2019届一轮复习苏教版弱电解质的电离平衡学案 28页

第1讲　弱电解质的电离平衡 ‎【2019·备考】‎ 最新考纲：1.理解电离、电解质、强电解质和弱电解质的概念。2.理解并能表示弱电解质在水溶液中的电离平衡。‎ 最新考情：关于弱电解质的电离平衡，一般考查形式如下：一是在选择题中考查电离平衡的图像问题，如2016年T‎10C；二是在填空题中考查电离平衡常数的应用，如2017年T20(2)。预测2019年高考延续这一命题特点，一是在选择题某一选项中以图像或者文字的形式考查，二是在填空题中结合化学反应原理综合考查。‎ 考点一　弱电解质的电离 ‎[知识梳理]‎ ‎1．强、弱电解质 ‎(1)概念 ‎(2)与化合物类型的关系 强电解质主要是大部分离子化合物及某些强极性键的共价化合物(HF等除外)。弱电解质主要是某些弱极性键的共价化合物。‎ ‎2．电离方程式的书写 ‎(1)弱电解质 ‎①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的电离方程式：H2CO3H＋＋HCO__、HCOH＋＋CO__。‎ ‎②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－。‎ ‎(2)酸式盐 ‎①强酸的酸式盐在溶液中完全电离，如：‎ NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。‎ ‎②弱酸的酸式盐中酸式酸根在溶液中不能完全电离，如：NaHCO3===Na＋＋HCO、HCOH＋＋CO。‎ 名师助学：①电解质、非电解质均是化合物，盐酸、铜虽能导电，但它们既不是电解质也不是非电解质。‎ ‎②CO2、SO2、SO3、NH3等溶于水也导电，是它们与水反应生成新物质后而导电的，而它们液态时不导电，故属于非电解质。‎ ‎③BaSO4等虽难溶于水，但溶于水的部分却能完全电离，属于强电解质。‎ ‎④强电解质导电能力不一定强，弱电解质导电能力不一定弱。‎ ‎3．弱电解质的电离平衡 ‎(1)电离平衡的建立 在一定条件(如温度、浓度等)下，当弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时，电离过程就达到平衡。平衡建立过程如图所示：‎ ‎(2)电离平衡的特征 ‎(3)外界条件对电离平衡的影响 ‎①温度：温度升高，电离平衡向右移动，电离程度增大。‎ ‎②浓度：稀释溶液，电离平衡向右移动，电离程度增大。‎ ‎③同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡向左移动，电离程度减小。‎ ‎④加入能反应的物质：电离平衡向右移动，电离程度增大。‎ 名师助学：①弱电解质电离程度很小，且吸热。‎ ‎②稀醋酸加水稀释时，溶液中的各离子浓度并不是都减小，如c(OH－)是增大的。‎ ‎③电离平衡右移，电解质分子的浓度不一定减小，如稀醋酸中加入冰醋酸。‎ ‎④电离平衡右移，电离程度也不一定增大。‎ ‎[题组诊断]‎ ‎　弱电解质的电离平衡及其影响因素 ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)HClO是弱酸，所以NaClO是弱电解质(×)‎ ‎(2)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(√)‎ ‎(3)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(×)‎ ‎(4)室温下，由0.1 mol·L－1氨水的pH为11，可知溶液中存在NH3·H2ONH＋OH－(√)‎ ‎(5)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(×)‎ ‎(6)对CH3COOH进行稀释时，会造成溶液中所有离子浓度减小(×)‎ ‎2．‎25 ℃‎时，把0.2 mol·L－1的醋酸加水稀释，则图中的纵轴y表示的是(　　)‎ A．溶液中OH－的物质的量浓度 B．溶液的导电能力 C．溶液中的 D．CH3COOH的电离程度 解析　‎25 ℃‎时，0.2 mol·L－1的醋酸稀释过程中，随着水的加入溶液中OH－的浓度增大(但不会超过10－7mol·L－1)，CH3COOH的电离程度增大，CH3COO－‎ 数目增多，CH3COOH数目减少，但溶液中CH3COO－的浓度减小，溶液的导电能力减弱。‎ 答案　B ‎3．下列关于电解质溶液的说法正确的是(　　)‎ A．(2016·四川化学)‎0.1 L 0.5 mol·L－1 CH3COOH溶液中含有的H＋数为0.05NA B．(2016·江苏化学)室温下，稀释0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液，溶液的导电能力增强 C. (2016·全国丙卷)向0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中加入少量水，溶液中减小 D．(2013·江苏化学)CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中的值减小 解析　CH3COOH为弱电解质，在水溶液中部分电离，‎0.1 L 0.5 mol·L－1 CH3COOH溶液中含有的H＋数小于0.05NA，A项错误；CH3COOH溶液中存在平衡，CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水稀释，平衡右移，产生的离子数增加，但溶液的体积增大，c(CH3COO－)、c(H＋)减小，导电能力减弱，B项错误；加水稀释时，平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋右移，n(H＋)增大，n(CH3COOH)减小，＝＝，故比值变大，C项错误；稀释时，n(CH3COO－)增大，n(CH3COOH)减小，故的值减小，D项正确。 ‎ 答案　D ‎【方法技巧】‎ 从“定性”和“定量”两个角度理解电离平衡 ‎(1)从定性角度分析电离平衡：应该深刻地理解勒夏特列原理——平衡向“减弱”这种改变的方向移动，移动结果不能“抵消”或“超越”这种改变。‎ ‎(2)从定量角度分析电离平衡：当改变影响电离平衡的条件后分析两种微粒浓度之比的变化时，若通过平衡移动的方向不能作出判断时，应采用化学平衡常数定量分析。‎ 考点二　电离平衡常数 ‎[知识梳理]‎ ‎1．表达式 对一元弱酸HA：HAH＋＋A－‎ Ka＝。‎ 对一元弱碱BOH：BOHB＋＋OH－‎ Kb＝。‎ ‎2. 特点及影响因素 ‎(1)多元弱酸是分步电离的，各级电离常数的大小关系是Ka1≫Ka2≫Ka3，所以其酸性主要决定于第一步电离。‎ ‎(2)影响因素 ‎3．意义 电离常数反映了弱电解质的电离程度的大小，K值越大，电离程度越大，酸(或碱)性越强。如相同条件下常见弱酸的酸性强弱：H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH> H2CO3>H2S>HClO。‎ 名师助学：①电离平衡常数与化学平衡常数一样，只与温度有关，与其他条件无关。‎ ‎②电离平衡常数除了可以比较弱电解质的电离能力外，还能定量判断电离平衡的移动方向。‎ ‎③在运用电离平衡常数表达式进行计算时，浓度必须是平衡时的浓度。‎ ‎[题组诊断]‎ ‎　电离平衡常数的理解和应用 ‎1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)电离平衡右移，电离常数一定增大(×)‎ ‎(2)H2CO3的电离常数表达式：Ka＝(×)‎ ‎(3)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱(√)‎ ‎(4)电离常数随着弱电解质的浓度增大而增大(×)‎ ‎(5)电离常数只与温度有关，与浓度无关(√)‎ ‎(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(×)‎ ‎(7)室温下，向10 mL pH＝3的醋酸溶液中加水稀释后，溶液中不变(√)‎ ‎2．(2017·江苏泰州模拟)部分弱酸的电离平衡常数如下表：‎ 弱酸 HCOOH HCN H2CO3‎ 电离平衡常数(‎25 ℃‎)‎ ‎1.77×10－4‎ ‎4.9×10－10‎ K1＝4.3×10－7‎ K2＝5.6×10－11‎ 下列选项错误的是(　　)‎ A．2CN－＋H2O＋CO2===2HCN＋CO B．2HCOOH＋CO===2HCOO－＋H2O＋CO2↑‎ C．中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者 D．HCOOH＋CN－===HCOO－＋HCN 解析　由酸的电离平衡常数知酸性由强至弱的顺序为HCOOH＞H2CO3＞HCN＞HCO，较强酸能够制取较弱酸，CN－与CO2、H2O反应的离子方程式为CN－＋H2O＋CO2===HCN＋HCO，A项错误； HCOOH与CO反应的离子方程式为2HCOOH＋CO===2HCOO－＋H2O＋CO2↑，B项正确；等pH、等体积的HCOOH和HCN，n(HCN)＞n(HCOOH)，两者与NaOH反应，消耗NaOH的量前者小于后者，C项正确；HCOOH与CN－反应的离子方程式为HCOOH＋CN－===‎ HCOO－＋HCN，D项正确。‎ 答案　A ‎3．(2017·江苏镇江期末)‎ 硫酸、硝酸、高氯酸在水溶液中都是强酸，下表是某温度下这三种酸在冰醋酸中的电离常数。下列说法正确的是(　　)‎ 酸 H2SO4‎ HNO3‎ HClO4‎ K1‎ ‎6.3×10－9‎ ‎4.2×10－10‎ ‎1.6×10－5‎ A.在冰醋酸中H2SO4的电离方程式为：H2SO42H＋＋SO B．在冰醋酸中，HNO3的酸性最强 C．在冰醋酸中，0.01 mol/L的HClO4，其离子总浓度约为4×10－4mol/L D．高氯酸水溶液与氨水反应的离子方程式为H＋＋NH3·H2O===H2O＋NH 解析　在冰醋酸中，H2SO4分步电离，其第一步电离方程式为H2SO4H＋＋HSO，A项错误；根据在冰醋酸中的电离常数，三种酸的酸性强弱顺序为HClO4>H2SO4>HNO3，B项错误；设在冰醋酸中0.01 mol/L的HClO4的H＋物质的量浓度为x，‎ ‎　　　　　　HClO4 H＋＋ ClO c(起始)/mol/L 0.01 0 0 ‎ c(变化)/mol/L x x x ‎ c(平衡)/mol/L 0.01－x x x ‎ 则电离常数K＝≈＝1.6×10－5，x＝4×10－4 mol/L，离子总浓度约为8×10－4 mol/L，C项错误；在水溶液中，HClO4是一元强酸，NH3·H2O是一元弱碱，D项正确。‎ 答案　D ‎【归纳总结】‎ 电离常数的4大应用 ‎(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。‎ ‎(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，碱性(或酸性)越弱。‎ ‎(3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。‎ ‎(4)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，但电离常数不变，考题中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。‎ 如：0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中加水稀释，＝＝，加水稀释时，c(H＋)减小，Ka值不变，则增大。‎ ‎　电离平衡常数及电离度的定量计算 ‎4．0.1 mol·L－1醋酸溶液中，存在电离平衡CH3COOHH＋＋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＝________。‎ 解析　‎ K＝＝≈＝1.96×10－5。‎ 答案　1.96×10－5‎ ‎5．常温下，将a mol·L－1的醋酸与b mol·L－1Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在‎2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝________(用含a和b的代数式表示)。‎ 解析　根据‎2c(Ba2＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)‎ 由于c(CH3COO－)＝‎2c(Ba2＋)＝b mol·L－1‎ 所以c(H＋)＝c(OH－)‎ 溶液呈中性 CH3COOHCH3COO－＋H＋‎ －b　　　　　　　b　　　　10－7‎ Ka＝＝。‎ 答案　 ‎【方法技巧】‎ 有关电离常数计算的两种类型(以弱酸HX为例)‎ ‎1．已知c(HX)始和c(H＋)，求电离常数 ‎　　　　　　　HX 　　 　H＋　＋　X－‎ 起始/(mol·L－1)：c(HX)始　　　　　　0　　　　0‎ 平衡/(mol·L－1)：c(HX)始 －c(H＋) c(H＋)　c(H＋)‎ 则：Ka＝＝。‎ 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：c(HX)始－‎ c(H＋)≈c(HX)始，则Ka＝，代入数值求解即可。‎ ‎2．已知c(HX)始和电离常数，求c(H＋)‎ 同理可得Ka＝≈，‎ 则：c(H＋)＝，代入数值求解即可。‎ 考点三 　一元强酸(碱)与一元弱酸(碱)的比较 ‎[知识梳理]‎ 一元强酸与一元弱酸的比较 等物质的量浓度的盐酸(a)与醋酸溶液(b)‎ 等pH的盐酸(a)与醋酸溶液(b)‎ pH或物质的量浓度 pH：a＜b 物质的量浓度：a＜b 溶液的导电性 a＞b a＝b 水的电离程度 a＜b a＝b a＞b a＞b 加水稀释等倍数pH的变化量 等体积溶液中和NaOH反应的量 a＝b a＜b 分别加该酸的钠盐固体后pH a：不变 b：变大 a：不变 b：变大 开始与金属反应的速率 a＞b 相同 等体积溶液与过量活泼金属产生H2的量 相同 a＜b ‎【名师助学】‎ ‎[强酸弱酸比较]‎ 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 ‎　　　比较项目 ‎ 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 相同 相同 大 醋酸溶液 小 大 小 ‎(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较 比较 项目 酸　　‎ c(H＋)‎ c(酸)‎ 中和碱的能力 与足量活泼金属反应产生H2的量 开始与金属反应的速率 盐酸 相同 小 小 少 ‎　相同 醋酸溶液 大 大 多 ‎[题组诊断]‎ ‎　证明弱电解质的实验方法 ‎1．下列事实一定能说明HNO2为弱电解质的是(　　)‎ ‎①常温下，NaNO2溶液的pH>7‎ ‎②用HNO2溶液做导电实验灯泡很暗 ‎③HNO2不能与NaCl反应 ‎④常温下0.1 mol·L－1的HNO2溶液pH＝2‎ ‎⑤‎1 L pH＝1的HNO2溶液加水稀释至‎100 L后溶液的pH＝2.2‎ ‎⑥‎1 L pH＝1的HNO2和‎1 L pH＝1的盐酸与足量的NaOH溶液完全反应，最终HNO2消耗的NaOH溶液多 ‎⑦HNO2溶液中加入一定量NaNO2晶体，溶液中c(OH－)增大 ‎⑧HNO2溶液中加水稀释，溶液中c(OH－)增大 A．①②③⑦ B．①③④⑤‎ C．①④⑤⑥⑦ D．②④⑥⑧‎ 解析　②如果盐酸(强酸)的浓度很小灯泡也很暗；④如果是强酸，pH＝1；⑤如果是强酸，加水稀释至‎100 L后溶液的pH＝3，实际pH＝2.2，这说明HNO2溶液中存在HNO2H＋＋NO，加水平衡右移，使pH<3；⑥依据HNO2＋NaOH===NaNO2＋H2O、HCl＋NaOH===NaCl＋H2O可知，c(HNO2)大于c(HCl)，而溶液中c(H＋)相同，所以HNO2没有全部电离；⑦加入NaNO2，溶液中c(OH－)增大，说明化学平衡移动；⑧不论是强酸还是弱酸，加水稀释，溶液中c(H＋)均减小，而c(OH－)增大。‎ 答案　C ‎2．为了证明一水合氨(NH3·H2O)是弱电解质，甲、乙、丙三人分别选用下列试剂进行实验：0.010 mol·L－1氨水、0.1 mol·L－1NH4Cl溶液、NH4Cl晶体、酚酞溶液、pH试纸、蒸馏水。已知pH均为常温下测定。‎ ‎(1)甲用pH试纸测出0.010 mol·L－1氨水的pH为10，就认定一水合氨是弱电解质，你认为这一方法是否正确？________(填“正确”或“不正确”)，并说明理由_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(2)乙取出10 mL 0.010 mol·L－1氨水，用pH试纸测其pH为a，然后用蒸馏水稀释至1 000 mL，再用pH试纸测其pH＝b，若要确认NH3·H2O是弱电解质，则 a、b应满足什么关系？_____________________________________________________‎ ‎(用“等式”或“不等式”表示)。‎ ‎(3)丙取出10 mL 0.010 mol·L－1氨水，滴入2滴酚酞试液，显粉红色，再加入少量NH4Cl晶体，颜色变________(填“深”或“浅”)。你认为这一方法能否证明NH3·H2O是弱电解质？________(填“能”或“否”)，并说明原因：_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(4)请你根据所提供的试剂，再提出一个既合理又简便的方案证明NH3·H2O是弱电解质_________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)若NH3·H2O是强电解质，则0.010 mol·L－1氨水中c(OH－)应为0.010 mol·L－1，pH＝12。用pH试纸测出0.010 mol·L－1氨水的pH为10，说明NH3·H2O没有完全电离，为弱电解质。(2)若NH3·H2O是强电解质，则10 mL pH＝a的氨水用蒸馏水稀释至1 000 mL，其pH＝a－2，而此时pH＝b，因为NH3·H2O是弱电解质，不能完全电离，a、b应满足：a－21。‎ 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，17。‎ ‎　弱酸(碱)或弱碱(酸)的比较及应用 ‎3．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)‎25 ℃‎时，用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH＝7，V醋酸＜VNaOH(×)‎ ‎(2)稀醋酸加水稀释，醋酸电离程度增大，溶液的pH减小(×)‎ ‎(3)浓度相同的CH3COOH溶液和盐酸中的c(H＋)和pH相同(×)‎ ‎(4)pH相同的CH3COOH溶液和盐酸的浓度相同(×)‎ ‎(5)中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液，盐酸所需氢氧化钠多于醋酸(×)‎ ‎(6)常温下，将pH＝3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后，溶液的pH＝4(×)‎ ‎4．(2017·江苏苏州质检)现有体积相等且等pH或等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液，分别加入足量镁粉，产生H2的体积(同温同压下测定)随时间的变化示意图如下：‎ 其中正确的是(　　)‎ A．①③ B．②④ C．①②③④ D．都不对 解析　随着反应的进行，V(H2)只可能增大而不可能减小，①③错误；当两溶液等pH时，醋酸的物质的量浓度要比盐酸大得多，与足量的镁粉反应时，不仅产生的氢气体积更大，反应更快，而且反应的时间更长，②错误；等物质的量浓度时，醋酸中c(H＋)在反应完成之前都比盐酸中的小，因此醋酸中的反应速率应该比盐酸中的反应速率小，完全反应时产生相同体积的氢气，盐酸所用时间比醋酸短，④错误。‎ 答案　D ‎5．(2018·无锡模拟)‎25 ℃‎时，相同pH的两种一元弱酸HA与HB溶液分别加水稀释，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．同浓度的NaA与NaB溶液中，c(A－)小于c(B－)‎ B．a点溶液的导电性大于b点溶液 C．a点的c(HA)大于b点的c(HB)‎ D．HA的酸性强于HB 解析　由于稀释过程中HA的pH变化较大，故HA的酸性强于HB，D项正确；酸的酸性越强，对应的盐的水解程度越小，故NaB的水解程度大，同浓度的NaA与NaB溶液中c(B－)小于c(A－‎ ‎)，A项错误；b点溶液的pH小于a点溶液的pH，说明b点溶液中c(H＋)较大、c(B－)较大，故溶液导电性较强，B项错误；HA酸性强于HB，则相同pH的溶液，c(HA)c(CH3COOH)‎ 解析　a～b段，醋酸电离过程为吸热过程，电解质溶于水，扩散过程(电离)吸热，水合过程(形成水合离子)放热，故A错误；c～d段，醋酸浓度增大，c(H＋)增加，醋酸电离程度减小，故B错误；c点时，加入等体积等浓度的NaOH溶液，根据物料守恒，有c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)，故C正确；d点时，‎ c(H＋)