第37讲 弱电解质的电离平衡 -备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

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【复习目标】
1．理解弱电解质在水溶液中的电离平衡。
2．理解电离平衡常数，掌握电离平衡常数的相关计算。
3．能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
【知识精讲】
考点一 弱电解质的电离平衡及影响因素
1．强、弱电解质
（1）强电解质：在水溶液或熔融状态下能全部电离的电解质。包括以下几种：

（2）弱电解质：在水溶液或熔融状态下部分电离的电解质。包括以下几种：

（3）电离方程式的书写
①强电解质：“强等号”，如H2SO4的电离方程式为H2SO4===2H＋＋SOeq \\al(2－,4)。
②弱电解质：“弱可逆”
a．一元弱酸，如CH3COOH的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。
b．一元弱碱，如NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－。
c．多元弱酸，分步电离，分步书写，如H2CO3的电离方程式为
H2CO3H＋＋HCOeq \\al(－,3)、HCOeq \\al(－,3)H＋＋COeq \\al(2－,3)。
d．多元弱碱，分步电离，一步书写，如Fe(OH)3的电离方程式为Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。
e．两性物质双向电离，如Al(OH)3的电离方程式为
H＋＋AlOeq \\al(－,2)＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－。
③酸式盐
a．强酸的酸式盐，如NaHSO4
在水溶液中的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4)；
熔融状态下的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋HSOeq \\al(－,4)。
b．弱酸的酸式盐，如NaHCO3的电离方程式为
NaHCO3===Na＋＋HCOeq \\al(－,3)，HCOeq \\al(－,3)H＋＋COeq \\al(2－,3)。
2．电离平衡的概念
在一定条件下(如温度、压强等)，当弱电解质电离的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程达到平衡状态。
3．电离平衡的建立与特征
(1)开始时，v(电离)最大，而v(结合)为eq \a\vs4\al(0)。
(2)平衡的建立过程中，v(电离)eq \a\vs4\al(＞)v(结合)。
(3)当v(电离)eq \a\vs4\al(＝)v(结合)时，电离过程达到平衡状态。
4．电离平衡的影响因素
①内因：电解质本身的性质决定了其电离程度的大小。
②外因：
a．温度：电离是吸热过程，升高温度使电离平衡向电离的方向移动，电离程度越大。
b．浓度：在一定温度下，同一弱电解质溶液，浓度越小，越易电离。
c．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（逆向）移动。
d．反应离子：加入能与电解质电离出的离子反应的离子时，电离平衡向电离方向移动。
以0.1 ml·L－1 CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋H＋ ΔH>0的影响。
5．电解质溶液的导电能力
电解质溶液的导电能力取决于溶液中自由移动离子的浓度和离子所带电荷数，自由移动离子的浓度越大、离子所带电荷数越多，导电能力越强。
【例题1】H2S水溶液中存在电离平衡H2SH＋＋HS－和HS－H＋＋S2－。下列说法正确的是( )
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
【例题2】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 ml·L－1NaOH溶液中和，消耗NaOH溶液体积：c＜a＜b
【例题3】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，
回答下列问题：
(1)a、b、c三点溶液的pH大小顺序________(用a、b、c回答，下同)
(2)a、b、c三点，CH3COOH的电离程度________。
(3)a、b、c三点溶液用1 ml·L－1 NaOH溶液中和，消耗NaOH溶液的体积________。
考点二 电离平衡常数及应用
1．概念：
一定条件下，当一元弱电解质达到电离平衡时，溶液中弱电解质电离所生成的各离子浓度的乘积，与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数，简称电离常数。
2．表达式
(1)对于一元弱酸HA：HAH＋＋A－，电离平衡常数Ka＝eq \f(c（H＋）·c（A－）,c（HA ）)。
(2)对于一元弱碱BOH：BOHB＋＋OH－，电离平衡常数Kb＝eq \f(c（B＋）·c（OH－）,c（BOH）)。
3．特点
(1)电离平衡常数与温度有关，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电离程度的相对强弱，K越大，表示弱电解质越易电离，酸性或碱性越强。
eq \x(K越大)→eq \x(越易电离)→eq \x(酸（碱）性越强)
(3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是K1≫K2≫K3……，故其酸性取决于第一步电离。
4．电离平衡常数的四大应用
(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，对应的盐水解程度越小，酸性(或碱性)越弱。
(3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。
(4)判断粒子浓度或浓度比值的变化
利用温度不变电离常数就不变来判断溶液中粒子浓度或者比值的变化情况，有时候还会结合Kw一起进行判断，如：
向0.1 ml·L－1 CH3COOH溶液中加水稀释，eq \f(c（CH3COO－）,c（CH3COOH）)＝eq \f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）·c（H＋）)＝eq \f(Ka,c（H＋）)，加水稀释，c(H＋)减小，Ka值不变，则eq \f(c（CH3COO－）,c（CH3COOH）)增大。
5．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
α＝eq \f(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
α＝eq \f(一元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
①相同温度下，同一弱电解质，浓度越大，其电离度(α)越小。
②相同浓度下，同一弱电解质，温度越高，其电离度(α)越大。
(4)电离度(α)与电离平衡常数(Ka、Kb)之间的关系
①一元弱酸(以CH3COOH为例)
设常温下，浓度为c ml·L－1的醋酸的电离度为α
CH3COOHCH3COO－＋H＋
起始(ml·L－1) c 0 0
转化(ml·L－1) c·α c·α c·α
平衡(ml·L－1) c－cα≈c c·α c·α
Ka＝eq \f(cα·cα,c)＝cα2、α＝eq \r(\f(Ka,c))，c(H＋)＝cα＝eq \r(Ka·c)。
②一元弱碱(如NH3·H2O，电离常数为Kb)
同理可得：Kb＝cα2，c(OH－)＝cα＝eq \r(Kb·c)。
6．关于电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例)
HX H＋ ＋ X－
eq \a\vs4\al(起始/,（ml·L－1）) c(HX) 0 0
eq \a\vs4\al(平衡/,（ml·L－1）) c(HX)－c(H＋) c(H＋) c(H＋)
则Ka＝eq \f(c（H＋）·c（X－）,c（HX）) ＝eq \f(c2（H＋）,c（HX）－c（H＋）)。
(1)已知c(HX)和c(H＋)，求电离平衡常数
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：c(HX)－c(H＋)≈c(HX)，则Ka＝eq \f(c2（H＋）,c（HX）)，代入数值求解即可。
(2)已知c(HX)和电离平衡常数，求c(H＋)
由于K值很小，c(H＋)的数值很小，可做近似处理：c(HX)－c(H＋)≈c(HX)，则c(H＋)＝eq \r(Ka·c（HX）) ，代入数值求解即可。
【例题4】正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)H2CO3的电离常数表达式：Ka＝eq \f(c2（H＋）·c（COeq \\al(2－,3)）,c（H2CO3）)。( )
(2)弱电解质的电离平衡右移，电离平衡常数一定增大。( )
(3)电离平衡常数大的酸溶液中的c(H＋)一定比电离平衡常数小的酸溶液中的c(H＋)大。( )
(4)向CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，eq \f(c（NHeq \\al(＋,4)）,c（NH3·H2O）)先增大再减小。( )
(5)某一弱电解质，电离度越大，电离常数就越大。( )
【例题5】已知数据：7.2×10－4、4.6×10－4、4.9×10－10分别是三种酸的电离平衡常数，若已知这些酸可发生如下反应：
①NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2
②NaCN＋HF===HCN＋NaF
③NaNO2＋HF===HNO2＋NaF
由此可判断下列叙述中不正确的是( )
A．HF的电离平衡常数为7.2×10－4
B．HNO2的电离平衡常数为4.9×10－10
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大，比HF小
【例题6】已知室温时，0.1 ml·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是( )
A．该溶液的pH＝4
B．升高温度，溶液的pH增大
C．此酸的电离平衡常数约为1×10－7
D．由HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的106倍
【例题7】部分弱酸的电离平衡常数如下表：
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___________________。
(2)同浓度的HCOO－、HS－、S2－、HCOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为_________。
考点三 一元强酸(碱)与一元弱酸(碱)的比较
1．一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)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
2．一元强酸(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
3.判断强酸、强碱的方法
证明室温下某酸(HA)是弱酸：
常见设计思路：
【例题8】相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元弱酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应，下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( )

【例题9】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变化曲线
B．取a点的两种酸溶液，中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液，消耗氢氟酸的体积较小
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eq \f(c（R－）,c（HR）·c（OH－）)保持不变(HR代表HClO或HF)
【例题10】浓度均为0.10 ml·L－1、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lgeq \f(V,V0)的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A．MOH的碱性强于ROH的碱性
B．ROH的电离程度：a点大于b点
C．若两溶液无限稀释，则它们的c(OH－)相等
D．当lgeq \f(V,V0)＝2时，若两溶液同时升高温度，则eq \f(cM＋,cR＋)增大
【例题11】在一定温度下，有a.盐酸 b．硫酸 c．醋酸三种酸：
(1)当三种酸物质的量浓度相同时，c(H＋)由大到小的顺序是___________(用字母表示，下同)。
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸，中和NaOH的能力由大到小的顺序是_________。
(3)若三者c(H＋)相同时，物质的量浓度由大到小的顺序是______________。
(4)当三者c(H＋)相同且体积也相同时，分别放入足量的锌，相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是________________。
(5)当三者c(H＋)相同且体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌，若产生相同体积的H2(相同状况)，则开始时反应速率的大小关系为________________，反应所需时间的长短关系是________________。
(6)将c(H＋)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后，c(H＋)由大到小的顺序是______。
(7)将c(H＋)相同且体积也相同的三种酸，分别与等浓度的NaOH稀溶液反应至pH＝7，则消耗NaOH溶液的体积大小关系为________。
【真题演练】
1．（2022·北京·高考真题）2022年3月神舟十三号航天员在中国空间站进行了“天宫课堂”授课活动。其中太空“冰雪实验”演示了过饱和醋酸钠溶液的结晶现象。下列说法不正确的是（ ）
A．醋酸钠是强电解质
B．醋酸钠晶体与冰都是离子晶体
C．常温下，醋酸钠溶液的
D．该溶液中加入少量醋酸钠固体可以促进醋酸钠晶体析出
2．（2022·湖北·高考真题）根据酸碱质子理论，给出质子的物质是酸，给出质子的能力越强，酸性越强。
已知：，，下列酸性强弱顺序正确的是（ ）
A．B．
C．D．
3．（2022·湖北·高考真题）
下图是亚砷酸和酒石酸混合体系中部分物种的图(浓度：总为，总T为)。下列说法错误的是（ ）
A．的为
B．的酸性比的强
C．时，的浓度比的高
D．时，溶液中浓度最高的物种为
4．（2022·辽宁·高考真题）下列符号表征或说法正确的是（ ）
A．电离：B．位于元素周期表p区
C．空间结构：平面三角形D．电子式：
5．（2022·浙江·高考真题）下列物质属于强电解质的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
6．（2022·浙江·高考真题）已知25℃时二元酸H2A的Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.1×10-15。下列说法正确的是（ ）
A．在等浓度的Na2A、NaHA溶液中，水的电离程度前者小于后者
B．向0.1ml·L-1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH=3，则H2A的电离度为0.013%
C．向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11，则c(A2-)＞c(HA-)
D．取pH=a的H2A溶液10mL，加蒸馏水稀释至100mL，则该溶液pH=a+1
7．（2021·浙江·高考真题）下列物质属于弱电解质的是（ ）
A．CO2B．H2OC．HNO3D．NaOH
8．（2021·浙江·高考真题）下列物质属于强电解质的是（ ）
A．KOHB．H3PO4C．SO3D．CH3CHO
9．（2020·海南·高考真题）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)2
C．发生电离：
D．用物质的量浓度相同的NaCl溶液和溶液进行导电性实验，比较灯泡的亮度
3．（2022·江苏南京·开学考试）根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
4．（2022·河南濮阳·期末）常温下，pH均为2、体积均为V0的HA、 HB、HC三种酸溶液，分别加水稀释至体积为V，溶液pH随的变化关系如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A．常温下：Ka(HB)> Ka(HA)
B．水的电离程度：b点