弱电解质的电离平衡Word下载.docx
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加入少量冰醋酸
增强
加HCl(g)
←
加NaOH(s)
加入镁粉
升高温度
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,所有粒子浓度都会减小吗?
答案 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.下列溶液中所含微粒种类由大到小的顺序是________。
A.氨水B.氯水
C.硫酸氢钠溶液D.盐酸
答案 BACD
解析 氨水:
NH3、H2O、NH3·
H2O、NH
、OH-、H+共6种;
氯水:
H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-共7种;
NaHSO4溶液:
H2O、Na+、H+、SO
、
OH-共5种;
盐酸:
H+、Cl-、OH-、H2O共4种。
4.下列说法不正确的是________。
①BaSO4难溶于水,其属于弱电解质 ②强电解质的导电能力一定比弱电解质的导电能力强 ③弱电解质一定是共价化合物 ④氨气溶于水,当c(OH-)=c(NH
)时,表明氨水电离处于平衡状态 ⑤由0.1mol·
L-1一元碱BOH的pH=10,可知溶液存在BOH===B++OH-
答案 ①②③④⑤
解析 ①BaSO4虽难溶于水,但溶解的部分完全电离,所以BaSO4是强电解质;
②强电解质溶液中的离子浓度不一定大于弱电解质中的离子浓度;
③某些离子化合物是弱电解质,如(CH3COO)2Pb等;
④NH3+H2ONH3·
H2ONH
+OH-,氨水电离出的c(OH-)与c(NH
)永远相等,不能表明氨水电离处于平衡状态;
⑤由于
OH-的浓度小于0.1mol·
L-1,所以BOH应属于弱碱,应为BOHB++OH-。
题组一 条件改变时电离平衡移动结果的判断
1.(2011·
新课标全国卷,10)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.(2012·
上海,17)将100mL1mol·
L-1的NaHCO3溶液等分为两份,其中一份加入少许冰醋酸,另外一份加入少许Ba(OH)2固体,忽略溶液体积变化。
两份溶液中c(CO
)的变化分别是( )
A.减小、减小B.减小、增大
C.增大、增大D.增大、减小
答案 B
解析 在NaHCO3溶液中存在如下电离平衡,HCO
H++CO
,当加入少许冰醋酸时,HCO
与冰醋酸电离出的H+反应生成CO2和H2O,上述平衡向左移动,c(CO
)减小。
当加入少量Ba(OH)2固体时发生如下反应,Ba2++2OH-+2HCO
===BaCO3↓+CO
+2H2O,因而c(CO
)增大。
选项B正确。
题组二 选取措施使电离平衡定向移动
3.在CH3COOH溶液中存在如下平衡:
CH3COOHH++CH3COO-。
加入少量下列固体物质,能使平衡逆向移动的是( )
A.NaClB.CH3COONa
C.Na2CO3D.NaOH
4.稀氨水中存在着下列平衡:
NH3·
+OH-,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使c(OH-)增大,应加入适量的物质是( )
①NH4Cl固体 ②硫酸 ③NaOH固体 ④水 ⑤加热 ⑥加入少量MgSO4固体
A.①②③⑤B.③⑥
C.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选项不合题意;
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选项不合题意;
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,符合题意,③项正确;
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选项也不合题意;
电离属吸热过程,加热平衡向
正反应方向移动,c(OH-)增大,⑤错;
加入MgSO4固体发生反应Mg2++2OH-
===Mg(OH)2↓,溶液中c(OH)-减小,⑥错。
考点二 电离平衡常数和电离度
1.
(1)填写下表
弱电解质
电离方程式
电离常数
H2O
+OH-
Kb=1.7×
10-5
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=1.7×
HClO
HClOH++ClO-
Ka=4.7×
10-8
(2)CH3COOH酸性大于HClO酸性(填“大于”、“小于”或“等于”),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
,HCO
。
(2)电离平衡常数表达式:
Ka1=
,Ka2=
(3)比较大小:
Ka1>
Ka2。
3.电离度
(1)定义:
当弱电解质在溶液中达到电离平衡时,溶液中已经电离的电解质分子数占原来电解质总分子数(包括已电离和未电离的)的百分数。
(2)表达式:
α=
×
100%
(3)规律:
温度越高,电离度越大;
浓度越小,电离度越大(即越稀越电离或稀释促进电离)。
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:
___________。
答案 K(CH3COOH)=1.7×
10-5mol·
L-1;
K(H2CO3)=4.3×
10-7mol·
L-1。
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 影响电离平衡常数的因素及其应用
1.25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式
H2CO3
电离平衡常数
1.7×
K1=4.3×
10-7
K2=5.6×
10-11
3.0×
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)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____________(填编号)。
(4)常温下0.1mol·
L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数据一定变小的是________(填序号)。
A.c(H+)
B.c(H+)/c(CH3COOH)
C.c(H+)·
c(OH-)
D.c(OH-)/c(H+)
E.
若该溶液升高温度,上述5种表达式的数据增大的是_________________________。
(5)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_____________
_____________________________________________,
稀释后,HX溶液中由水电离出来的c(H+)________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸溶液中由水电离出来的c(H+),理由是____________________________。
答案
(1)CH3COOH>
H2CO3>
(2)CO
>
ClO->
HCO
CH3COO-
(3)a>
b>
d>
c
(4)A ABCE
(5)大于 稀释相同倍数,HX的pH变化比CH3COOH的大,酸性强,电离平衡常数大 大于 HX酸性强于CH3COOH的,稀释后HX溶液中的c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),所以其对水电离的抑制能力也较弱
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,水解程度越大,碱性越强。
(4)醋酸是弱电解质,稀释后电离程度增大,但CH3COOH、CH3COO-、H+的浓度却都减小,c(OH-)却是增大的,且CH3COOH的浓度减小最多。
升温时,促进电离,Kw、Ka均增大,c(H+)增大,c(H+)/c(CH3COOH)增大,c(OH-)/c(H+)减小。
(5)根据图像分析知道,起始是两种溶液中c(H+)相同,c(较弱酸)>
c(较强酸),稀释过程中较弱酸的电离程度增大,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;
HX酸性强于CH3COOH的,稀释后HX溶液中c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),所以对水的抑制能力减弱。
题组二 有关电离平衡常数的定量计算
2.已知室温时,0.1mol·
L-1某一元酸HA在水中有1.0%电离,此酸的电离平衡常数为____________。
答案 10-5mol·
L-1
解析 HAH++A-
0.1-xxx
x=0.1×
1.0%=10-3mol·
Ka=
=10-5。
3.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×
10-5。
若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO
+H+的平衡常数K1=________。
(已知:
10-5.60=2.5×
10-6)
答案 4.2×
10-7
解析 H2CO3H++HCO
K1=
=4.2×
10-7。
考点三 强酸与弱酸的比较
浓度均为0.01mol·
L-1的强酸HA与弱酸HB
pH均为2的强酸
HA与弱酸HB
pH或物质的量浓度
2=pHHA<
pHHB
浓度:
0.01mol·
L-1=c(HA)<
c(HB)
开始与金属反应的速率
HA>
HB
HA=HB
体积相同时与过量的碱反应时消耗碱的量
HA<
体积相同时与过量活泼金属反应产生H2的量
c(A-)与c(B-)大小
c(A-)>
c(B-)
c(A-)=c(B-)
分别加入固体NaA、NaB后pH变化
HA:
HB:
变大
加水稀释10倍后
3=pHHA<
3=pHHA>
pHHB>
2
溶液的导电性
水的电离程度
题组一 强酸与弱酸的比较
1.今有室温下四种溶液,有关叙述不正确的是( )
序号
①
②
③
④
pH
11
3
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大
B.②③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)>c(OH-)
C.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH①>②>④>③
D.V1L④与V2L①溶液混合后,若混合后溶液pH=7,则V1<V2
解析 醋酸钠溶液显碱性,所以A正确,也可以从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COO-:
a.与盐酸中的H+结合生成CH3COOH;
b.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,两溶液中H+浓度均减小,所以pH均增大。
B项,假设均是强酸强碱,且物质的量浓度相同,等体积混合后溶液呈中性,但③醋酸是弱酸,其浓度远远大于②,即混合后醋酸过量,溶液显酸性c(H+)>
c(OH-),B正确。
分别加水稀释10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3·
+OH-右移,使①pH>
10,同理醋酸稀释后pH<
4,所以C正确。
假设均是强酸强碱,混合后溶液呈中性,V1=V2,但①氨水是弱碱,其浓度远远大于④盐酸,所以需要的①氨水少,即V1>
V2,D错误。
2.在一定温度下,有a.盐酸 b.硫酸 c.醋酸三种酸:
(1)当三种酸物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是________________。
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是______________。
(3)若三者c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是________________。
(4)当三者c(H+)相同且体积也相同时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是____________。
(5)当三者c(H+)相同且体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时反应速率的大小关系为____________,反应所需时间的长短关系是__________。
(6)将c(H+)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H+)由大到小的顺序是_____________________________________________________________________。
答案
(1)b>
a>
c
(2)b>
a=c (3)c>
b(或c>
a=2b)
(4)c>
a=b (5)a=b=c a=b>
c (6)c>
a=b
解析 解答本题要注意以下三点:
(1)HCl、H2SO4都是强酸,但H2SO4是二元酸。
(2)CH3COOH是弱酸,在水溶液中不能完全电离。
(3)醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+的电离平衡。
题组二 判断弱电解质的方法
3.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:
0.1
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10mL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)乙将pH=3醋酸和盐酸,各取1mL,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10mL,然后分别加入质量相同的锌粒,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?
________________
(4)丁用CH3COONa晶体、NaCl晶体、蒸馏水和酚酞试验,也论证了醋酸是弱酸的事实,该同学的试验操作和现象是
______________________________________________________________________。
答案
(1)a>
1 因醋酸是弱酸,不能完全电离
(2)盐酸的pH=5,醋酸的pH<
5 (3)正确。
由于醋酸是弱酸,随着反应的进行,醋酸不断电离,c(H+)变化小,产生H2的速率醋酸比盐酸快 (4)配制CH3COONa、NaCl溶液,分别滴入酚酞试液,CH3COONa溶液变浅红色,NaCl溶液不变色
4.下列事实中一定不能证明CH3COOH是弱电解质的是( )
①常温下某CH3COONa溶液的pH=8
②用CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗
③等pH、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多
④0.1mol·
L-1CH3COOH溶液的pH=2.1
⑤CH3COONa和H3PO4反应,生成CH3COOH
⑥0.1mol·
L-1的CH3COOH溶液稀释100倍,pH<
A.②B.②⑤
C.①③⑤D.③④⑤⑥
答案 A
解析 ①中证明CH3COO-能水解,溶液呈碱性,证明CH3COOH为弱酸;
②中未能指明浓度,也没有参照物,不能说明问题;
③说明电离前n(CH3COOH)>
n(盐酸),故CH3COOH的电离程度比盐酸小,属弱电解质;
④中说明c(H+)<
c(CH3COOH),说明CH3COOH部分电离,存在电离平衡,CH3COOH是弱电解质;
已知⑤中的H3PO4为中强酸,而中强酸能制备的必定是比H3PO4还要弱的酸,说明CH3COOH为弱电解质;
⑥中CH3COOH溶液被稀释,c(H+)的变化与溶液浓度的变化不一致,证明存在电离平衡的移动,即证明CH3COOH为弱电解质。
1.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,如测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加水稀释10倍1<
pH<
2。
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试液。
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。
pH>
7。
2.搭建思维平台
我们在做有关强酸、弱酸、强碱、弱碱的试题时,不妨用假设法给自己搭建一个平台,用这个平台进行分析。
如题1中的C选项,分别加水稀释10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,然后再根据平衡移动进行分析;
再如D选项,假设均是强酸强碱,则V1=V2,然后再根据弱碱的电离平衡及浓度进行分析。
1.(2009·
山东理综,15)
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右图所示。
据
图判断正确的是( )
A.Ⅱ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 醋酸在稀释时会继续电离,则在稀释相同体积的盐酸与醋酸的过程中醋酸中的H+浓度减小得慢、pH小,A项错误;
随着稀释体积的增大,溶液中离子浓度在减小,B项正确;
温度一定,任何稀的水溶液中的Kw都是一定值,C项错误;
由于醋酸是弱酸,要使盐酸和醋酸溶液pH值相同,醋酸的浓度比盐酸大得多,D项错误。
2.(2010·
大纲全国卷Ⅱ,9)相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( )
解析 强酸完全电离,中强酸部分电离,随着反应地进行,中强酸要继续电离出
H+,所以溶液②产生氢气的体积多,在相同时间内,②的反应速率比①快。
3.(2011·
福建理综,10)常温下0.1mol·
L-1醋酸溶液的pH=a