版高中化学第3章水溶液中的离子平衡第1节弱电解质的电离学案.docx

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版高中化学第3章水溶液中的离子平衡第1节弱电解质的电离学案

第一节　弱电解质的电离

1．理解强电解质、弱电解质的概念。

（重点）

2．能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，正确书写电离方程式。

3．理解一定条件下弱电解质的电离平衡移动。

（难点）

4．了解电离常数的概念、表达式和意义。

（难点）

强、弱电解质

[基础·初探]

教材整理1　电解质与非电解质

1．电解质

（1）定义：

在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。

（2）物质类别：

酸、碱、盐、活泼金属的氧化物均是电解质。

2．非电解质

（1）定义：

在水溶液中和熔融状态下都不导电的化合物。

（2）物质类别：

非金属氧化物、多数有机物均是非电解质。

教材整理2　强电解质和弱电解质

1．电解质的分类

2．常见的强、弱电解质

教材整理3　电离方程式的书写

1．强电解质

完全电离，在写电离方程式时，用“===”。

2．弱电解质

部分电离，在写电离方程式时，用“”。

（1）一元弱酸、弱碱一步电离。

如CH3COOH：

CH3COOHCH3COO－＋H＋，

NH3·H2O：

NH3·H2ONH

＋OH－。

（2）多元弱酸分步电离，必须分步写出，不可合并（其中以第一步电离为主）。

如H2CO3：

H2CO3H＋＋HCO

（主），HCO

H＋＋CO

（次）。

（3）多元弱碱分步电离（较复杂），在中学阶段要求一步写出。

如Fe（OH）3：

Fe（OH）3Fe3＋＋3OH－。

[探究·升华]

[思考探究]

某化学课外活动小组设计实验探究溶液导电性与离子浓度的关系。

实验装置如下图所示，根据所学知识回答下列问题。

问题思考：

（1）接通电源后a，b两个灯泡哪个更亮？

试分析原因。

【提示】　b灯泡更亮。

CH3COOH是弱电解质，HCl是强电解质。

相同浓度的盐酸和醋酸溶液中，盐酸中离子浓度更大，溶液导电性更强。

（2）向烧杯①中加入适量NaOH（s）与CH3COOH恰好完全反应，能看到什么现象？

试分析原因。

【提示】　a灯泡变亮。

CH3COOH＋NaOH===CH3COONa＋H2O，原溶液CH3COOH为弱电解质，部分电离，恰好完全反应后生成CH3COONa，为强电解质，使烧杯①的溶液中离子浓度增大，溶液导电性增强。

（3）向烧杯②中加入适量NaOH（s），与HCl恰好完全反应，灯泡b亮度怎样变化？

试说明原因。

【提示】　b灯泡亮度基本不变。

由HCl＋NaOH===NaCl＋H2O可知，烧杯②中原溶质为HCl，反应后的溶质为NaCl，二者均为强电解质，溶液中离子浓度基本不变。

（4）有的同学认为也可用该实验装置证明CH3COOH为弱电解质，你认为可行吗？

【提示】　可行。

a灯泡暗说明①中离子浓度小，由于两种酸均为

1mol·L－1，所以可确定CH3COOH未能完全电离，属于弱电解质。

[认知升华]

1．对电解质和非电解质的理解

（1）电解质在水溶液中或熔融状态下能导电，符合其中一个条件即可；电解质自身能够电离；电解质属于化合物。

（2）非电解质在水溶液中和熔融状态下均不导电，须同时符合两个条件；非电解质不能电离；非电解质属于化合物。

2．影响溶液导电能力的因素

溶液的导电能力与溶液中离子的浓度和离子所带电荷数有关：

溶液中离子的浓度越大，离子所带电荷数越多，溶液的导电能力越强。

注意：

强电解质溶液的导电能力不一定强，弱电解质溶液的导电能力不一定弱。

3．电离方程式的书写

（1）酸式盐电离方程式的书写

①强酸的酸式盐完全电离，如NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO

。

②弱酸的酸式盐“强中有弱”，如NaHCO3===Na＋＋HCO

，HCO

H＋＋CO

。

注：

熔融态时：

NaHSO4===Na＋＋HSO

。

（2）两性氢氧化物电离方程式书写

酸式电离：

Al（OH）3H＋＋AlO

＋H2O；

碱式电离：

Al（OH）3Al3＋＋3OH－。

[题组·冲关]

题组1　强、弱电解质及溶液导电性

1．下列物质的分类组合全部正确的是（　　）

选项

强电解质

弱电解质

非电解质

A

NaCl

HCl

CO2

B

NaHCO3

NH3·H2O

CCl4

C

Ba（OH）2

BaCO3

Cu

D

H2SO4

NaOH

C2H5OH

【解析】　A项，HCl为强电解质；C项，BaCO3为强电解质，Cu既不是电解质也不是非电解质；D项，NaOH为强电解质。

【答案】　B

2．下列状态时，能够导电的电解质是（　　）

A．石墨　　B．熔融态的氯化钠

C．硫酸铜溶液D．干冰

【解析】　A项，石墨属于单质，既不是电解质也不是非电解质；B项，熔融态的氯化钠为化合物，NaCl（l）

Na＋（l）＋Cl－（l），故能导电；C项，CuSO4溶液属于混合物，不是电解质；D项，干冰（CO2）属于非电解质且不导电。

【答案】　B

3．醋酸的下列性质中，可以证明它是弱电解质的是（　　）

①1mol·L－1的CH3COOH溶液中c（H＋）＝10－2mol·L－1　②CH3COOH以任意比与H2O互溶　③在相同条件下，CH3COOH溶液的导电性比盐酸弱　④10mL1mol·L－1的CH3COOH溶液恰好与10mL1mol·L－1的NaOH溶液完全反应　⑤同浓度同体积的CH3COOH溶液和HCl溶液与Fe反应时，CH3COOH溶液中放出H2的速率慢　⑥CH3COOH溶液中CH3COOH、CH3COO－、H＋同时存在

A．①③⑤⑥B．②③④⑤

C．①④⑤⑥D．③⑤⑥

【解析】　②电解质的强弱与溶解性无关；④物质的量相同的HCl与CH3COOH中和NaOH的能力相同，故不能说明CH3COOH是弱电解质。

【答案】　A

题组2　电离方程式的书写

4．下列各电离方程式中，书写正确的是（　　）

A．CH3COOHH＋＋CH3COO－

B．KHSO4K＋＋H＋＋SO

C．NH3·H2O===NH

＋OH－

D．H2CO32H＋＋CO

【解析】　B项，KHSO4（水溶液）===K＋＋H＋＋SO

，KHSO4（熔融）===K＋＋HSO

；C项，NH3·H2ONH

＋OH－；D项，H2CO3H＋＋HCO

。

【答案】　A

5．水溶液中下列电离方程式书写正确的是（　　）

A．Ca（OH）2Ca2＋＋2OH－

B．NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO

C．H2SO32H＋＋SO

D．BaSO4===Ba2＋＋SO

【解析】　A项，应为Ca（OH）2===Ca2＋＋2OH－；B项，应为NaHCO3===

Na＋＋HCO

；C项，应为H2SO3H＋＋HSO

。

【答案】　D

6．写出下列物质在水溶液中的电离方程式：

（1）HNO3________________________________________________________；

（2）Al（OH）3的酸式电离____________________________________________；

（3）Al（OH）3的碱式电离____________________________________________；

（4）Na2CO3_______________________________________________________；

（5）KHSO3_______________________________________________________。

【答案】　

（1）HNO3===H＋＋NO

（2）Al（OH）3H＋＋AlO

＋H2O

（3）Al（OH）3Al3＋＋3OH－

（4）Na2CO3===2Na＋＋CO

（5）KHSO3===K＋＋HSO

　弱电解质的电离

[基础·初探]

教材整理　电离平衡的建立

1．电离平衡

在一定条件下（如温度和浓度），弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程达到电离平衡状态。

2．建立过程（用vt图象描述）

[探究·升华]

[思考探究]

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，如何书写其电离方程式？

H2CO3也属于弱电解质，如何书写其电离方程式？

弱碱Fe（OH）3呢？

【提示】　CH3COOHCH3COO－＋H＋

H2CO3H＋＋HCO

HCO

H＋＋CO

Fe（OH3）===Fe3＋＋3OH－

（2）根据醋酸在水中电离的v～t图分析v结合和v电离怎样变化？

当v电离＝v结合时，溶液中醋酸分子、氢离子、醋酸根离子的浓度有何特点？

【提示】　醋酸电离过程中，v电离逐渐减小，v结合不断增大，二者相等时，即电离达到平衡状态，各组分的浓度保持不变。

（3）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？

加入少许醋酸晶体呢？

【提示】　加热升高温度，电离程度增大，加水稀释、电离程度增大，加入醋酸晶体，电离平衡右移，但是电离程度减小。

[认知升华]

1．电离平衡的特点

（1）电离过程是吸热的。

（2）分子、离子共存，这完全不同于强电解质。

（3）弱电解质在溶液中的电离都是微弱的。

一般来说，电离的分子极少，绝大多数以分子形式存在。

如0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，c（H＋）在1×10－3mol·L－1左右。

2．电离平衡的特征

3．外界条件对电离平衡的影响

（以CH3COOHCH3COO－＋H＋为例）

条件改变

平衡移动

电离程度

n（H＋）

c（H＋）

导电能力

加水

正向

增大

增大

减小

减弱

升温

正向

增大

增大

增大

增大

加醋酸钠（s）

逆向

减小

减小

减小

增大

通HCl（g）

逆向

减小

增大

增大

增大

加NaOH（s）

正向

增大

减小

减小

增强

[题组·冲关]

题组1　电离平衡的特征及建立

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】　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，故A、B、C均错。

依据平衡状态的标志即电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等，可知D项正确。

【答案】　D

2．一元弱酸HA（aq）中存在下列电离平衡：

HAA－＋H＋。

将1.0molHA加入到一定量的蒸馏水中，最终得到1.0L溶液，如图，表示溶液中HA、H＋、A－的物质的量浓度随时间而变化的曲线正确的是（　　）

【解析】　根据弱酸HA的电离平衡知，HA浓度由大到小，排除D项；

A－、H＋浓度由0增大，排除了A、B；平衡时，HA减少量等于A－的增加量。

【答案】　C

3．如图所示是醋酸溶于水时，电离过程中，醋酸分子电离成离子的速率、离子结合成醋酸分子的速率随时间的变化曲线。

请回答下列问题：

（1）va表示________________的速率；vb表示________________的速率。

（2）在时间由t0到t1过程中，va的变化是________，vb的变化是________。

（3）当时间达t1后，va与vb的关系是________，此时醋酸达到________状态。

【答案】　

（1）醋酸分子电离成离子　离子结合成醋酸分子　

（2）减小　增大　（3）相等　电离平衡

题组2　影响电离平衡的因素

4．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．NaCl　B．CH3COONa

C．Na2CO3D．NaOH

【解析】　加入Na2CO3、NaOH均消耗H＋，使c（H＋）减小，平衡正向移动；加入NaCl，c（CH3COOH）、c（H＋）、c（CH3COO－）均无变化，平衡不移动；加入CH3COONa，c（CH3COO－）增大，平衡逆向移动。

【答案】　B

5．在氨水中存在下列电离平衡：

NH3·H2ONH

＋OH－，下列情况能引起电离平衡向正向移动的有（　　）

①加NH4Cl固体　②加NaOH溶液　③通HCl

④加CH3COOH溶液　⑤加水　⑥加压

A．①③⑤B．①④⑥

C．③④⑤D．①②④

【解析】　①加入NH4Cl固体相当于加入NH

，平衡左移；②加入OH－，平衡左移；③通HCl，相当于加入H＋，中和OH－，平衡右移；④加CH3COOH溶液，相当于加H＋，中和OH－，平衡右移；⑤加水，稀释，越稀越电离，平衡右移；⑥加压，无气体参加和生成，无影响。

【答案】　C

6．化合物HIn在水溶液中存在以下电离平衡：

HIn（aq）H＋（aq）＋In－（aq）

（红色）　　　　　　　（黄色）

故可用作酸碱指示剂。

现有浓度为0.02mol·L－1的下列各溶液：

①盐酸　②石灰水　③NaCl溶液　④NaHSO4溶液　⑤NaHCO3溶液　⑥氨水，其中能使指示剂显红色的是（　　）【导学号：

29910032】

A．①④⑤B．②⑤⑥

C．①④D．②③⑥

【解析】　若使指示剂显红色，须让电离平衡逆向移动，即增大c（H＋）；①～⑥中只有①、④能增大溶液中的c（H＋）。

【答案】　C

电离常数

[基础·初探]

教材整理　

1．概念

在一定温度下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中离子浓度之积与分子浓度的比值是一个常数。

2．表达式

对于ABA＋＋B－，K＝

。

3．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。

[探究·升华]

[思考探究]

向两支分别盛有0.1mol·L－1醋酸和0.1mol·L－1硼酸溶液中的试管中滴加等浓度的Na2CO3溶液观察现象。

试管1　　　　　试管2

问题思考：

（1）醋酸和碳酸均存在电离平衡，请写出醋酸和碳酸电离（第一步电离）的化学方程式，并写出对应的电离平衡常数的表达式。

【提示】　CH3COOHCH3COO－＋H＋

K＝

H2CO3H＋＋HCO

　K＝

（2）两试管中的现象有何不同？

请比较醋酸、碳酸和硼酸的酸性大小。

【提示】　试管中有气泡冒出。

说明酸性的强弱：

醋酸>碳酸>硼酸。

（3）查阅资料发现，醋酸、碳酸和硼酸在25℃的电离平衡常数分别是1.75×

10－5、4.4×10－7（第一步电离）和5.8×10－10。

它们与酸性大小有何联系？

【提示】　K值越大，酸性越强。

（4）加热试管1，反应速率如何变化？

电离平衡常数如何变化？

【提示】　加热试管，反应速率加快，电离平衡常数增大。

[认知升华]

1．有关电离常数的注意事项

（1）电离常数的大小由物质本身的性质决定，同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，K值越大，电离程度越大。

（2）同一弱电解质在同一温度下改变浓度时，其电离常数不变。

（3）电离常数K只随温度的变化而变化，升高温度，K值增大。

（4）多元弱酸电离常数：

K1≫K2≫K3，其酸性主要由第一步电离决定，K值越大，相应酸的酸性越强。

2．对于一元弱酸HA，电离常数常用Ka表示，Ka＝

；对于一元弱碱BOH，电离常数常用Kb表示，Kb＝

。

[题组·冲关]

题组1　电离常数的理解

1．下列关于电离常数（K）的说法中正确的是（　　）

A．电离常数（K）越小，表示弱电解质的电离能力越弱

B．电离常数（K）与温度无关

C．不同浓度的同一弱电解质，其电离常数（K）不同

D．多元弱酸各步电离常数相互关系为K1

【解析】　加热能促进弱电解质的电离，故电离常数（K）增大，B错误；电离常数只与温度有关，与浓度无关，C错误；多元弱酸各步电离常数的大小关系为K1≫K2≫K3，D错误。

【答案】　A

2．已知25℃，醋酸溶液中各微粒存在下述关系：

K＝

＝1.75×10－5

下列有关说法可能成立的是（　　）

A．25℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，K＝8×10－5

B．25℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，K＝2×10－4

C．标准状况下，醋酸溶液中K＝1.75×10－5

D．升高到一定温度，K＝7.2×10－5

【解析】　题中K为醋酸电离常数的表达式，由于电离常数不随浓度变化而变化，只随温度变化而变化，所以排除A、B项；且醋酸的电离是吸热的，所以升高温度，K增大，降低温度，K减小。

标准状况下（0℃），温度低于25℃，则K小于1.75×10－5，所以C项错误；正确答案为D项。

【答案】　D

3．已知下面三个数据：

①7.2×10－4　②2.6×10－4

③4.9×10－10分别是三种酸的电离平衡常数，若已知这三种酸可发生如下反应：

NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2　NaCN＋HF===HCN＋NaF　NaNO2＋HF===HNO2＋NaF

由此可判断下列叙述中正确的是（　　）

A．HF的电离常数是①

B．HNO2的电离常数是①

C．HCN的电离常数是②

D．HNO2的电离常数是③

【解析】　强酸能和弱酸盐反应生成弱酸，根据：

NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2、NaCN＋HF===HCN＋NaF、NaNO2＋HF===HNO2＋NaF可知，亚硝酸的酸性大于氢氰酸，氢氟酸的酸性大于亚硝酸，所以这三种酸的强弱顺序是：

氢氟酸＞亚硝酸＞氢氰酸，因此HF的电离常数是①，HNO2的电离常数是②，HCN的电离常数是③。

【答案】　A

题组2　电离常数的应用

4．下表是常温下某些一元弱酸的电离常数：

弱酸

HCN

HF

CH3COOH

HNO2

电离常数

6.2×10－10

6.8×10－4

1.8×10－5

6.4×10－6

则0.1mol·L－1的下列溶液中，c（H＋）最大的是（　　）

A．HCN　　B．HF

C．CH3COOHD．HNO2

【解析】　一元弱酸的电离常数越大，电离程度越大，同浓度时，电离产生的c（H＋）越大。

【答案】　B

5．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）值增大，可以采取的措施是（　　）

A．加少量烧碱溶液B．降低温度

C．加少量冰醋酸D．加水

【解析】　

＝

＝

，

加少量NaOH溶液，K不变，c（CH3COO－）增加，所以

减小，A

错误。

降低温度，平衡左移，n（H＋）减小，n（CH3COOH）增大，所以

减小，B错误；加少量冰醋酸，c（CH3COO－）增加，K不变，

减小，C错误。

加水，K不变，c（CH3COO－）减小，

增大，D正确。

【答案】　D

6．相同温度下，根据三种酸的电离常数，下列判断正确的是（　　）

酸

HX

HY

HZ

电离常数K/（mol·L－1）

9×10－7

9×10－6

1×10－2

A.三种酸的强弱关系：

HX＞HY＞HZ

B．反应HZ＋Y－===HY＋Z－能够发生

C．由电离平衡常数可以判断，HZ属于强酸，HX和HY属于弱酸

D．相同温度下，1mol·L－1HX溶液的电离常数大于0.1mol·L－1HX溶液的电离常数

【解析】　相同温度下，酸的电离常数越大，则酸的电离程度越大，酸的酸性越强，则酸根离子水解程度越小，根据电离平衡常数知，这三种酸的强弱顺序是HZ＞HY＞HX，故A错误；由A知，HZ的酸性大于HY，根据强酸制取弱酸知，HZ＋Y－===HY＋Z－能发生，故B正确；根据电离平衡常数知，这三种酸的强弱顺序是HZ＞HY＞HX，均属于弱酸，故C错误；相同温度下，同一物质的电离平衡常数不变，故D错误。

【答案】　B

学业分层测评（十一）

（建议用时：

45分钟）

[学业达标]

1．下列说法正确的是（　　）

A．二氧化碳溶于水能部分电离，故二氧化碳属于弱电解质

B．氯化钠溶液在电流作用下完全电离成钠离子和氯离子

C．硫酸钡难溶于水，但硫酸钡属于强电解质

D．弱电解质的电离平衡常数与浓度、温度等条件有关

【解析】　二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能部分电离，故碳酸属于弱电解质，二氧化碳属于非电解质，A错误；电解质电离的条件是溶于水或受热熔化，不需要通电，B错误；硫酸钡难溶于水，但溶解的部分完全电离，硫酸钡属于强电解质，C正确；弱电解质的电离平衡常数只与温度有关，D错误。

【答案】　C

2．下列电离方程式中，正确的是（　　）

A．HClO===H＋＋ClO－

B．H2SO42H＋＋SO

C．H2S2H＋＋S2－

D．NH4NO3===NH

＋NO

【解析】　A项，应为HClOH＋＋ClO－；B项，应为H2SO4===2H＋＋SO

；C项，应为H2SH＋＋HS－。

【答案】　D

3．下列叙述中，能证明某物质是弱电解质的是（　　）

A．熔融时不导电

B．水溶液的导电能力很差

C．不是离子化合物，而是共价化合物

D．溶液中已电离的离子和未电离的分子共存

【解析】　判断强、弱电解质的关键，是在水溶液里能否完全电离，是否存在电离平衡。

【答案】　D

4．下列溶液中导电性最强的是（　　）

A．1L0.1mol·L－1醋酸

B．0.1L0.1mol·L－1H2SO4溶液

C．0.5L0.1mol·L－1盐酸

D．2L0.1mol·L－1H2SO3溶液

【解析】　溶液中离子浓度越大，溶液的导电能力越强。

当离子浓度相同时，还要比较离子所带的电荷数是否相同。

离子浓度越大，离子所带的电荷越多，溶液的导电性越强。

【答案】　B

5．在相同温度时，100mL0.01mol·L－1的醋酸溶液与10mL0.1mol·L－1的醋酸溶液相比，下列数值前者大于后者的是（　　）

A．中和时所需NaOH的量

B．电离程度

C．电离常数Ka

D．CH3COOH的物质的量

【解析】　相同温度时，100mL0.01mol·L－1的醋酸溶液与10mL

0.1mol·L－1的醋酸溶液所含CH3COOH的物质的量相等，中和时所需NaOH的量也相等。

电离常数Ka只受温度影响，故Ka相等。

【答案】　B

6．向0.1mol·L－1醋酸溶液中逐滴加入氨水至过量时，溶液的导电能力将发生相应的变化，其电流强度（I）随加入氨水的体积（V）变化的曲线关系是下图中的

（　　）

【解析】　由CH3COOHCH3COO－＋H＋知，0.1mol·L－1醋酸溶液的导电能力：

I≠0，A错误；根据CH3COOH＋NH3·H2OCH3COO－＋NH

＋H2O，在逐滴加入氨水的过程中，c（CH3COO－）和c（NH

）增大，导电能力增强，I逐渐增大，C错误；完全反应后再加入氨水，由于NH3·H2O是弱电解质，此时相当于溶液的稀释，其溶液的导电能力I逐渐降低，故B正确，D错误。

【答案】　B

7．在25℃时，用蒸馏水稀释1mol·L－1氨水至0.01mol·L－1，随溶液的稀