2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第八章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第24講弱電解質(zhì)的電離平衡學(xué)案

PAGE11-第八章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡[考試要求]1.了解電解質(zhì)的概念。了解強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念。2.理解電解質(zhì)在水溶液中的電離，以及電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性。3.理解弱電解質(zhì)在水中的電離平衡，能利用電離平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。4.了解水的電離、離子積常數(shù)。5.了解溶液pH的含義及其測(cè)定方法，能進(jìn)行pH的簡(jiǎn)潔計(jì)算。6.了解鹽類水解的原理、影響鹽類水解程度的主要因素、鹽類水解的應(yīng)用。7.了解難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡。理解溶度積(Ksp)的含義，能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。第24講弱電解質(zhì)的電離平衡1．強(qiáng)、弱電解質(zhì)(1)定義與物質(zhì)類別(2)與化合物類別的關(guān)系強(qiáng)電解質(zhì)主要是大部分eq\o(□,\s\up2(05))離子化合物及某些eq\o(□,\s\up2(06))共價(jià)化合物，弱電解質(zhì)主要是某些eq\o(□,\s\up2(07))共價(jià)化合物。(3)電離方程式的書(shū)寫(xiě)——“強(qiáng)等號(hào)，弱可逆，多元弱酸分步離”①?gòu)?qiáng)電解質(zhì)：如H2SO4：eq\o(□,\s\up2(08))H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。②弱電解質(zhì)：a．一元弱酸，如CH3COOH：eq\o(□,\s\up2(09))CH3COOHCH3COO－＋H＋。b．多元弱酸，分步分別，電離方程式只寫(xiě)第一步，如H2CO3：eq\o(□,\s\up2(10))H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)。c．多元弱堿，分步電離，一步書(shū)寫(xiě)。如Fe(OH)3：eq\o(□,\s\up2(11))Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。③酸式鹽：a．強(qiáng)酸的酸式鹽如NaHSO4在水溶液中：eq\o(□,\s\up2(12))NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；熔融時(shí)：NaHSO4=eq\o(□,\s\up2(13))Na＋＋HSOeq\o\al(－,4)。b．弱酸的酸式鹽：如NaHCO3：eq\o(□,\s\up2(14))NaHCO3=Na＋＋HCOeq\o\al(－,3)。2．弱電解質(zhì)的電離平衡(1)電離平衡的建立(2)電離平衡的特征(3)外界條件對(duì)電離平衡的影響①溫度：溫度上升，電離平衡eq\o(□,\s\up2(06))正向移動(dòng)，電離程度eq\o(□,\s\up2(07))增大。②濃度：稀釋溶液，電離平衡eq\o(□,\s\up2(08))正向移動(dòng)，電離程度eq\o(□,\s\up2(09))增大。③同離子效應(yīng)：加入與弱電解質(zhì)具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，電離平衡eq\o(□,\s\up2(10))逆向移動(dòng)，電離程度eq\o(□,\s\up2(11))減小。④加入能反應(yīng)的物質(zhì)：電離平衡eq\o(□,\s\up2(12))正向移動(dòng)，電離程度eq\o(□,\s\up2(13))增大。3．電離平衡常數(shù)(1)表達(dá)式①一元弱酸HA的電離常數(shù)：依據(jù)HAH＋＋A－，可表示為Ka＝eq\o(□,\s\up2(01))eq\f(cH＋·cA－,cHA)。②一元弱堿BOH的電離常數(shù)：依據(jù)BOHB＋＋OH－，可表示為Kb＝eq\o(□,\s\up2(02))eq\f(cB＋·cOH－,cBOH)。(2)特點(diǎn)電離常數(shù)只與eq\o(□,\s\up2(03))溫度有關(guān)，與電解質(zhì)的濃度、酸堿性無(wú)關(guān)，由于電離過(guò)程是eq\o(□,\s\up2(04))吸熱的，故溫度上升，Keq\o(□,\s\up2(05))增大。多元弱酸是分步電離的，各級(jí)電離常數(shù)的大小關(guān)系是K1?K2……，所以其酸性主要確定于第eq\o(□,\s\up2(06))一步電離。(3)意義相同條件下，K值越大，表示該弱電解質(zhì)eq\o(□,\s\up2(07))越易電離，所對(duì)應(yīng)的酸性或堿性相對(duì)eq\o(□,\s\up2(08))越強(qiáng)。(4)影響因素4．電離度(1)概念：肯定條件下，當(dāng)弱電解質(zhì)在溶液中達(dá)到eq\o(□,\s\up2(01))電離平衡時(shí)，溶液中eq\o(□,\s\up2(02))已經(jīng)電離的分子數(shù)占eq\o(□,\s\up2(03))原來(lái)總分子數(shù)的百分?jǐn)?shù)。(2)表達(dá)式：α＝eq\f(\o(□,\s\up2(04))已電離的分子數(shù),\o(□,\s\up2(05))總分子數(shù))×100%＝eq\f(已電離的濃度,初始濃度)×100%＝eq\f(已電離的物質(zhì)的量,總的物質(zhì)的量)×100%。(3)意義：衡量弱電解質(zhì)的電離程度，在相同條件下(濃度、溫度相同)，不同弱電解質(zhì)的電離度越大，弱電解質(zhì)的電離程度越大。1．推斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”，并指明錯(cuò)因。(1)稀釋氨水時(shí)，電離平衡正向移動(dòng)，c(NH3·H2O)減小，c(NHeq\o\al(＋,4))增大。(×)錯(cuò)因：稀釋氨水時(shí)溶液體積增大，c(NH3·H2O)、c(NHeq\o\al(＋,4))均減小。(2)常溫下，由0.1mol·L－1一元堿BOH的pH＝10，可知溶液存在BOH=B＋＋OH－。(×)錯(cuò)因：0.1mol·L－1的BOH的pH＝10，說(shuō)明其c(OH－)＝10－4mol·L－1，僅極少部分電離，其電離方程式用“”。(3)0.1mol·L－1的CH3COOH與0.01mol·L－1的CH3COOH中，c(H＋)之比為10∶1。(×)錯(cuò)因：加水稀釋，電離程度增大，所以0.1_mol·L－1的CH3COOH與0.01_mol·L－1的CH3COOH中c(H＋)之比小于10∶1。(4)H2CO3的電離常數(shù)表達(dá)式：Ka＝eq\f(c2H＋·cCO\o\al(2－,3),cH2CO3)。(×)錯(cuò)因：H2CO3為二元弱酸，分步電離，其中Ka1＝eq\f(cH＋·cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)，Ka2＝eq\f(cH＋·cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))。(5)弱電解質(zhì)的電離平衡右移，電離平衡常數(shù)肯定增大。(×)錯(cuò)因：K僅與溫度有關(guān)。(6)電離常數(shù)大的酸溶液中的c(H＋)肯定比電離常數(shù)小的酸溶液中的c(H＋)大。(×)錯(cuò)因：酸溶液中的c(H＋)除與K值大小有關(guān)外，還與酸的濃度有關(guān)。2．教材改編題(據(jù)人教選修四P44T4)已知25℃下，醋酸的電離平衡常數(shù)K＝eq\f(cH＋·cCH3COO－,cCH3COOH)＝1.69×10－5試回答下述問(wèn)題：(1)向上述溶液中加入肯定量的NaOH溶液，上述數(shù)值將________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)若醋酸的起始濃度為0.0010mol/L，平衡時(shí)c(H＋)是____________[提示：醋酸的電離常數(shù)很小，平衡時(shí)的c(CH3COOH)可近似視為仍等于0.0010mol/L]。答案(1)不變(2)1.3×10－4mol/L解析(1)K僅與溫度有關(guān)，溫度不變，K不變。(2)把已知數(shù)值代入平衡常數(shù)：eq\f(cH＋·cCH3COO－,cCH3COOH)＝1.69×10－5，由于平衡時(shí)c(CH3COOH)≈0.0010mol/L，c(H＋)＝c(CH3COO－)，因此c(H＋)＝eq\r(1.69×10－5×0.0010)＝1.3×10－4mol/L。3．稀氨水中存在著下列平衡：NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，若要使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，同時(shí)使c(OH－)增大，應(yīng)加入的物質(zhì)或?qū)嵭械拇胧┦?)①NH4Cl固體②硫酸③NaOH固體④水⑤加熱⑥加入少量MgSO4固體A．①②③⑤ B．③⑥C．③ D．③⑤答案C解析若在氨水中加入NH4Cl固體，c(NHeq\o\al(＋,4))增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c(OH－)減小，①不合題意；硫酸中的H＋與OH－反應(yīng)，使c(OH－)減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，②不合題意；當(dāng)在氨水中加入NaOH固體后，c(OH－)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，③符合題意；若在氨水中加入水，稀釋溶液，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但c(OH－)減?。虎懿缓项}意；電離屬吸熱過(guò)程，加熱平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c(OH－)增大，⑤不合題意；加入少量MgSO4固體發(fā)生反應(yīng)Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓，溶液中c(OH－)減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，⑥不合題意。考點(diǎn)eq\a\vs4\al(一)弱電解質(zhì)的電離平衡及影響因素[解析]A項(xiàng)，CH3COOH為弱電解質(zhì)，在水溶液中部分電離，0.1L0.5mol·L－1CH3COOH溶液中含有的H＋數(shù)小于0.05NA，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，CH3COOH溶液中存在電離平衡，CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水稀釋，平衡右移，產(chǎn)生的離子數(shù)增加，但溶液的體積增大，c(CH3COO－)、c(H＋)減小，導(dǎo)電實(shí)力減弱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，加水稀釋時(shí)，平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋右移，n(H＋)增大，n(CH3COOH)減小，eq\f(cH＋,cCH3COOH)＝eq\f(\f(nH＋,V),\f(nCH3COOH,V))＝eq\f(nH＋,nCH3COOH)，故比值變大，錯(cuò)誤。[答案]D影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素1．內(nèi)因：弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)，是確定因素。2．外界條件對(duì)弱電解質(zhì)電離平衡的影響以0.1mol·L－1的CH3COOH溶液為例：CH3COOHCH3COO－＋H＋ΔH＞01．飽和氨水中存在化學(xué)平衡和電離平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．常溫下飽和氨水的pH<7B．向氨水中滴加過(guò)量硫酸，上述平衡均正向移動(dòng)，pH增大C．電離是吸熱過(guò)程，上升溫度，上述平衡均正向移動(dòng)D．向氨水中加入少量NaOH固體，上述平衡均逆向移動(dòng)，有NH3放出答案D解析升溫會(huì)使NH3逸出，NH3＋H2ONH3·H2O平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，C錯(cuò)誤。2．肯定溫度下，冰醋酸加水稀釋過(guò)程中，溶液的導(dǎo)電實(shí)力如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．在O點(diǎn)時(shí)，醋酸不導(dǎo)電B．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)，a點(diǎn)時(shí)醋酸溶液中H＋濃度最小C．b點(diǎn)時(shí)，醋酸電離程度最大D．可通過(guò)微熱的方法使c點(diǎn)溶液中c(CH3COO－)增大答案C解析A項(xiàng)，在O點(diǎn)時(shí)沒(méi)有水，醋酸沒(méi)有電離，不導(dǎo)電，正確；B項(xiàng)，導(dǎo)電實(shí)力為b>c>a，a、b、c三點(diǎn)，a點(diǎn)時(shí)醋酸溶液中H＋濃度最小，正確；C項(xiàng)，加水促進(jìn)醋酸電離，b點(diǎn)時(shí)醋酸電離程度不是最大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加熱向電離方向移動(dòng)，正確。考點(diǎn)eq\a\vs4\al(二)強(qiáng)、弱電解質(zhì)的比較[解析]①常溫下NaNO2溶液pH大于7，說(shuō)明亞硝酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，則HNO2是弱電解質(zhì)，故①正確；②溶液的導(dǎo)電性與離子濃度及離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，用HNO2溶液做導(dǎo)電試驗(yàn)，燈泡很暗，不能證明HNO2為弱電解質(zhì)，故②錯(cuò)誤；③HNO2與NaCl不能發(fā)生反應(yīng)，只能說(shuō)明不符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，但不能說(shuō)明HNO2是弱電解質(zhì)，故③錯(cuò)誤；④常溫下0.1mol·L－1HNO2溶液的pH＝2.1，說(shuō)明HNO2不完全電離，即說(shuō)明HNO2為弱電解質(zhì)，故④正確；⑤較強(qiáng)酸可以制取較弱酸，NaNO2和H3PO4反應(yīng)，生成HNO2，說(shuō)明HNO2的酸性弱于H3PO4，則HNO2為弱電解質(zhì)，故⑤正確；⑥常溫下將pH＝1的HNO2溶液稀釋至原體積的100倍，溶液pH約為2.8，說(shuō)明HNO2是弱電解質(zhì)，故⑥正確。[答案]C1．推斷強(qiáng)、弱電解質(zhì)的方法(1)電解質(zhì)是否完全電離在溶液中強(qiáng)電解質(zhì)完全電離，弱電解質(zhì)部分電離。據(jù)此可以推斷HA是強(qiáng)酸還是弱酸，如：若測(cè)得0.1mol/L的HA溶液的pH＝1，則HA為強(qiáng)酸；若pH>1，則HA為弱酸。(2)是否存在電離平衡強(qiáng)電解質(zhì)不存在電離平衡，弱電解質(zhì)存在電離平衡，在肯定條件下電離平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)。①肯定pH的HA溶液稀釋前后pH的改變：將pH＝3的HA溶液稀釋100倍后，再測(cè)其pH，若pH＝5，則為強(qiáng)酸，若pH＜5，則為弱酸。②上升溫度后pH的改變：若上升溫度，溶液的pH明顯減小，則是弱酸。因?yàn)槿跛岽嬖陔婋x平衡，上升溫度時(shí)，電離程度增大，c(H＋)增大。而強(qiáng)酸不存在電離平衡，上升溫度時(shí)，只有水的電離程度增大，pH改變幅度小。2．常溫下，一元強(qiáng)酸(堿)和一元弱酸(堿)稀釋時(shí)的pH改變圖像3．一元強(qiáng)酸與一元弱酸的比較相同體積，相同濃度的強(qiáng)酸HA與弱酸HB相同體積，相同pH的強(qiáng)酸HA與弱酸HBpH或物質(zhì)的量濃度pHHA<pHHBc(HA)<c(HB)與金屬反應(yīng)的起始速率HA>HBHA＝HB續(xù)表3．(2024·北京朝陽(yáng)高三期末)常溫時(shí)，能證明乙酸是弱酸的試驗(yàn)事實(shí)是()A．CH3COOH溶液與Fe反應(yīng)放出H2B．0.1mol/LCH3COOH溶液的pH大于1C．CH3COOH溶液與NaHCO3反應(yīng)生成CO2D．0.1mol/LCH3COOH溶液可使紫色石蕊變紅答案B4．在肯定溫度下，有a.鹽酸、b.硫酸、c.醋酸三種酸：(1)當(dāng)三種酸物質(zhì)的量濃度相同時(shí)，c(H＋)由大到小的依次是________(用字母表示，下同)。(2)等體積、等物質(zhì)的量濃度的三種酸，中和NaOH的實(shí)力由大到小的依次是________。(3)若三者c(H＋)相同時(shí)，物質(zhì)的量濃度由大到小的依次是________。(4)當(dāng)三者c(H＋)相同且體積也相同時(shí)，分別放入足量的鋅，相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積由大到小的依次是________。答案(1)b＞a＞c(2)b＞a＝c(3)c＞a＞b(或c＞a＝2b)(4)c>a＝b解析HCl=H＋＋Cl－；H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；CH3COOHH＋＋CH3COO－。(2)同體積、同物質(zhì)的量濃度的三種酸，因隨著NaOH溶液的加入，CH3COOH電離平衡右移，供應(yīng)的H＋和鹽酸相同，中和NaOH的實(shí)力鹽酸和醋酸相同，而H2SO4供應(yīng)的H＋是它們的2倍，故b>a＝c。(3)c(H＋)相同時(shí)，因醋酸為弱酸，電離程度小，醋酸溶液濃度最大，H2SO4濃度為鹽酸的一半，故c>a>b(或c>a＝2b)。(4)當(dāng)三者c(H＋)相同且體積也相同時(shí)，因HCl、H2SO4為強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離，所以H＋總的物質(zhì)的量相同，故產(chǎn)生H2的體積相同。CH3COOH為弱電解質(zhì)，最終能供應(yīng)的H＋最多，生成的H2最多，故c>a＝b?？键c(diǎn)eq\a\vs4\al(三)電離平衡常數(shù)及其應(yīng)用[解析]混合溶液的pH＝7，說(shuō)明醋酸過(guò)量，c(CH3COOH)≈eq\f(0.1V－20,20＋V)mol·L－1，依據(jù)電荷守恒式：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)及c(H＋)＝c(OH－)可得，c(Na＋)＝c(CH3COO－)＝eq\f(0.1×20,20＋V)mol·L－1，則Ka＝eq\f(cH＋·cCH3COO－,cCH3COOH)＝eq\f(2×10－7,0.1V－2)，A正確。[答案]A1．電離平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)推斷弱酸(或弱堿)的相對(duì)強(qiáng)弱，電離平衡常數(shù)越大，酸性(或堿性)越強(qiáng)。(2)推斷鹽溶液的酸性(或堿性)強(qiáng)弱，電離平衡常數(shù)越大，對(duì)應(yīng)的鹽水解程度越小，堿性(或酸性)越弱。(3)推斷復(fù)分解反應(yīng)能否發(fā)生，一般符合“強(qiáng)酸制弱酸”規(guī)律。(4)推斷微粒濃度比值的改變?nèi)蹼娊赓|(zhì)加水稀釋時(shí)，能促進(jìn)弱電解質(zhì)的電離，溶液中離子和分子的濃度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，但電離平衡常數(shù)不變，題中常常利用電離平衡常數(shù)來(lái)推斷溶液中微粒濃度比值的改變狀況。如：0.1mol/LCH3COOH溶液加水稀釋，eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)＝eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH·cH＋)＝eq\f(K,cH＋)，酸溶液加水稀釋，c(H＋)減小，K值不變，則eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)增大。2．電離常數(shù)計(jì)算的兩種類型(以弱酸HX為例)(1)已知c始(HX)和c(H＋)，求電離常數(shù)(水的電離忽視不計(jì))HXH＋＋X－eq\a\vs4\al(起始/,mol·L－1)：c始(HX)00eq\a\vs4\al(平衡/,mol·L－1)：c始(HX)－c(H＋)c(H＋)c(H＋)則：Ka＝eq\f(cH＋·cX－,cHX)＝eq\f(c2H＋,c始HX－cH＋)。由于弱酸只有極少一部分電離，c(H＋)的數(shù)值很小，可作近似處理：c始(HX)－c(H＋)≈c始(HX)，則Ka＝eq\f(c2H＋,c始HX)。(2)已知c始(HX)和電離常數(shù)，求c(H＋)依據(jù)上面的推導(dǎo)有Ka＝eq\f(c2H＋,c始HX－cH＋)≈eq\f(c2H＋,c始HX)則：c(H＋)＝eq\r(Ka·c始HX)。5．(2024·大連質(zhì)檢)