高中化学第3章物质在水溶液中的行为第2节弱电解质的电离盐类的水解第1课时学案鲁科版选修4.docx
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高中化学第3章物质在水溶液中的行为第2节弱电解质的电离盐类的水解第1课时学案鲁科版选修4
第1课时 弱电解质的电离平衡
学习目标：
1.了解弱电解质的电离平衡常数概念和电离平衡常数与电离程度的关系。
2.理解影响弱电解质电离平衡的因素及对电离平衡移动的影响。
（重点）3.了解常见弱酸和弱碱的电离常数大小，能比较它们的电离能力强弱。
（难点）
[自主预习·探新知]
1．弱电解质的电离平衡
（1）概念：
在一定条件（如温度、浓度）下，当弱电解质分子电离出离子的速率与离子结合成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，叫做电离平衡。
（2）特点：
电离平衡是动态平衡，服从化学平衡的一般规律。
2．电离平衡常数
（1）定义：
在一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数，这个常数称为电离平衡常数，简称电离常数。
（2）表达式：
一元弱酸：
CH3COOH
CH3COO－＋H＋
Ka＝
一元弱碱：
NH3·H2O
NH
＋OH－
Kb＝
。
（3）意义：
电离常数表征了弱电解质的电离能力，根据相同温度下电离常数的大小可判断弱电解质电离能力的相对强弱。
（4）电离平衡常数的特点
①电离平衡常数只与温度有关，与浓度无关，且升高温度K值增大。
②相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，对应的酸性（或碱性）越强。
③多元弱酸是分步电离，逐级减小且一般相差很大，Ka1≫Ka2，故溶液中的[H＋]主要由第一步电离程度决定。
④多元弱碱的电离比较复杂，一般看作是一步电离。
3．电离度
（1）定义：
弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质分子数占原有分子数的百分率，称为电离度，用α表示。
（2）表达式：
α＝
×100%。
（3）影响因素：
弱电解质的电离度与溶液的浓度有关，一般而言，浓度越大，电离度越小；浓度越小，电离度越大。
4．影响电离平衡的因素
（1）弱电解质电离程度的大小是由电解质本身的性质决定的。
（2）外界条件对弱电解质的电离平衡的影响
因素
影响结果
温度
升高温度，电离平衡正向移动
浓度
加水稀释，电离平衡正向移动
外加物质
加入与弱电解质电离出的离子相同的离子，电离平衡逆向移动（同离子效应）
加入与弱电解质电离出的离子反应的离子，电离平衡正向移动
微点拨：
弱电解质电离遵循“越稀越电离，越热越电离”的规律。
[基础自测]
1．判断对错（对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。
）
（1）当CH3COOH在水溶液达到电离平衡时：
[CH3COOH]＝[H＋]＝[CH3COO－]。
（ ）
（2）向氨水中滴加酚酞变红色，说明NH3·H2O是弱电解质。
（ ）
（3）NaHCO3溶液中存在电离平衡：
NaHCO3
Na＋＋HCO
。
（ ）
（4）H2CO3的电离常数表达式K＝
。
（ ）
（5）相同温度下，K（HF）＞K（CH3COOH），说明酸性：
HF＞CH3COOH。
（ ）
[提示]
（1）× 弱电解质电离平衡时，溶质分子浓度和离子浓度不一定相等。
（2）× 氨水使酚酞变红，说明溶液中含有OH－，不能说明NH3·H2O部分电离。
（3）× NaHCO3电离方程式为：
NaHCO3===Na＋＋HCO
，HCO
H＋＋CO
。
（4）× Ka1（H2CO3）＝
，Ka2（H2CO3）＝
。
（5）√
2．相同温度下，0.1mol·L－1和0.01mol·L－1CH3COOH溶液中CH3COOH的电离程度，前者与后者相比（ ）
A．大 B．小
C．相等D．不能确定
B [CH3COOH溶液浓度“越稀越电离”，故CH3COOH的电离程度：
0.1mol·L－1CH3COOH溶液＜0.01mol·L－1CH3COOH溶液。
]
3．在0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，要促进醋酸电离，且使[H＋]增大，应采取的措施是（ ）
A．升高温度
B．加适量水
C．加入0.1mol·L－1NaOH溶液
D．加入0.1mol·L－1HCl溶液
A [CH3COOH
CH3COO－＋H＋为吸热过程，升高温度平衡正向移动，[H＋]增大。
]
[合作探究·攻重难]
电离常数及其应用
下表是几种常见弱酸的电离平衡常数（25℃）
酸
电离方程式
电离平衡常数Ka/mol·L－1
CH3COOH
CH3COOH
CH3COO－＋H＋
1.7×10－5
H2CO3
H2CO3
H＋＋HCO
HCO
H＋＋CO
Ka1＝4.2×10－7
Ka2＝5.6×10－11
H3PO4
H3PO4
H＋＋H2PO
H2PO
H＋＋HPO
HPO
H＋＋PO
Ka1＝7.1×10－3
Ka2＝6.2×10－8
Ka3＝4.5×10－13
[思考交流]
1．CH3COOH、H2CO3、H3PO4的酸性强弱如何排序？
[提示] H3PO4＞CH3COOH＞H2CO3。
2．“CH3COONa＋H2CO3===NaHCO3＋CH3COOH”该反应能否发生？
说明理由。
[提示] 不能发生。
K（CH3COOH）＞Ka1（H2CO3），则酸性：
CH3COOH＞H2CO3，据“强酸制弱酸”规律可知题给反应不能发生。
3．25℃时，相同浓度的CH3COOH溶液，H2CO3溶液，H3PO4溶液的电离度大小关系是怎样的？
[提示] α（H3PO4）＞α（CH3COOH）＞α（H2CO3）。
4．若把CH3COOH、H2CO3、HCO
、H3PO4、H2PO
、HPO
都看作是酸，其中酸性最强的是什么？
最弱的是什么？
[提示] 酸性最强的是Ka值最大的，即H3PO4，酸性最弱的是Ka值最小的，即HPO
。
5．同一多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量上的规律，此规律是什么？
产生此规律的原因是什么？
[提示] 从上面酸（H3PO4）可知K1∶K2∶K3≈1∶10－5∶10－10，说明K1≫K2≫K3。
由于上一级电离产生大量的H＋，会对下一级的电离产生抑制，所以电离程度越来越小，电离平衡常数越来越小。
6．在相同温度下，弱电解质的电离常数越大，则某溶液中的离子浓度越大吗？
[提示] 不是。
弱电解质的电离常数越大，只能说明其分子电离程度越大。
离子的浓度不仅与电离程度有关，还与弱电解质的浓度有关。
[对点训练]
题组1 电离常数及其应用
1．常温时，0.1mol·L－1HF溶液的pH＝2，则Ka的数值大约是（ ）
【导学号：
41722149】
A．2mol·L－1 B．0.1mol·L－1
C．0.01mol·L－1D．0.001mol·L－1
D [由HF
H＋＋F－可知K（HF）＝
＝
＝0.001mol·L－1。
]
2．在相同温度下，三种弱酸的电离常数（mol·L－1）如下：
HF（6.8×10－4）、CH3COOH（1.7×10－5）、HClO（4.7×10－8）。
则三种酸的酸性最强的是（ ）
A．HFB．CH3COOH
C．HClOD．无法确定
A [K（HF）＞K（CH3COOH）＞K（HClO），故酸性：
HF＞CH3COOH＞HClO。
]
3．已知三个数据：
①7.2×10－4mol·L－1、②4.6×10－4mol·L－1、③4.9×10－10mol·L－1分别是三种酸的电离平衡常数。
若这些酸可发生反应：
NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2，NaCN＋HF===HCN＋NaF，NaNO2＋HF===HNO2＋NaF，则下列叙述正确的是（ ）
A．HF的电离平衡常数是①
B．HNO2的电离平衡常数是①
C．HCN的电离平衡常数是②
D．HNO2的电离平衡常数是③
A [根据题中给出的三个反应，利用“强酸制弱酸”的规律，可判断酸性：
HF＞HNO2＞HCN，酸性越强电离平衡常数越大，由此推出HF的电离平衡常数为7.2×10－4mol·L－1，HNO2的电离平衡常数为4.6×10－4mol·L－1，HCN的电离平衡常数为4.9×10－10mol·L－1。
]
题组2 电离度及其应用
4．某一元弱酸溶液中存在1.9×1022个弱酸分子和1.0×1021个氢离子，则该酸的电离度为（ ）
A．1.0%B．2.0%
C．5.0%D．10.0%
C [该酸的电离度α＝1.0×1021/（1.9×1022＋1.0×1021）×100%＝5.0%。
]
5．下列图示中，可以描述乙酸（甲，Ka＝1.8×10－5mol·L－1）和一氯乙酸（乙，Ka＝1.4×10－3mol·L－1）在水中的电离度与浓度关系的是（ ）
B [乙酸和一氯乙酸均属于弱酸，弱酸的浓度越大，在水中的电离度越小，C、D项错误。
电离平衡常数：
CH3COOH＜CH2ClCOOH，这两种物质的浓度相同时，电离平衡常数越大，表明酸性越强，电离度越大，A项错误，B项正确。
]
外界条件对电离平衡的影响
[思考交流]
已知在0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中存在如下电离平衡：
CH3COOH
CH3COO－＋H＋，改变外界条件时分析对上述平衡的影响：
影响因素
平衡移
动方向
n（H＋）
[H＋]
[CH3COO－]
Ka
pH
导电
能力
升温（不考
虑挥发）
右
增大
增大
增大
增大
减小
增强
加冰醋酸
右
增大
增大
增大
不变
减小
增强
加入其他物质
CH3COONa
固体
左
减小
减小
增大
不变
增大
增强
通入HCl
气体
左
增大
增大
减小
不变
减小
增强
NaOH固体
右
减小
减小
增大
不变
增大
增强
加水稀释
右
增大
减小
减小
不变
增大
减弱
[对点训练]
题组1 电离平衡的特点及判断
1．下列有关“电离平衡”的叙述正确的是（ ）
A．电解质在溶液里达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度相等
B．达到电离平衡时，由于分子和离子的浓度不再发生变化，所以说电离平衡是静态平衡
C．电离平衡是相对的、暂时的，外界条件改变时，平衡可能会发生移动
D．电解质达到电离平衡后，各离子的浓度相等
C [A项，达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度均不变，但未必相等；B项，达到电离平衡时，分子仍然要电离为离子，离子也要结合为分子，只是二者速率相等，即电离平衡是动态平衡；D项，达到电离平衡时，电解质溶液中各离子的浓度不变，但不一定相等。
]
2．氢氟酸是弱酸，电离方程式为HF
H＋＋F－，达到电离平衡的标志是（ ）
【导学号：
41722150】
A．[H＋]＝[F－]
B．v（电离）＝v（形成分子）
C．溶液显酸性
D．单位时间内，电离的HF分子数与生成的F－数相等
B [当v（电离）＝v（形成分子）时，溶液中分子浓度和离子浓度不发生变化，说明HF的电离达到平衡状态。
]
题组2 外界条件对电离平衡的影响
[教师备选]
在不同温度下，测定一定浓度的CH3COOH溶液中H＋的浓度，则结果是（ ）
A．缺少条件，无法测定
B．H＋的浓度相同
C．温度低时，H＋的浓度大
D．温度高时，H＋的浓度大
D [CH3COOH是弱电解质，温度升高时，CH3COOH的电离程度增大，则溶液中H＋的浓度也增大。
]
3．在0.1mol·L－1的HCN溶液中存在如下电离平衡：
HCN
H＋＋CN－，下列叙述正确的是（ ）
A．加入少量NaOH固体，平衡正向移动
B．加水，平衡逆向移动
C．滴加少量0.1mol·L－1的HCl溶液，溶液中[H＋]减小
D．加入少量NaCN固体，平衡正向移动
A [加入NaOH固体，OH－与HCN电离产生的H＋反应，平衡正向移动，A项正确；加水，平衡正向移动，B项错误；滴加少量0.1mol·L－1的HCl溶液，[H＋]增大，C项错误；加入少量NaCN固体，[CN－]增大，平衡逆向移动，D项错误。
]
4．化学平衡移动原理同样也适用于其他平衡。
已知在氨水中存在下列平衡：
【导学号：
41722151】
NH3＋H2O
NH3·H2O
NH
＋OH－
（1）向氨水中加入MgCl2固体时，平衡向________移动，OH－的浓度________，NH
的浓度________。
（2）向氨水中加入浓盐酸，平衡向________移动，此时溶液中浓度减小的微粒有__________、__________、____________。
（3）向饱和浓氨水中加入少量NaOH固体，平衡向______移动，此时发生的现象是______________________________________________________
___________________________________________________________。
[解析] 由题目条件，结合平衡移动原理进行判断。
[答案]
（1）正反应方向 减小 增大
（2）正反应方向 OH－ NH3·H2O NH3
（3）逆反应方向 固体溶解，溶液中有刺激性气味的气体放出
弱电解质的判断
用实验确定某酸HA是弱电解质，两同学的方案如下：
甲：
①称取一定质量的HA配制0.1mol·L－1的溶液100mL；②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。
乙：
①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝1的两种酸溶液各100mL；②分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度和质量相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。
[思考交流]
1．甲方案中说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH________1（选填“>”“<”或“＝”）。
[提示] ＞
2．乙方案中说明HA是弱电解质的现象是什么？
[提示] 装HA溶液的试管中放出H2的速率快。
3．请你评价：
乙方案中难以实现之处和不妥之处。
[提示] 配制pH＝1的HA溶液难以实现，加入的锌粒表面积难以做到相同。
[对点训练]
题组1 弱电解质的判断
1．下列实验事实不能证明醋酸是弱电解质的是（ ）
A．相同pH的醋酸溶液和盐酸分别与同样颗粒大小的锌反应时，产生H2的起始速率相等
B．常温下，测得0.1mol·L－1的醋酸溶液的pH＝4
C．常温下，将pH＝1的醋酸溶液稀释1000倍，测得其pH＜4
D．在相同条件下，物质的量浓度相同的醋酸溶液的导电性比盐酸的弱
A [强、弱电解质的本质区别是看其溶于水后能否完全电离，若完全电离则为强电解质；若部分电离则为弱电解质。
A项，pH相同，说明两溶液中的[H＋]相同，与同样的锌反应时产生H2的起始速率相同，无法证明醋酸是否完全电离；B项，若醋酸为强酸，则常温下0.1mol·L－1的醋酸溶液的pH＝1，而醋酸溶液的pH＝4，证明醋酸未完全电离，是弱电解质；C项，若醋酸为强酸，常温下pH＝1的醋酸溶液稀释1000倍后，溶液的pH＝4，而pH＝1的醋酸溶液稀释1000倍后pH＜4，证明醋酸在稀释过程中可以继续电离，原溶液中存在醋酸分子，醋酸未完全电离，是弱电解质；D项，相同条件下，物质的量浓度相同的CH3COOH溶液的导电性比盐酸的弱，证明其溶液中的离子浓度小，即醋酸未完全电离，是弱电解质。
]
2．甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是（ ）
A．1mol·L－1的甲酸溶液的[H＋]约为0.01mol·L－1
B．甲酸与水以任意比例互溶
C．10mL1mol·L－1甲酸恰好与10mL1mol·L－1NaOH溶液完全反应
D．用甲酸溶液做导电实验，灯泡很暗
A [如果甲酸为强酸，将完全电离，则在1mol·L－1溶液中[H＋]＝1mol·L－1，而题目中的[H＋]约为0.01mol·L－1远小于1mol·L－1，说明甲酸只部分电离，是弱电解质，A正确；只叙述了甲酸在水中的溶解性，而电解质的强弱与溶解性无关，B错误；因强酸、弱酸都能与碱按化学计量比进行定量反应，只说明甲酸是一元酸，不能说明酸性的强弱，C错误；没有指明甲酸的浓度，也没有与强酸对照，所以无法证明它是弱电解质，D错误。
]
判断弱电解质的三个角度
角度一 弱电解质的定义，即弱电解质不能完全电离，如测得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（下一节学习），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。
题组2 一元弱酸（碱）与一元强酸（碱）的比较
3．下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是（ ）
A．相同浓度的两溶液中[H＋]相同
B．100mL0.1mol·L－1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠
C．pH＝3的两溶液稀释100倍后，pH都为5
D．相同浓度时醋酸导电能力强
B [A项，由于盐酸为强酸，醋酸为弱酸，当两者浓度相同时，溶液中[H＋]不同，应为[H＋]盐酸>[H＋]醋酸，故A错；B项，由于两溶液中溶质的物质的量相等，且均为一元酸，所以两溶液能中和等物质的量的NaOH，故B对；C项，pH＝3的盐酸稀释100倍后，pH＝5，而pH＝3的醋酸稀释100倍后，由于在稀释过程中，溶液中未电离的醋酸分子继续电离出H＋，导致稀释后溶液的pH<5，故C错；D项，由于相同浓度时，两溶液中自由移动的离子浓度不同，则导电能力不同，由A项知，[H＋]盐酸>[H＋]醋酸，所以，盐酸导电能力强，故D错。
]
4．pH＝2的A、B两种一元酸溶液各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH与溶液体积（V）的关系如图所示，则下列说法不正确的是（ ）
A．稀释后A酸溶液的导电性比B酸溶液强
B．A、B两酸溶液的物质的量浓度一定不相等
C．a＝5时，A是强酸，B是弱酸
D．若A、B都是弱酸，则5＞a＞2
A [pH＝2的A、B两种酸溶液，分别加水稀释时，pH变化不同，说明A、B两酸的强弱不一样，pH变化大的A酸性较强，B酸性较弱，稀释到1000mL以后，A中的离子浓度较小，导电性较弱，A错误。
]
一元强酸和一元弱酸的比较
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
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＝HB
HA＜HB
体积相同时与过量活泼金属反应产生H2的量
HA＝HB
HA＜HB
c（A－）与c（B－）的大小
c（A－）＞c（B－）
c（A－）＝c（B－）
分别加入固体NaA、NaB后pH变化
HA：
不变
HB：
变大
HA：
不变
HB：
变大
加水稀释10倍后
3＝pHHA＜pHHB
3＝pHHA＞pHHB＞2
溶液的导电性
HA＞HB
HA＝HB
水的电离程度
HA＜HB
HA＝HB
[当堂达标·固双基]
1．一定温度下，在醋酸溶液中，CH3COOH达到电离平衡状态的标志是（ ）
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
C [CH3COOH溶液中阳、阴离子所带正、负电荷总数相同，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－，但不能表示电离达到了平衡状态，B、D项错误；[H＋]恒定不变，说明CH3COOH达到了电离平衡状态，C项正确。
]
2．下列说法正确的是（ ）
A．电离平衡常数受溶液浓度的影响
B．电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱
C．电离常数大的酸溶液中的[H＋]一定比电离常数小的酸溶液中的[H＋]大
D．H2CO3的电离常数表达式为K＝
B [电离平衡常数是温度的函数，与溶液的浓度无关，A项错误；电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，B项正确；酸溶液中[H＋]既跟酸的电离常数有关，还跟酸的浓度有关，C项错误；碳酸是分步电离的，第一步电离常数表达式为K1＝
，第二步电离常数表达式为K2＝
，D项错误。
]
[教师备选]
H2CO3和H2S在25℃时的电离常数如下：
电离常数/mol·L－1
Ka1
Ka2
H2CO3
4.2×10－7
5.6×10－11
H2S
5.7×10－8
1.2×10－15
则下列反应可能发生的是（ ）
A．NaHCO3＋NaHS―→Na2CO3＋H2S
B．H2S＋Na2CO3―→NaHS＋NaHCO3
C．Na2S＋H2O＋CO2―→H2S＋Na2CO3
D．H2S＋NaHCO3―→NaHS＋H2CO3
B [电离常数越大，酸性越强，所以酸性由强到弱的顺序是：
H2CO3＞H2S＞HCO
＞HS－，只有B项可以发生。
]
3．用水稀释0.1mol·L－1CH3COOH时，溶液中随着水量的增加而减小的是（ ）
A．
B.
C．[H＋]和[OH－]的乘积D．OH－的物质的量
A [醋酸溶液中存在电离平衡：
CH3COOH
CH3COO－＋H＋，加水稀释，平衡正向移动，n（CH3COOH）减小，[H＋]减小，[OH－]增大，A项正确，B、D项错误；温度不变，KW不变，C项错误。
]
4．已知在25℃时，氨水中NH3·H2O的电离常数Kb＝1.8×10－5mol·L－1，回答下列问题：
（1）氨水中NH3·H2O的电离常数表达式Kb＝________。
（2）当向该氨水中加入一定量的NaOH溶液时，Kb值是否会发生变化？
________（填“会”或“不会”）。
（3）若该氨水的起始浓度为0.01mol·L－1，则达到电离平衡时溶液中OH－的物质的量浓度为_____________________________。
[解析] 电离常数只与温度有关，与浓度无关。
NH3·H2O的电离常数较小，平衡时氨水中[NH3·H2O]近似等于起始浓度0.01mol·L－1，则[OH－]≈[NH
]＝
＝
mol·L－1≈4.2×10－4mol·L－1。
[答案]
（1）
（2）不会 （3）4.2×10－4mol·L－1
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