專題3第一單元第2課時電離平衡常數(shù)和水離子積

專題3第一單元第2課時電離均衡常數(shù)和水離子積專題3第一單元第2課時電離均衡常數(shù)和水離子積10/10專題3第一單元第2課時電離均衡常數(shù)和水離子積第2課時電離均衡常數(shù)和水的離子積[學習目標定位]1.知道電離均衡常數(shù)的意義，會書寫電離均衡常數(shù)的表達式。2.熟悉水的電離均衡及其影響因素，知道水的離子積常數(shù)的表達式及其應用。一電離均衡常數(shù)1.電離均衡與化學均衡近似，請你依照化學均衡常數(shù)的表達式，推斷寫出弱電解質(zhì)ABA＋－＋＋B－的電離均衡常數(shù)(簡稱電離常數(shù))的表達式K＝cA·cB。cAB2.一元弱酸的電離常數(shù)用Ka表示，一元弱堿的電離常數(shù)用Kb表示。CH3COOH的電離常數(shù)的－＋＋－表達式是Ka＝cCH3COO·cH，NH3·H2O的電離常數(shù)的表達式是Kb＝cNH4·cOH。cCH3COOHcNH3·H2O3.依照電離常數(shù)的表達式解析判斷，電離常數(shù)K值越大，表示該弱電解質(zhì)越簡單電離，所對應的弱酸的酸性相對較強(或弱堿的堿性相對較強)。4.弱電解質(zhì)的電離除用電離均衡常數(shù)衡量外，還可用電離度表認輸電解質(zhì)電離程度的大小。已電離的弱電解質(zhì)濃度弱電解質(zhì)的電離度α可表示為α＝弱電解質(zhì)的初始濃度×100%。電離度與電離均衡常數(shù)誠然均可表認輸電解質(zhì)的電離情況，但又有差異。在必然溫度下，弱電解質(zhì)的電離均衡常數(shù)與弱電解質(zhì)溶液的初始濃度沒關，而電離度與初始濃度有關。一般而言，弱電解質(zhì)溶液的濃度越大，電離度越??；弱電解質(zhì)溶液的濃度越小，電離度越大。[歸納總結(jié)](1)電離均衡常數(shù)是指必然溫度下，弱電解質(zhì)達到電離均衡時，弱電解質(zhì)電離生成的各種離子濃度的乘積與溶液中未電離的分子濃度之比(為一常數(shù))，簡稱電離常數(shù)，用K表示。電離常數(shù)與濃度沒關，只與溫度有關。由于電離是吸熱的，因此電離均衡常數(shù)隨著溫度的高升而增大。(2)電離常數(shù)的意義：依照電離常數(shù)大小，能夠判斷弱電解質(zhì)的相對強弱，K值越大，離子濃度越大，即表示該電解質(zhì)越強。因此從Ka或Kb的大小，能夠判斷弱酸和弱堿的相對強弱。[活學活用]1.在25℃時，相同濃度的HF、CH3COOH和HCN(氫氰酸)溶液，它們的電離均衡常數(shù)分別－4－5－10，未電離的是×10、×10、×10，其中，氫離子的濃度最大的是溶質(zhì)分子濃度最大的是。答案HFHCN解析必然溫度下，當溶液的濃度一準時，c(H＋)隨電離常數(shù)的增大而增大。題中K(HF)>K(CH3COOH)>K(HCN)

，故

HF溶液中氫離子濃度最大，余下的未電離的

HF

分子最少，而

HCN

溶液中未電離的

HCN

分子濃度最大。二水的離子積1.水是一種極弱的電解質(zhì)，極難電離。(1)水的電離方程式是H2O＋H2OH3O＋＋OH－或簡寫為H2OH＋＋OH－。(2)水的電離常數(shù)表達式是cH＋·cOH－K＝cH2O。(3)請你依照水的電離常數(shù)表達式，推導寫出水的離子積常數(shù)的表達式Kw＝c(H＋)·c(OH－)。特別提示Kw表達式的推導cH＋·cOH－，則c(H＋水的電離均衡常數(shù)K＝)·c(OH－)＝K225℃cH2O·c(HO)。從實驗可知，在時1L純水中只有1×10－72電離，電離前后22O)molHOHO的物質(zhì)的量幾乎不變，因此c(H可視為常數(shù)，K也為一常數(shù)，因此K·c(H2O)必然也為常數(shù)，用Kw表示，因此有c(H＋)·c(OH－)＝Kw。(4)常溫下，水的離子積常數(shù)Kw＝×10－14，則純水中c(H＋)是×10－7mol·L－1；若某酸溶液中c(H＋－4－1－)為×10－10－1。)＝×10molL·，則溶液中c(OHmolL·(5)解析以下條件的改變對水的電離均衡H2OH＋＋OH－的影響，并填寫下表：＋溶液中溶液的pHKw改變條件電離均衡溶液中c(H)－)酸堿性c(OH高升溫度右移增大增大減小中性增大加入酸左移增大減小減小酸性不變加入堿左移減小增大增大堿性不變加入爽朗金屬右移減小增大增大堿性不變(如Na)2.弱電解質(zhì)的電離(1)弱電解質(zhì)的電離是一個吸熱過程。高升溫度會使電離均衡向電離方向搬動，電離均衡常數(shù)隨之增大。(2)弱酸、弱堿的電離均衡常數(shù)能夠反響弱酸、弱堿的相對強弱。當弱電解質(zhì)濃度相同時，電離均衡常數(shù)越大，弱電解質(zhì)的電離程度就越大。(3)多元弱酸的分步電離，H2CO3、H3PO4等多元弱酸在水溶液中分步電離，每步電離都有相應的電離均衡常數(shù)，如H2CO3H＋＋HCO－3，HCO－3H＋＋CO23－，因此Ka1＝＋－cH＋2－cH·cHCO3，Ka2＝·cCO3，一般情況下多步電離時電離均衡常數(shù)相差較大。各級cH2CO3－cHCO3電離均衡常數(shù)的大小關系是Ka1?Ka2?Ka3，因此其酸性主要決定于第一步電離。[歸納總結(jié)](1)水的離子積常數(shù)Kw＝c(H＋)·c(OH－)①Kw只與溫度有關，溫度高升，Kw增大。②常溫時，Kw＝×10－14，不但適用于純水，還適用于酸堿的稀溶液。③不相同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不相同，但任何溶液中由水電離出的c(H＋)與c(OH－)總是相等的。(2)外界條件對水的電離均衡的影響①因水的電離是吸熱過程，故溫度高升，會促進水的電離，c(H＋)、c(OH－)都增大，水仍呈中性。②外加酸或堿，水中c(H＋)或c(OH－)增大，會控制水的電離，水的電離程度減小，Kw不變。(3)加入了爽朗金屬，可與水電離產(chǎn)生的H＋直接發(fā)生置換反響，產(chǎn)生H2，使水的電離均衡向右搬動。[活學活用]2.以下關于水的離子積常數(shù)的表達中，正確的選項是()A.由于水的離子積常數(shù)的表達式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，因此Kw隨溶液中c(H＋)和c(OH－)的變化而變化B.水的離子積常數(shù)Kw與水的電離均衡常數(shù)K是同一個物理量C.水的離子積常數(shù)可是是溫度的函數(shù)，隨著溫度的變化而變化D.水的離子積常數(shù)Kw與水的電離均衡常數(shù)K是兩個沒有任何關系的物理量答案C解析水的離子積常數(shù)Kw＝K·c(H2O)。必然溫度下K和c(H2O)都是不變的常數(shù)，因此Kw僅僅是溫度的函數(shù)。水的離子積常數(shù)的表達式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但是只要溫度必然，Kw就是不變的常數(shù)。溶液中H＋的濃度變大，OH－的濃度就變小，反之亦然。3.25℃時，水的電離達到均衡：H2OH＋＋OH－H＞0，以下表達正確的選項是()A.向水中加入稀氨水，均衡逆向搬動，－c(OH)降低B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉，＋)增大，Kw不變c(H＋C.向水中加入少量CH3COOH，均衡逆向搬動，c(H)降低D.將水加熱，Kw增大，pH不變答案B解析本題觀察外界條件對水的電離均衡的影響。解答時要先解析清楚水的電離均衡的搬動方向，爾后再談論c(H＋)、c(OH－)或Kw的變化。向水中加入稀氨水，c(OH－)增大，均衡逆向搬動，c(H＋)減小，A項不正確；向水中加入少量固體NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO42－，c(H＋)增大，但Kw不變，B項正確；向水中加入少量CH3COOH后，使水的電離均衡逆向搬動，c(OH－)減小，c(H＋)增大，C項不正確；將水加熱，水的電離均衡正向搬動，c(H＋)、c(OH－)均增大，Kw增大，pH減小，但仍呈中性，D項不正確。當堂檢測1.以下說法正確的選項是()A.水的電離方程式：H2O===H＋＋OH－高升溫度，水的電離程度增大＋C.在NaOH溶液中沒有H－D.在

HCl

溶液中沒有

OH答案

B解析

水是極弱電解質(zhì)，只有少部分電離，應用“

”表示，故A

錯；水的電離是吸熱的，因此高升溫度，電離程度增大，

B正確；在

NaOH

溶液中

c(OH－)>c(H＋)，在

HCl

溶液中c(OH－)<c(H＋)，在酸、堿溶液中都存在

H＋和

OH－，因此

C、D

項錯誤。2.以下說法正確的選項是()電離均衡常數(shù)受溶液濃度的影響電離均衡常數(shù)能夠表認輸電解質(zhì)的相對強弱a大的酸溶液中c(H＋)必然比Ka小的酸溶液中的c(H＋)大＋2－D.H2CO3的電離常數(shù)表達式：K＝cH·cCO3cH2CO3答案B解析電離均衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，與溶液濃度沒關，因此A項錯誤；電離均衡常數(shù)能夠表認輸電解質(zhì)的相對強弱，故B項正確；酸中c(H＋)既跟酸的電離常數(shù)有關，還跟酸的濃度有cH＋－關，因此C項錯誤；D項中碳酸是分步電離的，第一步電離常數(shù)表達式為K1＝·cHCO3，cH2CO3cH＋·cCO32－，故D項錯誤。第二步電離常數(shù)表達式為K2＝cHCO3－3.下表是常溫下某些一元弱酸的電離常數(shù)：弱酸HCNHFCH3COOHHNO2電離常數(shù)－10－4－5－6×10×10×10×10－1的以下溶液中，pH最小的是()則0.1mol·LC.CH3COOHD.HNO2答案B解析電離均衡常數(shù)越大，電離程度越大，同濃度時電離產(chǎn)生的c(H＋)越大，pH越小。4.某溫度下純水中＋－7－1－；該溫度下向純c(H)＝2×10mol·L，則此時c(OH)＝水中加鹽酸使c(H＋－6－1－)＝。)＝5×10molL·，則此時c(OH答案2×10－7－18×10－9－1mol·LmolL·解析純水中c(H＋)＝c(OH－)，則c(OH－)＝2×10－7－1；由于c(H＋)＝c(OH－)＝2×10mol·L－7－1，則Kw＝4×10－14－4×10－14－1＝8×10－9)＝6molL·molL·，那么加入鹽酸后，c(OH10－mol·L5×－1。5.從以下試劑中選擇實驗所需的物品，你(填“能”或“不能夠”)區(qū)分－1的mol·L硫酸和0.01mol·L－1的硫酸。若能，簡述操作過程。①紫色石蕊試液②酚酞試液③甲基橙試液④蒸餾水⑤BaCl2溶液⑥pH試紙答案能用玻璃棒分別蘸取兩種溶液點在兩張pH試紙上，與標準比色卡比較其pH，pH較大的為0.01mol·L－1的硫酸分鐘課時作業(yè)[基礎過關]一、水的離子積的應用1.關于水的離子積常數(shù)，以下說法中不正確的選項是()＋－－14A.純水中，c(H)·c(OH)＝1×10＋－－14B.純水中，25℃時，c(H)·c(OH)＝1×10C.25℃時，任何稀的水溶液中＋－－14c(H)·c(OH)＝1×10D.Kw值隨溫度高升而增大答案A解析25℃時，水的離子積常數(shù)為1×10－14，適用于純水和稀溶液。溫度改變，Kw改變，Kw隨著溫度的高升而增大。2.水的電離過程為＋－，在25℃時，水的離子積－14H2OH＋OHKw＝1×10，在35℃時，水的離子積Kw(35℃)＝×10－14，則以下表達正確的選項是()A.隨著溫度的高升，KW變大，pH變小，呈酸性＋－B.35℃時，c(H)<c(OH)C.35℃時的水比25℃時的水電離程度小D.水的電離是吸熱的答案D解析由題中條件能夠看出，溫度高升時，Kw增大；25℃時，c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7molL·－1；35℃時，c(H＋)＝c(OH－－7－1；溫度高升，c(H＋)和c(OH－)都增大，且)≈×10mol·L向來相等，呈中性，水的電離程度也增大，因溫度高升均衡向正反響方向搬動，故水的電離為吸熱反響。3.25℃時，在0.01mol－＋濃度是()L·1的硫酸溶液中，水電離出的H－13－1B.0.02mol－1A.5×10molL·L·×10－7－1－12－1molL·D.1×10molL·答案A解析H24電離出的c(H＋－1，由Kw＝1×10－14可知c(OH－－13SO)＝0.02molL·)＝5×10molL·－1，OH－是由水電離產(chǎn)生的，則水電離產(chǎn)生的c(H＋)＝c(OH－)＝5×10－13－1。molL·4.在某溫度時，測得純水中的＋－7－1c(OH－)為()c(H)＝×10molL·，則－7－1A.2.0×10molL·－7－1B.0.1×10molL·－14－7－1×10×10molL·D.無法確定答案A解析依照水的電離方程式H2OH＋＋OH－可知，無論在何種條件下的純水中，水電離出的c(H＋)＝c(OH－)。故答案為A。二、水的電離均衡搬動5.能影響水的電離均衡，并使溶液中的＋－c(H)>c(OH)的操作是()A.向水中投入一小塊金屬鈉B.將水加熱煮沸C.向水中通入二氧化碳氣體D.向水中加食鹽晶體答案C解析鈉和水反響生成氫氣促進水的電離，使溶液中的c(H＋)<c(OH－)；將水加熱，水的電離程度變大，但c(H＋)＝c(OH－)；向水中加食鹽晶體對水的電離無影響；向水中通入二氧化碳氣體生成碳酸，溶液中c(H＋)>c(OH－)。6.向純水中加入少量NaHSO4，在溫度不變時，溶液中()＋－A.c(H)/c(OH)增大＋B.c(H)減?。瑿.水中c(H)與c(OH)的乘積增大－D.c(OH)增大答案A解析水中存在電離均衡：H2OH＋＋OH－，加入NaHSO4，c(H＋)增大，c(OH－)減小，c(H＋)·c(OH－)不變，

c(H＋)/c(OH－)增大。7.將純水加熱至較高溫度，以下表達正確的選項是

(

)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、呈中性答案D解析水的電離是一個吸熱過程，高溫有利于其電離，c(H＋)增大，c(OH－)增大，因此其離子積增大，pH減小，但是促進電離后c(H＋)和c(OH－)同時增大，因此純水仍呈中性，選D。三、電離均衡常數(shù)－＋8.已知25℃下，醋酸溶液中各微粒存在下述關系：K＝cCH3COO·cH＝×10－5cCH3COOH以下有關說法可能成立的是()A.25℃條件下，向該溶液中加入必然量的鹽酸時，－5K＝8×10B.25℃條件下，向該溶液中加入必然量的鹽酸時，K＝2×10－4C.標準情況下，醋酸溶液中－5K＝×10－5D.高升到必然溫度，K＝×10答案D解析醋酸溶液中存在以下電離均衡：CH33－＋H＋，在必然條件下，弱電COOHCHCOO解質(zhì)的電離達到均衡時，弱電解質(zhì)電離出的離子的濃度之積跟溶液中未電離的分子濃度的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做電離常數(shù)。由此可知題中K為醋酸電離常數(shù)的表達式，由于電離常數(shù)不隨濃度變化而變化，只隨溫度變化而變化，因此消除A、B兩項；醋酸的電離是吸熱的，因此高升溫度，K增大，降低溫度，K減小。標準情況下(0℃)，溫度低于25℃，則K小于×10－5，因此C項錯誤；正確答案為D項。9.部分弱酸的電離均衡常數(shù)以下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3電離均衡常數(shù)(25℃)－4Ki＝×－10Ki1＝×10－7Ki＝×1010Ki2＝×10－11以下選項錯誤的選項是()－－＋H2O＋CO2===2HCN＋CO32B.2HCOOH＋CO23－===2HCOO－＋H2O＋CO2↑－C.由數(shù)據(jù)可知酸性：HCOOH>H2CO3>HCN>HCO3D.25℃時，在等濃度的CH3COOH溶液和HCN溶液中，水的電離程度后者大答案A解析A項，Ki123ii223)，故HCN可與23－發(fā)生反響生成CN－和(HCO)>K(HCN)>K(HCOCOHCO3－，因此向含CN－的溶液中通入CO2發(fā)生反響為CN－＋H223－，錯O＋CO===HCN＋HCO誤；B項，利用甲酸與碳酸的電離均衡常數(shù)可知酸性：HCOOH>H23，則HCOOH可與碳CO酸鹽作用生成甲酸鹽、CO2和H2項，酸性：HCOOH>H23>HCN>HCO3－，正O，正確；CCO確；D項，相同溫度下，等濃度的CH3c(H＋)大，對水的COOH溶液與HCN溶液中，醋酸中控制程度大，即HCN溶液中水的電離程度大，正確。[能力提升]－1的H2S溶液中存在著電離均衡H2S＋－；HS－2－＋。以下敘10.0.1mol·LH＋HSS＋H述中錯誤的選項是()A.從陰離子HS－電離出H＋比從H2S電離出H＋更難B.H2S電離出的H＋會控制HS－的電離＋－)湊近于相等且＋－C.溶液中c(H)與c(HSc(H)略大于c(HS)＋)＝2c(S2－)D.溶液中c(H答案D解析明確多元弱酸的電離是分步的，且第一步電離遠大于第二步電離，從電離常數(shù)看K1＞K2，因此A正確；第一步電離出的H＋，對其第二步電離有控制作用，B正確；溶液中第一步電離產(chǎn)生的c(H＋)與c(HS－)相等，但c(H＋)本源于三部分：硫化氫的第一步電離、第二步電離及水電離出的氫離子，可是由于硫化氫的第一步電離程度最大，因此C正確，由此也說明D是錯誤的。＋－)的關系以下列圖：11.在水的電離均衡中，c(H)和c(OH(1)A點水的離子積為1×10－14，B點水的離子積為。造成水的離子積變化的原由是。(2)100℃時，若向溶液中滴加鹽酸，能否使系統(tǒng)處于B點地址？為什么？＋)＝5×10－4mol－1，則由水電離產(chǎn)生的＋(3)100℃時，若鹽酸中c(H·Lc(H)是多少？答案(1)1×10－12水的電離吸熱，溫度