(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?
_____