2022年高考化学一轮复习 第8章 第37讲 弱电解质的电离平衡
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1、 第第 37 讲讲 弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡 复习目标 1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。2.理解电解质在水中的 电离以及电解质溶液的导电性。3.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进 行相关计算。 考点一考点一 弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡 1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共价化合物;弱电解质主要是某些共价化合物。 2弱电解质的电离概念 (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)电离平衡的建
2、立与特征 开始时,v(电离)最大,而 v(结合)为 0。 平衡的建立过程中,v(电离)v(结合)。 当 v(电离)v(结合)时,电离过程达到平衡状态。 3外因对电离平衡的影响 以 0.1 mol L 1 CH 3COOH 溶液为例, 填写外界条件对 CH3COOH CH3COO H H0 的影响。 改变条件 平衡移动方向 n(H ) c(H ) 导电能力 Ka 加水稀释 向右 增大 减小 减弱 不变 加入少量冰醋酸 向右 增大 增大 增强 不变 通入 HCl(g) 向左 增大 增大 增强 不变 加 NaOH(s) 向右 减小 减小 增强 不变 加 CH3COONa(s) 向左 减小 减小 增强
3、 不变 升高温度 向右 增大 增大 增强 增大 (1)当氨水电离处于平衡状态时,c(NH3 H2O)c(NH 4)() 错因:弱电解质的电离程度很小,只有少部分电离。 (2)强电解质都是离子化合物() 错因:许多共价化合物如强酸、氯化铝等都是强电解质。 (3)电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大() 错因:0.1 mol L 1 CH 3COOH 加水稀释,醋酸分子浓度、醋酸根离子浓度、氢离子浓度均减 小。 (4)电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度一定增大() 错因:温度不变时,向溶液中加入弱电解质,电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度减小。 (5)强电解质溶液的导电能力
4、一定比弱电解质溶液的导电能力强() 错因:溶液的导电能力(电导率)与电解质的强弱无关,它决定于溶液中自由移动的离子浓度 大小及离子所带的电荷数目。 分别画出冰醋酸加水稀释过程中溶液的电导率和 pH 随加水体积变化的曲线。 答案 (1)浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,越易电离。 (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,可使电离平衡向结合成弱电解质 分子的方向移动。 (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, 可使电离平衡向电离方向移动。 题组一 强弱电解质及电离 1(2020 南宁模拟)某离子化合物 MCl(
5、s)在水中溶解并发生电离,该过程的微观示意图如图。 已知 NA为阿伏加德罗常数的值。下列相关说法正确的是( ) A1 mol MCl 中含有 NA对共用电子对 BMCl 为弱电解质,在水中仅部分电离 CM 和 Cl均与水分子中的氧原子结合形成水合离子 DMCl 在水作用下的溶解和电离过程是物理变化 答案 D 解析 MCl 为离子化合物,通过阴、阳离子之间的静电作用形成化学键, 不存在共用电子对, 故 A 错误;MCl 为离子化合物,故 MCl 为强电解质,在水中完全电离,故 B 错误;M 带正 电荷,与水分子中的显负电性的氧原子结合形成水合离子,Cl 带负电荷,与水分子中显正电 性的氢原子结合
6、形成水合离子,故 C 错误;MCl 在水作用下的溶解和电离过程中没有新物质 生成,是物理变化,故 D 正确。 2 已知: Al(OH)3固体的熔点为300 , 电离方程式为H AlO 2H2O Al(OH)33OH Al3;无水 AlCl 3晶体易升华,溶于水的电离方程式为 AlCl3=Al 33Cl;熔融状 态的HgCl2不能导电, 稀溶液具有弱的导电能力且可作为手术刀的消毒液。 下列关于Al(OH)3、 AlCl3和 HgCl2的说法正确的是( ) A均为强电解质 B均为弱电解质 C均为离子化合物 D均为共价化合物 答案 D 解析 依据电离方程式可知: 氢氧化铝在水溶液中只能部分电离, 属
7、于弱电解质, 故 A 错误; 依据氯化铝在水溶液中完全电离,可知氯化铝为强电解质,故 B 错误;熔融状态的 HgCl2不 能导电,可知氯化汞不是离子化合物,故 C 错误;依据 Al(OH)3固体的熔点为 300 ,无水 AlCl3晶体易升华,熔融状态时 HgCl2不能导电,可知三者都是共价化合物,故 D 正确。 题组二 弱电解质的电离平衡及影响因素 3已知人体体液中存在如下平衡:CO2H2OH2CO3H HCO 3,以维持体液 pH 的 相对稳定。下列说法不合理的是( ) A当强酸性物质进入体液后,上述平衡向左移动,以维持体液 pH 的相对稳定 B当强碱性物质进入体液后,上述平衡向右移动,以维
8、持体液 pH 的相对稳定 C若静脉滴注大量生理盐水,则体液的 pH 减小 D进行呼吸活动时,如果 CO2进入血液,会使体液的 pH 减小 答案 C 解析 若静脉滴注大量生理盐水,则血液被稀释,平衡虽然正向移动,但根据勒夏特列原理, c(H )减小,体液的 pH 增大。 4H2S 水溶液中存在电离平衡:H2SH HS和 HS H S2。若向 H 2S 溶液中 ( ) A加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大 B通入过量 SO2气体,平衡向左移动,溶液 pH 增大 C滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液 pH 减小 D加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),溶液中所有离子浓度都减小 答案 C 解析 加水
9、促进电离,但氢离子浓度减小,A 项错误;通入过量 SO2气体发生反应:2H2S SO2=3S2H2O,当 SO2过量时溶液显酸性,而且酸性比 H2S 强,pH 减小,B 项错误; 滴加新制氯水,发生反应:Cl2H2S=2HClS,平衡向左移动,溶液 pH 减小,C 项正 确;加入少量硫酸铜固体,发生反应:H2SCu2 =CuS2H,H浓度增大,D 项错误。 题组三 弱电解质电离与溶液导电图像分析 5一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示,下列 说法正确的是( ) Aa、b、c 三点溶液的 pH:cab Ba、b、c 三点 CH3COOH 的电离程度:cab C
10、用湿润的 pH 试纸测量 a 处溶液的 pH,测量结果偏小 Da、b、c 三点溶液用 1 mol L 1NaOH 溶液中和,消耗 NaOH 溶液体积:cab 答案 C 解析 A 项, 由导电能力知 c(H ): bac, 故 pH: cab; B 项, 加水越多, 越利于 CH 3COOH 电离,故电离程度:cba;C 项,用湿润的 pH 试纸测量 a 处溶液的 pH,相当于稀释 a 点溶液,c(H )增大,pH 偏小;D 项,a、b、c 三点 n(CH 3COOH)相同,用 NaOH 溶液中和 时消耗 n(NaOH)相同,故消耗 V(NaOH):abc。 6 电导率是衡量电解质溶液导电能力大
11、小的物理量, 根据溶液电导率变化可以确定滴定反应 的终点。下图是 KOH 溶液分别滴定 HCl 溶液和 CH3COOH 溶液的滴定曲线示意图。下列示 意图中, 能正确表示用 NH3 H2O 溶液滴定 HCl 和 CH3COOH 混合溶液的滴定曲线的是( ) 答案 D 解析 HCl 为强电解质,CH3COOH 为弱电解质,滴加 NH3 H2O,先与 HCl 反应,生成同样 为强电解质的 NH4Cl,但溶液体积不断增大,溶液稀释,所以电导率下降。当 HCl 被中和完 后,继续与 CH3COOH 弱电解质反应,生成 CH3COONH4,为强电解质,所以电导率增大。 HCl 与 CH3COOH 均反应
12、完后,继续滴加弱电解质 NH3 H2O,电导率变化不大,因为溶液被 稀释,有下降趋势。 电解质溶液导电性的影响因素 (1)电解质导电的条件 电解质的导电条件是在水溶液中或高温熔融状态,共价化合物只能在水溶液中导电,离子化 合物在熔融状态和溶液中均可导电。 (2)导电性强弱 离子浓度 溶液浓度 电离程度 离子所带电荷 考点二考点二 电离平衡常数电离平衡常数 1表达式 (1)一元弱酸 HA 的电离常数:根据 HAH A,可表示为 K acA cH cHA 。 (2)一元弱碱 BOH 的电离常数:根据 BOHB OH,可表示为 K bcB cOH cBOH 。 2特点 (1)电离平衡常数与温度有关,
13、与浓度无关,升高温度,K 值增大。 (2)电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱,K 越大,表示弱电解质越易电离,酸性或碱性越 强。 (3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是 K1K2K3,故其酸性取决于第一步电离。 3电离平衡常数的应用 (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。 例 1 相同温度下,根据三种酸的电离常数, 酸 HX HY HZ 电离平衡常数 910 7 910 6 110 2 则三种酸的强弱关系:HZHYHX。 (2)定量判断电离平衡移动的方向、解释移动的原因。 例 2 0.1 mol L 1 的 CH3COOH 溶液加水稀释, 平衡移动方向的判断,
14、 溶液中 c(H )的变化情 况。 答案 CH3COOH H CH 3COO 原平衡: c(CH3COOH) c(H ) c(CH 3COO ) 假设稀释 cCH3COOH n cH n cCH3COO n 至 n 倍后: Q cH n cCH3COO n cCH3COOH n cH cCH 3COO n cCH3COOH Ka n 1) 所以电离平衡向电离方向移动。 移动的结果使 c(CH3COOH)减小,由于平衡常数不变,故 c(H )和 c(CH 3COO )都必然减小。 (3)计算常温下一定浓度的弱酸或弱碱溶液中的 c(H )或 c(OH)。 例 3 已知 25 时某弱酸 HX 的电离
15、常数 Ka1.7510 5,则 25 时 0.1 mol L1 的 HX 溶 液中 H 浓度是多少? 答案 HX H X 起始: c(HX) 0 0 平衡: c(HX)c(X ) c(H) c(X)约等于 c(H) 则 Ka cH cX cHXcX c2H cHXcH 由于弱电解质的电离程度很小,c(HX)c(H )c(HX) c(H ) K a cHX 1.7510 50.1 mol L11.32103mol L1 (4)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”规律。 例 4 已知 25 时弱酸的电离平衡常数 HCN:Ka4.910 10,H 2S:Ka14.410 7,K a2 4.
16、710 15,则反应 Na 2SHCN=NaHSNaCN 能否发生? 答案 能发生。 解析 根据电离平衡常数的关系, 电离氢离子的能力(酸性): H2SHCNHS , 所以反应 Na 2S HCN=NaHSNaCN 可以发生。 4电离度 (1)概念 在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时,已经电离的电解质分子数占原电解质分子总数的 百分比。 (2)表示方法 已电离的弱电解质分子数 溶液中原有弱电解质的总分子数100% 也可表示为 弱电解质的某离子浓度 弱电解质的初始浓度 100% (3)影响因素 相同温度下,同一弱电解质,浓度越大,其电离度()越小。 相同浓度下,同一弱电解质,温度越高,其电离度
17、()越大。 (4)电离度与平衡常数的关系 电离平衡常数与电离度()的关系(以一元弱酸为例) HA H A 起始: c酸 0 0 转化: c酸 c酸 c酸 平衡: c酸 (1) c酸 c酸 Ka c酸 2 c酸 1 c酸 2 1 很小,可认为 11, 则 Kac酸 2或 Ka c酸。 (1)H2CO3的电离常数表达式:Kac 2H cCO2 3 cH2CO3 () 错因:多元弱酸的电离常数分步书写。 (2)弱电解质的电离平衡右移,电离常数一定增大() 错因:电离常数只与温度有关,与平衡移动的方向无关。 (3)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() 错因:酸
18、中 c(H )既跟酸的电离常数有关,还跟酸的浓度有关。 (4)某一弱电解质,电离度越大,电离常数就越大() 错因:相同温度下,同一弱电解质的电离常数相同,而溶液的浓度越小电离度越大。 (5)相同温度下,向 1 mol L 1 的醋酸溶液中加入少量冰醋酸,其电离度变小() 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 ) K1.7710 4 K11.310 7 K27.110 15 K14.410 7 K24.710 11 K3.010 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_
19、。 (2)同浓度的 HCOO 、 HS、 S2、 HCO 3、 CO 2 3、 ClO 结合 H的能力由强到弱的顺序为_。 (3)运用上述电离常数及物质的特性判断下列化学反应方程式不正确的是_(填序号)。 次氯酸与 NaHCO3溶液的反应:HClOHCO 3=ClO H 2OCO2 少量 CO2通入 NaClO 溶液中:CO2H2O2ClO =CO2 32HClO 少量 CO2通入 NaClO 溶液中:CO2H2OClO =HCO 3HClO 硫化氢通入 NaClO 溶液中:H2SClO =HSHClO 碳酸钠滴入足量甲酸溶液中:2HCOOHCO2 3=2HCOO CO 2H2O 答案 (1)
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