2023版高中化學(xué)人教版選擇性必修1 第三章 水溶液中的離子反應(yīng)與平衡 第一節(jié) 電離平衡

第一節(jié)電離平衡

1|強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)概念在水溶液中能夠全部電離的電

解質(zhì)在水溶液中只能部分電離的電

解質(zhì)在溶液中的存在形式只有陰、陽(yáng)離子既有陰、陽(yáng)離子,又有電解質(zhì)分子化合物類型離子化合物、部分共價(jià)化合物共價(jià)化合物實(shí)例①大部分鹽(包括難溶性鹽);②強(qiáng)酸,如HCl、H2SO4等;③強(qiáng)堿,如KOH、Ba(OH)2等①弱酸,如CH3COOH、HClO等;②弱堿,如NH3·H2O等;③水特別提醒

(1)CO2、SO2、NH3等物質(zhì)溶于水能導(dǎo)電,是因?yàn)槿苡谒笊蒆2CO3、H2SO3、NH3·H2O等電解質(zhì)導(dǎo)電,不是其本身電離出離子,故應(yīng)為非電解質(zhì)。單

質(zhì)、溶液既不是電解質(zhì),也不是非電解質(zhì)。(2)電解質(zhì)的強(qiáng)弱與其溶解性無(wú)關(guān)。某些難溶鹽如AgCl、CaCO3等,溶于水的部分

能完全電離,屬于強(qiáng)電解質(zhì)。有少數(shù)鹽盡管能溶于水,但其在水溶液中只有部分

電離,屬于弱電解質(zhì),如(CH3COO)2Pb等。1.電離平衡狀態(tài)(1)概念:在一定條件(如溫度、濃度)下,溶液中弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率與

離子結(jié)合成弱電解質(zhì)分子的速率相等時(shí),電離達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)建立過(guò)程

2|弱電解質(zhì)的電離平衡2.電離方程式的書(shū)寫(xiě)(1)強(qiáng)電解質(zhì):完全電離,在寫(xiě)電離方程式時(shí),用“

”。(2)弱電解質(zhì):部分電離,在寫(xiě)電離方程式時(shí),用“

”。①一元弱酸、弱堿一步電離。如CH3COOH:CH3COOH

CH3COO-+H+;NH3·H2O:

NH3·H2O

N

+OH-。②多元弱酸分步電離,必須分步寫(xiě)出,不可合并(其中以第一步電離為主)。如H2CO3:H2CO3

H++HC

(主),HC

H++C

(次)。③多元弱堿分步電離(較復(fù)雜),在中學(xué)階段要求一步寫(xiě)出。如Fe(OH)3:Fe(OH)3

Fe3++3OH-。3.外界因素對(duì)電離平衡的影響(1)溫度:弱電解質(zhì)的電離一般是吸熱過(guò)程,升高溫度使電離平衡向右移動(dòng),電離程

度增大。(2)濃度:在一定溫度下,對(duì)于同一弱電解質(zhì),通常溶液中弱電解質(zhì)的濃度越小,電離

程度越大。(3)同離子效應(yīng):加入含有弱電解質(zhì)離子的強(qiáng)電解質(zhì)時(shí),電離平衡向左移動(dòng),電離程

度減小。(4)化學(xué)反應(yīng):加入能與弱電解質(zhì)電離出的離子發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)時(shí),電離平衡向右

移動(dòng),電離程度增大。1.表達(dá)式(1)一元弱酸HA的電離常數(shù):根據(jù)HA

H++A-,可表示為Ka=

。(2)一元弱堿BOH的電離常數(shù):根據(jù)BOH

B++OH-,可表示為Kb=

。2.特點(diǎn)(1)對(duì)于同一弱電解質(zhì)的稀溶液來(lái)說(shuō),電離平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),升高溫度,K值

增大。3|電離平衡常數(shù)(2)從電離平衡常數(shù)的大小可以看出弱電解質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)弱,某弱電解質(zhì)的K越大,表

示該弱電解質(zhì)越易電離,酸性或堿性越強(qiáng)。例如,在25℃時(shí),Ka(HNO2)=5.6×10-4,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5。由此可知,HNO2的酸性比CH3COOH強(qiáng)。(3)多元弱酸的各級(jí)電離常數(shù)的大小關(guān)系是

?

?

……故其酸性強(qiáng)弱主要取決于第一步電離。3.電離平衡常數(shù)的應(yīng)用(詳見(jiàn)定點(diǎn)3)1.BaSO4飽和溶液和0.1mol·L-1CH3COOH溶液導(dǎo)電能力均很弱,因而B(niǎo)aSO4和CH3COOH都是弱電解質(zhì),這種說(shuō)法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。BaSO4是難溶性鹽,其溶液中自由移動(dòng)的離子濃度很小,但溶于水的

BaSO4完全電離成Ba2+和S

,故BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì);CH3COOH部分電離,0.1mol·L-1CH3COOH溶液中離子濃度較小,因而CH3COOH是弱電解質(zhì)。2.電離平衡正向移動(dòng),則電解質(zhì)分子的濃度一定減小,離子濃度一定增大,這種說(shuō)

法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。例如:0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀釋,CH3COOH電離平衡正向移

動(dòng),CH3COOH分子濃度、醋酸根離子濃度、氫離子濃度均減小。3.電離平衡正向移動(dòng),則弱電解質(zhì)的電離程度一定增大,這種說(shuō)法對(duì)嗎?知識(shí)辨析提示:不對(duì)。溫度不變時(shí),向某一弱電解質(zhì)溶液中加入同種弱電解質(zhì),該弱電解質(zhì)電離平衡正向移動(dòng),弱電解質(zhì)的電離程度減小。4.弱電解質(zhì)的電離平衡正向移動(dòng),電離常數(shù)一定增大,這種說(shuō)法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。對(duì)于確定的弱電解質(zhì)的電離平衡,其電離常數(shù)只與溫度有關(guān),與平衡

移動(dòng)的方向無(wú)關(guān)。5.電離常數(shù)大的酸溶液中的c(H+)一定比電離常數(shù)小的酸溶液中的c(H+)大,這種說(shuō)

法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。酸溶液中c(H+)既跟酸的電離常數(shù)有關(guān),又跟酸的濃度有關(guān)。6.0.1mol·L-1氨水能使無(wú)色酚酞試液變紅,說(shuō)明NH3·H2O為弱電解質(zhì),這種說(shuō)法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。0.1mol·L-1氨水可以使酚酞試液變紅,只能說(shuō)明NH3·H2O電離出OH-而

使溶液呈堿性,但不能說(shuō)明NH3·H2O為弱電解質(zhì)。

1.從弱電解質(zhì)的電離特點(diǎn)分析(1)測(cè)定一定濃度溶液的pH①操作:常溫下,配制0.1mol·L-1的醋酸,測(cè)定溶液的pH?，F(xiàn)象:pH>1。②操作:配制相同濃度的鹽酸和醋酸,分別測(cè)定兩溶液的pH?，F(xiàn)象:鹽酸的pH小于

醋酸的pH。(2)在相同溫度下,與相同濃度強(qiáng)電解質(zhì)溶液比較導(dǎo)電能力①操作:一定溫度下,配制濃度相同的鹽酸和醋酸,取相同體積的兩溶液分別加入

燒杯中并分別與燈泡串聯(lián)接通電源,觀察燈泡亮度。②現(xiàn)象:插入鹽酸中的燈泡亮度高,插入醋酸中的燈泡亮度低。1電解質(zhì)類型的判斷方法(以證明CH3COOH是弱電解質(zhì)為例)(3)在相同溫度下,用相同濃度的待測(cè)溶液和強(qiáng)電解質(zhì)溶液分別與同一物質(zhì)反應(yīng),比較反應(yīng)速率的大?、俨僮?一定溫度下,配制濃度相同的鹽酸和醋酸,分別加入純度、質(zhì)量都相同的

同種鋅粉。②現(xiàn)象:與鋅反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率:鹽酸>醋酸。2.從影響弱電解質(zhì)電離的外界因素分析(1)比較稀釋前后溶液的pH與稀釋倍數(shù)的變化關(guān)系①操作:配制pH相同的鹽酸和醋酸,取1mL上述鹽酸和醋酸,分別用蒸餾水稀釋

相同的倍數(shù)(如100倍),再測(cè)定稀釋后兩溶液的pH。②現(xiàn)象:鹽酸的pH變化大,醋酸的pH變化小。(2)溶液中加入對(duì)應(yīng)的可溶性鹽固體,觀察pH變化①操作:把一定濃度的醋酸分成兩等份,其中一份加入醋酸鈉固體(忽略溶液體積

的變化),然后分別測(cè)其pH。②現(xiàn)象:加入醋酸鈉固體的醋酸比另一份未加醋酸鈉固體的醋酸的pH大,說(shuō)明CH3COOH是弱酸。

典例甲酸(HCOOH)是一種一元弱酸,下列性質(zhì)中可以證明它是弱電解質(zhì)的是

(

)A.10mL1mol·L-1甲酸溶液恰好與10mL1mol·L-1NaOH溶液完全反應(yīng)B.甲酸能與碳酸鈉溶液反應(yīng)放出二氧化碳C.常溫下,1mol·L-1甲酸溶液中的c(H+)約為0.01mol·L-1D.甲酸溶液與鋅反應(yīng)比強(qiáng)酸溶液與鋅反應(yīng)緩慢C思路點(diǎn)撥從弱電解質(zhì)電離的角度分析解答。解析

A項(xiàng),二者恰好完全反應(yīng),只能說(shuō)明甲酸是一元酸,但不能證明甲酸是弱電

解質(zhì),錯(cuò)誤;B項(xiàng),甲酸能與碳酸鈉反應(yīng)生成CO2,說(shuō)明酸性:甲酸>碳酸,但不能證明

甲酸是弱電解質(zhì),錯(cuò)誤;C項(xiàng),說(shuō)明甲酸在溶液中部分電離,可證明甲酸是弱電解質(zhì),

正確;D項(xiàng),甲酸、強(qiáng)酸溶液濃度未知,無(wú)法根據(jù)與鋅反應(yīng)的速率確定甲酸為弱電

解質(zhì),錯(cuò)誤。1.相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的一元強(qiáng)酸溶液(如鹽酸)與一元弱酸溶液(如醋

酸)的比較2一元強(qiáng)酸與一元弱酸的比較?比較項(xiàng)目酸溶液

c(H+)酸性中和堿的能力與足量活潑金

屬反應(yīng)產(chǎn)生H2的總

量與同一金屬反

應(yīng)時(shí)的起始反應(yīng)速

率一元強(qiáng)酸溶液大強(qiáng)相同相同大一元弱酸溶液小弱小2.相同體積、相同c(H+)的一元強(qiáng)酸溶液(如鹽酸)與一元弱酸溶液(如醋酸)的比較比較項(xiàng)目酸溶液

c(H+)酸性中和堿的能力與足量活潑金

屬反應(yīng)產(chǎn)生H2的總

量與同一金屬反

應(yīng)時(shí)的起始反應(yīng)速

率一元強(qiáng)酸溶液相同相同小少相同一元弱酸溶液大多

典例今有①鹽酸、②醋酸、③硫酸三種稀溶液,用序號(hào)回答下列問(wèn)題。(1)若三種酸的物質(zhì)的量濃度相等。a.三種溶液中的c(H+)大小關(guān)系為

。b.取等體積上述三種溶液,分別用同濃度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液

體積大小關(guān)系為

。c.若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應(yīng),使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí),消耗三種酸溶液

的體積大小關(guān)系為

。(2)若三種酸溶液的c(H+)相等。a.三種酸溶液的物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系為

。b.取等體積上述三種溶液,分別用同濃度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液

體積大小關(guān)系為

。c.若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種酸溶液反應(yīng),使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí),消耗三種酸溶液的體積大小關(guān)系為

。思路點(diǎn)撥首先明確酸溶液中溶質(zhì)是強(qiáng)電解質(zhì)還是弱電解質(zhì),然后看題目信息是

提供了酸的濃度,還是氫離子濃度,依據(jù)強(qiáng)電解質(zhì)完全電離,弱電解質(zhì)部分電離進(jìn)

行分析。解析

(1)a.H2SO4為二元強(qiáng)酸,HCl、H2SO4完全電離;CH3COOH為弱酸,部分電離,

故三種溶液中的c(H+):③>①>②。b.HCl、H2SO4、CH3COOH的物質(zhì)的量相等,但

H2SO4為二元酸,所以消耗NaOH的物質(zhì)的量是鹽酸和醋酸的兩倍,鹽酸和醋酸消

耗的NaOH的物質(zhì)的量相等,所以所需NaOH溶液體積:③>①=②。c.等質(zhì)量的Zn

完全反應(yīng),消耗的鹽酸和醋酸的體積相等,消耗的H2SO4溶液的體積最少,所以消耗

三種酸溶液的體積:①=②>③。(2)a.CH3COOH是弱酸,c(CH3COOH)>c(H+),c(H2SO4)=

c(H+),c(HCl)=c(H+),所以三種酸溶液的物質(zhì)的量濃度:②>①>③。b.等體積的三種溶液中,n(CH3COOH)>n(HCl),而HCl和H2SO4都是強(qiáng)電解質(zhì),鹽酸和H2SO4溶液中的n(H+)相等,消耗NaOH

的物質(zhì)的量一樣多,所以所需NaOH溶液體積:②>①=③。c.等質(zhì)量的Zn完全反應(yīng),

消耗的n(H+)相等,所以溶液中c(H+)大的消耗體積小,H2SO4溶液與鹽酸的c(H+)相

等,而CH3COOH在反應(yīng)中會(huì)電離產(chǎn)生H+,消耗CH3COOH溶液的體積最小,所以消耗三種酸溶液的體積:①=③>②。答案

(1)a.③>①>②b.③>①=②c.①=②>③(2)a.②>①>③b.②>①=③c.①=③>②

1.判斷弱酸(或弱堿)的相對(duì)強(qiáng)弱,相同條件下,電離平衡常數(shù)越大,酸性(或堿性)越

強(qiáng)。2.判斷鹽與酸(或堿)反應(yīng)是否發(fā)生,一般相對(duì)強(qiáng)的酸(或堿)制相對(duì)弱的酸(或堿)。3.根據(jù)濃度商Q與電離平衡常數(shù)K的相對(duì)大小判斷電離平衡的移動(dòng)方向。4.判斷溶液中微粒濃度比值的變化情況。如0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀釋,

=

=

,加水稀釋后,c(H+)減小,Ka(CH3COOH)值不變,則

增大。1電離平衡常數(shù)的應(yīng)用

典例25℃時(shí),幾種弱酸的電離平衡常數(shù)如下:CH3COOH:Ka=1.75×10-5H2CO3:

=4.5×10-7

=4.7×10-11HClO:Ka=4.0×10-8(1)CH3COOH、H2CO3、HC

、HClO的酸性由強(qiáng)到弱的順序:

;CH3COO-、HC

、C

、ClO-結(jié)合H+的能力由強(qiáng)到弱的順序: