配套K12高中化学专题3溶液中的离子反应第一单元第二课时弱电解质的电离平衡常见的弱电解质学案苏教.docx

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配套K12高中化学专题3溶液中的离子反应第一单元第二课时弱电解质的电离平衡常见的弱电解质学案苏教

第二课时弱电解质的电离平衡常见的弱电解质

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[课标要求]

1.能够从化学平衡的角度理解:

弱电解质的电离平衡及电离平衡常数的概念。

2.知道电离平衡常数、电离度的意义,并进行简单计算。

3.知道水是一种极弱的电解质,了解影响水电离平衡的因素。

4.知道水的离子积常数,并能够运用水的离子积常数进行有关计算。

1.两个计算式

(1)电离常数:

如醋酸电离常数为Ka=。

(2)电离度:

α=×100%。

2.弱电解质的电离平衡也是一种动态平衡,影响电离平衡的因素有温度、浓度、酸、碱及相关离子等。

其中升高温度、加水稀释均能使电离平衡右移。

3.电离常数只受温度影响,与浓度大小无关。

相同条件下,弱酸(或弱碱)的电离常数越大,酸性(或碱性)越强。

4.水是一种极弱的电解质,水的离子积常数:

KW=c(OH-)·c(H+),温度一定,KW一定,25℃时,KW=1.0×10-14。

弱电解质的电离平衡

1.电离平衡

(1)概念:

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成弱电解质分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,就达到了电离平衡。

(2)图示

2.电离平衡的特点

3.电离平衡的表示方法

弱电解质的电离过程是可逆的,其电离方程式用“”表示。

如:

氨水中NH3·H2O的电离平衡表示为NH3·H2ONH

+OH-。

弱电解质醋酸在水中部分电离(电离的示意图如下)

[问题思考]

1.醋酸在水中部分电离,如何书写电离方程式?

H2CO3也属于弱电解质,如何书写电离方程式?

弱碱Fe(OH)3呢?

提示:

CH3COOHCH3COO-+H+;

H2CO3H++HCO

,HCO

H++CO

Fe(OH)3Fe3++3OH-。

2.若对烧杯中的醋酸溶液加热,醋酸的电离程度将如何变化?

加水呢?

加入少许CH3COONa晶体呢?

提示:

加热能促进醋酸的电离;加水能促进醋酸的电离;加入少许CH3COONa晶体能抑制CH3COOH的电离。

1.多元弱酸的分步电离与相应电离常数

(1)碳酸分两步电离,H2CO3H++HCO

,HCO

H++CO

每一步都有相应的电离常数表达式,对于碳酸

Ka1=

,Ka2=

(2)对于磷酸:

H3PO4H++H2PO

,H2PO

H++HPO

,HPO

H++PO

则Ka1=

Ka2=

Ka3=

(3)数值关系:

Ka1≫Ka2≫Ka3…,原因是上一步电离出的H+,对下一步有抑制作用。

2.影响电离平衡的因素

(1)内因:

电解质本身的性质决定了其电离程度的大小。

(2)外因

①温度:

升高温度使电离平衡向电离的方向移动。

②浓度:

浓度降低,电离平衡向电离的方向移动,因为离子相互碰撞结合为分子的几率减小。

③相同离子:

在弱电解质溶液中加入与弱电解质有相同离子的强电解质时,电离平衡逆向移动。

④反应离子:

加入能与电解质电离出的离子反应的离子时,电离平衡向电离方向移动。

1.在醋酸溶液中,CH3COOH的电离达到平衡状态的标志是(  )

A.溶液显电中性

B.溶液中无醋酸分子

C.氢离子浓度恒定不变

D.溶液中CH3COOH和CH3COO-共存

解析:

选C CH3COOH溶液中阴、阳离子所带负、正电荷总数相同,使溶液呈电中性,与其是否达到电离平衡状态无关,A项错误;CH3COOH是弱电解质,不完全电离,因此溶液中一定有CH3COOH和CH3COO-,但不一定表示达到电离平衡,B、D项错误;c(H+)恒定不变,说明CH3COOH达到电离平衡,C项正确。

2.根据电离平衡NH3·H2ONH

+OH- ΔH>0,填写下表中各项的变化情况:

改变的条件

平衡移动方向

n(OH-)

c(OH-)

加NaOH固体

通入氨气

加水

加入盐酸

降低温度

加NH4Cl固体

加入稀氨水

解析:

影响电离平衡的条件有温度和浓度。

根据平衡移动原理,可以判断平衡移动的方向,n(OH-)的变化与平衡移动方向直接有关,c(OH-)还与溶液的体积有关。

加水稀释,平衡向微粒数增多的方向移动,n(OH-)增多,但由于溶液体积增大的趋势比n(OH-)增加得更快,故c(OH-)是减小的。

同理,加入更稀的氨水时,氨水的总浓度比原来小了,这还相当于稀释过程,尽管总的n(OH-)增多,但c(OH-)仍是减小。

答案:

改变的条件

平衡移动方向

n(OH-)

c(OH-)

加NaOH固体

增大

增大

通入氨气

增大

增大

加水

增大

减小

加入盐酸

减小

减小

降低温度

减小

减小

加NH4Cl固体

减小

减小

加入稀氨水

增大

减小

3.在一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示,请回答:

(1)“O”点导电能力为0的理由是__________________。

(2)a、b、c三点溶液中,c(H+)由小到大的顺序是________________________________________________________________________。

(3)a、b、c三点溶液中醋酸的电离程度最大的是________________________________________________________________________。

(4)若使c点溶液中c(CH3COO-)增大,溶液中c(H+)减小,可采取的措施主要有________________________________________________________________________、

______________、________________、______________。

解析:

(1)冰醋酸为共价化合物,只有加入水才会电离,导电能力为0说明不存在自由移动的离子。

(2)导电能力越强,说明c(H+)越大,则c(H+)由小到大的顺序为c

(3)溶液浓度越小,电离程度越大,所以c点电离程度最大。

(4)若要使c(CH3COO-)增大,c(H+)减小,则可加入与H+反应的物质,如活泼金属单质、碱、碳酸盐等,也可加入易电离出

CH3COO-的物质,如CH3COONa固体等。

答案:

(1)“O”点处醋酸未电离,不存在自由移动的离子 

(2)c

(4)加入NaOH固体 加入Mg、Zn等固体 加入Na2CO3固体 加入CH3COONa固体

电离常数和电离度

1.电离常数

(1)表达式:

①弱酸:

在一定温度下,弱酸(如醋酸)达到电离平衡,

为一常数,称为电离平衡常数,又称电离常数,符号Ka。

②弱碱,如NH3·H2O的电离常数

Kb=

(2)意义:

表示弱电解质的电离能力。

一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度越大。

(3)影响因素:

对于确定的弱电解质,K只与温度有关,且升高温度,K值增大。

2.电离度

(1)表达式:

弱电解质的电离度α可表示为:

α=

×100%。

(2)影响因素:

温度一定时,浓度越大,α越小。

1.下列关于电离常数的说法中正确的是(  )

A.电离常数越小,表示弱电解质的电离能力越弱

B.电离常数与温度无关

C.不同浓度的同一弱电解质,其电离常数不同

D.多元弱酸各步电离常数相互关系为K1≫K2≫K3

解析:

选AD 电离常数的大小反映了该弱电解质的电离能力,A正确;电离常数的大小与温度有关,因为弱电解质电离都吸热,温度升高,电离常数增大,除温度外,电离常数与其他因素无关,B、C错误;对于多元弱酸,第一步电离产生的H+对第二步电离起抑制作用,故K1≫K2≫K3,D正确。

2.已知25℃时,测得浓度为0.1mol·L-1的BOH溶液中,c(OH-)=1×10-3mol·L-1。

(1)写出BOH的电离方程式_______________________________。

(2)BOH的电离度α=__________。

(3)BOH的电离常数K=________________。

 

解析:

因c(BOH)初始=0.1mol·L-1,c(BOH)电离=c(B+)=c(OH-)=1×10-3mol·L-1,则电离度α=

×100%=1%,BOH不完全电离,故电离方程式为BOHB++OH-,电离平衡时c(BOH)平衡=0.1mol·L-1-1×10-3mol·L-1≈0.1mol·L-1,则电离常数K=

=1×10-5。

答案:

(1)BOHB++OH- 

(2)1% (3)1×10-5

[方法技巧]

(1)电离常数的大小由弱电解质本身的性质决定。

同一温度下,不同种弱酸,电离常数越大,其电离程度越大,酸性越强。

(2)弱电解质的电离常数只受温度变化的影响。

同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时,其电离常数不变。

升高温度,电离常数增大。

水的电离和水的离子积常数

1.水的电离和水的离子积常数

(1)水的电离

①水是一种弱电解质。

②水发生如下电离:

2H2OH3O++OH-。

③水的电离方程式可简写为H2OH++OH-。

④水的电离常数表达式为K=

(2)水的离子积常数

①推导过程:

K=

,在一定温度下,K为常数且在纯水和稀溶液中c(H2O)可视为常数,两者乘积为新常数KW,KW=K·c(H2O)=c(H+)·c(OH-),KW称为水的离子积常数,简称水的离子积。

②表达式:

KW=c(H+)·c(OH-)。

③影响因素:

水的离子积KW只受温度影响,升高温度,KW增大。

④适用范围:

KW不仅适用于纯水,还适用于稀的酸性、碱性溶液,25℃时,水的离子积为1×10-14。

2.弱酸(或弱碱)的强弱与电离常数的关系

在一定的温度下,当弱酸浓度相同时,电离常数越大,弱酸的电离程度就越大,溶液中氢离子浓度也越大。

因此,常用电离常数表示弱酸、弱碱的相对强弱,电离常数越大,弱酸、弱碱的酸性或碱性越强。

3.KW=c(H+)·c(OH-)的意义

KW表达式中,c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中总物质的量浓度,但是一般情况下有:

(1)酸溶液中KW=c(H+)酸·c(OH-)水(忽略水电离出的H+的浓度)。

(2)碱溶液中KW=c(H+)水·c(OH-)碱(忽略水电离出的OH-的浓度)。

(3)水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。

4.影响水的电离平衡的因素

影响因素

水的电离平衡移动

H2OH++OH-

影响结果

方向

原因

KW

c(H+)

变化

c(OH-)

变化

c(H+)与c(OH-)的关系

温度

升温

右移

水的电离

过程吸热

增大

增大

增大

c(H+)=c(OH-)

降温

左移

减小

减小

减小

c(H+)=c(OH-)

外加

酸碱

加酸

左移

增大c(H+)

不变

增大

减小

c(H+)>c(OH-)

加碱

左移

增大c(OH-)

不变

减小

增大

c(H+)<c(OH-)

外加活

泼金属

右移

金属消耗水

电离出的H+

不变

减小

增大

c(H+)<c(OH-)

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)升高温度,水的电离平衡右移,溶液中的c(H+)和c(OH-)均增大,但KW不变(  )

(2)25℃时,水的离子积KW=1×10-14,35℃时,水的离子积KW=2.1×10-14,则35℃时水中的c(H+)>c(OH-)(  )

(3)某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,则此时c(OH-)=

=5×10-8mol·L-1(  )

(4)向水中加入NaHSO4固体,水的电离程度减小,KW减小(  )

答案:

(1)× 

(2)× (3)× (4)×

2.25℃时,水的电离达到平衡:

H2OH++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是(  )

A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低

B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW不变

C.向水中加入少量固体CH3COOH,平衡逆向移动,c(H+)增大

D.将水加热,KW增大,c(H+)不变

解析:

选BC A项,NH3·H2ONH

+OH-,使c(OH-)增大,平衡逆向移动;B项,NaHSO4===Na++H++SO

,使c(H+)增大,但温度不变,KW不变;C项,CH3COOHCH3COO-+H+,使c(H+)增大,平衡逆向移动;D项,升高温度,KW增大,c(H+)增大。

3.25℃时,0.01mol·L-1的H2SO4溶液中,由水电离出的c(H+)是(  )

A.0.01mol·L-1     B.0.02mol·L-1

C.1×10-12mol·L-1D.5×10-13mol·L-1

解析:

选D H2SO4电离出的c(H+)=0.02mol·L-1,故溶液中c(H+)水=c(OH-)水=

=5×10-13mol·L-1。

4.常温下,下列三种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为(  )

①1mol·L-1的盐酸 ②0.1mol·L-1的盐酸 

③0.01mol·L-1的NaOH

A.1∶10∶100B.0∶1∶12

C.14∶13∶12D.14∶13∶2

解析:

选A ①1mol·L-1盐酸中c(H+)=1mol·L-1,

由水电离出的c(H+)水=10-14mol·L-1,

②0.1mol·L-1盐酸中,c(H+)=0.1mol·L-1,

由水电离出的c(H+)水=10-13mol·L-1,

③0.01mol·L-1NaOH溶液中,c(OH-)=0.01mol·L-1,

由水电离出的c(H+)水=10-12mol·L-1,

则三者由水电离出的氢离子浓度之比为

10-14∶10-13∶10-12=1∶10∶100。

[方法技巧]

溶液中水电离出来的c(H+)或c(OH-)的计算

  

(1)中性溶液:

c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1。

(2)溶质为酸的溶液:

H+来源于酸和水的电离,而OH-只来源于水,c(H+)水=c(OH-)。

如0.1mol·L-1的HCl溶液中c(H+)水=c(OH-)=1×10-13mol·L-1。

(3)溶质为碱的溶液:

OH-来源于碱和水的电离,而H+只来源于水。

c(OH-)水=c(H+)。

如0.1mol·L-1的NaOH溶液中c(H+)=c(OH-)水=1×10-13mol·L-1。

 

[三级训练·节节过关]                   

1.在0.1mol·L-1CH3COOH溶液中存在如下电离平衡:

CH3COOHCH3COO-+

H+,对于该平衡,下列叙述中,正确的是(  )

A.加入水时,平衡向右移动

B.加入少量NaOH固体,平衡向右移动

C.加入少量0.1mol·L-1HCl溶液,溶液中c(H+)减小

D.加入少量CH3COONa固体,平衡向右移动

解析:

选AB 加水稀释,平衡向右移动,A正确;加入NaOH固体,OH-中和H+,平衡向右移动,B正确;因为0.1mol·L-1CH3COOH溶液中c(H+)<0.1mol·L-1,而0.1mol·

L-1HCl溶液中c(H+)=0.1mol·L-1,故使溶液中c(H+)增大,C错误;加入少量CH3COONa固体,使c(CH3COO-)增大,平衡向左移动,D错误。

2.在含有酚酞的0.1mol·L-1氨水中加入少量的NH4Cl晶体,则溶液的颜色(  )

A.变蓝色       B.变深

C.变浅D.不变

解析:

选C 在氨水中存在电离平衡:

NH3·H2ONH

+OH-,当加入NH4Cl晶体时,c(NH

)增大,使上述平衡向逆反应方向移动,c(OH-)减小,溶液颜色变浅。

3.已知某温度下,Ka(HCN)=6.2×10-10、Ka(HF)=6.8×10-4、Ka(CH3COOH)=1.8×

10-5、Ka(HNO2)=4.6×10-4。

物质的量浓度都为0.1mol·L-1的下列溶液中,c(H+)最大的是(  )

A.HCN溶液     B.HF溶液

C.CH3COOH溶液D.HNO2溶液

解析:

选B 弱酸的电离平衡常数越大,电离产生的c(H+)越大。

4.将6gCH3COOH溶于水制成1L溶液,此溶液的物质的量浓度为________________。

经测定溶液中含CH3COO-为1.4×10-3mol·L-1,此温度下醋酸的电离常数Ka=__________。

温度升高,Ka将________(填“变大”“不变”或“变小”)。

解析:

c(CH3COOH)=

=0.1mol·L-1。

       CH3COOHCH3COO-+H+

起始/(mol·L-1)  0.1      0    0

平衡/(mol·L-1)0.1-1.4×10-31.4×10-31.4×10-3

所以Ka=

≈1.96×10-5。

答案:

0.1mol·L-1 1.96×10-5 变大

5.某温度下纯水的c(H+)=2×10-7mol·L-1,则此时c(OH-)为________;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4mol·L-1,则溶液中c(OH-)为________,由水电离产生的

c(H+)为________,此时温度________(填“高于”“低于”或“等于”)25℃。

解析:

纯水电离出的c(H+)=c(OH-)=2×10-7mol·L-1,KW=4×10-14>1×10-14,此时温度高于25℃。

温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4mol·L-1,则溶液中c(OH-)为

=4×10-14/(5×10-4)=8×10-11(mol·L-1)=c(OH-)水电离。

答案:

2×10-7mol·L-1 8×10-11mol·L-1

8×10-11mol·L-1 高于

一、单项选择题

1.将1mol冰醋酸加入到一定量的蒸馏水中最终得到1L溶液。

下列各项中,表明已达到电离平衡状态的是(  )

A.醋酸的浓度达到1mol·L-1

B.H+的浓度达到0.5mol·L-1

C.醋酸分子的浓度、醋酸根离子的浓度、H+的浓度均为0.5mol·L-1

D.醋酸分子电离成离子的速率和离子重新结合成醋酸分子的速率相等

解析:

选D 在未电离时,c(CH3COOH)=1mol·L-1,当醋酸、H+、CH3COO-的浓度不再变化时(但此时三者的浓度不一定是0.5mol·L-1),醋酸的电离达到平衡状态,A、B、C均错误;依据平衡状态的特点电离速率与离子结合成分子的速率相等,可知D项正确。

2.关于水的电离,下列叙述中,正确的是(  )

A.升高温度,KW增大,c(H+)不变

B.向水中加入少量硫酸,c(H+)增大,KW不变

C.向水中加入氨水,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)降低

D.向水中加入少量固体NaCl,平衡向逆反应方向移动,c(H+)降低

解析:

选B A项,升高温度,水的电离平衡右移,KW增大,c(H+)、c(OH-)均增大,错误;B项正确;C项,加入氨水,水的电离平衡左移,结果c(OH-)仍然增大,错误;D项,Na+和Cl-不影响水的电离平衡,错误。

3.相同温度下,已知三种酸HA、HB、HC的电离常数分别为a、b、c,且a>b>c,则对相同浓度的酸溶液叙述正确的是(  )

A.HC的电离度最大

B.HA溶液酸性最强

C.HC溶液酸性最强

D.三种溶液中酸的电离程度:

HA<HB<HC

解析:

选B 相同条件下的酸溶液中,其电离常数越大,酸的电离程度越大,溶液中

c(H+)越大。

4.化合物HIn在水溶液中存在以下电离平衡,可用作酸碱指示剂

HIn(aq)H+(aq)+In-(aq)

    红色        黄色

浓度为0.02mol·L-1的下列溶液:

①盐酸、②石灰水、③NaCl溶液、④NaHSO4溶液、⑤NaHCO3溶液、⑥氨水,其中可使指示剂显红色的是(  )

A.①④⑤B.②⑤⑥

C.①④D.②③⑥

解析:

选C 显红色平衡左移,①盐酸、④硫酸氢钠显酸性,溶液c(H+)增大,平衡左移,符合题目要求;②、⑤、⑥能消耗H+,使c(H+)减小,平衡右移;NaCl电离出的离子对平衡无影响。

5.已知室温下0.01mol·L-1CH3COOH溶液中c(H+)=4.32×10-4mol·L-1,则该CH3COOH溶液中水的离子积常数(  )

A.<1×10-14B.>1×10-14

C.=1×10-14D.无法确定

解析:

选C KW只与温度有关,常温下KW=1×10-14。

二、不定项选择题

6.下列关于电离常数的说法正确的是(  )

A.电离常数随着弱电解质的浓度增大而增大

B.CH3COOH的电离常数表达式为

 Ka=

C.CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa溶液,电离常数减小

D.同一弱电解质,电离常数只与温度有关,与浓度无关

解析:

选D K只与温度有关,与浓度无关。

7.下列说法正确的是(  )

A.电离常数受溶液浓度的影响

B.电离常数可以表示弱电解质的相对强弱

C.电离常数大的酸中的c(H+)一定比电离常数小的酸中的c(H+)大

D.H2CO3的电离常数表达式:

K=

解析:

选B A项,电离常数只受温度的影响,与溶液浓度无关,错误;B项,电离常数可以表示弱电解质的相对强弱,正确;C项,酸中c(H+)既跟酸的电离常数有关,还跟酸的浓度有关,错误;D项,碳酸是分步电离的,以第一步电离为主,第一步电离常数表达式为K1=

,错误。

8.室温下向10mL0.1mol·L-1的醋酸溶液中加水稀释后,下列说法正确的是(  )

A.溶液中导电粒子的数目减小

B.溶液中

不变

C.醋酸的电离程度增大

D.醋酸的电离常数K随醋酸浓度减小而减小

解析:

选BC 醋酸加水稀释,促进醋酸的电离,溶液中导电离子的数目增加,A错误;醋酸加水稀释,电离程度增大,C正确;电离常数K只与温度有关,与醋酸的浓度无关,D错误;由于温度不变,电离平衡常数K=

不变。

三、非选择题

9.一定条件下,在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如图所示:

(1)A点水的离子积为1×10-14,B点水的离子积为________。

造成水的离子积变化的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)100℃时,若向溶液中滴加盐酸,能否使体系处于B点位置?

__________。

为什么?

_____

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