浙江专版19版高考化学大一轮复习专题九溶液中的离子反应课时1弱电解质的电离平衡学案.docx
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浙江专版19版高考化学大一轮复习专题九溶液中的离子反应课时1弱电解质的电离平衡学案
课时1 弱电解质的电离平衡
[考纲导航]
知识条目
必考要求
加试要求
选考分布
2015
2016
2017
9月
10月
4月
10月
4月
(1)几种典型的弱电解质
a
a
17
3
18
18
(2)弱电解质在水溶液中的电离平衡
a
b
13
21
23
23
(3)弱电解质的电离方程式
b
b
17
(4)电离度及其简单计算
c
(5)水的离子积常数
a
b
22
(6)电离平衡常数与弱酸、弱碱的酸碱性强弱之间的关系
b
(7)多元弱酸的分步电离
a
考点一 弱电解质的电离平衡
[主干精讲]
1.强电解质与弱电解质
2.电解质的电离方程式
(1)强电解质的电离方程式用“===”连接,弱电解质的电离方程式用“
”连接。
(2)一元弱酸和弱碱一步电离;多元弱酸分步电离,以第一步电离为主;多元弱碱分步电离,但书写时不分步。
3.弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的建立
在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到了平衡。
(2)电离平衡的特征
(3)外界条件对电离平衡的影响
①内因:
弱电解质本身的性质。
②外因:
浓度、温度、加入试剂等。
以0.1mol·L-1的CH3COOH溶液为例(CH3COOH
H++CH3COO-),当改变条件,其平衡移动方向、n(H+)、c(H+)及导电性变化如下表:
条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电性
加水稀释
右移
增大
减小
减弱
加冰醋酸
右移
增大
增大
增强
升温
右移
增大
增大
增强
加CH3COONa
左移
减小
减小
增强
加NaOH
右移
减小
减小
增强
[典例剖析]
【例1】 (2017·4月浙江选考)室温下,下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是( )
A.0.1mol·L-1NH3·H2O的pH小于13
B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液的pH小于7
C.相同条件下,浓度均为0.1mol·L-1NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱
D.0.1mol·L-1NH3·H2O能使无色酚酞试液变红色
解析 NH3·H2O是弱电解质可从其不完全电离情况和对应强酸盐的酸碱性来说明。
A.可说明NH3·H2O不完全电离;同浓度的氨水比NaOH导电性弱说明电离程度比NaOH小,C可行;NH4Cl水溶液显酸性,说明NH
能水解,说明NH3·H2O是弱电解质,B可行;D的事实只能说明氨水显碱性,不能说明其是弱碱,故选D。
答案 D
【例2】 (2015·浙江7月学考)下列电离方程式正确的是( )
A.HCl
H++Cl-
B.CH3COOH
CH3COO-+H+
C.NaOH
Na++OH-
D.K2CO3
2K++CO
解析 HCl、NaOH、K2CO3都是强电解质,完全电离用“===”表示,所以A、C、D选项均错误。
B、CH3COOH是弱酸,部分电离,应用“
”表示,B正确。
答案 B
【例3】 [2017·绍兴市嵊州高中高二(上)期末]对氨水溶液中存在的电离平衡NH3·H2O
NH
+OH-,下列叙述正确的是( )
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量浓盐酸,溶液中n(OH-)增大
C.加入少量浓NaOH溶液,电离平衡向正反应方向移动
D.加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NH
)减少
解析 A.向氨水加入水,促进一水合氨电离,所以溶液中n(OH-)增大,故A正确;B.向氨水中加入浓盐酸,氢离子和氢氧根离子反应,导致溶液中n(OH-)减小,故B错误;C.向氨水中加入少量浓NaOH溶液,氢氧根离子浓度增大,则电离平衡向逆反应方向移动,故C错误;D.向氨水中加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NH
)增大,故D错误。
答案 A
[考点精练]
1.将0.1mol/LCH3COOH溶液加水稀释或加入少量CH3COONa晶体时都会引起( )
A.CH3COOH电离程度变大
B.溶液pH减小
C.溶液的导电能力减弱
D.溶液中c(H+)减小
解析 CH3COOH
CH3COO-+H+,当加水稀释时,c(CH3COOH)、c(CH3COO-)、c(H+)都减小,平衡右移,pH增大,导电能力减弱,电离程度增大;当加入少量CH3COONa晶体时,c(CH3COO-)增大,平衡左移,电离程度减小,c(H+)减小,pH增大,导电能力增强。
综上,只有D选项正确。
答案 D
2.下列用来判断CH3COOH是一种弱酸的说法中正确的是( )
①向pH=3的HCl溶液中加入CH3COONa固体,溶液pH增大
②pH相同的HCl和CH3COOH溶液,取相同体积分别用标准NaOH溶液滴定测其浓度,CH3COOH溶液消耗的NaOH溶液的体积较大
③0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1
④0.1mol·L-1的HCl溶液与过量的Mg反应,当加入CH3COONa固体后,反应速率减慢,但生成氢气的总量不变
⑤相同物质的量浓度、相同体积的CH3COOH溶液和盐酸分别与足量的活泼金属反应,消耗金属的量相同
⑥常温下,pH=4的CH3COOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后溶液呈酸性
⑦CH3COOH溶液中有两种分子存在
⑧常温下醋酸钠溶液的pH大于7
A.②③④⑤⑥⑦B.①②③④⑥⑦⑧
C.②③⑤⑥⑧D.全部
解析 加入CH3COONa固体,溶液pH增大,说明CH3COONa溶液呈碱性,故可知CH3COOH为弱酸,①正确;pH相同的HCl和CH3COOH溶液,CH3COOH溶液消耗的NaOH溶液的体积较大,说明CH3COOH溶液的浓度大,则CH3COOH为弱酸,②正确;0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1,说明CH3COOH溶液中c(H+)小于0.1mol·L-1,故可知CH3COOH为弱酸,③正确;盐酸与Mg反应,加入CH3COONa固体,反应速率减慢,说明溶液中c(H+)减小,则可知HCl与CH3COONa反应生成了弱酸,故可知CH3COOH为弱酸,④正确;同浓度、同体积的CH3COOH溶液和盐酸分别与足量的活泼金属反应,消耗金属的量相同,不能说明CH3COOH是弱酸,⑤不正确;pH之和为14的强酸与NaOH溶液中和后的溶液呈中性,而pH之和为14的弱酸与NaOH溶液中和后的溶液呈酸性,⑥正确;水溶液中有水分子存在,则可知另一种分子必为醋酸分子,故可知醋酸不完全电离,则知CH3COOH是弱酸,⑦正确;醋酸钠溶液的pH大于7,说明醋酸钠呈碱性,可知CH3COOH为弱酸,⑧正确。
答案 B
3.(原创题)在一定温度下的稀醋酸溶液中存在着下列平衡:
CH3COOH
CH3COO-+H+,若改变下列条件,试讨论下列量的变化情况(“变大”、“变小”或“不变化”)
①n(H+) ②c(H+) ③c(H+)/c(OH-)
④c(H+)·c(OH-) ⑤
⑥
⑦c(H+)·c(CH3COO-) ⑧
Ⅰ.加入水对醋酸稀释
①________ ②________ ③________ ④________ ⑤________ ⑥________ ⑦________ ⑧________
Ⅱ.加入一定量的NaOH固体
①________ ②________ ③________ ④________ ⑤________ ⑥________ ⑦________ ⑧________
答案 Ⅰ.①变大 ②变小 ③变小 ④不变化 ⑤变大 ⑥变大 ⑦变小 ⑧不变化
Ⅱ.①变小 ②变小 ③变小 ④不变化 ⑤变小 ⑥变大 ⑦变小 ⑧不变化
【方法技巧】
在讨论外界条件改变,对弱电解质电离平衡中微粒浓度变化产生的影响时,可以灵活采取以下方法:
(1)准确判定微粒浓度之间满足的平衡常数关系:
如c(H+)·c(OH-)满足水的离子积常数,
=
=
。
(2)利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化:
如
=
=
,利用Ka不变和c(H+)的变化来做出相应判断。
(3)将溶液中微粒浓度比值转化成相应微粒物质的量之比,判断微粒浓度比值变化:
如
=
。
(4)判断对弱电解质稀释时溶液中微粒浓度比值变化,可采用无限稀释的方法:
如
,加水无限稀释时,溶液中c(H+)几乎没有多大变化,而c(CH3COO-)一直变小,所以
加水稀释时变大。
(5)当往弱电解质溶液中加入其它电解质时,应以电解质引起离子浓度的变化为主,平衡移动引起的离子浓度变化为次:
如往醋酸溶液中加入NaOH固体或CH3COONa固体时,
均变小,加入NaOH固体时,c(H+)减小为主要因素;加入CH3COONa固体时,c(CH3COO-)增加为主要因素。
考点二 强酸(强碱)与弱酸(弱碱)的比较
[主干精讲]
1.强酸和弱酸的比较
浓度均为0.01mol·L-1的HCl与CH3COOH
pH均为2的盐酸与CH3COOH
pH或物质的量浓度
2=pHHCl<pHCH3COOH
0.01__mol·L-1=
c(HCl)<c(CH3COOH)
开始与金属反应的速率
HCl>CH3COOH
HCl=CH3COOH
体积相同时与过量活泼金属反应产生H2的量
HCl=CH3COOH
HCl<CH3COOH
c(Cl-)与
c(CH3COO-)大小
c(Cl-)>c(CH3COO-)
c(Cl-)=c(CH3COO-)
分别加入固体NaCl、CH3COONa后pH变化
HCl:
不变
CH3COOH:
变大
HCl:
不变
CH3COOH:
变大
加水稀释10倍后
3=pHHCl<pHCH3COOH
3=pHHCl>
pHCH3COOH>2
溶液的导电性
HCl>CH3COOH
HCl=CH3COOH
水的电离程度
HCl<CH3COOH
HCl=CH3COOH
各取等体积HCl和CH3COOH溶液,分别用等浓度NaOH溶液中和至pH=7,消耗NaOH溶液的体积
HCl>CH3COOH
HCl<CH3COOH
2.强酸和弱酸的应用
(1)相同体积、相同浓度的盐酸和醋酸
①加入足量的Zn,H2体积变化图像为
其中:
Ⅰ为盐酸、Ⅱ为醋酸;开始阶段单位时间内,盐酸产生的H2多,反应停止时,产生的H2的量一样多。
②加水稀释,pH变化图像
其中:
Ⅰ为醋酸,Ⅱ为盐酸;加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大;加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多,a、b、c三点溶液的导电能力关系是b=c>a。
(2)相同体积、相同pH的盐酸和醋酸
①加入足量的Zn,H2体积的变化图像
其中:
Ⅰ为醋酸,Ⅱ为盐酸;反应过程中单位时间内,醋酸产生的H2多,反应停止时,醋酸产生的H2多。
②加水稀释,pH的变化图像
其中:
Ⅰ为盐酸,Ⅱ为醋酸;加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大,加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多;a、b、c三点溶液导电能力的关系是a=c>b。
[典例剖析]
【例1】 (2016·4月浙江选考)某温度下,关于pH相等的盐酸和醋酸溶液(两溶液的OH-浓度也相等),下列说法正确的是( )
A.c(HCl)>c(CH3COOH)
B.c(Cl-)=c(CH3COO-)
C.等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多
D.用同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,盐酸消耗的NaOH溶液体积多
解析 A项,因醋酸为弱酸,则pH相等的盐酸和醋酸溶液,c(CH3COOH)>c(HCl),A项不正确;B项,根据电荷守恒,c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+),又两溶液的pH相等,故c(Cl-)=c(CH3COO-),B项正确;C项,因醋酸浓度较大,等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,醋酸产生的H2多,C项不正确;D项,因醋酸浓度较大,用同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,醋酸消耗的NaOH溶液体积多,D项不正确。
答案 B
【例2】 (2015·10月浙江选考)关于常温下浓度均为0.1mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,下列说法正确的是( )
A.醋酸溶液的pH小于盐酸
B.醋酸的电离方程式:
CH3COOH===CH3COO-+H+
C.c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(Cl-)
D.0.1mol·L-1的醋酸溶液与等物质的量浓度、等体积的氢氧化钠溶液混合后:
c(H+)>c(OH-)
解析 A项,0.1mol·L-1的盐酸和醋酸溶液中,醋酸溶液中的c(H+)小,醋酸溶液的pH大于盐酸,错误;B项,醋酸是弱电解质,醋酸的电离方程式为:
CH3COOH
CH3COO-+H+,B错;0.1mol/L的盐酸和0.1mol/L的CH3COOH溶液中由元素守恒和题意可知c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol/L=c(Cl-),故C正确;D项中的醋酸和氢氧化钠恰好中和生成醋酸钠,醋酸钠溶液显碱性,故c(OH-)>c(H+),D错。
答案 C
【例3】 pH=2的A、B两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH与溶液体积V的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等
B.稀释后,A酸溶液的酸性比B酸溶液强
C.a=5时,A是弱酸,B是强酸
D.若A、B都是弱酸,则5>a>2
解析 pH相同的两酸稀释相同倍数,B的pH变化小,说明B是比A弱的酸,则pH相同的两酸的物质的量浓度是c(B)>c(A),稀释后A酸的pH大于B酸的pH,故A酸的c(H+)小于B酸的c(H+),A酸溶液酸性较弱。
若是pH=2的强酸稀释到原来的1000倍,稀释后的c(H+)=
=10-5mol·L-1,pH=5,弱酸中因存在弱酸的电离平衡,加水稀释,电离平衡右移,故2<pH<5即2<a<5。
答案 D
[考点精练]
1.对室温下100mLpH=2的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施,有关叙述正确的是( )
A.加水稀释至溶液体积为10000mL,醋酸溶液的pH变为4
B.温度都升高20℃后,两溶液的pH不再相等
C.加水稀释至溶液体积为200mL后,两种溶液中c(OH-)都减小
D.加足量的锌充分反应后,两溶液中产生的氢气体积可用右图表示
解析 A选项中醋酸是弱酸,存在电离平衡,加水稀释至10000mL时,pH<4;C选项中加水稀释时,两种溶液中c(OH-)都增大;D选项中pH相等的醋酸和盐酸,醋酸的浓度大于盐酸,二者和足量的锌反应得到的氢气体积不相等。
答案 B
2.(2017·浙江台州选考评估)常温下,现有体积相同、pH均为2的盐酸和醋酸溶液,下列说法不正确的是( )
A.盐酸中的c(Cl-)与醋酸溶液中的c(CH3COO-)相等
B.分别与足量CaCO3反应,放出的CO2一样多
C.分别用水稀释相同倍数,n(Cl-)<n(CH3COO-)
D.分别将两溶液升温至80℃,醋酸溶液的pH变小,盐酸的pH不变(不考虑挥发)
解析 A.pH=2,则c(H+)=10-2mol/L,由于HCl=H++Cl-;CH3COOH
H++CH3COO-。
根据电离方程式可知c(H+)=c(Cl-)=c(CH3COO-),正确;B.由于醋酸是一元弱酸,所以c(CH3COOH)>c(HCl),所以常温下等体积等pH的两种溶液与足量CaCO3反应,放出的CO2醋酸多,错误;C.由于醋酸是弱酸,在溶液中存在电离平衡,加水稀释电离平衡正向移动,使溶液中n(CH3COO-)增大,而n(Cl-)不变,则n(Cl-)<n(CH3COO-),正确;D.醋酸是弱酸,升高温度,醋酸电离程度增大,所以分别将两溶液升温至80℃,醋酸溶液的pH变小;升高温度盐酸中H+浓度基本不变所以pH不变,D正确。
答案 B
3.现有pH=2的醋酸溶液甲和pH=2的盐酸乙,请根据下列操作回答问题:
(1)取10mL的甲溶液,加入等体积的水,醋酸的电离平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”);另取10mL的甲溶液,加入少量无水醋酸钠固体(假设加入固体前后,溶液体积保持不变),待固体溶解后,溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的比值将________(填“增大”、“减小”或“无法确定”)。
(2)相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍。
稀释后的溶液,其pH大小关系为:
pH(甲)________pH(乙)(填“大于”、“小于”或“等于”,下同)。
(3)各取25mL的甲、乙两溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液中和至pH=7,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为:
V(甲)________V(乙)。
(4)取25mL的甲溶液,加入等体积pH=12的NaOH溶液,反应后溶液中c(Na+)、c(CH3COO-)的大小关系为:
c(Na+)________c(CH3COO-)。
解析
(1)已知醋酸是弱酸,弱电解质越稀越电离,所以加入水后,醋酸的电离平衡向右移动;当加入少量无水醋酸钠固体时,c(CH3COO-)增大,使醋酸的电离平衡逆向移动,溶液中的c(H+)减小,c(CH3COOH)增大,所以溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的比值将减小。
(2)相同条件下,取等体积的等pH的甲、乙两溶液,各稀释100倍,甲是弱酸,稀释过程中醋酸的电离度增大,会继续电离出H+,实际溶液中c(H+)要大于原来的1/100,而乙是强酸,稀释后溶液中c(H+)等于原来的1/100,所以稀释后pH(甲)<pH(乙)。
(3)等pH的酸甲不完全电离,有未电离的酸,而酸乙完全电离,故相同pH时,弱酸中和碱的能力要远大于强酸,所以消耗的NaOH溶液的体积V(甲)大于V(乙)。
(4)在甲溶液中加入等体积pH=12的NaOH溶液,溶液中存在c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),因为反应后CH3COOH过量,此时溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),则c(Na+)<c(CH3COO-)。
答案
(1)向右 减小
(2)小于 (3)大于 (4)小于
【方法技巧】
强酸(碱)与弱酸(碱)的比较方法
1.明确比较的前提、溶液中存在的相同点和不同点
如:
(1)等体积0.1mol/L盐酸和0.1mol/L醋酸;
(2)等体积pH=2的盐酸和pH=2的醋酸。
(1)中:
比较的前提是溶质的物质的量浓度相等、体积相等
相同点:
溶质的物质的量相等
不同点:
盐酸溶液中c(H+)远大于醋酸溶液中c(H+);盐酸溶液中不存在HCl分子,醋酸溶液中既存在CH3COOH分子,又存在CH3COOH电离产生的离子。
(2)中:
比较的前提是:
体积相等、pH相等
相同点:
盐酸溶液中c(H+)等于醋酸溶液中c(H+)
不同点:
盐酸中溶质的物质的量远远小于醋酸溶液中溶质的物质的量。
2.比较的依据
(1)比较反应的快慢取决于溶液中c(H+)的大小;
(2)比较消耗反应物的多少或生成产物的多少,取决于溶质的物质的量多少;
(3)弱酸存在电离平衡的移动。
考点三 电离度和电离平衡常数
[主干精讲]
1.电离度
(1)表达式:
α=
×100%
(2)影响因素:
①温度:
在其他条件不变时,升高溶液温度,电离平衡向电离方向移动,电离度增大。
②浓度:
其他条件不变时,增大弱电解质溶液浓度,平衡向电离方向移动,但电离度减小。
若降低弱电解质溶液浓度,平衡向电离方向移动,电离度增大。
③其他电解质的加入:
如同离子效应,加入与弱电解质电离有相同离子的强电解质时,会使弱电解质电离度降低。
2.电离平衡常数
(1)表达式
①对于一元弱酸HA:
HA
H++A-,电离常数Ka=
。
②对于一元弱碱BOH:
BOH
B++OH-,电离常数Kb=
。
③碳酸电离方程式是H2CO3
H++HCO
,HCO
H++CO
。
电离平衡常数表达式:
Ka1=
,Ka2=
。
且Ka1>Ka2。
(2)特点:
①电离常数只与温度有关,升温,K值变大。
→
→
(3)电离常数的应用
①比较弱电解质的相对强弱。
相同温度下,弱酸的Ka越大,则酸性越强,物质的量浓度相同时,c(H+)越大,电离程度越大。
②比较多元弱酸溶液中c(H+)大小。
多元弱酸是分步电离的,且K1≫K2≫K3,原因是第一步电离产生的H+对第二步、第三步电离起到抑制作用,比较溶液中c(H+)大小时,只考虑第一步电离即可。
③Ka大的酸能与Ka小的酸对应的盐溶液反应,反之不反应。
④计算电离度(以一元弱酸HA为例)
K电离=
=
,因为α很小,
所以(1-α)≈1,即K电离=c酸·α2。
所以α=
。
另外:
c(H+)=c酸·α;
c(H+)=
。
[典例剖析]
【例1】 (2017·杭州二中高二期中)在100mL0.1mol·L-1的醋酸溶液中,欲使醋酸的电离程度增大,H+浓度也增大,可采用的方法是( )
A.升高一定的温度
B.加入100mL0.1mol·L-1的醋酸溶液
C.加入少量的0.5mol·L-1的硫酸
D.加入少量的1mol·L-1的NaOH溶液
解析 A.醋酸是弱电解质,醋酸的电离是吸热反应,升高温度促进醋酸电离,氢离子浓度增大,所以符合条件,故A正确;B.向溶液中加入相同浓度的醋酸溶液,氢离子浓度不变,所以不符合条件,故B错误;C.向溶液中加入少量硫酸,氢离子浓度增大,抑制醋酸电离,电离程度减小,所以不符合条件,故C错误;D.向溶液中加入少量氢氧化钠溶液,氢氧根离子和氢离子反应,所以促进醋酸电离,但氢离子浓度降低,故D错误;故选A。
答案 A
【例2】 [2017·金华市义乌中学高三(上)月考]25℃时,部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
1.8×10-5
4.9×10-10
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
下列有关说法正确的是( )
A.等物质的量浓度溶液的pH关系为pH(NaCN)>pH(Na2CO3)>pH(CH3COONa)
B.amol·L-1HCN溶液与bmol·L-1NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中:
c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b
C.往冰醋酸中逐滴加水,溶液的导电性先增大后减小
D.NaHCO3和Na2CO3的混合液中:
c(Na+)+c(H+)===c(HCO
)+c(CO
)
解析 A.由表格中的数据可知,醋酸电离平衡常数最大,酸性最强,则酸性越强,盐的水解越弱,所以等物质的量浓度溶液的pH关系为pH(Na2CO3)>pH(NaCN)>pH(CH3COONa),故A错误;B.等浓度时生成NaCN,CN-离子水解,则c(Na+)>c(CN-),所以c(Na+)>c(CN-)时,a不一定小于b,故B错误;C.往冰醋酸中逐滴加水,离子浓度增大,后来水的体积增大的多,离子浓度减小,所以溶液的导电性先增大后减小,故C正确;D.NaHCO3和Na2CO3的混合液中存在电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC