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文檔簡介
第3課第1課時電離平衡
01目標(biāo)任務(wù)
課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.從電離、離子反應(yīng)、化學(xué)平衡的角度認(rèn)識1.能根據(jù)實驗現(xiàn)象辨識強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì),認(rèn)識弱電解質(zhì)
電解質(zhì)水溶液的組成、性質(zhì)和反應(yīng)。的電離特點及其溶液的組成等。
2.認(rèn)識弱電解質(zhì)在水溶液中存在的電離平2.能理解電離平衡的特點,運(yùn)用動態(tài)平衡的觀點分析濃度、
衡。溫度等條件變化對電離平衡的影響,利用電離平衡常數(shù)進(jìn)行
3.了解電離平衡常數(shù)的含義。分析和計算。
02預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
自主梳理
一、強(qiáng)弱電解質(zhì)
1.電解質(zhì)和非電解質(zhì)
電解質(zhì)在水溶液里熔融狀態(tài)下的化合物
化
合
物
非電解質(zhì)在水溶液里熔融狀態(tài)下的化合物
2.強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)
概念
強(qiáng)在水溶液里的電解質(zhì)
電
解
物質(zhì)類別
質(zhì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大多數(shù)鹽
(1)
概念
弱在水溶液里的電解質(zhì)
電
解
物質(zhì)類別
質(zhì)弱酸、弱堿和水
(2)
二、弱電解質(zhì)的電離平衡
1.弱電解質(zhì)的電離平衡
在一定條件下(如溫度和濃度),弱電解質(zhì)電離成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率時,電離過程達(dá)
到電離平衡狀態(tài)。
1
2.弱電解質(zhì)電離平衡的建立
3.電解質(zhì)的電離方程式
(1)強(qiáng)電解質(zhì)完全電離,用“”表示;弱電解質(zhì)部分電離,用“”表示。
(2)示例
①NH3·H2O:。
②H2SO3:,。
③Cu(OH)2:。
④NaHCO3:。
三、電離平衡常數(shù)
1.含義:電離平衡的平衡常數(shù)叫做電離常數(shù),用K表示。
2.表示方法:對于
K=。
3.K的意義:它能表示弱電解質(zhì)的電離能力。
(1)溫度一定時,K越大,弱電解質(zhì)的電離程度越大,K,弱電解質(zhì)的;
(2)多元弱酸每步電離都有電離常數(shù),分別表示為等,這些常數(shù)間的關(guān)系為。
【答案】
一、1.或?qū)щ姾投疾粚?dǎo)電2.(1)完全電離(2)部分電離
二、1.相等3.(1)===
+-+--+2-
(2)①NH3·H2ONH4+OH。②H2SO3H+HSO3,HSO3H+SO3。
2+-+--+2-
③Cu(OH)2Cu+2OH。④NaHCO3===Na+HCO3,HCO3H+CO3。
+-
+-cA·cB
三2.ABA+B。K=。3.(1)越小,電離程度越?。?2)K1、K2、K3K1K2K3。
cAB
預(yù)習(xí)檢測??
1.下列說法中,可以證明醋酸是弱電解質(zhì)的是
A.醋酸溶液連接到一電路中,發(fā)現(xiàn)燈泡較暗
B.某溫度下,等濃度的醋酸溶液和鹽酸,醋酸溶液中水電離出的H+濃度較大
C.50mL0.1molL1的醋酸溶液恰好中和5mL1molL1的NaOH溶液
D.某溫度下,等濃度的醋酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液中,氫氧化鈉溶液的pH較大
【答案】B
2
【解析】A.醋酸溶液連接到一電路中,發(fā)現(xiàn)燈泡較暗,沒有同濃度的強(qiáng)電解質(zhì)作對比,A項不能證明醋酸
是弱電解質(zhì);
B.某溫度下,等濃度的醋酸溶液和鹽酸中,醋酸電離出的H+比鹽酸電離出的H+少,對水電離的抑制作用較
弱,因此水電離出的H+濃度較大,B項能證明醋酸是弱電解質(zhì);
-1-1
C.50mL0.1mol.L的醋酸溶液含有CH3COOH物質(zhì)的量是0.05L×0.1mol/L=0.005mol,5mL1mol·L的NaOH溶
液含有NaOH物質(zhì)的量是0.005L×1mol/L=0.005mol,二者恰好中和,與醋酸是否完全電離無關(guān),C項不能證
明醋酸是弱電解質(zhì);
D.某溫度下,等濃度的醋酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液中,不管醋酸鈉是否水解,其堿性都比氫氧化鈉溶液低,
故氫氧化鈉溶液的pH較大,不能證明醋酸鈉是否水解,D項不能證明醋酸是弱電解質(zhì)。
答案選B。
2.下列有關(guān)電解質(zhì)、強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)的分類正確的是
選項ABCD
電解質(zhì)CuCO2NaClNaOH
強(qiáng)電解質(zhì)HClBa(OH)2HClO4BaSO4
弱電解質(zhì)CH3COOHH2OCu(OH)2氨水
A.AB.BC.CD.D
【答案】C
【解析】電解質(zhì)是在在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物;強(qiáng)電解質(zhì)是在在水溶液中或熔融狀態(tài)下能
完全電離的電解質(zhì);弱電解質(zhì)是在在水溶液中或熔融狀態(tài)下不能完全電離的電解質(zhì)。
A.Cu是單質(zhì),不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì),故A錯誤;
B.CO2不能發(fā)生電離而導(dǎo)電,因此屬于非電解質(zhì),故B錯誤;
C.氯化鈉為電解質(zhì),HClO4為強(qiáng)電解質(zhì),Cu(OH)2為弱電解質(zhì),故C正確;
D.氨水為混合物,不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì),故D錯誤;
故選C。
3.下列物質(zhì)的電離方程式書寫正確的是
2++2
A.Ba(OH)2=Ba+(OH)2B.H2CO3?????2H+CO3
++2++2
C.NaHCO3=Na+H+CO3D.NaHSO4=Na+H+SO4
【答案】D
2+-
【解析】A.Ba(OH)2為強(qiáng)電解質(zhì),完全電離成鋇離子和氫氧根離子,電離方程式為Ba(OH)2=Ba+2OH,故A
錯誤;
++2
B.H2CO3為二元弱酸,電離方程式為:H2CO3?????H+HCO3、HCO3?????H+CO3,故B錯誤;
+
C.碳酸氫鈉為強(qiáng)電解質(zhì),完全電離為鈉離子和碳酸氫根離子,電離方程式為NaHCO3=Na+HCO3,故C錯
3
誤;
D.硫酸氫鈉為強(qiáng)電解質(zhì),在水溶液中完全電離成鈉離子、氫離子和硫酸根離子,電離方程式為
++2
NaHSO4=Na+H+SO4,故D正確;
故選D。
4.下列實驗事實不能證明醋酸是弱電解質(zhì)的是
A.常溫下,測得0.1molL1醋酸溶液的pH約為3
B.常溫下,測得0.1mol?L1醋酸鈉溶液的pH約為8
BaOH
C.常溫下,pH1的醋酸?溶液和pH13的2溶液等體積混合,溶液呈酸性
D.相同pH的醋酸溶液和鹽酸分別與同樣顆粒大小的鋅反應(yīng),產(chǎn)生H2的起始速率相等
【答案】D
【解析】A.常溫下,測得0.1mol/L醋酸溶液的pH=3,c(H+)=10-4mol/L<0.1mol/L,因此可證明醋酸在水溶
液中不完全電離,醋酸是弱酸,存在電離平衡,故A不符合題意;
B.常溫下,測得0.1molL1醋酸鈉溶液的pH約為8,溶液呈堿性,說明醋酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽,醋酸是弱酸,
故B不符合題意;?
C.常溫下,pH1的醋酸溶液和pH13的BaOH2溶液等體積混合,說明pH1的醋酸溶液濃度大于pH13
的BaOH2溶液的濃度,說明醋酸是弱酸,故C不符合題意;
+
D.醋酸溶液和鹽酸pH相同,則溶液中c(H)相同,因此分別與同樣顆粒大小的鋅反應(yīng)時,產(chǎn)生H2的起始速
率相等,這不能證明醋酸是弱電解質(zhì),故D符合題意;
故選D。
5.常溫下向0.1molL1HF溶液中加入少量水,下列各項增大的是
cH
①水的電離程度②③cHcF④cHcOH
cF
A.③④B.①②④C.①②D.僅有①
【答案】C
【解析】HF是弱酸,常溫下向0.1mol/LHF溶液中加入少量水,HF的電離平衡會正向移動,cH、cF、
c(HF)都會減小,溶液酸性減弱,加水稀釋時cH、cF減小程度一樣,但水的電離程度增大,所以①會
增大。加水稀釋時cH、cF減小程度一樣,但水的電離程度增大,氫離子濃度減小的慢,所以②會增
大。溫度不變,Ka不變,加水稀釋,c(HF)減小,所以③減小。④溫度不變,水的離子積不變。故①②增
大。故選C。
6.對比觀察下表數(shù)據(jù),從中獲得的有關(guān)結(jié)論不正確的是
25℃幾種酸的Ka不同溫度下CH3COOH的Ka
4
HF6.3×10-40℃1.66×10-5
HClO4.0×10-810℃1.73×10-5
HCN6.2×10-1025℃1.75×10-5
A.表中的酸都是弱酸
B.25℃時,用水稀釋次氯酸溶液,酸性變?nèi)?,Ka變小
C.電離常數(shù)Ka與溫度有關(guān),但Ka隨溫度的變化不大
D.推測常溫下不可發(fā)生反應(yīng):NaClO+HCN=NaCN+HClO
【答案】B
【解析】A.由表中25℃幾種酸的Ka及CH3COOH的Ka值可知,表中的酸都不能完全電離,都是弱酸,故
A正確;
B.電離常數(shù)Ka與溫度有關(guān),加水稀釋,Ka不變,故B錯誤;
C.由表中不同溫度下CH3COOH的Ka值可知,電離常數(shù)Ka與溫度有關(guān),溫度升高,Ka增大,但Ka隨溫度
的變化不大,故C正確;
D.相同溫度下Ka越大,弱酸的酸性越強(qiáng),Ka(HClO)>Ka(HCN),酸性:HClO>HCN,則常溫下反應(yīng):
NaClO+HCN=NaCN+HClO不能發(fā)生,故D正確;
故選B。
03探究提升
?環(huán)節(jié)一強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)
【情境材料】
常溫下,取相同體積、濃度均為0.1mol·L-1的鹽酸和醋酸,比較它們pH的大小,試驗其導(dǎo)電能力,并分
別與等量鎂條反應(yīng)。觀察、比較并記錄現(xiàn)象如下表:
酸0.1mol·L-1鹽酸0.1mol·L-1醋酸
pH1>1
導(dǎo)電能力強(qiáng)弱
與鎂條反應(yīng)劇烈反應(yīng),產(chǎn)生氣泡緩慢反應(yīng),產(chǎn)生氣泡
【問題探究】
1.常溫下濃度均為0.1mol·L-1的鹽酸和醋酸溶液中,c(H+)相同嗎?你能根據(jù)二者的pH判斷其電離程度嗎?
2.電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力與什么有關(guān)?為什么同濃度的醋酸溶液的導(dǎo)電能力比鹽酸的弱?
3.等量的鎂與同等濃度的鹽酸和醋酸反應(yīng)的速率不相同,說明了兩種溶液中哪種離子的濃度不同?
5
4.通過以上實驗得出的實驗結(jié)論是什么?請判斷HCl、CH3COOH中哪種物質(zhì)是弱電解質(zhì)。
【答案】1.不相同,pH越大,c(H+)越小,0.1mol·L-1鹽酸溶液中c(H+)大。0.1mol·L-1鹽酸溶液的pH
=1,則c(H+)=0.1mol·L-1,說明HCl完全電離;而0.1mol·L-1醋酸溶液的pH>1,則c(H+)<0.1mol·L-1,
說明CH3COOH只有一部分發(fā)生了電離。
2.溶液的導(dǎo)電能力與溶液中的離子濃度大小有關(guān),離子濃度越大,導(dǎo)電能力越強(qiáng);同濃度的鹽酸和醋酸中,
鹽酸完全電離,離子濃度大,醋酸部分電離,離子濃度小,故同濃度的醋酸溶液的導(dǎo)電能力比鹽酸的弱。
3.等濃度的鹽酸和醋酸與Mg反應(yīng)的速率不同,說明了兩種溶液中c(H+)不相同。
4.HCl和CH3COOH在水中的電離程度不同。HCl為強(qiáng)電解質(zhì),CH3COOH為弱電解質(zhì)。
要點歸納
1.強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念
(1)強(qiáng)電解質(zhì):在水中能夠全部電離的電解質(zhì)稱為強(qiáng)電解質(zhì)。
(2)弱電解質(zhì):在水中只有部分電離的電解質(zhì)稱為弱電解質(zhì)。
2.電解質(zhì)的分類
(1)電解質(zhì)的強(qiáng)弱與其溶解性無關(guān)
某些鹽如BaSO4、CaCO3等,雖難溶于水卻是強(qiáng)電解質(zhì);而如CH3COOH、NH3·H2O盡管易溶于水,卻
部分電離,是弱電解質(zhì)。
(2)電解質(zhì)的強(qiáng)弱與溶液的導(dǎo)電能力沒有必然聯(lián)系
溶液導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱由溶液中自由離子的濃度和離子所帶電荷的多少決定,很稀的強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能
力很弱,濃度較大的弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力可能較強(qiáng),因此弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力不一定弱。
(3)電解質(zhì)的強(qiáng)弱與化學(xué)鍵沒有必然聯(lián)系
一般強(qiáng)電解質(zhì)中含有離子鍵或強(qiáng)極性共價鍵,但含有強(qiáng)極性共價鍵的化合物不一定是強(qiáng)電解質(zhì),如HF就
是弱電解質(zhì)。
6
典例精講
【例1】(2023秋·廣西玉林·高二統(tǒng)考期末)下列關(guān)于電解質(zhì)的說法正確的是
A.氯化鈉溶液能導(dǎo)電,所以NaCl溶液是電解質(zhì)
B.液態(tài)HCl不導(dǎo)電,所以HCl不是電解質(zhì)
C.BaSO4難溶于水,所以BaSO4是弱電解質(zhì)
D.同種電解質(zhì)的溶液,濃度大的可能比濃度小的導(dǎo)電性差
【答案】D
【解析】A.氯化鈉溶液是混合物,所以NaCl溶液不是電解質(zhì),A錯誤;
B.液態(tài)HCl不導(dǎo)電,但溶于水能導(dǎo)電,所以HCl是電解質(zhì),B錯誤;
C.BaSO4難溶于水,但溶于水中的BaSO4能夠完全電離,故其是強(qiáng)電解質(zhì),C錯誤;
D.在相同條件下,離子濃度越大,離子所帶電荷數(shù)越多,導(dǎo)電能力越強(qiáng),僅僅是電解質(zhì)溶液濃度大并不能
等同于離子濃度越大,離子所帶電荷數(shù)越多,如濃硫酸濃度很大,但電離出來的離子卻很少,導(dǎo)電能力弱,
D正確;
故答案為:D。
【例2】(2023春·四川內(nèi)江·高二四川省內(nèi)江市第六中學(xué)??计谥校┏叵拢铝袑嶒炓欢茏C明HA為弱電
解質(zhì)的是
A.0.1mol/LNaA溶液的pH>7
B.0.1mol/LHA溶液中滴入石蕊試液呈紅色
C.蛋殼浸泡在0.1mol/LHA溶液中有氣體放出
D.HA溶液的導(dǎo)電性很弱
【答案】A
【解析】A.0.1mol/LNaA溶液的pH>7,說明NaA是強(qiáng)堿弱酸鹽,故A正確;
B.0.1mol/LHA溶液中滴入石蕊試液呈紅色,只能說明溶液呈酸性,不能說明HA是弱酸,故B錯誤;
C.蛋殼浸泡在0.1mol/LHA溶液中有氣體放出,只能說明HA酸性強(qiáng)于碳酸,不一定是弱酸,故C錯誤;
D.HA溶液的導(dǎo)電性很弱,只說明溶液中離子濃度小,不能判斷HA是否全部電離,故D錯誤;
故選A。
【例3】(2023春·四川綿陽·高二統(tǒng)考階段練習(xí))對室溫下pH和體積均相同的醋酸和鹽酸兩種溶液分別采取
下列措施,有關(guān)敘述正確的是
A.溫度都升高20℃后,醋酸溶液的pH小于鹽酸
B.加入少量的醋酸鈉晶體后,只有醋酸的pH發(fā)生變化
C.加水稀釋10倍后,鹽酸的pH變化較小
D.加入足量的鎂條充分反應(yīng)后,兩溶液產(chǎn)生的氫氣一樣多
【答案】A
7
【解析】A.醋酸在溶液中的電離為吸熱過程,升高溫度,平衡右移,溶液中的氫離子濃度增大,pH減小,
而鹽酸是強(qiáng)酸,升高溫度,溶液中的氫離子濃度基本不變,則溫度都升高20℃后,醋酸溶液的pH小于鹽酸,
故A正確;
B.鹽酸中加入少量的醋酸鈉晶體后,鹽酸與醋酸鈉反應(yīng)生成醋酸和氯化鈉,溶液中氫離子濃度減小,溶液
pH增大,故B錯誤;
C.醋酸在溶液中存在電離平衡,分別加水稀釋10倍后,電離平衡右移,所以pH相同的醋酸溶液的pH變
化小于鹽酸,故C錯誤;
D.醋酸在溶液中存在電離平衡,pH相同的醋酸溶液的濃度大于鹽酸,中和能力強(qiáng)于鹽酸,與足量的鎂條
充分反應(yīng)后,醋酸溶液產(chǎn)生的氫氣大于鹽酸,故D錯誤;
故選A。
?環(huán)節(jié)二弱電解質(zhì)的電離平衡
【情境材料】
弱電解質(zhì)醋酸在水中部分電離,電離的示意圖如下。
在一定溫度下,上述醋酸加水稀釋,溶液的導(dǎo)電能力(I)隨加入水的體積(V)變化的曲線可用下圖表示。
【問題探究】
-+-+
1.醋酸溶于水,部分電離產(chǎn)生離子,表示為CH3COOH―→CH3COO+H,溶液中的CH3COO和H相互
-+
碰撞又會結(jié)合生成醋酸分子,該過程表示為CH3COO+H―→CH3COOH。據(jù)此,你能寫出醋酸的電離方
程式嗎?
2.向醋酸水溶液中滴入幾滴紫色石蕊試液,溶液變紅,加熱后,溶液的顏色如何變化?其原因是什么?
3.依據(jù)醋酸加水稀釋的導(dǎo)電能力(I)—加水的體積(V)的圖像回答下列問題:
(1)O點導(dǎo)電能力為0的理由是什么?
+
(2)a、b、c三點處,溶液中c(H)由小到大的順序是什么?CH3COOH電離程度最大的是哪一點?
(3)上述圖像能否說明醋酸為弱酸?
【答案】
8
-+
1.醋酸的電離是可逆的,電離方程式為CH3COOHCH3COO+H。
2.溶液的紅色加深;原因是醋酸的電離是吸熱的過程,升高溫度,電離平衡向右移動,c(H+)增大,溶液紅
色加深。
3.(1)在O點處醋酸未電離,無離子存在。
(2)c<a<b。溶液的導(dǎo)電能力主要由離子濃度和離子所帶電荷數(shù)來決定,題目中的圖像說明醋酸加水稀釋過程
中,離子濃度隨著水的加入先逐漸增大到最大值又逐漸減小,故b點c(H+)最大,c點最小,即:c<a<b;其
中CH3COOH電離程度最大的是c點。
(3)能。a~b階段,加水稀釋,醋酸溶液的c(H+)有增大的趨勢,說明醋酸沒有完全電離,存在電離平衡且
沒有達(dá)到平衡狀態(tài)。
要點歸納
1.弱電解質(zhì)的電離平衡
在一定條件下(如溫度和濃度),弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率相等時,電離過程
達(dá)到電離平衡狀態(tài)。如圖所示:
2.影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素
(1)內(nèi)因:電解質(zhì)本身的性質(zhì)決定了弱電解質(zhì)在水中達(dá)到電離平衡時電離程度的大小。
(2)外因
①溫度:一般情況下,由于弱電解質(zhì)的電離過程吸熱,因此升高溫度,電離平衡向電離方向移動,電離程
度增大。
②濃度:同一弱電解質(zhì),增大溶液的濃度,電離平衡向電離方向移動,但電離程度減??;稀釋溶液時,電
離平衡向電離方向移動,且電離程度增大,但往往會使溶液中離子的濃度減小。
③相同離子:加入與弱電解質(zhì)具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì),電離平衡逆向移動,電離程度減小,如下所示:
④反應(yīng)離子:加入能與弱電解質(zhì)電離出的離子發(fā)生反應(yīng)的離子時,電離平衡向電離方向移動。
+-+
如向CH3COOH溶液中加入NaOH固體,因H與OH反應(yīng)生成H2O,使c(H)減小,CH3COOH的電離平
衡正向移動,電離程度增大。
9
3.電離方程式的書寫
類型電離方程式的特點典型例子
+2-
H2SO4===2H+SO4
完全電離,電離方程式
強(qiáng)電解質(zhì)NaOH===Na++OH-
寫“===”
++2-
NaHSO4===Na+H+SO4
一元弱-+
不完全電離,電離方程CH3COOHCH3COO+H
酸或弱
式寫“”·++-
堿NH3H2ONH4OH
弱
分步電離,以第一步為+-
H2CO3H+HCO(主)
電多元弱3
主,電離方程式寫
解酸-++2-次
“”HCO3HCO3()
質(zhì)
不寫分步電離,一步寫
多元弱
成,電離方程式寫2+-
Cu(OH)2Cu+2OH
堿
“”
(1)弱電解質(zhì)的電離是吸熱的過程。
(2)在弱電解質(zhì)溶液中,弱電解質(zhì)分子、離子在溶液中共存,完全不同于強(qiáng)電解質(zhì)。
(3)弱電解質(zhì)在溶液中的電離都是微弱的,一般來說,電離的分子極少,絕大多數(shù)弱電解質(zhì)以分子形式存在,
-1+-3-1
如0.1mol·LCH3COOH溶液中,c(H)大約為1×10mol·L。
(4)弱電解質(zhì)達(dá)到電離平衡后,加水稀釋,電離程度增大,但電解質(zhì)分子、電解質(zhì)電離出的離子(包括H+或
OH-)的濃度減小。判斷離子濃度比值變化時,只考慮物質(zhì)的量的比值即可。
(5)酸式鹽:強(qiáng)酸的酸式鹽完全電離,一步完成。
++2-+-
如:NaHSO4===Na+H+SO4(水溶液),NaHSO4===Na+HSO4(熔融狀態(tài))。
弱酸的酸式鹽強(qiáng)中有弱,分步完成。
如:+--+2-
NaHCO3===Na+HCO3,HCO3H+CO3。
典例精講
【例4】(2023春·上海浦東新·高二華師大二附中??计谥校┠硿囟认拢琀CN和HF的電離常數(shù)分別為4.01010
和5.6104。將pH和體積均相同的兩種酸溶液分別稀釋,其pH隨加水體積的變化如圖所示。下列敘述正
確的是
10
A.曲線Ⅰ代表HF溶液
B.a(chǎn)點溶液中,cF<cCN
cHA
C.從c點到d點,溶液中減小(其中HA、分別代表相應(yīng)的酸和酸根離子)
cAA
D.相同體積a點的兩溶液分別與NaOH恰好中和后,溶液中nNa+相同
【答案】C
【解析】酸的電離平衡常數(shù)越大,酸的酸性越強(qiáng),根據(jù)電離平衡常數(shù)知,酸性:HF>HCN,加水稀釋相同倍
數(shù)時,酸性越強(qiáng),溶液的pH變化越大,曲線Ⅰ代表HCN溶液,曲線Ⅱ代表HF溶液。
A.根據(jù)分析可知,曲線Ⅱ代表HF溶液,A錯誤;
B.a(chǎn)點兩溶液的pH相同,則氫離子濃度和氫氧根濃度相同,根據(jù)電荷守恒,
c(H+)=c(OH-)+c(F-)=c(OH-)+c(CN-),c(F-)=c(CN-),B錯誤;
+
cH+cA-cHAcHcHA
+
C.K=,則=,從c點到d點,溫度不變,Ka不變,而c(H)逐漸減小,因此
a-cA-
cHAcAKa
逐漸減小,C正確;
D.體積和pH均相同的HF和HCN溶液,c(HCN)>c(HF),分別滴加同濃度的NaOH溶液至恰好中和,HCN
消耗的氫氧化鈉溶液體積多HF消耗的NaOH少,溶液中nNa不相同,D錯誤;
故選C。
【例5】(2022秋·浙江杭州·高二浙江省杭州第二中學(xué)??计谥校┈F(xiàn)有①CH3COOH、②HCl、③H2SO4三
種溶液,下列說法不.正.確.的是
A.pH相同時,其物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是①>②>③
B.物質(zhì)的量濃度相同時,其pH由大到小的順序是①>②>③
C.中和等量的燒堿溶液,需等物質(zhì)的量濃度的①②③三種酸溶液的體積比為2:2:1
D.用相同大小的鐵片與少量pH相同的三種溶液制取氫氣,收集相同體積的氣體所需時間①>②=③
【答案】D
【解析】A.當(dāng)它們pH相同時,溶液中氫離子濃度相同,假設(shè)提供1mol/L的氫離子,需要醋酸濃度應(yīng)大于
1mol/L;需要②溶液濃度為1mol/L;、需要③H2SO4溶液濃度為0.5mol/L;其物質(zhì)的量濃度由大到小排列的
是①>②>③,A正確;
B.當(dāng)它們的物質(zhì)的量濃度相同時,假設(shè)濃度都是1mol/L;①CH3COOH溶液電離出氫離子濃度小于1mol/L、
11
②HCl電離出氫離子濃度為1mol/L、③H2SO4,電離出的氫離子濃度為2mol/L;pH由大到小排列的是①>
②>③,B正確;
C.中和等量的燒堿溶液,假設(shè)氫氧化鈉物質(zhì)的量為1mol,需要①醋酸1mol,需要②HCl1mol;需要
③H2SO40.5mol;需同濃度的三種酸溶液的體積比為2∶2∶1,C正確;
D.pH相同的①、②、③三溶液,開始的H+濃度相同,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,醋酸繼續(xù)電離出H+,反應(yīng)速率
快,而鹽酸和硫酸不再電離,H+濃度不變,反應(yīng)速率不變,故收集相同體積的氣體所需時間①<②=③,D
錯誤。
故選D。
?環(huán)節(jié)三電離平衡常數(shù)
【情境材料】
1.實驗?zāi)康模罕容^CH3COOH與H2CO3的酸性強(qiáng)弱及電離常數(shù)的大小。
-1-1
2.實驗操作:如圖所示,向盛有2mL1mol·L醋酸的試管中滴加1mol·LNa2CO3溶液。
3.實驗現(xiàn)象:有氣泡產(chǎn)生。
【問題探究】
1.寫出實驗中所涉及化學(xué)反應(yīng)的離子方程式。
2.盛放醋酸溶液的試管中有大量氣泡產(chǎn)生,試比較CH3COOH和碳酸酸性的相對強(qiáng)弱及其電離常數(shù)的大小
關(guān)系。
3.向飽和H3BO3溶液中滴加Na2CO3溶液無明顯現(xiàn)象,試比較H3BO3和H2CO3酸性的相對強(qiáng)弱,及其電離
常數(shù)的大小關(guān)系。
4.通過上述實驗,你得出的實驗結(jié)論是什么?
【答案】
2--
1.2CH3COOH+CO3===CO2↑+H2O+2CH3COO。
2.CH3COOH的酸性強(qiáng)于H2CO3;電離常數(shù)Ka(CH3COOH)>Ka(H2CO3)。
3.H3BO3的酸性弱于H2CO3;電離常數(shù)Ka(H2CO3)>Ka(H3BO3)。
4.酸性越強(qiáng),電離常數(shù)越大,即Ka(CH3COOH)>Ka(H2CO3)>Ka(H3BO3)。
要點歸納
1.電離常數(shù)的概念
在一定條件下,當(dāng)弱電解質(zhì)的電離達(dá)到平衡時,溶液里各組分的濃度之間存在一定的關(guān)系。對于一元弱酸
或一元弱堿來說,溶液中弱電解質(zhì)電離所生成的各種離子濃度的乘積,與溶液中未電離分子的濃度之比是
一個常數(shù),這個常數(shù)叫做電離平衡常數(shù),簡稱電離常數(shù),用K表示(弱酸用Ka表示,弱堿用Kb表示)。
12
2.表達(dá)式
(1)一元弱酸、一元弱堿的電離常數(shù)
-+
例如:CH3COOHCH3COO+H,
-+
c(CH3COO)·c(H)
Ka=;
c(CH3COOH)
+-
NH3·H2ONH4+OH,
+-
c(NH4)·c(OH)
Kb=。
c(NH3·H2O)
(2)多元弱酸、多元弱堿的電離常數(shù)
①多元弱酸或多元弱堿的每一步電離都有電離常數(shù),這些電離常數(shù)各不相同,通常用Ka1、Ka2或Kb1、Kb2
等加以區(qū)別。例如25℃時,H2CO3的電離分兩步:
+-
+-c(H)·c(HCO)-
+,=3=×7,
H2CO3HHCO3Ka14.510
c(H2CO3)
+2-
-+-c(H)·c(CO)-
+2,=3=×11。
HCO3HCO3Ka2-4.710
c(HCO3)
②一般多元弱酸或多元弱堿各步電離常數(shù)的大小為Ka1Ka2,Kb1Kb2,因此,多元弱酸(或弱堿)的酸性(或
堿性)主要由第一步電離決定(八字訣:分步進(jìn)行,一步?定性)。?
3.電離常數(shù)的影響因素
內(nèi)因(決定因素)——弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)
影響因素
外因——溫度(隨溫度升高而增大)
電離常數(shù)只與溫度有關(guān),而不受粒子濃度的影響。由于電解質(zhì)的電離過程吸熱,故電離常數(shù)隨著溫度的升
高而增大。
4.電離常數(shù)的意義
(1)一定溫度下,電離常數(shù)越大,弱電解質(zhì)的電離程度越大。
(2)相同溫度下,等濃度的弱酸或弱堿的電離常數(shù)(對于多元弱酸或多元弱堿來說,只看其第一步電離的電離
常數(shù))越大,其酸性或堿性越強(qiáng)。
.+.
(1)判斷弱酸(或弱堿)的相對強(qiáng)弱:相同溫度下同類型弱酸(或弱堿)的酸性(或堿性)隨電離常數(shù)的增大而增強(qiáng)。
(2)判斷反應(yīng)能否進(jìn)行:如用弱酸可以制備酸性更弱的酸。如相同溫度下,三種酸的電離常數(shù)如表所示:
酸HXHYHZ
電離常數(shù)9×10-79×10-61×10-2
酸性:HX<HY<HZ。反應(yīng)HY+X-===HX+Y-或HZ+Y-===HY+Z-能夠發(fā)生,而反應(yīng)HY+Z-===HZ+Y
-不能發(fā)生。
13
(1)電離常數(shù)與弱酸、弱堿的濃度無關(guān),同一溫度下,不論弱酸、弱堿的濃度如何變化,電離常數(shù)都是定值。
(2)弱電解質(zhì)的電離常數(shù)只受溫度變化的影響。升高溫度,電離常數(shù)增大。
(3)利用電離常數(shù)可判斷某些復(fù)分解反應(yīng)能否發(fā)生,一般符合“強(qiáng)酸制弱酸”的規(guī)律,如:已知Ka(CH3COOH)
-5-8
=1.75×10,Ka(HClO)=4.0×10,則NaClO能與CH3COOH發(fā)生反應(yīng)。
典例精講
【例6】(2022春·廣東廣州·高二統(tǒng)考期末)分子結(jié)構(gòu)修飾是指保持分子的基本結(jié)構(gòu)不變,僅改變分子結(jié)構(gòu)
中的某些基團(tuán)而得到的新分子。分子結(jié)構(gòu)被修飾后,分子的性質(zhì)發(fā)生了改變。已知部分羧酸的分子組成和
結(jié)構(gòu)、電離常數(shù)如表。下列說法正確的是
羧酸CH3CH2COOHCH3COOHCH2ClCOOHCF3COOH
電離常數(shù)(25℃)abcd
A.a(chǎn)>b>c>dB.b>a>c>dC.c>b>a>dD.d>c>b>a
【答案】D
【解析】這幾種酸中,烴基基團(tuán)越大,其酸性越弱,所以酸性:a<b;烴基上鹵原子為吸電子基團(tuán),吸電
子基團(tuán)越多、越強(qiáng),其酸性越強(qiáng),吸電子能力:F>Cl,甲基為供電子基團(tuán),所以酸性:d>c>b>a,酸的酸性
越強(qiáng),其電離平衡常數(shù)越大,所以電離平衡常數(shù):d>c>b>a,故選:D。
【例7】(2022秋·廣東廣州·高二廣東華僑中學(xué)校考期中)已知25℃時有關(guān)弱酸的電離平衡常數(shù)如下表:
弱酸化學(xué)式CH3COOHHCNH2CO3
-5-10-7-11
電離平衡常1.75×106.2×10K1=4.5×10K2=4.7×10
下列有關(guān)說法正確的是
+
A.等物質(zhì)的量濃度的各溶液中c(H)大小關(guān)系為CH3COOH溶液<H2CO3溶液<HCN溶液
B.醋酸溶液加水稀釋,其電離程度先增大后減小
C.NaCN溶液中通入少量CO2發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為NaCN+CO2+H2O=HCN+NaHCO3
c(CN-)
D.稀釋HCN溶液過程中,減小
c(HCN)
【答案】C
【解析】A.電離平衡常數(shù)越大,電離程度越強(qiáng),酸性越強(qiáng),所以酸性CH3COOH>H2CO3>HCN,則物質(zhì)的
+
量濃度相同的弱酸電離的c(H):CH3COOH溶液>H2CO3溶液>HCN溶液,故A錯誤;
B.弱電解質(zhì)的濃度越小電離程度越大,即加水稀釋,電離程度一直增大,故B錯誤;
C.根據(jù)電離平衡常數(shù)的大小關(guān)系可知酸性H2CO3>HCN>HCO3,所以NaCN中通入少量CO2生成碳酸氫鈉
和HCN,化學(xué)方程式為NaCN+CO2+H2O=HCN+NaHCO3,故C正確;
14
--
cCNKaHCNcCN
D.=,加水稀釋酸性減弱,氫離子濃度減小,電離平衡常數(shù)不變,所以增大,故
cHCNcH+cHCN
D錯誤;
綜上所述答案為C。
04課堂總結(jié)
05強(qiáng)化訓(xùn)練探究
提升
一、單選題
1.(2023秋·湖北十堰·高二統(tǒng)考期末)下列事實中,能說明MOH是弱堿的是
A.MOH溶液的導(dǎo)電能力比NaOH溶液弱
B.0.1molL1MOH溶液可以使酚酞溶液變紅
1
C.常溫下,0.1molL1MOH溶液中cOH0.1molL
D.等體積的0.1molL1MOH溶液與0.1molL1鹽酸恰好完全反應(yīng)
【答案】C
【解析】A.溶液的導(dǎo)電能力與離子濃度有關(guān),未指明相同的濃度,無法依據(jù)MOH溶液的導(dǎo)電能力弱來說
明MOH是弱堿,A不選;
B.0.1molL1MOH溶液可以使酚酞溶液變紅說明溶液為堿性,不確定堿性強(qiáng)弱,無法說明MOH是弱堿,
B不選;
1
C.常溫下,0.1molL1MOH溶液中cOH0.1molL,即MOH不能完全電離,說明MOH是弱堿,C
選;
D.等體積的0.1molL1MOH溶液與0.1molL1鹽酸恰好完全反應(yīng)是由于一元酸與一元堿的物質(zhì)的量相等,
不能說明MOH是弱堿,D不選;
15
故選:C。
2.(2022秋·北京豐臺·高二統(tǒng)考期末)在常溫下,有關(guān)下列4種溶液的敘述不.正.確.的是
編號①②③④
溶液醋酸鹽酸氨水氫氧化鈉溶液
pH331111
A.4種溶液中由水電離出的cH均為11011molL1
B.等體積的溶液①和②分別與足量鋅充分反應(yīng),溶液①產(chǎn)生氫氣更多
C.將溶液②、③等體積混合,所得溶液中:cClcNH4cHcOH
D.將amL溶液②與bmL溶液④混合后,若所得溶液的pH4,則a:b11:9
【答案】C
【解析】A.酸溶液中氫氧根離子來自水的電離,堿溶液中氫離子來自水的電離,由pH可知四種溶液中水
電離的cH均為11011molL1,故A正確;
B.等pH值得強(qiáng)酸和弱酸,弱酸因不完全電離,因此弱酸濃度大于強(qiáng)酸,等體積時,醋酸的物質(zhì)的量大于
鹽酸,與足量鋅反應(yīng)生成的氫氣醋酸多,故B正確;
C.氨水是弱堿不完全電離,pH=11的氨水與pH=3的鹽酸等體積混合后,氨水過量有剩余,混合后溶液呈
堿性,則cNH4cClcOHcH,故C錯誤;
D.將amL溶液②與bmL溶液④混合后,若所得溶液的pH4,則混合后
3333
1.010a10L-1.010b10L
cH=1.0104,a:b11:9,故D正確;
a103Lb103L
故選:C。
3.(2022秋·北京順義·高二牛欄山一中??计谥校┈F(xiàn)有常溫下體積均為10mL、pH=3的兩種溶液:①鹽酸
溶液②醋酸溶液,下列說法中,不正確的是
A.加水稀釋至1L,溶液的pH:①<②
B.溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度:①<②
C.溶液中酸根離子的物質(zhì)的量濃度:①=②
D.分別加入等濃度NaOH溶液至中性,消耗NaOH的量:①<②
【答案】A
【解析】A.鹽酸為強(qiáng)酸、醋酸為弱酸,pH=3的兩種溶液稀釋相同的倍數(shù),醋酸會繼續(xù)電離出更多的氫離
子,導(dǎo)致酸性強(qiáng)于鹽酸,故①>②,故A錯誤;
B.pH=3的兩種溶液,醋酸的濃度要遠(yuǎn)大于鹽酸,故B正確;
+--+--
C.根據(jù)電荷守恒,鹽酸中c(H)=c(OH)+c(Cl),醋酸中c(H)=c(OH)+c(CH3COO),由于pH相同,則鹽酸中
16
+-+---
c(H)、c(OH)與醋酸中c(H)、c(OH)相同,故c(Cl)=c(CH3COO),故C正確;
D.醋酸的濃度要遠(yuǎn)大于鹽酸,分別加入等濃度NaOH溶液至中性,消耗NaOH的量:①<②,故D正確;
故選A。
4.(2022秋·湖南·高二校聯(lián)考階段練習(xí))下列事實能證明HA是弱酸的是
①0.1molL1HA溶液中通入HCl,c(A))減小
1
②常溫下,0.1molL1HA溶液中cH0.1molL
③0.1molL1HA溶液可以使石蕊溶液變紅
11
④相同溫度下,0.1molLHA溶液的導(dǎo)電能力比0.1molLH2SO4溶液弱
A.①②B.①③C.②④D.③④
【答案】A
【解析】①若HA是弱酸,通入HCl會使溶液中的氫離子濃度增大,電離平衡左移,溶液中A—離子濃度減
小,則0.1mol/LHA溶液中通入HCl,A—兩者濃度減小說明HA是弱酸,故正確;
②若HA是弱酸,在溶液中部分電離,0.1mol/LHA溶液中氫離子濃度小于0.1mol/L,則0.1mol/LHA溶液
中氫離子濃度小于0.1mol/L說明HA是弱酸,故正確;
③0.1mol/LHA溶液使石蕊溶液變紅只能說明溶液顯酸性,不能證明HA是弱酸,故錯誤;
④硫酸是二元強(qiáng)酸,即使HA是一元強(qiáng)酸,在相同溫度下,0.1mol/LHA溶液中的離子濃度也小于0.1mol/L
稀硫酸,導(dǎo)電性弱于0.1mol/L稀硫酸,所以0.1mol/LHA溶液導(dǎo)電性弱于0.1mol/L稀硫酸不能證明HA是
弱酸,故錯誤;
①②正確,故選A。
5.(2022秋·貴州)有關(guān)電離平衡的理解不正確的是
A.弱電解質(zhì)的溶液中存在電離平衡,強(qiáng)電解質(zhì)的溶液中一定不存在電離平衡
B.電離平衡狀態(tài)下溶液中各粒子的物質(zhì)的量濃度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)均保持不變
C.電離平衡是動態(tài)平衡。
D.改變條件時,電離平衡會發(fā)生移動,在新的條件下建立新的平衡
【答案】A
???
【解析】A.弱電解質(zhì)的溶液中存在電離平衡,如醋酸溶液中,存在電離平衡:CH3COOH???HCH3COO、
H2OHOH,同樣地,在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中,如碳酸氫鈉屬于強(qiáng)電解質(zhì),在其溶液中存在電離平衡:
2
HCO3HCO3、H2OHOH,故A錯誤;
B.電離平衡與化學(xué)平衡狀態(tài)類似,在一定條件下,達(dá)到電離平衡時,溶液中各粒子的物質(zhì)的量濃度和質(zhì)量
分?jǐn)?shù)均保持不變,故B正確;
C.電離平衡與化學(xué)平衡一樣符合平衡的相關(guān)特征,屬于動態(tài)平衡,故C正確;
D.與化學(xué)平衡類似,改變條件,電離平衡會發(fā)生移動,在新的條件下建立新的平衡,故D正確;
故選A。
17
6.(2022秋·山西晉中)下列各組物質(zhì),按強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)的順序排列的是
A.NaOH、NaCl、SO2溶液B.BaSO4、SO3、CuSO4晶體
C.NaCl、H2S、CO2D.SO3、AgCl、NH3·H2O
【答案】C
【解析】A.NaCl屬于強(qiáng)電解質(zhì),SO2溶液是混合物,不是化合物,不屬于電解質(zhì),A不
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