一轮复习||弱电解质的电离

第1讲　弱电解质的电离

最新课程标准1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质，如酸碱性、导电性等。　2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡，了解电离平衡常数的含义。　3.能运用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡，能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡，能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。

考点一　弱电解质的电离平衡及其影响因素

 

1．电解质

(1)概念及分类

(2)电离方程式的书写

强电解质用“===”连接，弱电解质用“”连接。

常见类型

电离方程式

强电解质

硫酸钾：42－　

一元弱酸、弱碱

乙酸：　CH3COOHCH3COO－＋H＋

一水合氨：NH3·H2ONH4＋＋OH－

多元弱酸

分步电离，如碳酸：　H2CO3H＋＋HCO3－　、

                 HCO3－H＋CO32-

多元弱碱

一步写出，如氢氧化铁：　Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－

酸式盐

强酸的酸式盐

水溶液中完全电离，如NaHSO4：42－　

弱酸的酸式盐

水溶液中不能完全电离，如NaHCO3：3－　、　H2CO3H＋＋HCO3－　

2.弱电解质电离平衡

(1)电离平衡的建立

在一定条件下(如温度、压强等)，当__弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率__相等时，电离过程达到了平衡。

(2)电离平衡的特征

3．外因对电离平衡的影响

(1)浓度：在一定温度下，弱电解质溶液，加水稀释，电离平衡__正向__移动，但溶质电离的离子浓度__减小__。

(2)温度：温度越高，电离程度__越大__。

(3)同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的电解质时，可使电离平衡__逆向__移动。

(4)化学反应：加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时，可使电离平衡__正向__移动。

以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋H＋ΔH>0的影响。

4．电解质溶液的导电能力与溶液中离子的关系

电解质溶液导电能力取决于自由移动离子的浓度和离子所带电荷数，自由移动离子的浓度越大、离子所带电荷数越多，导电能力越强。

将冰醋酸、浓醋酸和稀醋酸分别加水稀释，其导电能力随加水量的变化曲线如图：

(1)氨水中只存在NH3·H2O的电离平衡，不存在其他电离平衡()

(2)在氨水中，当c(NH4＋)＝c(OH－)时，表示NH3·H2O已达到电离平衡()

(3)电离平衡右移，弱电解质的电离程度一定增大()

(4)向0.1 mol·L－1 HF溶液中加水稀释或加入少量NaF晶体时都会引起溶液中c(H＋)减小()

(5)强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的导电能力强()

(6)由常温下0.1 mol·L－1一元碱BOH溶液的pH＝10，可知溶液中存在BOHB＋＋OH－()

答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√

 

1．(多选)常温下，在pH＝3的CH3COOH溶液中存在如下电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，对于该平衡，下列叙述正确的是()

A．加入水时，平衡向右移动，CH3COOH电离常数不变

B．加入少量CH3COONa固体，平衡向右移动

C．加入少量Na2CO3固体，平衡向右移动，c(H＋)减小

D．加入少量pH＝3的硫酸，溶液中c(H＋)增大

解析：选AC。加入水时，醋酸的电离平衡向右移动，但是CH3COOH电离常数不会发生变化，A正确；加入少量CH3COONa固体，由于c(CH3COO－)增大，电离平衡向左移动，B错误；加入少量Na2CO3固体，由于CO32－消耗醋酸电离产生的H＋生成HCO3－，使醋酸的电离平衡向右移动，但是由于平衡移动的趋势是微弱的，总的来说c(H＋)减小，C正确；加入少量pH＝3的硫酸，由于二者的pH相同，所以溶液中c(H＋)不变，D错误。

2．(多选)一定量的锌粒与足量稀硫酸反应，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是()

A．加入少量水，产生H2速率减小，H2体积不变

B．加入NH4HSO4固体，产生H2速率加快，H2体积不变

C．加入CH3COONa固体，产生H2速率减小，H2体积减小

D．滴加少量CuSO4溶液，产生H2速率变大，H2体积不变

解析：选AB。A项，加水稀释，氢离子浓度降低，但氢离子的物质的量不变，所以反应速率减小，氢气体积不变，故正确；B项，加入硫酸氢铵固体，氢离子浓度增大，所以产生氢气的反应速率增大，但锌的物质的量不变，所以氢气体积不变，故正确；C项，加入醋酸钠固体，氢离子浓度减小，但酸的物质的量不变，所以产生氢气速率减小，氢气体积不变，故错误；D项，加入少量硫酸铜溶液，构成原电池，所以产生氢气速率增大，由于锌变少，产生氢气的体积减小，故错误。

3.(新教材RJ选择性必修1 P60T4改编)一定温度下，冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化曲线如图所示，请回答：

(1)O点为什么不导电：____________。

(2)a、b、c三点溶液的pH由小到大的顺序是____________。

(3)H＋的物质的量最大的是____________(填“a”“b”或“c”)。

(4)若使c点溶液中的c(CH3COO－)增大，可以采取下列措施中的____________(填字母序号)。

A．加热    B．加很稀的NaOH溶液

C．加NaOH固体   D．加水

E．加CH3COONa固体  F．加入锌粒

答案：(1)冰醋酸中无自由移动的离子　(2)b<a<c  (3)c(4)ACEF

　外界条件对电离平衡影响的四个“不一定”

(1)稀醋酸加水稀释时，溶液中不一定所有的离子浓度都减小。

因为温度不变，Kw＝c(H＋)·c(OH－)是定值，稀醋酸加水稀释时，溶液中的c(H＋)减小，故c(OH－)增大。

(2)电离平衡右移，电解质分子的浓度不一定减小，如对于CH3COOHCH3COO－＋H＋，平衡后，加入冰醋酸，c(CH3COOH)增大，平衡右移，根据勒夏特列原理，只能“减弱”而不能消除，再次平衡时，c(CH3COOH)比原平衡时大。

(3)电离平衡右移，离子的浓度不一定增大，如在CH3COOH溶液中加水稀释或加少量NaOH固体，都会引起平衡右移，但c(CH3COOH)、c(H＋)都比原平衡时要小。

(4)电离平衡右移，电离程度也不一定增大，加水稀释或增大弱电解质的浓度，都使电离平衡向电离方向移动，但加水稀释时弱电解质的电离度增大，而增大弱电解质的浓度时弱电解质的电离程度减小。

考点二　电离平衡常数　电离度

 

1．电离常数及其相关概念

(1)概念

在一定条件下，弱电解质在达到电离平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度的比值是一个常数，这个常数叫作电离平衡常数，用K(弱酸用Ka，弱碱用Kb)表示。

(2)表达式

一元弱酸HA

一元弱碱BOH

电离方程式

HAH＋＋A－

BOHB＋＋OH－

电离常数表达式

Ka＝c(HA)c(H＋)·c(A－)

Kb＝c(BOH)c(B＋)·c(OH－)

(3)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__。

(4)特点

①电离常数只与__温度__有关，与电解质的浓度、酸碱性无关，由于电离过程是__吸热__的，故温度升高，K__增大__。

②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。

 为什么多元弱酸的Ka1≫Ka2≫Ka3?

提示：(1)一级电离电离出的H＋抑制了二级电离，依次类推。(2)一级电离完成后，酸式酸根离子是一个阴离子，从阴离子中电离出H＋是比较困难的，且酸式酸根离子带的负电荷越多，电离出H＋越困难。

2．电离常数的四大应用

(1)判断酸性相对强弱

电离常数越大，酸性(或碱性)越强，如醋酸：K＝1.75×10－5，次氯酸：K＝2.95×10－8，则酸性：醋酸＞次氯酸。

(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，盐溶液的碱性(或酸性)越弱，如同浓度的醋酸钠和次氯酸钠溶液的pH：醋酸钠＜次氯酸钠。

(3)判断反应能否发生或者判断产物是否正确

强酸可以制取弱酸来判断，如H2CO3：Ka1＝4.2×10－7，Ka2＝5.6×10－11，苯酚：Ka＝1.3×10－10，向苯酚钠溶液中通入的CO2不论是少量还是过量，其化学方程式为C6H5ONa＋CO2＋H2O===C6H5OH＋NaHCO3，不能生成Na2CO3。

(4)判断粒子浓度或浓度比值的变化

利用温度不变电离常数就不变来判断溶液中粒子浓度或者比值的变化情况，有时候还会结合Kw一起进行判断，如：0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中加水稀释，c(CH3COOH)c(CH3COO－)＝c(CH3COOH)·c(H＋)c(CH3COO－)·c(H＋)＝c(H＋)Ka，加水稀释，c(H＋)减小，Ka值不变，则c(CH3COOH)c(CH3COO－)增大。

 部分弱酸的电离平衡常数如下表：

弱酸

HCOOH

H2S

H2CO3

HClO

电离平衡常数(25 ℃)

K＝1.77×10－4

K1＝1.3×10－7 

K2＝7.1×10－15

K1＝4.4×10－7 

K2＝4.7×10－11

3.0×10－8

按要求回答下列问题：

(1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。

(2)同浓度的HCOO－、HS－、S2－、HCO3－、CO32－、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为________________________________。

(3)按要求书写下列离子方程式

①将少量Na2CO3溶液滴加到HCOOH溶液中_____________________________。

②将少量CO2气体通入NaClO溶液中___________________________________。

③将少量CO2气体通入到Na2S溶液中____________________________________。

提示：(1)HCOOH>H2CO3>H2S>HClO

(2)S2－>CO32－>ClO－>HS－>HCO3－>HCOO－

(3)①2HCOOH＋CO32－===2HCOO－＋H2O＋CO2↑

②ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO3－

③CO2＋H2O＋2S2－===2HS－＋CO32－

3．电离度

(1)概念：

一定条件下，当弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来弱电解质总分子数的百分数。

(2)表达式：

α＝弱电解质的初始浓度已电离的弱电解质的浓度×100%。

(3)意义：

衡量弱电解质的电离程度，在相同条件下(浓度、温度相同)，不同弱电解质的电离度越大，弱电解质的电离程度越大。

(4)影响因素：

温度

升高温度，电离平衡向右移动，电离度__增大__；

降低温度，电离平衡向左移动，电离度__减小__。

浓度

当弱电解质溶液浓度增大时，电离度__减小__；

当弱电解质溶液浓度减小时，电离度__增大__。

4.电离度(α)、电离常数(Ka、Kb)与c(H＋)、c(OH－)的关系

设一定温度下，浓度为c mol·L－1醋酸的电离度为α。

CH3COOHCH3COO－＋H＋

起始/(mol·L－1)  c  0  0

变化/(mol·L－1)  cα  cα  cα

平衡/(mol·L－1)  c－cα≈c  cα  cα

Ka＝ccα·cα＝cα2，α＝ cKa，c(H＋)＝c·α＝

同理：对于一元弱碱(如NH3·H2O)

Kb＝cα2，c(OH－)＝cα＝ 。

(1)电离平衡正向移动时，电离度、电离常数均增大()

(2)电离平衡常数越大，表示弱电解质的电离能力越强()

(3)要增大电离度和电离常数，只能采用升温的方法()

(4)常温下向0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa晶体，醋酸的电离平衡常数减小()

(5)H2CO3的电离常数表达式为K＝c(H2CO3))，与c(HCO3－)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()

答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×

 

能力一　应用电离常数判断酸碱性强弱

1．硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应：H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)。下列说法正确的是()

化学式

电离常数(25 ℃)

H3BO3

K＝5.7×10－10

H2CO3

K1＝4.4×10－7 

K2＝4.7×10－11

CH3COOH

K＝1.75×10－5

A．将一滴碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中一定能观察到有气泡产生

B．将一滴醋酸溶液滴入碳酸钠溶液中一定能观察到有气泡产生

C．等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较，pH：前者＞后者

D．等物质的量浓度的碳酸钠溶液和醋酸钠溶液比较，pH：前者＞后者

解析：选D。由电离常数可知酸性：CH3COOH＞H2CO3＞H3BO3＞HCO3－。则A项中生成HCO3－，B项中CH3COOH少量，也只生成HCO3－，C项中碳酸pH小，D项中，CH3COO－水解程度小于CO32－的水解程度，醋酸钠溶液pH较小。

2．(多选)已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表：

弱酸化学式

HX

HY

H2CO3

电离平衡常数

7.8×10－9

3.7×10－15

K1＝4.4×10－7

K2＝4.7×10－11

下列推断正确的是()

A．HX、HY两种弱酸的酸性：HX＞HY

B．相同条件下溶液的碱性：NaX＞Na2CO3＞NaY＞NaHCO3

C．结合H＋的能力：Y－＞CO32－＞X－＞HCO3－

D．HX和HY酸性相同，都比H2CO3弱

解析：选AC。根据电离平衡常数可知酸性：H2CO3＞HX＞HCO3－＞HY，则结合H＋的能力：Y－＞CO32－＞X－＞HCO3－，故A、C正确，D错误；酸越弱，其对应的盐的水解能力越强，故相同条件下溶液的碱性：NaY＞Na2CO3＞NaX＞NaHCO3，故B错误。

3．体积为10 mL pH＝2的醋酸溶液与一元酸

HX在室温下分别加水稀释至1 000 mL，稀释过程中pH变化如图所示，则HX的电离平衡常数____________(填“大于”“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数；理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析：稀释100倍，HX、CH3COOH溶液的pH变化小于2，二者均为弱酸，酸性HX>CH3COOH。

答案：大于　稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的pH变化大，酸性强，电离平衡常数大

能力二　判断粒子浓度比值的大小

4．已知：25 ℃，H2A的电离常数K1＝6.0×10－2，K2＝6.0×10－5。此温度下，将 1 mL 浓度为 0.1 mol/L 的H2A溶液加水稀释到1 000 mL。下列说法正确的是()

A．上述稀释过程中，H2A分子及所有离子浓度均减小

B．上述稀释过程中，c(H2A)c(HA－)的变化趋势保持增大

C．上述溶液稀释前后均存在：c(H＋)＝c(OH－)＋2c(A2－)

D．根据H2A的电离常数，可推知0.1 mol/L NaHA溶液的pH值大于7

解析：选B。A.稀释过程中H＋溶液减小，Kw不变，则OH－浓度增大，故A错误；B.稀释过程中，c(H2A)c(HA－)＝c(H2A)c(HA－)×c(H＋)c(H＋)＝c(H＋)Kw，H＋浓度减小，Kw不变，则c(H2A)c(HA－)的变化趋势保持增大，故B正确；C.H2A是弱酸，不可能完全电离，且第一步电离是主要的，溶液中c(H＋)＝c(OH－)＋2c(A2－)＋c(HA－)，故C错误；D.NaHA溶液中HA－＋H2OH2A＋OH－，Kh＝Ka1Kw＝61×10－12＜6.0×10－5，即在0.1 mol/L NaHA溶液中HA－的水解小于其电离，溶液显酸性，溶液的pH值小于7，故D错误。

5．常温下，将0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释，请填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。

(1)c(H＋)c(CH3COOH)________________；

(2)c(CH3COOH)c(CH3COO－)·c(H＋)________________；

(3)c(CH3COOH)c(CH3COO－)________________；

(4)c(CH3COOH)·c(OH－)c(CH3COO－)________________。

解析：(1)将①式变为c(H＋)·c(CH3COO－)c(CH3COOH)·c(CH3COO－)＝Kac(CH3COO－)；(2)②此式为Ka；(3)将③式变为c(CH3COOH)·c(H＋)c(CH3COO－)·c(H＋)＝c(H＋)Ka；(4)将④式变为c(CH3COOH)·c(OH－)·c(H＋)c(CH3COO－)·c(H＋)＝KwKa。

答案：(1)变小　(2)不变　(3)变大　(4)不变

能力三　有关电离常数的计算

6．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H2CO3HCO3－＋H＋的平衡常数K1＝________。(已知：10－5.60＝2.5×10－6)

解析：H2CO3H＋＋HCO3－

K1＝c(H2CO3))＝1.5×10－510－5.60×10－5.60＝4.2×10－7。

答案：4.2×10－7

7．NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25 ℃时，将a mol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，向该溶液滴加b L氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将____________(填“正向”“不”或“逆向”)移动，所滴加氨水的浓度为____________ mol·L－1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb＝2×10－5)

解析：NH4NO3溶液由于NH4＋水解显酸性，滴加氨水后溶液由酸性变为中性，水的电离平衡向逆反应方向移动。Kb＝c(NH3·H2O))·c(OH－)＝2×10－5，而c(OH－)＝10－7 mol·L－1，则c(NH4＋)＝200c(NH3·H2O)，故n(NH4＋)＝200n(NH3·H2O)，根据电荷守恒可知，n(NH4＋)＝n(NO3－)，则溶液中n(NH4＋)＋n(NH3·H2O)＝200a mol，根据物料守恒，滴加氨水的浓度为－aa mol÷b L＝200ba mol·L－1。

答案：逆向　200ba

8．常压下，取不同浓度、不同温度的氨水测定，得到下表实验数据。

温度(℃)

c(NH3·H2O) (mol·L－1)

电离常数

电离度(%)

c(OH－) (mol·L－1)

0

16.56

1.37×10－5

9.098

1.507×10－2

10

15.16

1.57×10－5

10.18

1.543×10－2

20

13.63

1.71×10－5

11.2

1.527×10－2

(1)温度升高，NH3·H2O的电离平衡向____________(填“左”或“右”)移动，能支持该结论的表中数据是____________(填字母)。

A．电离常数　　B．电离度

C．c(OH－)      D．c(NH3·H2O)

(2)表中c(OH－)基本不变的原因是_____________________________。

(3)常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是____________(填字母，下同)。

A．溶液的pH增大     B．氨水的电离度减小

C．c(OH－)减小         D．c(NH4＋)减小

(4)将氨水与盐酸等浓度等体积混合，下列做法能使c(NH4＋)与c(Cl－)比值变大的是____________。

A．加入固体氯化铵         B．通入少量氯化氢

C．降低溶液温度           D．加入少量固体氢氧化钠

解析：(1)根据表中电离常数随温度的变化可以判断，NH3·H2O的电离吸收热量，所以升温，NH3·H2O的电离平衡向右移动。(3)NH3·H2ONH4＋＋OH－，加入NH4Cl固体，平衡左移，pH减小，电离度减小，c(OH－)减小，c(NH4＋)增大，A、D错误。(4)氨水与盐酸等浓度等体积混合，正好生成NH4Cl溶液，NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，加入固体NH4Cl，NH4＋水解程度减小，c(Cl－))增大，A项符合题意；降温，NH4＋水解程度减小，c(Cl－))增大，C项符合题意；B项，通入HCl，c(Cl－)增大的较c(NH4＋)多，故c(Cl－))减小；D项，加入NaOH固体，c(NH4＋)减小，c(Cl－))减小。

答案：(1)右　A

(2)氨水浓度降低，使c(OH－)减小，而温度升高，电离平衡右移使c(OH－)增大，双重作用使c(OH－)基本不变

(3)AD

(4)AC

电离度与电离常数的比较

(1)电离度是转化率的形式，电离常数是平衡常数的形式。

(2)电离度受浓度的影响，电离常数不受浓度的影响。

(3)两者均可用来表示弱电解质的电离程度及其相对强弱的；但用电离度时必须在同温同浓度条件下，而电离常数只须在同温下便可。