人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第一节 电离平衡学案

选择性必修1《化学反应原理》专题3第一单元

弱电解质的电离平衡 --学案

考点一、电解质及其分类

1．电解质与非电解质：在水溶液里或熔融状态自身能否电离的化合物。

【例题1】下列属于非电解质的是(   )

A．CS2 B．CH3COOH C．HCl D．Cl2

【例题2】 下列物质中在一定条件下能够导电，但不属于电解质的是(   )

A．石墨 B．KNO3 C．H2SO4 D．蔗糖

2、强电解质和弱电解质：在水溶液里能否完全电离的化合物。

（1）常见的强电解质和弱电解质

（2）电离方程式

①强电解质电离是不可逆的，所以是完全的。用“===”表示，写出下列物质在水溶液中的电离方程式。

(NH4)2SO4：                                                         

BaSO4：                                                            

KAl(SO4)2：                                                     

②弱电解质电离是可逆的，用“”表示，所以是不完全的。多元弱酸的电离分步书写，多元弱碱分步电离一步书写。

写出下列物质在水溶液中的电离方程式：

NH3·H2O：                                              ；

H2CO3：                               、                               。

③酸式盐的电离。多元强酸酸式盐与多元弱酸酸式盐的阴离子电离方式不同。

写出下列物质在水溶液中的电离方程式：

NaHSO4：                                                 ；

NaHCO3：                                    、                      。

【例题3】请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)Cl2的水溶液能导电，所以Cl2是电解质(   )

(2)NaCl溶液在电流的作用下电离成钠离子和氯离子(   )

(3)强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物(   )

(4)HClO是弱电解质，但NaClO是强电解质(   )

(5)BaSO4的水溶液不易导电，但BaSO4是强电解质(   )

(6)CO2、NH3溶于水能导电，所以二者均为电解质(   )

(7)烧碱、冰醋酸、四氯化碳均为电解质(   )

(8)NaHSO4在水溶液及熔融状态下均可电离出Na＋、H＋、SO(　　)

(9)弱电解质溶液中至少存在两种共价化合物分子(　　)

(10)CaO是强电解质，是因为其水溶液能导电(　　)

(11)Na2CO3溶于水：Na2CO3===2Na＋＋CO(   )

(12)Al(OH)3碱式电离：Al(OH)3===Al3＋＋3OH－(   )

(13)H2SO3在水溶液中电离：H2SO32H＋＋SO(   )

(14)HBr在水溶液中电离：HBrH＋＋Br－(   )

【例题4】 (2022•浙江6月选考)下列物质属于强电解质的是(    )

A．HCOOH  B．Fe C．Na2CO3 D．C2H2

【例题5】下列物质属于弱电解质的是(   )

A．CO2 B．H2O C．HNO3 D．NaOH

考点二  弱电解质的电离平衡

1．弱电解质的电离平衡

(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)电离平衡的建立与特征

2．外因对电离平衡的影响

以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋H＋　ΔH＞0的影响。

(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。

即稀释使电离度增大，但所有微粒（分子、离子）浓度都减小。（见课本P84:1.00mol/L的醋酸与0.100mol/L的醋酸对比）

(2)温度：温度越高，电离程度越大。离子浓度越大。

(3)同离子效应[通入HCl，或加CH3COONa(s)]：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。

【例题6】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(　　)

A．a、b、c三点溶液的pH：c＜a＜b

B．a、b、c三点CH3COOH的电离程度：c＜a＜b

C．用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，测量结果偏小

D．a、b、c三点溶液用1 mol·L－1NaOH溶液中和，消耗NaOH溶液体积：c＜a＜b

考点三 弱强电解质的比较

1.强电解质完全电离，弱电解质部分电离

盐酸和醋酸溶液，当它们的物质的量浓度相同时，       的c(H+)较大。常温下测0.1mol/L的盐酸，其pH为________；而0.1mol/L的醋酸其pH约为________（课本P84）。

2.弱电解质参加反应，电离平衡向正方向移动

体积和物质的量浓度均相同的盐酸和醋酸溶液，分别与相同浓度的烧碱溶液恰好完全反应，所需烧碱溶液的体积比为________。

【例题7】相同体积和浓度的盐酸和醋酸溶液分别跟足量的镁完全反应，下列说法正确的是(　　)

A．醋酸溶液产生更多的H2 B．盐酸溶液反应的时间长

C．醋酸溶液中的H＋浓度大  D．盐酸反应的平均速率快

3.弱电解质稀释，电离平衡向正方向移动

强酸每稀释10倍，c(H+)变为原来的1/10，PH增大1个单位，弱酸每稀释10倍，c(H+)比原来的1/10大，PH增大不到1个单位。

一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较

(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸

(2)相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸

【例题8】

请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)等浓度的醋酸和盐酸与Zn反应时生成H2的速率：醋酸＞盐酸(   )

(2)中和等体积、等pH的盐酸和醋酸所用NaOH的物质的量：醋酸＞盐酸(   )

(3)中和等浓度等体积的盐酸和醋酸所用NaOH的物质的量：盐酸＞醋酸(   )

(4)加水稀释两种相同pH的酸，pH变化大的一定是强酸(   )

(5)体积相等、pH值相等的CH3COOH和盐酸与Zn反应，开始时盐酸放出H2快(   )

(6)pH＝12的氨水和pH＝2的盐酸等体积混合，混合液的pH＜7(   )

(7)测得0.1 mol·L－1的一元酸HA溶液pH＝3.0，则HA一定为弱电解质(   )

(8)25℃时，将0.1 mol·L-1的NaOH溶液加水稀释100倍，所得溶液的pH＝11.0(   )

(9)将pH均为a的氢氧化钠溶液和氨水分别加水稀释100倍，pH变为b和c，则a、b、c的大小关系是：a＞b＞c(   )

(10)pH＝3的CH3COOH溶液与pH＝11的NaOH溶液等体积混合后，因生成的CH3COONa水解，所以由水电离出的c(H＋)>10－7mol·L－1(   )

【例题9】在相同温度下，100mL 0.1mol·L-1的醋酸与10mL 1mol·L-1的醋酸相比较，下列说法正确的是(　　)

A．溶液中H＋的物质的量前者大于后者

B．前者的电离程度小于后者

C．发生中和反应时所需NaOH的量前者大于后者

D．溶液中CH3COOH的物质的量前者大于后者

考点四  电离度、电离平衡常数

1．电离度

α＝×100%或α＝×100%

或α＝×100%

即α＝×100%(c：电解质初始浓度，Δc：已电离电解质浓度)

2.电离平衡常数

(1)一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为Ka＝。

(2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Kb＝。

填写下表(25 ℃)

3.电离平衡常数的意义：弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。电离平衡常数越大，电离程度越大。多元弱酸的电离以第一步电离为主，各级电离平衡常数的大小差距较大。

4.外因对电离平衡常数的影响：电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关，与电解质的浓度无关，升高温度，K值增大，原因是电离是吸热过程。

5．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。进一步判断酸和盐的反应能否进行（强酸制弱酸）

【例题10】　相同温度下，根据三种酸的电离常数，

则三种酸的强弱关系：                             。

【例题11】在25 ℃时，0.1 mol·L－1 HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液中，溶质的电离常数分别为4.6×10－4、1.77×10－4、4.9×10－10、Ka1＝4.3×10－7和Ka2＝5.6×10－11，其中氢离子浓度最小的是(　　)

A．HNO2溶液  B．HCOOH溶液

C．HCN溶液  D．H2CO3溶液

【例题12】已知7.1×10－4、6.8×10－4、6.2×10－10分别是三种酸的电离平衡常数。若这三种酸可发生如下反应：

①NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2

②NaCN＋HF===HCN＋NaF

③NaNO2＋HF===HNO2＋NaF

则下列叙述不正确的是(　　)

A．HF的电离平衡常数为7.1×10－4

B．HNO2的电离平衡常数为6.2×10－10

C．根据①③两个反应即可知三种酸的相对强弱

D．HNO2的电离平衡常数比HCN的大，比HF的小

(2)判断平衡移动后微粒的相对大小

【例题13】常温下，将0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释，请填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。

(1)________。

(2)________。

(3)________。

(4)________。

(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－)。

【例题14】已知25 ℃时某弱酸HX的电离常数Ka＝1.75×10－5，则25 ℃时0.1 mol·L－1的HX溶液中H＋浓度是多少？

【例题15】某弱酸HA溶液中主要成分的分布分数随pH的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．该酸－lgKa ≈4.7

B．NaA的水解平衡常数Kh＝

C．当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)<c(A－)

D．某c(HA)∶c(A－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4

6.电离度与平衡常数的关系

电离平衡常数与电离度(α)的关系(以一元弱酸为例)

HA　 　H＋　　＋　　A－

则Ka＝c酸·α2或α＝。

【例题16】0.10 mol·L－1 HA溶液PH等于3，则HA的电离平衡常数Ka为                  。

【例题17】0.10 mol·L－1 HA溶液中有1%的HA电离，则HA的电离平衡常数Ka为(　　)

A．1.0×10－5   B．1.0×10－7      C．1.0×10－8          D .1.0×10－9

考点五 水的电离平衡

1.水的电离

(1)水是极弱的电解质，其电离方程式为H2OH＋＋OH－。

(2)特点：可逆、吸热、极弱。

(3)25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1；任何水溶液中，由水电离出的c(H＋)与c(OH－)都相等。

2．水的离子积

3．外界条件对水的电离平衡的影响

4.水的电离平衡规律

(1)不同的溶液中，溶液中c(H＋)与c(OH－)不一定相等，但由水电离产生的c水(H＋)与c水(OH－)一定相等，判断溶液中水的电离程度时，看H＋或OH－哪一个完全来源于水的电离：酸溶液中的c(OH－)或碱溶液中的c(H＋)完全来源于水的电离。

(2)若水电离产生c水(H＋)＝10－a mol·L－1(常温下，a>7)，说明水的电离受到了抑制，溶液可显酸性，也可显碱性。

【例题18】一定温度下，向蒸馏水中滴入少量盐酸后，下列说法错误的是(　　)

A．c(H＋)·c(OH－)不变  B．pH减小

C．c(OH－)减小  D．水电离出的c(H＋)增大

【例题19】常温下，下列三种溶液中，由水电离出的氢离子浓度之比为(　　)

①1 mol·L－1 的盐酸　②0.1 mol·L－1的盐酸 ③0.01 mol·L－1的NaOH溶液

A．1∶10∶100  B．0∶1∶12

C．14∶13∶12  D．14∶13∶2

【例题20】室温下由水电离出的H＋的浓度是1×10－12mol·L－1，则该溶液(　　)

A．一定是酸性溶液   B．一定是碱性溶液

C．可能是中性溶液   D．可能是酸性溶液也可能是碱性溶液

【例题21】(1)t ℃时，水的Kw＝1×10－13，则该温度________(填“>”“<”或“＝”)25 ℃，其理由是_________________________________________________________________。

(2)在(1)中所述温度下，c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1的溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)；若该溶液中只存在NaOH溶质，则由水电离出的c(OH－)＝________mol·L－1。

(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”，下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCl固体，水的电离平衡________移动。

(4)25 ℃时，pH＝4的盐酸中水的电离程度________(填“大于”“小于”或“等于”)pH＝10的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。

A A【3】：(1)×　(2)×　(3)×　　(4)√　(5)√  (6)×　(7)× (8)×　(9)√　(10)×　 (11)√　(12)×   (13)×　14)×

【4】C【5】B【6】　C【7】D【8】(1)×　(2)√　(3)×  (4)×　　(5)×　(6)×　　(7)√　(8)√  　(9)×　(10)×　　

【9】A【11】C　【12】B　【13】(1)变小　(2)变大　(3)变小　(4)不变

【14】　c(H＋)≈＝ mol·L－1≈1.32×10－3mol·L－1

【15】B【17】A【18】D【19】A【20】D

【21】(1)>　升温促进水的电离，Kw增大　(2)碱性　1×10－7　(3)向右　向右　(4)等于