2021届一轮复习人教版弱电解质的电离平衡学案

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第八章　水溶液中的离子平衡 第一节　弱电解质的电离平衡 ‎[高考备考指南]‎ 考纲定位 ‎1.了解强电解质和弱电解质的概念。‎ ‎2.理解电解质在水中的电离以及影响因素。 ‎ ‎3.理解弱电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数进行相关计算。 ‎ 核心素养 ‎1.变化观念——弱电解质的电离，电解质溶液的导电性。‎ ‎2.平衡思想——弱电解质的电离平衡。‎ ‎3.模型认知——构建“三段法”解题模型，计算电离平衡常数。 ‎ ‎4.实验探究——溶液导电性实验探究，弱电解质(一元弱酸和一元弱碱)实验探究。 ‎ ‎　弱电解质的电离及其影响因素 ‎1．强、弱电解质 ‎(1)概念：‎ 电解质 ‎(2)电离方程式的书写 ‎①强电解质用“===”号，弱电解质用“”号。‎ ‎②多元弱酸分步电离，且第一步电离程度远远大于第二步，如H2CO3电离方程式：‎ H2CO3H＋＋HCO，‎ HCOH＋＋CO。‎ ‎③多元弱碱电离方程式一步写成，如Fe(OH)3电离方程式：Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。‎ ‎④酸式盐。‎ a．强酸的酸式盐完全电离，如NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。‎ b．弱酸的酸式盐中酸式酸根不能完全电离，如 NaHCO3===Na＋＋HCO，‎ HCOH＋＋CO。‎ ‎[提醒]　在熔融状态时NaHSO4===Na＋＋HSO。‎ ‎2．电离平衡 ‎(1)建立过程 ‎①开始时，v电离最大，而v结合为0。‎ ‎②平衡的建立过程中，v电离＞v结合。‎ ‎③当v电离＝v结合时，电离过程达到平衡状态。‎ ‎(2)电离平衡的特征 ‎(3)影响电离平衡的因素 因素 对电离平衡的影响 内因 电解质本身的性质决定电解质电离程度的大小 外因 温度 由于电离过程吸热，温度改变，平衡移动，升温，促进电离 浓度 电解质溶液浓度越小，电离程度越大 外加电解质 同离子效应 加入含弱电解质离子的强电解质，电离平衡逆向移动，抑制电离 含有可与弱电解质 反应的离子　‎ 电解质电离程度增大，促进电离 ‎　[提醒]　(1)稀醋酸加水稀释，溶液中不一定所有离子浓度都减小。(2)电离平衡右移，‎ 电解质分子的浓度不一定减小，离子的浓度不一定增大，电离程度也不一定增大。‎ ‎(1)弱电解质溶液中存在溶质分子，而强电解质溶液中不存在溶质分子。(　　)‎ ‎(2)AgCl的水溶液不导电，而CH3COOH的水溶液能导电，故AgCl是弱电解质，CH3COOH是强电解质。(　　)‎ ‎(3)由常温下0.1 mol·L－1氨水的pH为11，可知溶液中存在NH3·H2O??NH＋OH－。(　　)‎ ‎(4)弱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一定相等。(　　)‎ ‎(5)温度不变，向CH3COOH溶液中加入CH3COONa，CH3COOH的电离平衡左移。(　　)‎ ‎(6)稀释某一弱电解质溶液时，所有离子的浓度都会减小。(　　)‎ ‎(7)降低温度和加水稀释都会使电离平衡发生移动，且移动方向相同。(　　)‎ ‎[提示]　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×‎ 角度1　弱电解质的判断 ‎1．下列事实不能证明HNO2是弱电解质的是(　　)‎ ‎①滴入酚酞，NaNO2溶液显红色 ‎②用HNO2溶液做导电实验，灯泡很暗 ‎③等pH、等体积的盐酸和HNO2溶液中和碱时，HNO2中和碱的能力强 ‎④0.1 mol·L－1HNO2溶液的pH＝2‎ ‎⑤HNO2与CaCO3反应放出CO2气体 A．①⑤　　　B．②⑤　　　C．②③　　　D．③④‎ B　[①说明NaNO2溶液呈碱性，HNO2是弱酸，属于弱电解质；②灯泡很暗，只能说明溶液中离子浓度小；③说明HNO2部分电离，是弱电解质；④说明HNO2部分电离；⑤只能说明酸性HNO2强于H2CO3。]‎ ‎2．pH＝2的两种一元酸x和y，体积均为100 mL，稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。分别滴加NaOH溶液(浓度为0.1 mol·L－1)至pH＝7，消耗NaOH溶液的体积为Vx、‎ Vy，则(　　)‎ A．x为弱酸，Vx＜Vy　　　　　　B．x为强酸，Vx＞Vy C．y为弱酸，Vx＜Vy　　　　　　D．y为强酸，Vx＞Vy C　[由图知：将一元酸x和y分别稀释10倍，pH的变化量ΔpHx＝1，ΔpHy＜1，所以x为强酸，y为弱酸。pH＝2时弱酸y的浓度大，滴加NaOH至pH＝7时需NaOH溶液的体积要比x大。]‎ 角度2　电离平衡及影响因素 ‎3．醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH??H＋＋CH3COO－，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．升高温度，平衡正向移动，醋酸的电离常数Ka值增大 B．0.10 mol·L－1的CH3COOH溶液中加水稀释，溶液中c(OH－)增大 C．CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体，平衡逆向移动 D．25 ℃时，欲使醋酸溶液pH、电离常数Ka和电离程度都减小，可加入少量冰醋酸 D　[电离是吸热过程，升高温度，平衡正向移动，Ka增大，A正确；Kw＝c(H＋)·c(OH－)不变，CH3COOH加水稀释c(H＋)变小，c(OH－)变大，B正确；增大c(CH3COO－)，CH3COOH的电离平衡逆向移动，C正确；加入冰醋酸，温度不变，Ka不变，D错误。]‎ ‎4．稀氨水中存在着下列平衡：NH3·H2O??NH＋OH－，若要使平衡向逆反应方向移动，同时使c(OH－)增大，应加入的适量物质或操作是(　　)‎ ‎①NH4Cl固体　②硫酸　③NaOH固体　④水　⑤加热　⑥少量MgSO4固体 A．①②③⑤　　　B．④⑥　　　C．③　　　D．③⑤‎ C　[加入NH4Cl固体，溶液中c(NH)增大，NH3·H2O的电离平衡逆向移动，溶液中c(OH－)减小，①不符合题意；加入硫酸，c(H＋)增大，H＋与OH－反应生成H2O，电离平衡正向移动，溶液中c(OH－)减小，②不符合题意；加入NaOH固体，溶液中c(OH－)增大，平衡逆向移动，③符合题意；加入适量水，电离平衡正向移动，溶液中c(OH－)减小，④不符合题意；加热，电离平衡正向移动，溶液中c(OH－)增大，⑤不符合题意；加入少量MgSO4固体，Mg2＋与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，电离平衡正向移动，溶液中c(OH－)减小，⑥不符合题意。]‎ ‎　电离平衡常数及其应用 ‎1．表达式 ‎(1)对于一元弱酸HA：‎ HAH＋＋A－，平衡常数K＝。‎ ‎(2)对于一元弱碱BOH：‎ BOHB＋＋OH－，平衡常数K＝。‎ ‎2．意义：相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性或碱性相对越强。‎ ‎3．特点 ‎(1)多元弱酸是分步电离的，各级电离常数的大小关系是K1≫K2……，所以其酸性主要取决于第一步电离。‎ ‎(2)‎ ‎ [提醒]　依据电离平衡常数除了可以比较弱电解质的电离能力外，还能判断电离平衡的移动方向。‎ ‎　(1)在一定温度下，不同浓度的同一弱电解质，其电离平衡常数一定相同。(　　)‎ ‎(2)要增大电离平衡常数，只能采用升温的方法。(　　)‎ ‎(3)常温下向0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa晶体，醋酸的电离平衡常数减小。(　　)‎ ‎(4)H2CO3的电离常数表达式：Ka＝。(　　)‎ ‎(5)电离常数可以表示弱电解质电离能力的相对强弱。(　　)‎ ‎(6)电离常数大的酸溶液中的c(H＋)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H＋)大。(　　)‎ ‎[提示]　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×‎ 角度1　电离平衡常数的应用 ‎【例1】　25 ℃时，部分物质的电离平衡常数如表所示：‎ 化学式 CH3COOH H2CO3‎ HClO 电离平 衡常数 ‎1.8×10－5‎ Ka1＝4.3×10－7‎ Ka2＝5.6×10－11‎ ‎3.0×10－8‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)H2CO3的Ka1、Ka2差别很大①，试从电离平衡角度解释其原因 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)写出CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱②的顺序 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)写出同浓度的CH3COO－、HCO、CO、ClO－结合H＋的能力③由强到弱的顺序 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在Na2CO3溶液中加CH3COOH能产生CO2气体，试从电离平衡常数的角度解释其原因 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大，而电离平衡常数不变④的操作是________(填字母)。‎ A．升高温度 B．加水稀释 C．加少量的CH3COONa固体 D．加少量冰醋酸 ‎[思路点拨]　①H2CO3分步电离H2CO3??H＋＋HCO，HCO??H＋＋CO，两步均产生H＋，是以第一步电离为主；‎ ‎②酸性强弱与K相关；‎ ‎③酸性越弱结合质子能力越强；‎ ‎④平衡向电离的方向移动，但K不变。‎ ‎[解析]　(1)H2CO3??H＋＋HCO产生的H＋抑制了第二步电离HCO??H＋＋CO。‎ ‎(2)K越大，对应酸的酸性越强，根据表中数值可知酸性CH3COOH＞H2CO3＞HClO。‎ ‎(3)根据表中K数值可知，酸性CH3COOH＞H2CO3＞HClO＞HCO，则结合H＋的能力CO＞ClO－＞HCO＞CH3COO－。‎ ‎(4)根据K数值可知，酸性CH3COOH＞H2CO3，较强的酸能制取较弱的酸。‎ ‎(5)升高温度，CH3COOH的电离程度变大，但K增大；加水稀释，CH3COOH??CH3COO－＋H＋右移，K不变；加CH3COONa晶体，醋酸电离平衡左移，其电离程度减小，K不变；加入少量冰醋酸，虽然CH3COOH??CH3COO－＋H＋右移，但其电离程度减小。‎ ‎[答案]　(1)第一步电离产生的H＋对第二步电离起到抑制作用 ‎(2)CH3COOH＞H2CO3＞HClO ‎(3)CO＞ClO－＞HCO＞CH3COO－‎ ‎(4)醋酸的电离平衡常数比H2CO3的大，醋酸酸性较强，较强的酸可制备较弱的酸 ‎(5)B ‎[母题变式]　相同温度下，等浓度的CH3COOH和HClO溶液，导电能力更强的是________。‎ ‎[答案]　CH3COOH溶液 电离平衡常数三大应用 ‎(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱 电离平衡常数越大，酸性(或碱性)越强，从而进一步判断复分解反应能否发生，即“以强制弱”能够发生。‎ ‎(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱 电离平衡常数越大，对应的盐水解程度越小，酸性(或碱性)越弱。‎ ‎(3)判断微粒浓度比值的变化 弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化，但电离平衡常数不变，考题中经常利用电离平衡常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。例如：0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中加水稀释，＝＝，加水稀释时，c(H＋)减小，K值不变，则增大。‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．已知下面三个数据：7.2×10－4、4.6×10－4、4.9×10－10分别是下列有关的三种酸的电离常数，若已知下列反应可以发生：NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2；NaCN＋HF===HCN＋NaF；NaNO2＋HF===HNO2＋NaF，由此可判断下列叙述不正确的是(　　)‎ A．K(HF)＝7.2×10－4‎ B．K(HNO2)＝4.9×10－10‎ C．根据其中两个反应即可得出结论 D．K(HCN)＜K(HNO2)＜K(HF)‎ B　[相同温度下，弱电解质的电离常数是比较弱电解质相对强弱的条件之一；根据第一、第三两个反应可知三种一元弱酸的强弱顺序为HF＞HNO2＞HCN。由此可判断K(HF)＞‎ K(HNO2)＞K(HCN)，故其电离常数依次为K(HF)＝7.2×10－4，K(HNO2)＝4.6×10－4，K(HCN)＝4.9×10－10。]‎ ‎2．根据下表提供的数据，判断下列离子方程式或化学方程式正确的是(　　)‎ 化学式 电离常数 HClO K＝3×10－8‎ H2CO3‎ K1＝4×10－7　K2＝6×10－11‎ A.向Na2CO3溶液中滴加少量氯水：CO＋2Cl2＋H2O===2Cl－＋2HClO＋CO2↑‎ B．向NaHCO3溶液中滴加少量氯水：2HCO＋Cl2===Cl－＋ClO－＋2CO2↑＋H2O C．向NaClO溶液中通少量CO2：CO2＋NaClO＋H2O===NaHCO3＋HClO D．向NaClO溶液中通过量CO2：CO2＋2NaClO＋H2O===Na2CO3＋2HClO C　[根据电离常数数值可知，酸性H2CO3＞HClO＞HCO。向Na2CO3溶液中加少量氯水，不能生成CO2，而是生成HCO。]‎ 角度2　电离平衡常数的计算 ‎【例2】　(2019·衡水模拟)25 ℃时，用0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1NaOH溶液，当滴加V mL CH3COOH溶液时，混合溶液中c(CH3COO－)＝c(Na＋)①，此时溶液显________性②(填“酸”“碱”或“中”)；此温度下CH3COOH的电离常数K＝________。‎ ‎[思路点拨]　①溶液中离子浓度等式首先考虑电荷守恒。‎ ‎②溶液酸碱性的实质是看c(H＋)和c(OH－)相对大小。‎ ‎③计算Ka时紧扣定义和表达式。‎ ‎[解析]　根据电荷守恒有c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，当c(CH3COO－)＝c(Na＋)时，则c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7mol·L－1，此时溶液呈中性，则有c(CH3COO－)＝c(Na＋)＝＝mol·L－1；据物料守恒可得：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝mol·L－1，则有c(CH3COOH)＝mol·L－1－mol·L－1＝mol·L－1，故CH3COOH的电离平衡常数Ka＝＝＝。‎ ‎[答案]　中　 有关电离平衡常数的计算依据(以弱酸HX为例)‎ ‎　　　　　　　HX　　H＋　＋　X－‎ 起始(mol·L－1): c0(HX) 0 0‎ 平衡(mol·L－1): c0(HX)－c(H＋) c(H＋) c(H＋)‎ 则：K＝＝。‎ ‎(1)已知c0(HX)和c(H＋)，求电离平衡常数 由于弱酸只有极少一部分电离，c(H＋)的数值很小，可做近似处理：c0(HX)－c(H＋)≈c0(HX)，则K＝，代入数值求解即可。‎ ‎(2)已知c0(HX)的电离平衡常数，求c(H＋)‎ 由于K值很小，c(H＋)的数值很小，可做近似处理：c0(HX)－c(H＋)≈c0(HX)，则：c(H＋)＝，代入数值求解即可。‎ ‎[对点训练]　‎ ‎(1)0.1 mol·L－1醋酸溶液中，存在电离平衡CH3COOH??H＋＋CH3COO－。经测定溶液中c(CH3COO－)为1.4×10－3mol·L－1，此温度下醋酸的电离常数Ka＝________。‎ ‎(2)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5 mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3??HCO＋H＋的平衡常数K1＝________。(已知：10－5.60＝2.5×10－6)‎ ‎[解析]　‎ ‎(1)　　　　　CH3COOH　??　CH3COO－＋　H＋‎ 0.1 0 0‎ 0.1－1.4×10－3　1.4×10－3　1.4×10－3‎ K＝＝ ‎≈＝1.96×10－5。‎ ‎(2)H2CO3??H＋＋HCO K1＝＝≈4.2×10－7。‎ ‎[答案]　(1)1.96×10－5　(2)4.2×10－7‎ 利用电离平衡常数解题的思维模型 ‎x())　一元强酸(碱)和一元弱酸(碱)的比较 ‎1．判断弱电解质的三个思维角度 角度一：弱电解质的定义，即弱电解质不能完全电离，如测0.1 mol·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溶液加水稀释10倍，1＜pH＜2。‎ 角度三：弱电解质形成的盐类能水解，如判断CH3COOH为弱酸可根据下面两个现象：‎ ‎(1)配制某浓度的醋酸钠溶液，向其中加入几滴酚酞试液。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。‎ ‎2．强酸与弱酸的比较 以一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较为例 ‎(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较 ‎　‎ 酸　　‎ c(H＋)‎ pH 中和碱 的能力 与活泼金 属反应产 生H2的量 开始与金 属反应的 速率　　‎ 盐酸 大 小 醋酸溶液 小 大 相同 相同 大 小 ‎(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较 ‎　‎ c(H＋)‎ c(酸)‎ 中和碱 与足量活 开始与金 酸 的能力 泼金属反 应产生H2‎ 的量 属反应的 速率　　‎ 盐酸 醋酸溶液 相同 小 小 少 大 大 多 相同 ‎3.相同体积、相同pH的盐酸、醋酸稀释图像 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 角度1　一元弱酸(碱)和一元强酸(碱)性质比较 ‎1．(2019·德州模拟)分别在pH＝1的酸和pH＝14的NaOH溶液中加入足量的铝，放出H2的量前者多，其原因可能是(　　)‎ ‎①两溶液的体积相同，酸是多元强酸　②两溶液的体积相同，酸是一元弱酸　③酸溶液的体积大于NaOH溶液的体积　④酸是强酸，浓度比NaOH溶液的大 A．①②　　　　　　　　　　　B．②‎ C．②③ D．④‎ C　[产生H2的量相等时，需n(H＋)＞n(OH－)，题中酸产生H2多，则一定是n(H＋)＞n(OH－)，而pH＝1的酸中c(H＋)与pH＝14的NaOH溶液中c(OH－)相比要小，所以有两种情况可产生题设结果：一是等体积时，酸是弱酸，二是酸溶液的体积大。]‎ ‎2．(2019·衡水模拟)下列叙述中，正确的是(　　)‎ A．中和10 mL 0.1 mol·L－1醋酸与中和100 mL 0.01 mol·L－1醋酸所需同种碱溶液的量不同 B．常温下，pH＝3的甲酸溶液中由水电离产生的c(H＋)与pH＝11‎ 的氨水中由水电离产生的c(OH－)相等 C．向NH4Cl溶液中逐渐加入适量NaOH固体，溶液的导电性明显增强 D．向饱和石灰水中加入少量CaO，恢复至室温后溶液中c(OH－)增大，导电能力增强 B　[10 mL 0.1 mol·L－1醋酸与100 mL 0.01 mol·L－1醋酸含有的CH3COOH物质的量相等，所以中和时所需同种碱溶液的量相等，A错误；甲酸、氨水抑制水的电离，则常温下，pH＝3的甲酸溶液中由水电离产生的c(H＋)与pH＝11的氨水中由水电离产生的c(OH－)相等，B正确；向NH4Cl溶液中逐渐加入适量NaOH固体生成氯化钠和一水合氨，溶液的导电性无明显变化，C错误；向饱和石灰水中加入少量CaO，恢复至室温后溶液仍然是饱和溶液，c(OH－)不变，导电能力不变，D错误。]‎ 角度2　一元强酸(碱)和一元弱酸(碱)的相关图像 ‎3．(2019·玉溪模拟)在25 ℃时，pH＝1的两种酸溶液A、B各1 mL，分别加水稀释到1 000 mL，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酸溶液的酸性比B酸溶液弱 B．稀释前，两种酸溶液的物质的量浓度一定相等 C．若a＝4，则A是强酸，B是弱酸 D．若1＜a＜4，则A、B都是弱酸 B　[两种酸稀释相同倍数，A溶液pH变化大，则稀释后A酸溶液的酸性比B酸溶液弱，A正确；稀释前两溶液pH相等，只能说明c(H＋)相同，但两种酸溶液的浓度不一定相等，B错误；若a＝4，稀释103倍，溶液pH由1变为4，则A是强酸，C正确；若1＜a＜4，则稀释103倍，pH变化小于3个单位，说明A、B都是弱酸，D正确。]‎ ‎4．(2019·开封联考)在体积都为1 L，pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中，投入0.65 g锌粒，则如图所示符合客观事实的是(　　)‎ C　[因盐酸为强酸、醋酸为弱酸，故pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中，c(HCl)＝0.01 mol·L－1，而c(CH3COOH)＞0.01 mol·L－1，1 L溶液中n(HCl)＝0.01 mol，n(CH3COOH)＞0.01 mol。A项，相同时间内pH变化较大的应为HCl，错误；B项，产生H2的速率大的应为CH3COOH，错误；D项，相同时间内c(H＋)变化较大的为HCl，错误。]‎ ‎5．25 ℃时，有pH＝2的HX溶液和HY溶液各1 mL，分别加水稀释，溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．a、c两点对应HX的电离平衡常数：K(c)＞K(a)‎ B．a、b两点对应的溶液中：c(X－)＞c(Y－)‎ C．等物质的量浓度的HX和HY的混合溶液中：c(Y－)＜c(X－)‎ D．分别向10 mL 0.1 mol·L－1HX溶液和10 mL 0.1 mol·L－1HY溶液中滴加相同浓度的氢氧化钠溶液，恰好完全中和时，消耗氢氧化钠溶液的体积较大的是HX C　[电离平衡常数只与温度有关，a、c两点溶液的温度相同，则HX的电离平衡常数相等，A错误。由题图可知，1 mL溶液稀释至1 000 mL时，pH(HX)＝5，pH(HY)＜5，即ca(H＋)

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