量
冰醋酸
→
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
←
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
→
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
→
减小
减小
增强
不变
升高温度
→
增大
增大
增强
增大
加
CH3COONa(s)
←
减小
减小
增强
不变
深度思考
1.电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小吗?
离子的浓度一定增大吗?
答案 都不一定。
如对于CH3COOHCH3COO-+H+平衡后,加入冰醋酸,c(CH3COOH)增大,平衡右移,根据勒夏特列原理,只能“减弱”而不能“消除”,再次平衡时,c(CH3COOH)比原平衡时大;加水稀释或加少量NaOH固体,都会引起平衡右移,但c(CH3COOH)、c(H+)都比原平衡时要小。
2.稀释一弱电解质溶液时,所有粒子浓度一定都会减小吗?
答案 不是所有粒子浓度都会减小。
对于弱酸或弱碱溶液,只要对其稀释,电离平衡均会发生右移,例如:
弱酸HA溶液稀释时,c(HA)、c(H+)、c(A-)均减小(参与平衡建立的微粒);平衡右移的目的是为了减弱c(H+)、c(A-)的减小,但c(OH-)会增大。
3.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)强电解质溶液中不存在溶质分子,弱电解质溶液中存在溶质分子( )
(2)氨气溶于水,当c(OH-)=c(NH)时,表明NH3·H2O电离处于平衡状态( )
(3)由0.1mol·L-1一元碱BOH的pH=10,可知溶液中存在BOH===B++OH-( )
答案
(1)√
(2)× (3)×
解析
(2)NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,NH3·H2O电离出的c(OH-)与c(NH)永远相等,不能表明NH3·H2O电离处于平衡状态。
(3)由于OH-的浓度小于0.1mol·L-1,所以BOH应属于弱碱,其电离应为BOHB++OH-。
4.分别画出冰醋酸和0.1mol·L-1的醋酸加水稀释时导电能力的变化图。
答案
.
题组一 改变条件,平衡移动,判结果变化
1.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.
答案 D
解析 HF为弱酸,存在电离平衡:
HFH++F-。
根据勒夏特列原理:
当改变影响平衡的一个条件,平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动,但平衡的移动不能完全消除这种改变,故加水稀释,平衡正向移动,但c(H+)减小,A错误;电离平衡常数只受温度的影响,温度不变,电离平衡常数Ka不变,B错误;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,C错误;=,由于加水稀释,平衡正向移动,所以溶液中n(H+)增大,n(HF)减小,所以增大,D正确。
2.25℃时,把0.2mol·L-1的醋酸加水稀释,则图中的纵轴y表示的是( )
A.溶液中OH-的物质的量浓度
B.溶液的导电能力
C.溶液中的
D.CH3COOH的电离程度
答案 B
解析 25℃时,0.2mol·L-1的醋酸稀释过程中,随着水的加入溶液中OH-的浓度增大(但不会超过10-7mol·L-1),CH3COOH的电离程度增大,CH3COO-数目增多,CH3COOH数目减少,但溶液中CH3COO-的浓度减小,溶液的导电能力减弱。
题组二 平衡移动,结果变化,判采取措施
3.稀氨水中存在着下列平衡:
NH3·H2ONH+OH-,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使c(OH-)增大,应加入的物质或采取的措施是( )
①NH4Cl固体 ②硫酸 ③NaOH固体 ④水 ⑤加热⑥加入少量MgSO4固体
A.①②③⑤B.③⑥C.③D.③⑤
答案 C
解析 若在氨水中加入NH4Cl固体,c(NH)增大,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)减小,①不合题意;硫酸中的H+与OH-反应,使c(OH-)减小,平衡向正反应方向移动,②不合题意;当在氨水中加入NaOH固体后,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动,③符合题意;若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向正反应方向移动,但c(OH-)减小,④不合题意;电离属吸热过程,加热平衡向正反应方向移动,c(OH-)增大,⑤不合题意;加入少量MgSO4固体发生反应Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,溶液中c(OH-)减小,⑥不合题意。
4.已知0.1mol·L-1的醋酸溶液中存在电离平衡:
CH3COOHCH3COO-+H+,要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的值增大,可以采取的措施是( )
①加少量烧碱溶液 ②升高温度 ③加少量冰醋酸④加水
A.①②B.①③C.②④D.③④
答案 C
解析 本题中提供的四种措施都会使醋酸的电离平衡正向移动,但①③会使
c(H+)/c(CH3COOH)的值减小。
考点二 电离平衡常数
1.
(1)填写下表
弱电解质
电离方程式
电离常数
NH3·H2O
NH3·H2ONH+OH-
Kb=1.7×10-5
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=1.7×10-5
HClO
HClOH++ClO-
Ka=4.7×10-8
(2)CH3COOH酸性大于(填“大于”、“小于”或“等于”)HClO酸性,判断的依据:
相同条件下,电离常数越大,电离程度越大,c(H+)越大,酸性越强。
(3)电离平衡常数的意义:
弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。
电离平衡常数越大,电离程度越大。
多元弱酸的电离以第一步电离为主,各级电离平衡常数的大小差距较大。
(4)外因对电离平衡常数的影响:
电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关,与电解质的浓度无关,升高温度,K值增大,原因是电离是吸热过程。
2.碳酸是二元弱酸
(1)电离方程式是H2CO3H++HCO,HCOH++CO。
(2)电离平衡常数表达式:
Ka1=,Ka2=。
(3)比较大小:
Ka1>Ka2。
深度思考
1.H2CO3的电离平衡常数Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11,它的Ka1、Ka2差别很大的原因:
________________________________________________________________________。
(从电离平衡的角度解释)
答案 第一步电离产生的H+对第二步的电离起抑制作用
2.在Na2CO3中加醋酸产生CO2气体,试从电离平衡常数的角度解释原因:
________________________________________________________________________。
[已知:
K(CH3COOH)=1.7×10-5;K(H2CO3)=4.3×10-7。
]
答案 醋酸的电离平衡常数大,酸性强,较强的酸可制备较弱的酸
题组一 有关电离平衡常数的定性分析
1.25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
1.7×10-5
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
3.0×10-8
请回答下列问题:
(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为
________________________________________________________________________。
(2)同浓度的CH3COO-、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,写出反应的离子方程式:
_______________。
(4)物质的量浓度均为0.1mol·L-1的下列四种物质的溶液:
a.Na2CO3、b.NaClO、c.CH3COONa、d.NaHCO3,pH由大到小的顺序是__________________________________________(填字母)。
(5)常温下0.1mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”、“变小”或“不变”)
① ________;
② ________;
③ ________;
④ ________。
(6)体积为10mLpH=2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程中pH变化如图所示,则HX的电离平衡常数______(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数;理由是______________________________________________________。
答案
(1)CH3COOH>H2CO3>HClO
(2)CO>ClO->HCO>CH3COO-
(3)ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO
(4)a>b>d>c
(5)①变小 ②不变 ③变大 ④不变
(6)大于 稀释相同倍数,HX的pH变化比CH3COOH的pH变化大,酸性强,电离平衡常数大
解析 电离平衡常数越大,酸性越强,电离平衡常数越小,其对应酸根离子结合H+能力越强。
(3)根据电离平衡常数可以判断:
H2CO3>HClO>HCO,CO可以和HClO反应生成HCO和ClO-,所以少量CO2与NaClO溶液反应生成HCO。
(4)电离常数越大,对应的盐水解程度越小,碱性(或酸性)越弱。
(5)①加水稀释,n(CH3COOH)减小,n(H+)增多,所以变小;
②Ka=只与温度有关,加水稀释,Ka不变;
③=,加水稀释,n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,故增大;
④==,Ka、Kw只与温度有关,所以加水稀释不变。
(6)根据图像分析知,起始时两种溶液中c(H+)相同,故c(较弱酸)>c(较强酸),稀释过程中较弱酸的电离程度增大的多,故在整个稀释过程中较弱酸的c(H+)一直大于较强酸的c(H+),稀释相同倍数,HX的pH变化比CH3COOH的大,故HX酸性强,电离平衡常数大。
题组二 有关电离平衡常数的定量计算
2.碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。
常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5mol·L-1。
若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HC