高中化学（人教版，选修4） 第三章水溶液中的离子平衡 第一节 弱电解质的电离

高中化学（人教版，选修4） 第三章水溶液中的离子平衡 第一节 弱电解质的电离

第三章　水溶液中的离子平衡 第一节　弱电解质的电离 ‎[目标要求]　1.认识电解质有强弱之分，能应用化学平衡理论描述弱电解质在水溶液中的电离平衡。2.了解强弱电解质与物质结构的关系。3.掌握弱电解质的电离平衡特征及电离平衡常数的计算。‎ 一、电解质和非电解质 ‎1．电解质：在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物。‎ ‎2．非电解质：在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物。‎ 二、强电解质和弱电解质 ‎1．概念 ‎(1)强电解质：在水溶液中完全电离的电解质。‎ ‎(2)弱电解质：在水溶液中只有部分电离的电解质。‎ ‎2．常见强、弱电解质(填物质种类)‎ ‎(1)强电解质：强酸、强碱、绝大多数盐。‎ ‎(2)弱电解质：弱酸、弱碱和水。‎ 三、弱电解质的电离 ‎1．电离平衡状态的建立 醋酸电离过程中体系各粒子浓度的变化，填写下表 c(H＋)‎ c(CH3COO－)‎ c(CH3COOH)‎ CH3COOH初溶于水时 ‎0‎ ‎0‎ 最大 达到平衡前 增大 增大 减小 达到平衡时 不变 不变 不变 ‎2.弱电解质的电离平衡 在一定条件下，当电解质分子离解成离子的速率和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。‎ ‎3．影响电离平衡的因素 ‎(1)内因：由电解质本身的性质决定。电解质越弱，其电离程度越小。‎ ‎(2)外因：①温度：升温时，电离平衡向电离方向移动。②浓度：降低浓度(加水)，电离平衡向电离方向移动。‎ ‎③加入含有弱电解质离子的强电解质，电离平衡向离子结合成分子方向移动。‎ 四、电离常数 ‎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，溶液中电离出的各离子浓度系数幂次积的乘积与反应物分子浓度的比值是一个常数。‎ ‎2．表达式 对于HA H＋＋A－，K＝。‎ ‎3．注意问题 ‎(1)电离平衡常数只与温度有关，升高温度，K值变大。‎ ‎(2)在相同条件下，弱酸的电离常数越大，酸性越强。‎ ‎(3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是一级电离≫二级电离，所以其酸性决定于一级电离。‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 知识点一　强、弱电解质的比较 ‎1．某固体化合物A不导电，但熔化或溶于水都能完全电离。下列关于物质A的说法中，正确的是(　　)‎ A．A是非电解质 B．A是强电解质 C．A是共价化合物 D．A是弱电解质 答案　B 解析　在熔化状态下能够电离的一定是离子化合物，而熔化或溶于水都能完全电离，所以为强电解质，故应选B。‎ ‎2．现有如下各化合物：①酒精，②氯化铵，③氢氧化钡，④氨水，⑤蔗糖，⑥高氯酸，⑦氢硫酸，⑧硫酸氢钾，⑨磷酸，⑩硫酸。‎ 请用以上物质的序号填写下列空白。‎ ‎(1)属于电解质的有____________________。‎ ‎(2)属于强电解质的有__________________。‎ ‎(3)属于弱电解质的有____________。‎ 答案　(1)②③⑥⑦⑧⑨⑩　(2)②③⑥⑧⑩　(3)⑦⑨‎ 知识点二　弱电解质的电离 ‎3．在100 mL 0.1 mol·L－1的醋酸溶液中，欲使醋酸的电离程度增大，H＋浓度减小，可采用的方法是(　　)‎ A．加热 B．加入100 mL 0.1 mol·L－1的醋酸溶液 C．加入少量的0.5 mol·L－1的硫酸 D．加入少量的1 mol·L－1的NaOH溶液 答案　D 解析　A项，加热促进电离，H＋浓度增大；B项，H＋浓度不变；C项，加H2SO4抑制电离，但H＋浓度增大；D项，加入NaOH，OH－与H＋反应，平衡向右移动，H＋浓度减小。‎ ‎4．下列说法正确的是(　　)‎ A．根据溶液中有CH3COOH、CH3COO－和H＋即可证明CH3COOH达到电离平衡状态 B．根据溶液中CH3COO－和H＋的物质的量浓度相等可证明CH3COOH达到电离平衡状态 C．当NH3·H2O达到电离平衡时，溶液中NH3·H2O、NH和OH－的浓度相等 D．H2CO3是分步电离的，电离程度依次减弱 答案　D 解析　该题考查了电离平衡的判断及其特点。溶液中除电解质电离出的离子外，还存在电解质分子，能证明该电解质是弱电解质，但不能说明达到平衡状态，A错误；根据CH3COOH CH3COO－＋H＋知即使CH3COOH电离未达到平衡状态，CH3COO－和H＋的浓度也相等，B错误；NH3·H2O达到电离平衡时，溶液中各粒子的浓度不变，而不是相等，何况NH3·H2O电离程度是很小的，绝大多数以NH3·H2O的形式存在，C错误；H2CO3是二元弱酸，分步电离且电离程度依次减小，D正确。‎ 知识点三　电离平衡常数 ‎5．在‎25℃‎时，0.1 mol·L－1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液中，它们的电离平衡常数分别为4.6×10－4、1.8×10－4、4.9×10－10、K1＝4.3×10－7和K2＝5.6×10－11，其中氢离子浓度最小的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．HNO2 B．HCOOH C．HCN D．H2CO3‎ 答案　C 解析　相同温度时，电离平衡常数越小，其电离程度越小，浓度相同时，电离产生的离子浓度越小。‎ ‎6．已知下面三个数据：7.2×10－4、4.6×10－4、4.9×10－10分别是三种酸的电离平衡常数，若已知这些酸可发生如下反应：‎ ‎①NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2，‎ ‎②NaCN＋HF===HCN＋NaF，‎ ‎③NaNO2＋HF===HNO2＋NaF。‎ 由此可判断下列叙述中，不正确的是(　　)‎ A．HF的电离平衡常数为7.2×10－4‎ B．HNO2的电离平衡常数为4.9×10－10‎ C．根据①③两个反应即可知三种酸的相对强弱 D．HNO2的电离平衡常数比HCN大，比HF小 答案　B 解析　相同温度下的弱电解质的电离平衡常数是比较弱电解质相对强弱的依据之一。‎ 该题中涉及三个反应。由这三个化学反应方程式可以得出：HF、HNO2、HCN的酸性依次减弱。酸性越强，电离常数越大，据此可以将三个K值与酸对应起来。以上三个反应中，第①个反应说明HNO2>HCN，第③个反应说明HF>HNO2，只根据这两个反应即可作出比较。‎ 练基础落实 ‎1．关于强、弱电解质的叙述正确的是(　　)‎ A．强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物 B．强电解质都是可溶性化合物，弱电解质都是难溶性化合物 C．强电解质的水溶液中无溶质分子，弱电解质的水溶液中有溶质分子 D．强电解质的水溶液导电能力强，弱电解质的水溶液导电能力弱 答案　C 解析　A项，部分共价化合物是强电解质；B项，强电解质有些是难溶性的，如BaSO4；C项，强电解质在水中完全电离无溶质分子，弱电解质在水中部分电离，有溶质分子；D项，水溶液的导电能力取决于溶液中离子浓度的大小，与电解质的强弱无关。‎ ‎2．把0.05 mol NaOH固体，分别加入下列100 mL溶液中，溶液的导电能力变化不大的是(　　)‎ ‎①自来水　②0.5 mol·L－1盐酸　③0.5 mol·L－1醋酸 ④0.5 mol·L－1 NH4Cl溶液 A．①② B．②④ C．③④ D．②③‎ 答案　B 解析　离子浓度变化不大，导电能力变化就不大。在H2O中、CH3COOH中加入NaOH固体，离子浓度都增大，向HCl中加入NaOH固体，自由移动离子数基本不变，则离子浓度变化不大，向NH4Cl中加入NaOH固体，离子浓度基本不变。‎ ‎3．下列对氨水溶液中存在的电离平衡NH3·H2O NH＋OH－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c(OH－)增大 C．加入少量浓NaOH溶液，电离平衡正向移动 D．加入少量NH4Cl固体，溶液中c(NH)减少 答案　A 解析　A项，加水使NH3·H2O电离平衡右移，n(OH－)增大；B项，加入少量浓盐酸使c(OH－)减小；C项，加入浓NaOH溶液，电离平衡向左移动；D项，加NH4Cl固体，c(NH)增大。‎ 练方法技巧 ‎4．相同体积、相同氢离子浓度的强酸溶液和弱酸溶液分别跟足量的镁完全反应，下列说法正确的是(　　)‎ A．弱酸溶液产生较多的氢气 B．强酸溶液产生较多的氢气 C．两者产生等量的氢气 D．无法比较两者产生氢气的量 答案　A 解析　‎ 相同氢离子浓度的强酸和弱酸溶液，前者的浓度较小，等体积的两种溶液与足量的镁反应，后者放出的氢气多。酸的物质的量越多，在与足量的金属反应时，放出的氢气越多。‎ ‎5．如图是在一定温度下，向不同电解质溶液中加入新物质时溶液的导电性能发生变化，其电流强度(I)随新物质加入量(m)的变化曲线，以下四个导电性实验，其中与A图变化趋势一致的是__________，与B图变化趋势一致的是__________，与C图变化趋势一致的是________。‎ ‎①氢氧化钡溶液中滴入硫酸溶液至过量；‎ ‎②醋酸溶液中滴入氨水至过量；‎ ‎③澄清石灰水中通入CO2至过量；‎ ‎④氯化铵溶液中逐渐加入适量氢氧化钠固体。‎ 答案　②　①③　④‎ 解析　②CH3COOH＋NH3·H2O===CH3COONH4＋H2O，由于生成了强电解质CH3COONH4，所以导电性先增强，继续加氨水对溶液进行稀释，导电性会减弱。①③涉及的反应：Ba(OH)2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，①导电性又增大是因为加入过量的H2SO4，而③是沉淀又和CO2作用生成了强电解质Ca(HCO3)2。④的过程导电性变化不大，因为NH4Cl和生成的NaCl浓度变化不大。‎ 练综合拓展 ‎6．一定温度下有：a.盐酸　b．硫酸　c．醋酸三种酸。‎ ‎(1)当其物质的量浓度相同时，c(H＋)由大到小的顺序是______________。‎ ‎(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸，中和NaOH能力的顺序是____________。‎ ‎(3)当其c(H＋)相同时，物质的量浓度由大到小的顺序为______________。‎ ‎(4)当其c(H＋)相同、体积相同时，分别加入足量锌，相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序为__________。‎ ‎(5)当c(H＋)相同、体积相同时，同时加入锌，若产生相同体积的H2(相同状况)，则开始时的反应速率________，反应所需时间__________。‎ ‎(6)将c(H＋)相同的三种酸均稀释10倍后，c(H＋)由大到小的顺序是 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)b>a>c　(2)b>a＝c　(3)c>a>b (4)c>a＝b　(5)a＝b＝c　a＝b>c　(6)c>a＝b 解析　盐酸是一元强酸，硫酸是二元强酸，醋酸是一元弱酸。当其物质的量浓度相同时，硫酸的c(H＋)最大，醋酸的c(H＋)最小。同体积、同物质的量浓度的三种酸，硫酸消耗的NaOH最多。当其c(H＋)相同、体积相同时，醋酸的物质的量最多，与锌反应产生的氢气最多。‎ ‎7．双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质，但H2O2比H2O更显酸性。‎ ‎(1)若把H2O2看成是二元弱酸，请写出在水中的电离方程式：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ (1) 鉴于H2O2显弱酸性，它能同强碱作用形成正盐，在一定条件下也可形成酸式盐。请写出H2O2与Ba(OH)2作用形成盐的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)水电离生成H3O＋和OH－叫作水的自偶电离。同水一样，H2O2也有极微弱的自偶电离，其自偶电离的方程式为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)H2O2 H＋＋HO、HO H＋＋O ‎(2)H2O2＋Ba(OH)2===BaO2＋2H2O或2H2O2＋Ba(OH)2===Ba(HO2)2＋2H2O ‎(3)H2O2＋H2O2 H3O＋HO 解析　H2O2看成是二元弱酸，电离方程式分步写，即H2O2 H＋＋HO，HO H＋＋‎ O。H2O2＋Ba(OH)2===BaO2＋2H2O或2H2O2＋Ba(OH)2===Ba(HO2)2＋2H2O。根据H2O＋‎ H2O H3O＋＋OH－的自偶电离知H2O2自偶电离的方程式为H2O2＋H2O2 H3O＋HO。‎ ‎8．试用简单的实验证明在醋酸溶液中存在着CH3COOH CH3COO－＋H＋的电离平衡(要求写出简要操作、实验现象及实验能说明的问题)。‎ 答案　方法一：在醋酸溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液呈红色，加入醋酸铵固体，振荡溶液，溶液颜色明显变浅。c(H＋)变小，是由于加入的CH3COO－使平衡向左移动，由此说明醋酸溶液中存在着醋酸的电离平衡。‎ 方法二：取一定体积的溶液，用pH试纸测其溶液的pH，然后再用蒸馏水将溶液稀释100倍，再测定溶液的pH，若稀释前后溶液的pH改变小于2，说明存在上述电离平衡。‎ 解析　在弱电解质的水溶液中存在着电离平衡，改变外界条件可使电离平衡发生移动，使溶液中各微粒的浓度发生改变，使溶液的酸碱性发生改变。因题目并未限定试剂和方法，故思考的空间比较大，可设计不同的实验方法，如加水稀释，使平衡移动，测pH分析判断；又如加入中性CH3COONH4，看溶液中c(H＋)变化对指示剂颜色的改变。‎