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2019-2020年蘇教版高中化學選修4《弱電解質的電離平衡》學案1 問題導入 在其他條件不變時，改變CH3COOH溶液的溫度，溶液導電能力有何變化？ 答案：其他條件不變，升高溫度，電解質溶液的導電能力增強。電解質溶液濃度增大，其水溶液中的離子濃度增大，導電能力增強。 基礎知識 1.弱電解質溶于水后，在_________作用下，弱電解質電離成_________；同時，一部分離子又結合成________________。弱電解質在水溶液中的電離是一個_________過程。如醋酸的電離可表示為_________；NH3H2O的電離表示為_________。 答案：水分子 離子 弱電解質分子 可逆 CH3COOHCH3COO-+H+ NH3H2O+OH- 2.在一定溫度下，當弱電解質在水溶液中電離達到________________時，電離并沒有停止。此時弱電解質分子___________的速率等于離子相互結合成___________的速率，溶液中___________、___________的濃度都不再發(fā)生變化，達到了電離平衡。 答案：最大程度 電離成離子 弱電解質分子 分子 離子 3.在一定溫度下，當醋酸達到___________時，___________是一個常數，稱為醋酸的電離平衡常數。通常用___________來表示弱酸的電離平衡常數，用___________來表示弱堿的電離平衡常數。弱電解質的電離平衡常數不隨弱電解質溶液_________的變化而變化，而___________與溶液濃度有關。一般情況下，弱電解質溶液濃度越大，電離度越大。電離度又可表示為___________________________________________________。 答案：電離平衡 Ka Kb 濃度 電離度 100% 4.水的電離方程式為________________，水的電離平衡常數為_____________________，在一定溫度下，___________和___________中c（H2O）可視為定值，因此有_________________________KW被稱為水的離子積常數。25 ℃時，KW為1.010-14。 答案：2H2OH3O++OH- K= 純水 稀溶液 KW=Kc（H2O）=c（H+）c（OH-） 5.弱電解質的電離是一個___________熱過程，升溫會促使電離平衡向___________的方向移動，電離平衡常數___________。在一定溫度下，當弱電解質濃度相同時，電離平衡常數越大，電離程度___________。 答案：吸 電離 增大 越大 課堂互動 三點剖析 重點1 影響弱電解質電離平衡的因素 1.以0.1 molL-1的CH3COOH為例（CH3COOHH++CH3COO-），當改變條件，其平衡移動方向、Ka、n（H+）、導電性變化如下表所示： 平衡移動方向 平衡常數Ka H+物質的量n（H+） H+濃度c(H+) 導電性 電離度 加水稀釋 右移 不變 增大 減小 減弱 增大 加冰醋酸 左移 不變 增大 增大 增強 減小 升 溫 右移 增大 增大 增大 增強 增大 加CH3COONa 左移 不變 減小 減小 增強 減小 加NaOH 右移 不變 減小 減小 增強 增大 加冰醋酸 左移 不變 增大 增大 增強 減小 2.影響電離平衡的因素 （1）濃度：減小溶液的濃度，電離程度增大；增加溶液濃度，電離程度減小。 （2）溫度：電離過程是一個吸熱過程。故有升高溫度，電離程度增大；降低溫度，電離程度減小。 （3）外加試劑：①向弱酸（弱堿）溶液中加入強酸（強堿），則抑制電離；②向弱酸或弱堿溶液中加入能夠與其自己電離出來的某種離子發(fā)生化學反應的物質時，就可使其電離平衡向電離的方向移動。 【例1】 化合物HIn在水溶液中因存在以下電離平衡，故可用作酸堿指示劑 HIn（溶液）H+（溶液）+In-（溶液） 紅色 黃色 濃度為0.02 molL-1的下列各溶液中能使指示劑顯紅色的是（ ） ①鹽酸 ②石灰水 ③NaCl溶液 ④NaHSO4溶液 ⑤NaHCO3溶液 ⑥氨水 A.①④⑤ B.②⑤⑥ C.①④ D.②③⑥ 解析：要使指示劑顯紅色，以上平衡要向逆反應方向移動。加入①HCl、④NaHSO4后溶液中氫離子濃度大大增加，即增加了生成物濃度，電離平衡向逆反應方向移動，使指示劑顯紅色。加入石灰水、氨水促使電離平衡向電離方向移動，加入水沖釋使弱電解質的電離度增大，電離平衡向電離方向移動。所以加水、氨水、石灰水溶液顯黃色。 答案：C 重點2 電離平衡常數 1.定義：在一定條件下，弱電解質在達到電離平衡時，溶液中電離所生成的各種離子濃度的乘積，跟溶液中未電離的分子濃度的比是一個常數。這個常數叫做電離平衡常數，簡稱電離常數，用Ka來表示（一般酸的電離常數用Ka表示，堿的電離常數用Kb表示）。 2.電離常數的意義：電離常數數值的大小，可以估算弱電解質電離的趨勢。K值越大，電離程度越大，酸性越強。如相同條件下常見弱酸的酸性強弱： H2SO3＞H3PO4＞HF＞CH3COOH＞H2CO3＞H2S＞HClO 3.電離常數的影響因素 （1）電離常數隨溫度而變化，但由于電離過程熱效應較小，溫度改變對電離常數影響不大，其數量級一般不變，所以室溫范圍內可忽略溫度對電離常數的影響。 （2）電離常數與弱酸、弱堿的濃度無關，同一溫度下，不論弱酸、弱堿的濃度如何變化，電離常數是不會改變的。 【例2】 25 ℃時，在0.5 L 0.2 molL-1的HA溶液中，有0.01 mol的HA電離成離子。求該溫度下HA的電離常數。 解析：該溶液中A-和H+的平衡濃度為0.01 mol/0.5 L=0.02 molL-1。據電離方程式HAA-+H+推知HA分子的平衡濃度為0.2 molL-1-0.02 molL-1=0.18 molL-1。HA的電離常數K=c（H+）c（A-）/c（HA）=0.020.02/0.18=2.2210-3. 答案：2.2210-3 難點 水的電離 1.水的電離特點 （1）水分子與水分子之間相互作用而引起電離的發(fā)生。 （2）通常只有極少數水分子發(fā)生電離。 （3）由水分子電離出的H+和OH-數目相等。 （4）從水的電離方程式可以看出，水既可以看成是一元弱酸，又可以看成是一元弱堿。 （5）水的電離過程是可逆的、吸熱的。 2.水的離子積 （1）任何水溶液中均存在著H+和OH-。水的離子積是水電離平衡時具有的性質，不僅適用于純水，也適用于其他稀的水溶液。如酸、堿、鹽溶液中都有KW=c（H+）c(OH-)=110-14(常溫)。其中c(H+)、c(OH-)均表示整個溶液中的c(H+)和c(OH-)。 （2）KW是溫度的函數，與c(H+)、c(OH-)的變化無關。從電離平衡的角度來看，水的電離是吸熱的，故升高溫度，水的電離平衡向電離方向移動，c(H+)和c(OH-)都增大，KW也增大，反之，則減小。即溫度升高，KW增大；溫度降低，KW減小。如100 ℃時，KW=110-12。若未注明溫度，一般認為是常溫。 【例3】 下列說法正確的是（ ） A.HCl溶液中無OH- B.NaOH溶液中無H+ C.NaCl溶液中既無OH-也無H+ D.常溫下，任何物質的水溶液中都有H+和OH-，且KW=c(H+)c(OH-)=10-14 解析：純水和稀溶液中，KW=c(H+)c(OH-),H+和OH-都存在。在25 ℃時，KW=c(H+)c(OH-)=10-14。所以A、B、C三項錯，D項對。 答案：D 啟示：在中學階段，純水和水溶液中的KW的值是相等的，但只有25 ℃時，KW=10-14。 各個擊破 類題演練1 在含有酚酞的0.1molL-1氨水中加入少量的NH4Cl晶體，則溶液顏色（ ） A.變藍色 B.變深 C.變淺 D.不變 解析：氨水中存在的平衡：NH3+H2ONH3H2O+OH-。加入少量NH4Cl晶體后，NH4Cl+Cl-,使?jié)舛仍龃螅胶庀蜃笠苿?，OH-濃度減少，酚酞溶液顏色變淺。所以答案為C。 答案：C 類題演練2 把0.05 mol NaOH固體分別加入下列100 mL液體中，溶液的導電能力變化不大的是（ ） A.H2O B.0.5 molL-1鹽酸 C.0.5 molL-1醋酸 D.0.5 molL-1氯化銨溶液 解析：溶液的導電能力大小與溶液中自由移動離子濃度的大小、離子所帶的電荷數多少有關，自由移動離子濃度越大，溶液導電能力越強，離子所帶的電荷數越多，溶液的導電能力也越強。 A項中，水是弱電解質，加入NaOH，將產生大量的Na+和OH-，溶液的導電能力顯著增強。 B項中，原來溶液中c(H+)=c(Cl-)=0.5 molL-1，加入NaOH后發(fā)生中和反應，反應后溶液中c(Na+)=c(Cl-)=0.5 molL-1，自由移動離子濃度基本不變，溶液的導電能力基本不變。 C項中，加入NaOH后，發(fā)生反應CH3COOH+OH-====CH3COO-+H2O，使溶液中c(CH3COO-),c(Na+)增大，溶液的導電能力明顯增強。 D項中，加入NaOH后發(fā)生反應+OH-====NH3H2O，但溶液中c（Na+）、c(Cl-)與加入前的c()、c(Cl-)幾乎相同，因而溶液的導電能力變化不大。 答案：BD 變式訓練1 (xx山東高考，11)在0.1 molL-1CH3COOH溶液中存在如下電離平衡： CH3COOHCH3COO-+H+ 對于該平衡，下列敘述正確的是 （ ） A.加入水時，平衡向逆反應方向移動 B.加入少量NaOH固體，平衡向正反應方向移動 C.加入少量0.1 molL-1HCl溶液，溶液中c(H+)減小 D.加入少量CH3COONa固體，平衡向正反應方向移動 解析：根據勒夏特列原理：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。A加入水時，溶液的濃度減小，電離程度增長，即平衡向正方向移動；B加入NaOH與H+反應，c(H+)變小，平衡向正方向移動；C加入HCl時c(H+)變大，平衡向其減小的方向（也就是逆方向）移動，但最終c(H+)比未加HCl前還是要大；D加入CH3COONa，c(CH3COO-)增大，平衡向逆方向移動。 答案：B 變式訓練2 常溫下用水稀釋0.1 molL-1的醋酸時，溶液中隨著水量的增加而減小的是（ ） A.c(H+)/c(CH3COOH) B.c(CH3COOH)/c（H+） C.c（H+）和c(OH-)的乘積 D.H+的物質的量 解析：本題考查的是醋酸稀釋后溶液中粒子的變化情況，涉及濃度對電離平衡的影響和水的離子積的影響因素。水的離子積只受溫度影響，所以C選項不正確。用水稀釋醋酸時，促進醋酸的電離，使CH3COO-和H+的物質的量均增加，CH3COOH物質的量減小，但由于溶液體積增大的幅度大，所以c(H+)、c(CH3COOH)、c(CH3COO-)都減小，但c(CH3COOH)減小比c(H+)減小得快。故選B。 答案：B 類題演練3 下列條件的變化對醋酸電離常數產生影響的是（ ） A.增大醋酸濃度 B.向溶液中加水 C.增大壓強 D.升高溫度 解析：電離常數只與物質本身性質和溫度有關。 答案：D 變式訓練3 已知三種酸HA、HB、HC的電離常數分別為a、b、c，且a＞b＞c,則對相同濃度的酸溶液敘述正確的是（ ） A.HC的電離度最大 B.HA溶液酸性最強 C.HC溶液酸性最強 D.三種溶液中酸的電離程度：HA＜HB＜HC 解析：相同條件下的酸溶液中，酸電離常數越大，酸的電離程度越大，溶液中c（H+）越大，電離度越大。 答案：B 類題演練4 如果25 ℃時，KW=10-14，100 ℃時KW=10-12，這說明（ ） A.100 ℃時水的電離常數較大 B.前者c(H+)較后者大 C.水的電離過程是一個吸熱過程 D.K W和溫度無直接關系 解析：由題意知，溫度較高，KW較大。KW較大，即c（H+）c(OH-)較大。c（H+）c(OH-)較大，說明H2OH++OH-向右進行的程度大，水的電離是吸熱的。 答案：AC 變式訓練4 (xx全國高考Ⅱ，7)將純水加熱至較高溫度，下列敘述正確的是（ ） A.水的離子積變大、pH變小、呈酸性 B.水的離子積不變、pH不變、呈中性 C.水的離子積變小、pH變大、呈堿性 D.水的離子積變大、pH變小，呈中性 解析：H2O的電離為吸熱反應，將純水加熱至較高溫度，電離平衡向正方向移動，c(H+)、c(OH-)增大，則水的離子積KW=c(H+)c(OH-)增大，pH=-lg c(H+)減小，而c(H+)=c(OH-)，呈中性。 答案：D 變式訓練5 某溶液在25 ℃時由水電離出的氫離子的濃度為110-12 molL-1，下列說法正確的是（ ） A. 、HS-、等離子在該溶液中不能大量共存 B.該溶液的pH可能為2 C.向該溶液中加入鋁片后，一定能生成氫氣 D.若該溶液中的溶質只有一種，它一定是酸或者是堿 解析：25 ℃，純水中c(H+)=c(OH-)=110-7 molL-1，而這里是“由水分子電離出的氫離子的濃度為110-12 molL-1”，這是水的電離平衡被抑制的結果。抑制水電離的物質，可能是NaOH等堿，可能是HCl等非強氧化性酸，可能是HNO3這樣的強氧化性酸，還可能是NaHSO4這樣的鹽。 答案：AB 課后集訓 基礎達標 1.對某弱酸稀溶液加熱時，下列敘述錯誤的是（ ） A.弱酸的電離度增大 B.弱酸分子的濃度減小 C.溶液的c（OH-）增大 D.溶液的導電性增強 解析：弱酸的電離是部分電離，電離為吸熱反應，加熱弱酸的電離程度增大、弱酸分子濃度必然減小，溶液中c（H+）濃度增大，從而使c(OH-)減小，電離程度增大，導電性增強。 答案：C 2.把0.05 mol NaOH晶體分別加入到下列100 mL液體中，溶液導電性變化較大的是（ ） A.純水 B.0.5 molL-1鹽酸 C.0.5 molL-1硫酸 D.0.5 molL-1氨水 解析：NaOH加入后溶液中離子的數目要有大的變化，加入到H2SO4和鹽酸中，離子數目沒有大的變化；加入到純水中，NaOH全部電離，離子濃度增大；加入到氨水中，由于氨水是弱電解質，本身離子數目少，加入NaOH后，NaOH全部電離，故離子數目增大。 答案：AD 3.在氫硫酸的水溶液中，通入或加入少量下列物質，能使溶液中的c（H+）增大的是（ ） ①O2 ②SO2 ③Cl2 ④CuSO4 A.①③ B.②④ C.③④ D.④ 解析：H2SH++HS- HS-H++S2-，Cl2能將S2-氧化為S、平衡右移；Cu2++S2-====CuS↓，平衡右移。 答案：C 4.相同溫度下的0.1 molL-1和0.01 molL-1CH3COOH溶液中CH3COOH的電離百分率，前者與后者相比（ ） A.大 B.小 C.相等 D.不能確定 解析：對于弱電解質來說，濃度越小，電離程度越大。 答案：B 5.在100 mL 0.1 molL-1的CH3COOH溶液中,欲使CH3COOH的電離度增大和c(H+)降低，可采用的方法是（ ） A.加少量1 molL-1的NaOH溶液 B.加少量1 molL-1的鹽酸 C.加100 mL水 D.加熱 解析：醋酸電離方程式為CH3COOHH++CH3COO-。加熱時平衡右移，電離度增大，c（H+）增大；加酸c（H+）增大，電離度減??；加水電離度增大，c（H+）減小。 答案：AC 6.向碳酸鈉的濃溶液中逐滴加入稀鹽酸，到不再產生二氧化碳氣體為止。則在此過程中，溶液中的碳酸氫根離子的濃度變化趨勢正確的是（ ） A.逐漸減小 B.逐漸增大 C.先逐漸增大，而后減小 D.先逐漸減小，而后增大 解析：Na2CO3中逐滴加入鹽酸時，分步結合H+,+H+====，+H+====CO2↑+H2O c()先增大，后減小。 答案：C 7.NH3H2O的電離平衡常數為Kb=。氨水中各離子和分子的濃度大小為（ ） A.c()=c（OH-）=c(NH3H2O) B.c()＞c（OH-）＞c（NH3H2O） C.c()=c（OH-）＞c（NH3H2O） D.c()＜c（OH-）＜c（NH3H2O） 解析：NH3H2O+OH-，H2OH++OH-。NH3H2O少部分電離，溶液中有大量NH3H2O分子；c(NH3H2O)最大，c(OH-)略大于c()。 答案：D 8.在0.1 molL-1的醋酸溶液中，存在電離平衡CH3COOHCH3COO-+H+，如果要使平衡向逆反應方向移動，同時增大c(H+)，應采用的方法是（ ） A.加入0.01 molL-1的CH3COOH溶液 B.加入CH3COONa固體 C.稀釋 D.加入濃鹽酸 解析：醋酸電離方程式為 CH3COOHH++CH3COO-。加入0.01 molL-1 CH3COOH，平衡右移，加堿、稀釋都使平衡右移；加入鹽酸時，平衡左移，但是鹽酸是強酸，全部電離，增大了c（H+）。 答案：D 9.能使水的電離平衡向正向移動，且所得溶液呈酸性的是（ ） A.在水中加入Na2CO3固體 B.在水中加入AlCl3固體 C.在水中通入HCl氣體 D.將水加熱到80 ℃ 解析：H2OH++OH-，加入AlCl3后，Al3+與OH-結合生成Al(OH)3,使c(OH-)減小，平衡正向移動，且c（H+）＞c(OH-)。 答案：B 綜合運用 10.右圖所示的試管中盛有較濃的氨水，氨水中因加有酚酞而顯淺紅色。 （1）對試管以熱水浴的方式加熱，觀察試管中的溶液，結果是____________________（有現象就寫明現象的內容，無現象就寫明無現象的原因）。 （2）把加熱后的試管放入約20 ℃的水中冷卻，觀察現象，試管中的溶液里有明顯的現象，它是________________（有現象就寫明現象的內容 ，無現象就寫明無現象的原因）。 解析：（1）加熱時，NH3從溶液中進入到氣球中，溶液堿性變弱，溶液顏色逐漸變淺。 （2）冷卻時，NH3又溶于水，堿性增強，溶液顏色又逐漸變深。 答案：（1）溶液顏色變淺 （2）溶液顏色加深 拓展探究 11.在一定溫度下，冰醋酸加水稀釋過程中，溶液的導電能力如下圖所示，請回答： （1）“O”點導電能力為0的理由________________。 （2）a、b、c三點溶液的pH由小到大的順序為__________________。 （3）a、b、c三點中電離度最大的是___________________________。 （4）若使c點溶液的c(CH3COO-)增大，溶液的pH也增大，可采取的措施為①____________________；②____________________。 解析：未加水時，醋酸不能電離，故無離子，不能導電，開始加水稀釋時，電離度增大，c（H+）增大，b點CH3COOH恰好全部溶解并達到電離平衡，此時c（H+）最大，pH最小。再加水，CH3COOH電解平衡右移，電離度增大，c（H+）減小，pH增大。要使c點的c(CH3COO-)增大，pH增大，加入堿，如NaOH,也可以加入CH3COONa溶液。 答案：（1）純CH3COOH不電離，無自由移動離子 （2）bac (3)c (4)①加NaOH ②加CH3COONa 12.某二元弱酸（簡寫成H2A）溶液按下式發(fā)生一級和二級電離：H2AH++HAHA-H++A2-，設有下列四種溶液： A.0.01 molL-1 H2A溶液 B.0.01 molL-1NaHA溶液 C.0.02 molL-1 HCl與0.04 molL-1 NaHA溶液等體積的混合液 D.0.02 molL-1 NaOH與0.02 molL-1 NaHA溶液等體積的混合液 據此，填寫下列空白：（填代號） （1）c(H+)最大的是__________________，最小的是__________________。 （2）c(H2A)最大的是__________________，最小的是__________________。 （3）c(A2-)最大的是__________________，最小的是__________________。 解析：反應后C溶液為0.01 molL-1H2A，0.01 molL-1NaHA和0.01 molL-1NaCl溶液，因HA-的存在抑制了H2A的第一步電離，所以c（H+）小于A溶液中c（H+），但c（H2A）大于A溶液c（H2A）;反應后D溶液為0.01 molL-1的Na2A，所以c（A2-）最大，但因其水解，c（H+）最小。 答案：（1）A D (2)C D (3)D A