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新教材(广西专版)高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子反应与平衡第1讲弱电解质的电离平衡课件
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这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子反应与平衡第1讲弱电解质的电离平衡课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，研专项前沿命题，明考向真题演练，本章体系构建，课程标准，2表达式，3影响因素，答案A等内容，欢迎下载使用。
1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡,了解电离平衡常数的含义。3.能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
一、弱电解质的电离平衡1.弱电解质电离平衡的建立弱电解质的电离平衡指在一定温度下,弱电解质分子 电离成离子 的速率和 离子结合成弱电解质分子 的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都保持不变的状态。 平衡建立过程的v-t图像如图所示。
2.弱电解质电离平衡的特征
3.弱电解质的电离平衡移动 化学平衡移动原理适用于电离平衡
实例:以0. 1 ml·L-1 CH3COOH溶液为例,填写外界条件对CH3COOH电离平衡(CH3COOH CH3COO-+H+ ΔH>0)的影响。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)强电解质稀溶液中不存在溶质分子,弱电解质稀溶液中存在溶质分子。( √ )(2)氨溶于水,当NH3·H2O电离出的c(OH-)=c( )时,表明NH3·H2O电离处于平衡状态。( × )(3)室温下,由0.1 ml·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可知该溶液中存在BOH === B++OH-。( × )(4)25 ℃时,0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液加水稀释时,溶液中各离子浓度均减小。( × )
应用提升 (1)加水稀释时溶液中的各离子浓度并不是都减小,如稀醋酸加水稀释时c(OH-)是增大的。(2)电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,如稀醋酸中加入冰醋酸。(3)电离平衡右移,离子的浓度不一定增大,电离程度也不一定增大。
二、电离度与电离常数1.电离常数(1)定义。在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,溶液里各组分的浓度之间存在一定的关系。对一元弱酸或一元弱碱来说,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数。用K(弱酸用Ka,弱碱用Kb)表示。
(3)意义。 比K值大小,知酸(碱)性强弱K越大→越易 电离 →酸(碱)性 越强 (4)特点。电离常数只与 温度 有关,与电解质的浓度及酸碱性无关,由于电离过程是 吸热 的,故温度升高时K值 增大 。多元弱酸或多元弱碱在水中是分步电离的,每一步电离都有电离常数。
2.电离度(1)定义。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。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)当弱电解质的浓度增大时,电离程度增大。( × )(2)对于1 ml·L-1CH3COOH溶液,升高温度,电离程度增大。( √ )(3)电离平衡向电离的方向移动,电离常数一定增大。( × )(5)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱。( √ )(6)电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大。( × )
考向1.弱电解质的判断典例突破某同学拟用pH计测定溶液pH以探究某酸HR是否为弱电解质。下列说法正确的是( )A.25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 NaR溶液pH=7,则HR是弱酸B.25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 HR溶液pH>2且pH<7,则HR是弱酸C.25 ℃时,若测得HR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL,测得pH=b,b-a<1,则HR是弱酸D.25 ℃时,若测得NaR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,升温至50 ℃,测得pH=b,a>b,则HR是弱酸
答案 B解析 25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 NaR溶液pH=7,可知NaR为强酸强碱盐,则HR为强酸,A错误;25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 HR溶液pH>2且pH<7,可知溶液中c(H+)<0.01 ml·L-1,所以HR未完全电离,HR为弱酸,B正确;假设HR为强酸,取pH=6的该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL测得此时溶液pH<7,C错误;假设HR为强酸,则NaR为强酸强碱盐,溶液呈中性,升温至50 ℃,促进水的电离,水的离子积常数增大,pH减小,D错误。
针对训练1. 常温下,下列实验事实能证明醋酸是一元酸的是( )A.0.1 ml·L-1醋酸溶液pH=3B.向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红C.完全中和25 mL 0.1 ml·L-1醋酸溶液需要25 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液D.等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于盐酸
答案 C解析 0.1 ml·L-1醋酸溶液pH=3只能说明醋酸是弱酸,不能说明其是几元酸,A不符合题意;向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红,说明醋酸钠是强碱弱酸盐,水解呈碱性,只能说明醋酸为弱酸,不能说明其为几元酸,B不符合题意;完全中和25 mL 0.1 ml·L-1醋酸溶液需要25 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液,说明醋酸和NaOH按物质的量1∶1混合恰好完全反应,说明醋酸为一元酸,C符合题意;等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于盐酸,只能说明醋酸为弱酸,不能证明是几元酸,D不符合题意。
2. 已知N2H4在水中的电离方式与NH3相似,若将NH3视为一元弱碱,则N2H4是一种二元弱碱,下列关于N2H4的说法不正确的是( )A.它与硫酸形成的酸式盐可以表示为N2H5HSO4B.它溶于水所得的溶液中共有4种离子C.它溶于水发生电离的第一步可表示为D.室温下,向0.1 ml·L-1 N2H4溶液加水稀释时,n(H+)·n(OH-)会增大
归纳总结判断弱电解质的三个思维角度,以弱酸(HA)为例
考向2.电离平衡的影响因素典例突破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,会使血液的pH减小
答案 C解析 当强酸性物质进入体液后,c(H+)增大,题中平衡向左移动,A正确;当强碱性物质进入体液后,消耗H+,c(H+)减小,题给平衡向右移动,B正确;若静脉滴注大量生理盐水,则体液被稀释,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,C错误;进行呼吸活动时,如果CO2进入血液,上述平衡向右移动,会使血液的c(H+)增大,pH减小,D正确。
针对训练1. 下列说法正确的是( )B.浓度为0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液,升高温度,Ka(CH3COOH)不变,但醋酸的电离程度增大C.25 ℃时,浓度为0.1 ml·L-1 HA溶液的pH为4,则HA为弱电解质D.CH3COOH的浓度越大,CH3COOH的电离程度越大
答案 C解析 A项,加水稀释,n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,故 增大;B项,升温,Ka增大;D项,浓度越大,电离程度越小。
2. 某温度下: (H2CO3)=10-6.38、 (H2CO3)=10-10.25。Na2CO3和NaHCO3混合溶液具有控制酸碱平衡、供给细胞生存代谢所必需的无机盐成分等作用。该温度下,通过实验探究一定浓度的Na2CO3和NaHCO3混合溶液的性质。
归纳总结从“定性”和“定量”两个角度理解电离平衡
考向1.电离平衡常数的相关计算典例突破25 ℃时,用0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液,当滴加V mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。已知CH3COOH的电离平衡常数为Ka,忽略混合时溶液体积的变化。下列关系式正确的是( )
针对训练1.(2022全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)B.溶液Ⅱ中的HA的电离度C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
答案 B解析 本题考查物质在水溶液中的行为,主要涉及弱电解质的电离、溶液电荷守恒、电离度的计算和应用等。由溶液Ⅰ pH=7.0可知,c(H+)=c(OH-),故c(H+)与[c(OH-)+c(A-)]不相等,由于溶液电荷守恒,一定存在与A-对应的阳离子,A项错误。
(2)常温下,向a ml·L-1 CH3COONa溶液中滴加等体积的b ml·L-1盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发),则醋酸的电离常数Ka= (用含a和b的代数式表示)。 (3)常温下,将a ml·L-1的醋酸与b ml·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka= (用含a和b的代数式表示)。
(3)由电荷守恒有2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于c(CH3COO-) =2c(Ba2+)=b ml·L-1,所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
归纳总结有关电离平衡常数的计算模板以弱酸HX为例,计算电离平衡常数。(1)已知c(HX)和c(H+),求电离平衡常数: HX H+ + X-起始:c(HX) 0 0平衡:c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,可做近似处理,即c(HX)-c(H+)≈c(HX),则Ka≈ ,代入数值求解即可。
(2)已知c(HX)和电离平衡常数,求c(H+): HX H+ + X-起始:c(HX) 0 0平衡:c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)由于c(H+)的数值很小,可做近似处理,即c(HX)-c(H+)≈c(HX)。则(3)微粒分布系数图像中,δ(HX)=δ(X-)点时,Ka=c(H+)。
考向2.电离平衡常数的应用
典例突破(2023安徽名校联考)已知含磷废水中的磷以磷酸及其盐的形式存在。某温度下,磷酸的pKa与溶液的pH的关系如图,该温度下向初始pH=6的含磷废水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀而实现废水除磷。下列叙述错误的是( )
针对训练1.下表是几种弱酸常温下的电离平衡常数:
则下列说法中不正确的是( )A.碳酸的酸性强于氢硫酸B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定D.向弱酸溶液中加少量NaOH溶液,电离平衡常数不变
2. 已知:常温下,H2CO3的 =4.5×10-7, =4.7×10-11;某二元酸H2R及其钠盐的溶液中,H2R、HR-、R2-分别所占的物质的量分数(α)随溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.在pH=4.4的溶液中:3c(HR-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)B.等体积等浓度的NaOH溶液与H2R溶液混合,所得溶液中水的电离程度比纯水小C.向Na2CO3溶液中加入少量H2R溶液,发生反应:D.在pH=3的溶液中,三种微粒的浓度满足关系:
在pH=4.4的溶液中,根据电荷守恒有:c(HR-)+2c(R2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),而c(HR-)=c(R2-),故有:3c(HR-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-),A正确;等体积等浓度的NaOH溶液与H2R溶液混合,所得溶液为NaHR溶液,显酸性,即HR-的电离大于水解,则对水的电离有抑制作用,故所得溶液中水的电离程度比纯水小,B正确;
归纳总结电离常数的四大应用(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。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱电离常数越大,对应盐的水解程度越小,盐溶液的碱性(或酸性)越弱。(3)判断反应能否发生或者判断产物是否正确通过强酸制弱酸来判断。如常温下,H2CO3: =4.5×10-7, =4.7×10-11,苯酚(C6H5OH):Ka=1.3×10-10,向苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入的CO2不论是少量还是过量,其化学方程式均为C6H5ONa+CO2+H2O === C6H5OH+NaHCO3。
(4)判断溶液微粒浓度比值的变化利用温度不变,电离常数不变来判断。
比较强弱电解质的常用方法
考向1比较强弱电解质的常用方法例1.氢氰酸(HCN)的下列性质中,能证明它是弱酸的是( )A.HCN易溶于水B.HCN溶液的导电性比盐酸的弱C.25 ℃时1 ml·L-1 HCN溶液pH约为5D.10 mL 1 ml·L-1 HCN溶液恰好与10 mL 1 ml·L-1 NaOH溶液完全反应
突破方法酸性强弱的七种判断方法(1)根据化学方程式判断较强酸制较弱酸是复分解反应发生的条件之一,它体现了酸性的相对强弱。如CaCO3+2CH3COOH ===(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O,说明酸性: CH3COOH>H2CO3。(2)根据pH大小判断①相同浓度的酸电离出的c(H+)越小、pH越大,则酸性越弱。②相同浓度的酸与强碱生成的盐溶液的pH越大、碱性越强,则酸性越弱。
(3)根据pH变化判断①同pH的酸分别加水稀释相同的倍数,溶液的pH变化大的为较强酸。②同pH的酸的稀溶液分别加入少量该酸相应的无水钠盐或钾盐(正盐),pH变化大的为较弱酸。(4)根据反应物消耗量判断①pH相同、体积相同的一元酸与碱中和,消耗碱多的为较弱酸。②物质的量浓度相同、体积相同的一元酸与碱中和,消耗碱的量相同时,弱酸盐溶液的pH大于强酸盐溶液;若反应后溶液呈中性(pH=7),则强酸消耗碱的量大于弱酸。
(5)根据生成H2的速率判断在相同条件下,同浓度的酸与较活泼金属(如Al、Zn等)反应剧烈程度小的为较弱酸。(6)根据导电性强弱判断同温度、同物质的量浓度的一元酸溶液,较强酸溶液的导电性强于较弱酸溶液。(7)根据电离常数判断相同温度下,电离常数越大酸性越强。
针对训练1. 常温下,有a ml·L-1 HX和b ml·L-1 HY两种酸溶液,下列说法不正确的是( )A.若a=b且c(X-)>c(Y-),则酸性:HX>HYB.若a>b且c(X-)=c(Y-),则酸性:HX>HYC.若a7,则HX为弱酸
答案 B解析 若a=b且c(X-)>c(Y-),这说明电离程度HX>HY,则酸性:HX>HY,A正确;若a>b且c(X-)=c(Y-),这说明电离程度:HX7,这说明X-水解,则HX为弱酸,D正确。
2.已知次磷酸(H3PO2)为一元酸,欲证明它是弱电解质,下列操作方法不正确的是( )A.用物质的量浓度相同的NaCl溶液和NaH2PO2溶液进行导电性实验,比较灯泡的亮度B.用一定浓度的NaOH溶液分别滴定等体积、等pH的盐酸和次磷酸溶液,比较消耗碱液的体积C.加热滴有酚酞溶液的NaH2PO2溶液,溶液颜色变深D.常温下,稀释0.1 ml·L-1次磷酸溶液至原溶液体积的100倍,测得pH为4~5
答案 A解析 NaCl和NaH2PO2都属于强电解质,所以用物质的量浓度相同的NaCl溶液和NaH2PO2溶液进行导电性实验,比较灯泡的亮度,不能证明H3PO2是弱电解质,故A错误;因盐酸为强酸,若滴定时次磷酸溶液消耗NaOH溶液的体积大于等体积、等pH的盐酸消耗的NaOH溶液的体积,则说明次磷酸为弱电解质,B正确;若次磷酸为弱电解质,则NaH2PO2溶液呈碱性,加热促进其水解,滴有酚酞溶液的NaH2PO2溶液颜色变深,C正确;常温下,若次磷酸为一元强酸,则把0.1 ml·L-1次磷酸溶液稀释至原溶液体积的100倍,pH应为3,而现测得pH在4~5之间,说明次磷酸没有完全电离,为弱电解质,D正确。
考向2一元强酸与一元弱酸的比较例2. 常温时,1 ml·L-1 HA和1 ml·L-1 HB两种酸溶液,起始时的体积均为V0,分别向两溶液中加水进行稀释,所得变化关系如图所示(V表示溶液稀释后的体积)。下列说法错误的是( )
A.Ka(HA)约为10-4B.当两溶液均稀释至 +1=4时,溶液中c(A-)>c(B-)C.中和等体积、pH相同的两种酸所用n(NaOH):HA>HBD.等体积、等物质的量浓度的NaA和NaB溶液中离子总数前者小于后者
突破方法一元强酸(碱)与一元弱酸(碱)的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
(3)图像法理解一强一弱的稀释规律①相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
②相同体积、相同pH的盐酸、醋酸
针对训练3.(2023天津名校联考)已知常温时HClO的Ka=3.0×10-8,HF的Ka=3.5×10-4,现将pH和体积都相同的次氯酸和氢氟酸溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.曲线Ⅱ为氢氟酸稀释时pH的变化曲线B.取a点的两种酸溶液,中和相同浓度、相同体积的NaOH溶液,消耗HF溶液体积较小C.b点溶液中水的电离程度比c点溶液中水的电离程度小D.从b点到d点,溶液中 的值保持不变(HR代表HClO或HF)
答案 D解析 酸性越强,加水稀释时溶液pH变化越大,HF酸性强于HClO,加水稀释时pH变化大,所以曲线Ⅰ代表HF稀释时pH变化曲线,A错误;pH相同的两种酸,越弱的酸其浓度越大,消耗的NaOH溶液体积更多,HF酸性强于HClO,所以中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,HF浓度小,消耗溶液体积较大,B错误;酸越弱,电离出H+趋势越小,对水的电离抑制程度越低,所以b点溶液中水的电离程度比c点溶液中水的电离程度大,C错误;
4.在体积都为1 L,pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中,投入0.65 g锌粒,则如图所示符合客观事实的是( )
答案 C解析 因盐酸为强酸、醋酸为弱酸,故pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中,c(HCl)=0.01 ml·L-1,而c(CH3COOH)>0.01 ml·L-1,1 L溶液中n(HCl)=0.01 ml,n(CH3COOH)>0.01 ml。A项,相同时间内pH变化较大的应为HCl,错误;B项,产生H2的速率大的应为CH3COOH,错误;D项,相同时间内c(H+)变化较大的为HCl,错误。
1.室温下,对于1 L 0.1 ml·L-1醋酸溶液。下列判断正确的是( )A.该溶液中CH3COO-的粒子数为6.02×1022B.加入少量CH3COONa固体后,溶液的pH降低C.滴加NaOH溶液过程中,n(CH3COO-)与n(CH3COOH)之和始终为0.1 mlD.与Na2CO3溶液反应的离子方程式为 +2H+ === H2O+CO2↑
答案 C解析 醋酸属于弱电解质,则0.1 ml醋酸中CH3COO-的粒子数小于6.02×1022,A错误;加入少量CH3COONa固体,抑制醋酸的电离,溶液的pH升高,B错误;根据元素守恒,n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 ml,C正确;醋酸的酸性强于碳酸,则根据强酸制取弱酸,醋酸与Na2CO3溶液反应生成醋酸钠、二氧化碳和水,醋酸是弱电解质,不能拆写,D错误。
2.(2023浙江1月选考)甲酸(常温下Ka=1.8×10-4)是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐,通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N,R为烷基)因静电作用被吸附回收,其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图,下列说法不正确的是( )
A.活性成分R3N在水中存在平衡:R3N+H2O R3NH++OH-B.pH=5的废水中c(HCOO-)∶c(HCOOH)=18C.废水初始pH<2.4,随pH下降,甲酸的电离被抑制,与R3NH+作用的HCOO-数目减少D.废水初始pH>5,离子交换树脂活性成分主要以R3NH+形态存在
1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡,了解电离平衡常数的含义。3.能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
一、弱电解质的电离平衡1.弱电解质电离平衡的建立弱电解质的电离平衡指在一定温度下,弱电解质分子 电离成离子 的速率和 离子结合成弱电解质分子 的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都保持不变的状态。 平衡建立过程的v-t图像如图所示。
2.弱电解质电离平衡的特征
3.弱电解质的电离平衡移动 化学平衡移动原理适用于电离平衡
实例:以0. 1 ml·L-1 CH3COOH溶液为例,填写外界条件对CH3COOH电离平衡(CH3COOH CH3COO-+H+ ΔH>0)的影响。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)强电解质稀溶液中不存在溶质分子,弱电解质稀溶液中存在溶质分子。( √ )(2)氨溶于水,当NH3·H2O电离出的c(OH-)=c( )时,表明NH3·H2O电离处于平衡状态。( × )(3)室温下,由0.1 ml·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可知该溶液中存在BOH === B++OH-。( × )(4)25 ℃时,0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液加水稀释时,溶液中各离子浓度均减小。( × )
应用提升 (1)加水稀释时溶液中的各离子浓度并不是都减小,如稀醋酸加水稀释时c(OH-)是增大的。(2)电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,如稀醋酸中加入冰醋酸。(3)电离平衡右移,离子的浓度不一定增大,电离程度也不一定增大。
二、电离度与电离常数1.电离常数(1)定义。在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,溶液里各组分的浓度之间存在一定的关系。对一元弱酸或一元弱碱来说,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数。用K(弱酸用Ka,弱碱用Kb)表示。
(3)意义。 比K值大小,知酸(碱)性强弱K越大→越易 电离 →酸(碱)性 越强 (4)特点。电离常数只与 温度 有关,与电解质的浓度及酸碱性无关,由于电离过程是 吸热 的,故温度升高时K值 增大 。多元弱酸或多元弱碱在水中是分步电离的,每一步电离都有电离常数。
2.电离度(1)定义。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。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)当弱电解质的浓度增大时,电离程度增大。( × )(2)对于1 ml·L-1CH3COOH溶液,升高温度,电离程度增大。( √ )(3)电离平衡向电离的方向移动,电离常数一定增大。( × )(5)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱。( √ )(6)电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大。( × )
考向1.弱电解质的判断典例突破某同学拟用pH计测定溶液pH以探究某酸HR是否为弱电解质。下列说法正确的是( )A.25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 NaR溶液pH=7,则HR是弱酸B.25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 HR溶液pH>2且pH<7,则HR是弱酸C.25 ℃时,若测得HR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL,测得pH=b,b-a<1,则HR是弱酸D.25 ℃时,若测得NaR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,升温至50 ℃,测得pH=b,a>b,则HR是弱酸
答案 B解析 25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 NaR溶液pH=7,可知NaR为强酸强碱盐,则HR为强酸,A错误;25 ℃时,若测得0.01 ml·L-1 HR溶液pH>2且pH<7,可知溶液中c(H+)<0.01 ml·L-1,所以HR未完全电离,HR为弱酸,B正确;假设HR为强酸,取pH=6的该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL测得此时溶液pH<7,C错误;假设HR为强酸,则NaR为强酸强碱盐,溶液呈中性,升温至50 ℃,促进水的电离,水的离子积常数增大,pH减小,D错误。
针对训练1. 常温下,下列实验事实能证明醋酸是一元酸的是( )A.0.1 ml·L-1醋酸溶液pH=3B.向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红C.完全中和25 mL 0.1 ml·L-1醋酸溶液需要25 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液D.等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于盐酸
答案 C解析 0.1 ml·L-1醋酸溶液pH=3只能说明醋酸是弱酸,不能说明其是几元酸,A不符合题意;向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红,说明醋酸钠是强碱弱酸盐,水解呈碱性,只能说明醋酸为弱酸,不能说明其为几元酸,B不符合题意;完全中和25 mL 0.1 ml·L-1醋酸溶液需要25 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液,说明醋酸和NaOH按物质的量1∶1混合恰好完全反应,说明醋酸为一元酸,C符合题意;等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于盐酸,只能说明醋酸为弱酸,不能证明是几元酸,D不符合题意。
2. 已知N2H4在水中的电离方式与NH3相似,若将NH3视为一元弱碱,则N2H4是一种二元弱碱,下列关于N2H4的说法不正确的是( )A.它与硫酸形成的酸式盐可以表示为N2H5HSO4B.它溶于水所得的溶液中共有4种离子C.它溶于水发生电离的第一步可表示为D.室温下,向0.1 ml·L-1 N2H4溶液加水稀释时,n(H+)·n(OH-)会增大
归纳总结判断弱电解质的三个思维角度,以弱酸(HA)为例
考向2.电离平衡的影响因素典例突破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,会使血液的pH减小
答案 C解析 当强酸性物质进入体液后,c(H+)增大,题中平衡向左移动,A正确;当强碱性物质进入体液后,消耗H+,c(H+)减小,题给平衡向右移动,B正确;若静脉滴注大量生理盐水,则体液被稀释,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,C错误;进行呼吸活动时,如果CO2进入血液,上述平衡向右移动,会使血液的c(H+)增大,pH减小,D正确。
针对训练1. 下列说法正确的是( )B.浓度为0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液,升高温度,Ka(CH3COOH)不变,但醋酸的电离程度增大C.25 ℃时,浓度为0.1 ml·L-1 HA溶液的pH为4,则HA为弱电解质D.CH3COOH的浓度越大,CH3COOH的电离程度越大
答案 C解析 A项,加水稀释,n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,故 增大;B项,升温,Ka增大;D项,浓度越大,电离程度越小。
2. 某温度下: (H2CO3)=10-6.38、 (H2CO3)=10-10.25。Na2CO3和NaHCO3混合溶液具有控制酸碱平衡、供给细胞生存代谢所必需的无机盐成分等作用。该温度下,通过实验探究一定浓度的Na2CO3和NaHCO3混合溶液的性质。
归纳总结从“定性”和“定量”两个角度理解电离平衡
考向1.电离平衡常数的相关计算典例突破25 ℃时,用0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液,当滴加V mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。已知CH3COOH的电离平衡常数为Ka,忽略混合时溶液体积的变化。下列关系式正确的是( )
针对训练1.(2022全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)B.溶液Ⅱ中的HA的电离度C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
答案 B解析 本题考查物质在水溶液中的行为,主要涉及弱电解质的电离、溶液电荷守恒、电离度的计算和应用等。由溶液Ⅰ pH=7.0可知,c(H+)=c(OH-),故c(H+)与[c(OH-)+c(A-)]不相等,由于溶液电荷守恒,一定存在与A-对应的阳离子,A项错误。
(2)常温下,向a ml·L-1 CH3COONa溶液中滴加等体积的b ml·L-1盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发),则醋酸的电离常数Ka= (用含a和b的代数式表示)。 (3)常温下,将a ml·L-1的醋酸与b ml·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka= (用含a和b的代数式表示)。
(3)由电荷守恒有2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于c(CH3COO-) =2c(Ba2+)=b ml·L-1,所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
归纳总结有关电离平衡常数的计算模板以弱酸HX为例,计算电离平衡常数。(1)已知c(HX)和c(H+),求电离平衡常数: HX H+ + X-起始:c(HX) 0 0平衡:c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,可做近似处理,即c(HX)-c(H+)≈c(HX),则Ka≈ ,代入数值求解即可。
(2)已知c(HX)和电离平衡常数,求c(H+): HX H+ + X-起始:c(HX) 0 0平衡:c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)由于c(H+)的数值很小,可做近似处理,即c(HX)-c(H+)≈c(HX)。则(3)微粒分布系数图像中,δ(HX)=δ(X-)点时,Ka=c(H+)。
考向2.电离平衡常数的应用
典例突破(2023安徽名校联考)已知含磷废水中的磷以磷酸及其盐的形式存在。某温度下,磷酸的pKa与溶液的pH的关系如图,该温度下向初始pH=6的含磷废水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀而实现废水除磷。下列叙述错误的是( )
针对训练1.下表是几种弱酸常温下的电离平衡常数:
则下列说法中不正确的是( )A.碳酸的酸性强于氢硫酸B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定D.向弱酸溶液中加少量NaOH溶液,电离平衡常数不变
2. 已知:常温下,H2CO3的 =4.5×10-7, =4.7×10-11;某二元酸H2R及其钠盐的溶液中,H2R、HR-、R2-分别所占的物质的量分数(α)随溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.在pH=4.4的溶液中:3c(HR-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)B.等体积等浓度的NaOH溶液与H2R溶液混合,所得溶液中水的电离程度比纯水小C.向Na2CO3溶液中加入少量H2R溶液,发生反应:D.在pH=3的溶液中,三种微粒的浓度满足关系:
在pH=4.4的溶液中,根据电荷守恒有:c(HR-)+2c(R2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),而c(HR-)=c(R2-),故有:3c(HR-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-),A正确;等体积等浓度的NaOH溶液与H2R溶液混合,所得溶液为NaHR溶液,显酸性,即HR-的电离大于水解,则对水的电离有抑制作用,故所得溶液中水的电离程度比纯水小,B正确;
归纳总结电离常数的四大应用(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。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱电离常数越大,对应盐的水解程度越小,盐溶液的碱性(或酸性)越弱。(3)判断反应能否发生或者判断产物是否正确通过强酸制弱酸来判断。如常温下,H2CO3: =4.5×10-7, =4.7×10-11,苯酚(C6H5OH):Ka=1.3×10-10,向苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入的CO2不论是少量还是过量,其化学方程式均为C6H5ONa+CO2+H2O === C6H5OH+NaHCO3。
(4)判断溶液微粒浓度比值的变化利用温度不变,电离常数不变来判断。
比较强弱电解质的常用方法
考向1比较强弱电解质的常用方法例1.氢氰酸(HCN)的下列性质中,能证明它是弱酸的是( )A.HCN易溶于水B.HCN溶液的导电性比盐酸的弱C.25 ℃时1 ml·L-1 HCN溶液pH约为5D.10 mL 1 ml·L-1 HCN溶液恰好与10 mL 1 ml·L-1 NaOH溶液完全反应
突破方法酸性强弱的七种判断方法(1)根据化学方程式判断较强酸制较弱酸是复分解反应发生的条件之一,它体现了酸性的相对强弱。如CaCO3+2CH3COOH ===(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O,说明酸性: CH3COOH>H2CO3。(2)根据pH大小判断①相同浓度的酸电离出的c(H+)越小、pH越大,则酸性越弱。②相同浓度的酸与强碱生成的盐溶液的pH越大、碱性越强,则酸性越弱。
(3)根据pH变化判断①同pH的酸分别加水稀释相同的倍数,溶液的pH变化大的为较强酸。②同pH的酸的稀溶液分别加入少量该酸相应的无水钠盐或钾盐(正盐),pH变化大的为较弱酸。(4)根据反应物消耗量判断①pH相同、体积相同的一元酸与碱中和,消耗碱多的为较弱酸。②物质的量浓度相同、体积相同的一元酸与碱中和,消耗碱的量相同时,弱酸盐溶液的pH大于强酸盐溶液;若反应后溶液呈中性(pH=7),则强酸消耗碱的量大于弱酸。
(5)根据生成H2的速率判断在相同条件下,同浓度的酸与较活泼金属(如Al、Zn等)反应剧烈程度小的为较弱酸。(6)根据导电性强弱判断同温度、同物质的量浓度的一元酸溶液,较强酸溶液的导电性强于较弱酸溶液。(7)根据电离常数判断相同温度下,电离常数越大酸性越强。
针对训练1. 常温下,有a ml·L-1 HX和b ml·L-1 HY两种酸溶液,下列说法不正确的是( )A.若a=b且c(X-)>c(Y-),则酸性:HX>HYB.若a>b且c(X-)=c(Y-),则酸性:HX>HYC.若a
答案 B解析 若a=b且c(X-)>c(Y-),这说明电离程度HX>HY,则酸性:HX>HY,A正确;若a>b且c(X-)=c(Y-),这说明电离程度:HX
2.已知次磷酸(H3PO2)为一元酸,欲证明它是弱电解质,下列操作方法不正确的是( )A.用物质的量浓度相同的NaCl溶液和NaH2PO2溶液进行导电性实验,比较灯泡的亮度B.用一定浓度的NaOH溶液分别滴定等体积、等pH的盐酸和次磷酸溶液,比较消耗碱液的体积C.加热滴有酚酞溶液的NaH2PO2溶液,溶液颜色变深D.常温下,稀释0.1 ml·L-1次磷酸溶液至原溶液体积的100倍,测得pH为4~5
答案 A解析 NaCl和NaH2PO2都属于强电解质,所以用物质的量浓度相同的NaCl溶液和NaH2PO2溶液进行导电性实验,比较灯泡的亮度,不能证明H3PO2是弱电解质,故A错误;因盐酸为强酸,若滴定时次磷酸溶液消耗NaOH溶液的体积大于等体积、等pH的盐酸消耗的NaOH溶液的体积,则说明次磷酸为弱电解质,B正确;若次磷酸为弱电解质,则NaH2PO2溶液呈碱性,加热促进其水解,滴有酚酞溶液的NaH2PO2溶液颜色变深,C正确;常温下,若次磷酸为一元强酸,则把0.1 ml·L-1次磷酸溶液稀释至原溶液体积的100倍,pH应为3,而现测得pH在4~5之间,说明次磷酸没有完全电离,为弱电解质,D正确。
考向2一元强酸与一元弱酸的比较例2. 常温时,1 ml·L-1 HA和1 ml·L-1 HB两种酸溶液,起始时的体积均为V0,分别向两溶液中加水进行稀释,所得变化关系如图所示(V表示溶液稀释后的体积)。下列说法错误的是( )
A.Ka(HA)约为10-4B.当两溶液均稀释至 +1=4时,溶液中c(A-)>c(B-)C.中和等体积、pH相同的两种酸所用n(NaOH):HA>HBD.等体积、等物质的量浓度的NaA和NaB溶液中离子总数前者小于后者
突破方法一元强酸(碱)与一元弱酸(碱)的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
(3)图像法理解一强一弱的稀释规律①相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
②相同体积、相同pH的盐酸、醋酸
针对训练3.(2023天津名校联考)已知常温时HClO的Ka=3.0×10-8,HF的Ka=3.5×10-4,现将pH和体积都相同的次氯酸和氢氟酸溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.曲线Ⅱ为氢氟酸稀释时pH的变化曲线B.取a点的两种酸溶液,中和相同浓度、相同体积的NaOH溶液,消耗HF溶液体积较小C.b点溶液中水的电离程度比c点溶液中水的电离程度小D.从b点到d点,溶液中 的值保持不变(HR代表HClO或HF)
答案 D解析 酸性越强,加水稀释时溶液pH变化越大,HF酸性强于HClO,加水稀释时pH变化大,所以曲线Ⅰ代表HF稀释时pH变化曲线,A错误;pH相同的两种酸,越弱的酸其浓度越大,消耗的NaOH溶液体积更多,HF酸性强于HClO,所以中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,HF浓度小,消耗溶液体积较大,B错误;酸越弱,电离出H+趋势越小,对水的电离抑制程度越低,所以b点溶液中水的电离程度比c点溶液中水的电离程度大,C错误;
4.在体积都为1 L,pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中,投入0.65 g锌粒,则如图所示符合客观事实的是( )
答案 C解析 因盐酸为强酸、醋酸为弱酸,故pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中,c(HCl)=0.01 ml·L-1,而c(CH3COOH)>0.01 ml·L-1,1 L溶液中n(HCl)=0.01 ml,n(CH3COOH)>0.01 ml。A项,相同时间内pH变化较大的应为HCl,错误;B项,产生H2的速率大的应为CH3COOH,错误;D项,相同时间内c(H+)变化较大的为HCl,错误。
1.室温下,对于1 L 0.1 ml·L-1醋酸溶液。下列判断正确的是( )A.该溶液中CH3COO-的粒子数为6.02×1022B.加入少量CH3COONa固体后,溶液的pH降低C.滴加NaOH溶液过程中,n(CH3COO-)与n(CH3COOH)之和始终为0.1 mlD.与Na2CO3溶液反应的离子方程式为 +2H+ === H2O+CO2↑
答案 C解析 醋酸属于弱电解质,则0.1 ml醋酸中CH3COO-的粒子数小于6.02×1022,A错误;加入少量CH3COONa固体,抑制醋酸的电离,溶液的pH升高,B错误;根据元素守恒,n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 ml,C正确;醋酸的酸性强于碳酸,则根据强酸制取弱酸,醋酸与Na2CO3溶液反应生成醋酸钠、二氧化碳和水,醋酸是弱电解质,不能拆写,D错误。
2.(2023浙江1月选考)甲酸(常温下Ka=1.8×10-4)是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐,通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N,R为烷基)因静电作用被吸附回收,其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图,下列说法不正确的是( )
A.活性成分R3N在水中存在平衡:R3N+H2O R3NH++OH-B.pH=5的废水中c(HCOO-)∶c(HCOOH)=18C.废水初始pH<2.4,随pH下降,甲酸的电离被抑制,与R3NH+作用的HCOO-数目减少D.废水初始pH>5,离子交换树脂活性成分主要以R3NH+形态存在
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