【步步高】2014屆高三化學一輪總復習 第八章 第1講 弱電解質的電離平衡 新人教版
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1、 第1講 弱電解質的電離平衡 [考綱要求] 1.了解電解質在水溶液中的電離以及電解質溶液的導電性。2.了解弱電解質在水溶液中的電離平衡。3.了解電離平衡常數(shù)。 考點一 弱電解質的電離平衡 1.弱電解質 (1)概念 (2)與化合物類型的關系 強電解質主要是大部分離子化合物及某些共價化合物。弱電解質主要是某些共價化合物。 2.弱電解質的電離平衡 (1)電離平衡的建立 在一定條件下(如溫度、壓強等),當弱電解質電離的速率和離子結合成分子的速率相等時,電離過程達到了平衡。 (2)電離平衡的特征 (3)外界條件對電離平衡的影響 ①內因:弱電解質本身的性質。
2、 ②外因: a.溫度:升高溫度,電離平衡向電離方向移動,電離程度增大,原因是電離過程吸熱。 b.濃度:加水稀釋,使弱電解質的濃度減小,電離平衡向電離的方向移動,電離程度增大。 c.同離子效應:例如向CH3COOH溶液中加入CH3COONa固體,溶液中 c(CH3COO-)增大,CH3COOH的電離平衡向左(填“左”或“右”)移動,電離程度減小,c(H+)減小,pH值增大。 (4)電離過程是可逆過程,可直接用化學平衡移動原理去分析電離平衡。以0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液為例:CH3COOHCH3COO-+H+(正向吸熱)。 實例(稀溶液) CH3COOHH
3、++CH3COO- ΔH>0 改變條件 平衡移動方向 n(H+) c(H+) 導電能力 Ka 加水稀釋 → 增大 減小 減弱 不變 加入少量冰醋酸 → 增大 增大 增強 不變 加HCl(g) ← 增大 增大 增強 不變 加NaOH(s) → 減小 減小 增強 不變 加入鎂粉 → 減小 減小 增強 不變 升高溫度 → 增大 增大 增強 增大 深度思考 1.電離平衡右移,電解質分子的濃度一定減小嗎?離子的濃度一定增大嗎? 答案 都不一定。如對于CH3COOHCH3COO-+H+平衡后,加入冰醋酸,c(CH
4、3COOH)增大,平衡右移,根據(jù)勒夏特列原理,只能“減弱”而不能“消除”,再次平衡時,c(CH3COOH)比原平衡時大;加水稀釋或加少量NaOH固體,都會引起平衡右移,但c(CH3COOH)、c(H+)都比原平衡時要小。 2.稀釋一弱電解質溶液時,所有粒子濃度都會減小嗎? 答案 對于弱酸或弱堿溶液,只要對其稀釋,電離平衡均會發(fā)生右移,例如HA溶 液稀釋時,c(HA)、c(H+)、c(A-)均減小(參與平衡建立的微粒);平衡右移的目的是 為了減弱c(H+)、c(A-)的減小,但c(OH-)會增大。 3.下列溶液中所含微粒種類由大到小的順序是________。 A.氨水 B.
5、氯水 C.硫酸氫鈉溶液 D.鹽酸 答案 BACD 解析 氨水:NH3、H2O、NH3·H2O、NH、OH-、H+共6種;氯水:H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-共7種;NaHSO4溶液:H2O、Na+、H+、SO、 OH-共5種;鹽酸:H+、Cl-、OH-、H2O共4種。 4.下列說法不正確的是________。 ①BaSO4難溶于水,其屬于弱電解質 ②強電解質的導電能力一定比弱電解質的導電能力強?、廴蹼娊赓|一定是共價化合物 ④氨氣溶于水,當c(OH-)=c(NH)時,表明氨水電離處于平衡狀態(tài)?、萦?.1 mol·L-1一元堿BOH的pH=10,可知溶液
6、存在BOH===B++OH- 答案?、佗冖邰堍? 解析?、貰aSO4雖難溶于水,但溶解的部分完全電離,所以BaSO4是強電解質;②強電解質溶液中的離子濃度不一定大于弱電解質中的離子濃度;③某些離子化合物是弱電解質,如(CH3COO)2Pb等;④NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,氨水電離出的c(OH-)與c(NH)永遠相等,不能表明氨水電離處于平衡狀態(tài);⑤由于 OH-的濃度小于0.1 mol·L-1,所以BOH應屬于弱堿,應為BOHB++OH-。 題組一 條件改變時電離平衡移動結果的判斷 1.(2011·新課標全國卷,10)將濃度為0.1 mol·L-1 HF溶液
7、加水不斷稀釋,下列各量始終保持增大的是 ( ) A.c(H+) B.Ka(HF) C. D. 答案 D 解析 HF為弱酸,存在電離平衡:HFH++F-。根據(jù)勒夏特列原理:當改變影響平衡的一個條件,平衡會向著能夠減弱這種改變的方向移動,但平衡的移動不能完全消除這種改變,故加水稀釋,平衡正向移動,但c(H+)減小,A錯誤;電離平衡常數(shù)只受溫度的影響,溫度不變,電離平衡常數(shù)Ka不變,B錯誤;當溶液無限稀釋時,c(F-)不斷減小,但c(H+)接近10-7 mol·L-1,所以減小,C錯誤;=,由于加水稀釋,平衡正向移動,所以溶液中n(H+)增
8、大,n(HF)減小,所以增大,D正確。 2.(2012·上海,17)將100 mL 1 mol·L-1 的NaHCO3溶液等分為兩份,其中一份加入少許冰醋酸,另外一份加入少許Ba(OH)2固體,忽略溶液體積變化。兩份溶液中c(CO)的變化分別是 ( ) A.減小、減小 B.減小、增大 C.增大、增大 D.增大、減小 答案 B 解析 在NaHCO3溶液中存在如下電離平衡,HCOH++CO,當加入少許冰醋酸時,HCO與冰醋酸電離出的H+反應生成CO2和H2O,上述平衡向左移動,c(CO)減小。當加入少量Ba(OH)2固體時發(fā)生如下反應,Ba
9、2++2OH-+2HCO===BaCO3↓+CO+2H2O,因而c(CO)增大。選項B正確。 題組二 選取措施使電離平衡定向移動 3.在CH3COOH溶液中存在如下平衡:CH3COOHH++CH3COO-。加入少量下列固體物質,能使平衡逆向移動的是 ( ) A.NaCl B.CH3COONa C.Na2CO3 D.NaOH 答案 B 4.稀氨水中存在著下列平衡:NH3·H2ONH+OH-,若要使平衡向逆反應方向移動,同時使c(OH-)增大,應加入適量的物質是 ( ) ①NH4Cl固體?、诹蛩帷、跱aOH固體?、芩、菁?/p>
10、熱?、藜尤肷倭縈gSO4固體 A.①②③⑤ B.③⑥ C.③ D.③⑤ 答案 C 解析 若在氨水中加入NH4Cl固體,c(NH)增大,平衡向逆反應方向移動,c(OH-)減小,①選項不合題意;硫酸中的H+與OH-反應,使c(OH-)減小,平衡向正反應方向移動,②選項不合題意;當在氨水中加入NaOH固體后,c(OH-)增大,平衡向逆反應方向移動,符合題意,③項正確;若在氨水中加入水,稀釋溶液,平衡向正反應方向移動,但c(OH-)減小,④選項也不合題意;電離屬吸熱過程,加熱平衡向 正反應方向移動,c(OH-)增大,⑤錯;加入MgSO4固體發(fā)生反應Mg2++2OH- =
11、==Mg(OH)2↓,溶液中c(OH)-減小,⑥錯。 考點二 電離平衡常數(shù) 1.(1)填寫下表 弱電解質 電離方程式 電離常數(shù) NH3·H2O NH3·H2ONH+OH- Kb=1.7×10-5 CH3COOH CH3COOHCH3COO-+H+ Ka=1.7×10-5 HClO HClOH++ClO- Ka=4.7×10-8 (2)CH3COOH酸性大于HClO酸性(填“大于”、“小于”或“等于”),判斷的依據(jù):相同條件下,電離常數(shù)越大,電離程度越大,c(H+)越大,酸性越強。 (3)電離平衡常數(shù)的意義:弱酸堿的電離平衡常數(shù)能夠反映酸堿性的相對
12、強弱。電離平衡常數(shù)越大,電離程度越大。多元弱酸的電離以第一步電離為主,各級電離平衡常數(shù)的大小差距較大。 (4)外因對電離平衡常數(shù)的影響:電離平衡常數(shù)與其他化學平衡常數(shù)一樣只與溫度有關,與電解質的濃度無關,升高溫度,K值增大,原因是電離是吸熱過程。 2.碳酸是二元弱酸 (1)電離方程式是H2CO3H++HCO,HCOH++CO。 (2)電離平衡常數(shù)表達式:Ka1=,Ka2=。 (3)比較大?。篕a1>Ka2。 深度思考 1.H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11,它的Ka1、Ka2差別很大的原因(從電離平衡的角度解釋):________
13、________________________________。 答案 第一步電離產生的H+對第二步的電離起抑制作用 2.在Na2CO3中加醋酸產生CO2氣體,試從電離平衡常數(shù)的角度解釋原因:___________。 答案 K(CH3COOH)=1.7×10-5 mol·L-1;K(H2CO3)=4.3×10-7 mol·L-1。醋酸的電離平衡常數(shù)大,酸性強,較強的酸可制備較弱的酸。 題組一 影響電離平衡常數(shù)的因素及其應用 1.25 ℃時,部分物質的電離平衡常數(shù)如表所示: 化學式 CH3COOH H2CO3 HClO 電離平衡常數(shù) 1.7×10-5 K1=4.3×
14、10-7 K2=5.6×10-11 3.0×10-8 請回答下列問題: (1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由強到弱的順序為 _____________________________________________________________________。 (2)同濃度的CH3COO-、HCO、CO、ClO-結合H+的能力由強到弱的順序為______________________________________________________________________。 (3)物質的量濃度均為0.1 mol·L-1的下列四種物質的溶液:a.Na2C
15、O3,b.NaClO,c.CH3COONa,d.NaHCO3,pH由大到小的順序是____________(填編號)。 (4)常溫下0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀釋過程中,下列表達式的數(shù)據(jù)一定變小的是________(填序號)。 A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH) C.c(H+)·c(OH-) D.c(OH-)/c(H+) E. 若該溶液升高溫度,上述5種表達式的數(shù)據(jù)增大的是_________________________。 (5)體積為10 mL pH=2的醋酸溶液與一元酸HX分別加 水稀釋至1 000 mL,稀釋過程中pH變化如圖所
16、示,則 HX的電離平衡常數(shù)______(填“大于”、“等于”或 “小于”)醋酸的電離平衡常數(shù);理由是_____________ _____________________________________________, 稀釋后,HX溶液中由水電離出來的c(H+)________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸溶液中由水電離出來的c(H+),理由是____________________________。 答案 (1)CH3COOH>H2CO3>HClO (2)CO>ClO->HCO>CH3COO- (3)a>b>d>c (4)A ABCE (5)大于 稀釋相同倍數(shù),H
17、X的pH變化比CH3COOH的大,酸性強,電離平衡常數(shù)大 大于 HX酸性強于CH3COOH的,稀釋后HX溶液中的c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),所以其對水電離的抑制能力也較弱 解析 電離平衡常數(shù)越大,酸性越強,電離平衡常數(shù)越小,其對應酸根離子結合 H+能力越強,水解程度越大,堿性越強。 (4)醋酸是弱電解質,稀釋后電離程度增大,但CH3COOH、CH3COO-、H+的濃度卻都減小,c(OH-)卻是增大的,且CH3COOH的濃度減小最多。升溫時,促進電離,Kw、Ka均增大,c(H+)增大,c(H+)/c(CH3COOH)增大,c(OH-)/c(H+)減小。 (5)根據(jù)圖像
18、分析知道,起始是兩種溶液中c(H+)相同,c(較弱酸)>c(較強酸),稀釋過程中較弱酸的電離程度增大,故在整個稀釋過程中較弱酸的c(H+)一直大于較強酸的c(H+),稀釋相同倍數(shù),HX的pH變化比CH3COOH的大,故HX酸性強,電離平衡常數(shù)大;HX酸性強于CH3COOH的,稀釋后HX溶液中c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),所以對水的抑制能力減弱。 題組二 有關電離平衡常數(shù)的定量計算 2.已知室溫時,0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有1.0%電離,此酸的電離平衡常數(shù)為____________。 答案 10-5 mol·L-1 解析 H
19、AH++A- 0.1-x x x x=0.1×1.0%=10-3 mol·L-1 Ka===10-5。 3.碳氫化合物完全燃燒生成CO2和H2O。常溫常壓下,空氣中的CO2溶于水,達到平衡時,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5。若忽略水的電離及H2CO3的第二級電離,則H2CO3HCO+H+的平衡常數(shù)K1=________。(已知:10-5.60=2.5× 10-6) 答案 4.2×10-7 解析 H2CO3H++HCO K1===4.2×10-7。 考點三 強酸與弱酸的比較 濃度均為0.01 mol·L-1的強酸HA與
20、弱酸HB
pH均為2的強酸
HA與弱酸HB
pH或物質的量濃度
2=pHHA 21、>pHHB>2
溶液的導電性
HA>HB
HA=HB
水的電離程度
HA 22、液顯堿性,所以A正確,也可以從平衡移動角度分析,CH3COONa電離出的CH3COO-:a.與鹽酸中的H+結合生成CH3COOH;b.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,兩溶液中H+濃度均減小,所以pH均增大。B項,假設均是強酸強堿,且物質的量濃度相同,等體積混合后溶液呈中性,但③醋酸是弱酸,其濃度遠遠大于②,即混合后醋酸過量,溶液顯酸性c(H+)>c(OH-),B正確。分別加水稀釋10倍,假設平衡不移動,那么①②溶液的pH均為10,但稀釋氨水使平衡NH3·H2ONH+OH-右移,使①pH>10,同理醋酸稀釋后pH<4,所以C正確。假設均是強酸強堿,混合后溶液呈中性,V 23、1=V2,但①氨水是弱堿,其濃度遠遠大于④鹽酸,所以需要的①氨水少,即V1>V2,D錯誤。
2.在一定溫度下,有a.鹽酸 b.硫酸 c.醋酸三種酸:
(1)當三種酸物質的量濃度相同時,c(H+)由大到小的順序是________________。
(2)同體積、同物質的量濃度的三種酸,中和NaOH的能力由大到小的順序是______________。
(3)若三者c(H+)相同時,物質的量濃度由大到小的順序是________________。
(4)當三者c(H+)相同且體積也相同時,分別放入足量的鋅,相同狀況下產生氣體的體積由大到小的順序是____________。
(5)當三者c( 24、H+)相同且體積相同時,同時加入形狀、密度、質量完全相同的鋅,若產生相同體積的H2(相同狀況),則開始時反應速率的大小關系為____________,反應所需時間的長短關系是__________。
(6)將c(H+)相同的三種酸均加水稀釋至原來的100倍后,c(H+)由大到小的順序是_____________________________________________________________________。
答案 (1)b>a>c (2)b>a=c (3)c>a>b(或c>a=2b)
(4)c>a=b (5)a=b=c a=b>c (6)c>a=b
解析 解答本題要注意以 25、下三點:
(1)HCl、H2SO4都是強酸,但H2SO4是二元酸。
(2)CH3COOH是弱酸,在水溶液中不能完全電離。
(3)醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+的電離平衡。
題組二 判斷弱電解質的方法
3.為了證明醋酸是弱電解質,甲、乙、丙、丁四人分別選用下列試劑進行實驗:0.1
mol·L-1醋酸溶液、0.1 mol·L-1鹽酸、pH=3的鹽酸、pH=3的醋酸、CH3COONa晶體、NaCl晶體、CH3COONH4晶體、蒸餾水、鋅粒、pH試紙、酚酞、NaOH溶液等。
(1)甲取出10 mL的醋酸溶液,用pH試紙測出其pH=a,確定醋酸是弱電解質,則a應該滿 26、足的關系是____________________________________________________,
理由是______________________________________________________________。
(2)乙將pH=3醋酸和鹽酸,各取1 mL,用蒸餾水稀釋到100 mL,然后用pH試紙
分別測定兩溶液的pH,則可認定醋酸是弱電解質,判斷的依據(jù)是________________________________________________________________。
(3)丙分別取pH=3的鹽酸和醋酸10 mL,然后分別加入質量 27、相同的鋅粒,醋酸放出H2的速率快,則認定醋酸是弱電解質,你認為這一方法正確嗎?________________
_____________________________________________________________________。
(4)丁用CH3COONa晶體、NaCl晶體、蒸餾水和酚酞試驗,也論證了醋酸是弱酸的事實,該同學的試驗操作和現(xiàn)象是
______________________________________________________________________。
答案 (1)a>1 因醋酸是弱酸,不能完全電離 (2)鹽酸的pH=5,醋酸的p 28、H<5 (3)正確。由于醋酸是弱酸,隨著反應的進行,醋酸不斷電離,c(H+)變化小,產生H2的速率醋酸比鹽酸快 (4)配制CH3COONa、NaCl溶液,分別滴入酚酞試液,CH3COONa溶液變淺紅色,NaCl溶液不變色
4.下列事實中一定不能證明CH3COOH是弱電解質的是 ( )
①常溫下某CH3COONa溶液的pH=8
②用CH3COOH溶液做導電實驗,燈泡很暗
③等pH、等體積的鹽酸、CH3COOH溶液和足量鋅反應,CH3COOH放出的氫氣較多
④0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH=2.1
⑤CH3COONa和H3PO4反應,生成CH3COOH
⑥ 29、0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液稀釋100倍,pH<3
A.② B.②⑤
C.①③⑤ D.③④⑤⑥
答案 A
解析?、僦凶C明CH3COO-能水解,溶液呈堿性,證明CH3COOH為弱酸;②中未能指明濃度,也沒有參照物,不能說明問題;③說明電離前n(CH3COOH)>n(鹽酸),故CH3COOH的電離程度比鹽酸小,屬弱電解質;④中說明c(H+) 30、液被稀釋,c(H+)的變化與溶液濃度的變化不一致,證明存在電離平衡的移動,即證明CH3COOH為弱電解質。
1.判斷弱電解質的三個思維角度
角度一:弱電解質的定義,即弱電解質不能完全電離,如測0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>1。
角度二:弱電解質溶液中存在電離平衡,條件改變,平衡移動,如pH=1的CH3COOH加水稀釋10倍1 31、?,F(xiàn)象:pH>7。
2.搭建思維平臺
我們在做有關強酸、弱酸、強堿、弱堿的試題時,不妨用假設法給自己搭建一個平臺,用這個平臺進行分析。如題1中的C選項,分別加水稀釋10倍,假設平衡不移動,那么①②溶液的pH均為10,然后再根據(jù)平衡移動進行分析;再如D選項,假設均是強酸強堿,則V1=V2,然后再根據(jù)弱堿的電離平衡及濃度進行分析。
1.(2009·山東理綜,15)某溫度下,相同pH值的鹽酸和醋酸溶液分
別加水稀釋,平衡pH值隨溶液體積變化的曲線如右圖所示。據(jù)
圖判斷正確的是 ( )
A.Ⅱ為鹽酸稀釋時的pH值變化曲線
B.b點溶液的導電性比c點溶液的導電性強
32、C.a點Kw的數(shù)值比c點Kw的數(shù)值大
D.b點酸的總濃度大于a點酸的總濃度
答案 B
解析 醋酸在稀釋時會繼續(xù)電離,則在稀釋相同體積的鹽酸與醋酸的過程中醋酸中的H+濃度減小得慢、pH小,A項錯誤;隨著稀釋體積的增大,溶液中離子濃度在減小,B項正確;溫度一定,任何稀的水溶液中的Kw都是一定值, C項錯誤;由于醋酸是弱酸,要使鹽酸和醋酸溶液pH值相同,醋酸的濃度比鹽酸大得多,D項錯誤。
2.(2010·大綱全國卷Ⅱ,9)相同體積、相同pH的某一元強酸溶液①和某一元中強酸溶液②分別與足量的鋅粉發(fā)生反應,下列關于氫氣體積(V)隨時間(t)變化的示意圖正確的是 ( 33、 )
答案 C
解析 強酸完全電離,中強酸部分電離,隨著反應地進行,中強酸要繼續(xù)電離出
H+,所以溶液②產生氫氣的體積多,在相同時間內,②的反應速率比①快。
3.(2011·福建理綜,10)常溫下0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是 ( )
A.將溶液稀釋到原體積的10倍
B.加入適量的醋酸鈉固體
C.加入等體積0.2 mol·L-1鹽酸
D.提高溶液的溫度
答案 B
解析 醋酸是弱酸,稀釋10倍同時也促進了其電離,溶液的pH<(a+1),A錯誤;醋酸根離子水解顯堿性,向酸溶液中加入適量堿性溶液可
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