1、第一单元 弱电解质的电离平衡,一 电解质和非电解质,二 电离和电离平衡,教材研读,突破一 电解质强弱的判断与比较,突破二 电离平衡的移动分析,重难突破,突破三 电离常数的应用,一、电解质和非电解质 (一)电解质和非电解质 1.概念:在 水溶液中 或 熔融状态下 能导电的化合物都是电 解质。在水溶液中和熔融状态下均不能导电的 化合物 叫非电解 质。,教材研读,2.电解质的特点 (1)物质类别:是 化合物 ,而不是单质或混合物。如铜和盐酸既不 是电解质,也不是非电解质。 (2)导电条件:是“或”而不是“和”(两种情况之一能导电即为电解质, 其中熔融条件仅对 离子化合物 适用)。如硫酸钡不溶于水,但
2、熔 融状态下能导电,所以是电解质。 (3)导电原因:是化合物本身电离出 自由移动的离子 ,而不是它们 与水反应的产物发生电离。如NH3、CO2均不是电解质,而NH3H2O、H2 CO3均是电解质。 (4)导电能力:取决于 离子浓度 的大小、离子所带的电荷数。,1.实验探究,(二)强电解质和弱电解质,2.实验结论 氯化氢溶于水,完全电离生成 H+ 和 Cl- ;醋酸溶于水,少量电 离生成 H+ 和 CH3COO- ,大部分以 醋酸分子 形式存在。,3.概念,二、电离和电离平衡 (一)电离 电离是电解质溶于水或熔融时,离解成 自由移动 的离子的过程。 大多数盐、强碱和活泼金属氧化物(都是离子化合物
3、),溶于水或熔融时,规则排列的阴、阳离子电离成自由移动的离子。某些共价化合物溶于 水时,在极性水分子的作用下,共价化合物分子电离成阴、阳离子。电 解质溶液和熔融的电解质中的阴、阳离子在外电场的作用下,分别向两 极移动,所以电解质溶液或一些熔融的电解质能导电,它们的导电过程 实质上是发生了电解,电解属于 化学 变化。,1.电离的条件 离子化合物在 溶于水 或 熔融 时发生电离,共价化合物在溶 于水时发生电离。,2.强、弱电解质电离的特点 (1)强电解质的电离是完全的,如强酸、强碱以及大多数的盐。 (2)弱电解质的电离程度较小,电离过程是可逆的,如弱酸、弱碱和水。 (3)多元弱酸分步电离,以第一步
4、为主,如碳酸存在电离:H2CO3 HC +H+、HC H+C ,第一步电离程度决定碳酸酸性的相对强弱。,(4)多元弱碱的电离用一步电离表示,如Fe(OH)3 Fe3+3OH- 。 (5)强酸的酸式盐在水溶液中完全电离,在稀溶液中不存在酸式酸根离 子,如NaHSO4 Na+H+S ;而在熔融状态下,则电离成金属,离子和酸式酸根离子,如NaHSO4 Na+HS 。 (6)弱酸的酸式盐的电离是分步电离,先完全电离成金属离子和酸式酸 根离子,酸式酸根离子再部分电离。如NaHCO3溶液中存在以下电离过 程:NaHCO3 Na+HC ,HC C +H+,这种情况可称为强中有 弱。,(二)电离平衡 弱电解质
5、溶于水时,在水分子的作用下,弱电解质分子电离成离子,同时 一部分离子又能重新结合成弱电解质分子,在一定的条件(如温度、浓,度等)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 的速率相等时,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离达到 平衡状态,这种平衡叫做弱电解质的电离平衡。,1.电离平衡的特点 (1)在一定的温度、浓度条件下,弱电解质的电离达到平衡状态时,溶液 中未电离的分子浓度和电离产生的离子浓度不再改变。 (2)电离平衡是动态平衡,是分子电离成离子的速率和离子结合成分子 的速率相等时的平衡。 (3)改变条件(如温度、浓度等),电离平衡也会移动,将在改变后的条件 下建立新的
6、平衡。,2.影响电离平衡的因素 (1)内因:由弱电解质的 性质 决定。 (2)外因:温度、浓度、外加试剂。,3.电离平衡常数 (1)电离平衡常数的表达式 弱酸的电离常数用Ka来表示,弱碱的电离常数用Kb来表示。例如: H2S的电离常数表达式为: 第一步电离:H2S H+HS- = 第二步电离:HS- H+S2- =,NH3H2O的电离常数表达式为: NH3H2O N +OH- Kb= (2)K的意义 a.K值越大,电离程度越 大 。 b.多元弱酸中, ,即以第 一 步电离为主。以 H2S电离为例,从HS-中电离出一个H+,要比从H2S中电离出一个H+难,因为第一步电离出的H+抑制了第二步电离。
7、,(3)影响K值的因素 对于某电解质来说,影响K值的只有温度。通常电离过程是吸热的,所以 升温会使K值 增大 。 (三)弱电解质的电离度 弱电解质的电离平衡常数不随弱电解质溶液的初始浓度变化而变化,但 弱电解质的电离度与弱电解质溶液的浓度有关。一般而言,弱电解质溶 液的浓度越大,电离度越小;弱电解质溶液的浓度越小,电离度越大。弱,电解质的电离度表示为:= 100%。,1.(2018浙江4月选考,3,2分)下列属于电解质的是 ( A ) A.氯化钠 B.蔗糖 C.氯气 D.铁,2.(2017浙江11月选考,3,2分)下列属于电解质的是 ( C ) A.镁 B.酒精 C.硫酸铜 D.食盐水,3.把
8、1 L 0.1 mol/L醋酸溶液用蒸馏水稀释到10 L,下列叙述正确的是 ( B ) A.c(CH3COOH)变为原来的 B. 增大 C.c(H+)变为原来的 D.溶液的导电性增强,4.在一定温度下,冰醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力如下图所 示。下列说法不正确的是 ( C ) A.在O点时,醋酸不导电,B.a、b、c三点,a点时醋酸溶液中氢离子浓度最小 C.b点时,醋酸电离程度最大 D.可通过微热的方法使c点溶液中c(CH3COO-)增大,突破一 电解质强弱的判断与比较(1)在相同浓度、相同温度下,与相同类型的强电解质做导电性对 比实验。 (2)在相同浓度、相同温度下,比较反应速率的快
9、慢。如将锌粒投入到 等浓度的盐酸和醋酸溶液中,反应速率前者比后者快,说明醋酸是弱电 解质。,重难突破,(3)浓度与pH的关系。如0.1 molL-1 CH3COOH溶液,其pH1,则可证明 CH3COOH是弱电解质。 (4)测定对应盐的酸碱性。如CH3COONa溶液呈碱性,则证明醋酸是弱 酸。 (5)稀释前后pH与稀释倍数的对应关系。如将pH=2的酸溶液稀释至原 体积的1 000倍,若pH小于5,则证明酸是弱酸;若pH为5,则证明酸是强酸。,(6)采用实验证明存在电离平衡。如氨水中滴入酚酞试液变红,再加少 量NH4Cl固体,颜色变浅。 (7)利用较强酸(碱)制备较弱酸(碱)判断电解质强弱。如将
10、CO2通入苯酚 钠溶液中,出现浑浊,说明酸性:H2CO3 。 (8)利用元素周期律进行判断。如非金属性ClSPSi,则对应最高价含 氧酸的酸性HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3(最高价氧化物对应水化物);金 属性NaMgAl,则碱性NaOHMg(OH)2Al(OH)3。,典例1 (2018浙江11月选考,18,2分)下列说法不正确的是 ( D ) A.测得0.1 molL-1的一元酸HA溶液pH=3.0,则HA一定为弱电解质 B.25 时,将0.1 molL-1的NaOH溶液加水稀释至100倍,所得溶液的pH= 11.0 C.25 时,将0.1 molL-1的HA溶液加水稀释至pH=4
11、.0,所得溶液c(OH-)= 110-10molL-1 D.0.1 molL-1的HA溶液与0.1 molL-1的NaOH溶液等体积混合,所得溶液 pH一定等于7.0,解析 A项中,测得0.1 molL-1的一元酸HA溶液pH=3.0,说明HA只有部 分电离,因此HA一定为弱电解质,故A正确;B项中,25 时,将0.1 molL-1 的NaOH溶液加水稀释至100倍,c(OH-)=0.001 molL-1,因此所得溶液的 pH=11.0,故B正确;C项中,25 时,将0.1 molL-1的HA溶液加水稀释至pH =4.0,说明所得溶液中c(H+)=110-4 molL-1,则c(OH-)=11
12、0-10 molL-1,故C 正确;D项中,0.1 molL-1的HA溶液与0.1 molL-1的NaOH溶液等体积混合, 如果HA是强酸那么反应后溶液pH等于7.0,如果HA是弱酸那么反应后 溶液pH大于7.0,故D不正确。,1-1 在甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是 ( D ) A.在相同温度下,某甲酸溶液的导电性比某强酸溶液的导电性弱 B.甲酸能与水以任意比互溶 C.10 mL 1 molL-1甲酸恰好跟10 mL 1 molL-1NaOH溶液完全反应 D.1 molL-1甲酸溶液中c(H+)约为110-2 molL-1,解析 若甲酸为强酸,则1 molL-1甲酸溶液中c(H+
13、)应为1 molL-1,而题中 知c(H+)约为110-2 molL-1,故甲酸为弱酸,属于弱电解质,选D。,1-2 为了证明一水合氨(NH3H2O)是弱电解质,常温下,甲、乙、丙、丁 四位同学利用下面的试剂进行实验:0.01 molL-1氨水、0.1 molL-1 NH4 Cl溶液、NH4Cl晶体、酚酞试剂、pH试纸、蒸馏水。 (1)甲用pH试纸测出0.01 molL-1氨水的pH为10,据此他认定一水合氨是 弱电解质,你认为这一方法是否正确? (填“是”或“否”),并 说明理由 。,(2)乙取出10 mL 0.01 molL-1氨水,用pH试纸测出其pH为a,然后用蒸馏 水稀释至1 000
14、 mL,再用pH试纸测出其pH为b,他认为只要a、b满足 (用等式或不等式表示),就可以证明一水合氨是弱电解质。 (3)丙取出10 mL 0.01 molL-1氨水,滴入2滴酚酞试液,显粉红色,再加入少 量NH4Cl晶体,颜色变 (填“深”或“浅”)。你认为这一方法 能否证明一水合氨是弱电解质?并说明原因: 。 (4)请你根据所提供的试剂,再提出一个合理又简便的方案证明NH3H2O 是弱电解质: 。,答案 (1)是 若是强电解质,则0.01 molL-1氨水中c(OH-)应为0.01 mol L-1,pH=12 (2)a-2ba (3)浅 能,因为0.01 molL-1氨水(滴有酚酞)中 加入
15、氯化铵晶体颜色变浅,有两种可能:一是氯化铵在水溶液中水解显 酸性,加入氨水中使溶液的pH降低;二是氯化铵晶体电离出的N 使NH3 H2O的电离平衡NH3H2O N +OH-逆向移动,从而使溶液的pH降低, 两种可能均证明了NH3H2O是弱电解质 (4)取一张pH试纸,再用玻璃棒 蘸取0.1 molL-1 NH4Cl溶液,滴在pH试纸上,显色后跟标准比色卡比较测 出pH,pH7(方案合理即可),解析 (1)0.01 molL-1氨水的pH为10,则其c(OH-)为10-4 molL-1,说明NH3 H2O部分电离,是弱电解质,若是强电解质,pH应为12。(2)若NH3H2O是 弱电解质,则存在电
16、离平衡,将pH=a的氨水稀释100倍,其pH变化小于2。 (4)可利用N 的水解来证明,即氯化铵溶液显酸性,也可以测相同温度 下等浓度的氨水和NaOH溶液的导电性来证明,设计两方案中的一个即 可。,突破二 电离平衡的移动分析电离平衡是一种动态平衡,当溶液的温度、浓度以及离子浓度改变 时,电离平衡都会发生移动,符合勒夏特列原理,其规律是: (1)浓度越大,电离程度越小。在稀释溶液时,电离平衡向右移动,而弱电 解质分子电离出的离子的浓度一般会减小。 (2)温度越高,电离程度越大。因电离是吸热过程,升温时平衡向右移 动。,(3)同离子效应。如向醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,增大了CH3COO-的 浓度,
17、平衡左移,电离程度减小;加入稀盐酸,平衡也会左移。 (4)加入能与弱电解质反应的物质,电离程度增大。如向醋酸溶液中加 入锌或NaOH溶液,平衡右移,电离程度增大。,典例2 25 时,用浓度为0.100 0 molL-1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓 度均为0.100 0 molL-1的三种酸HX、HY、HZ的溶液,滴定曲线如下图 所示。下列说法中正确的是 ( B ),A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:HZc(Y-)c(OH-)c(H+) D.HY与HZ混合,达到平衡时:c(H+)= +c(Z-)+c(OH-),解析 由滴定曲线中三种酸溶液的滴定起点pH,可推知三种酸的酸
18、性 强弱顺序为HZHYHX,故相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能 力大小顺序为HZHYHX,A错误;HY+NaOH NaY+H2O,当V (NaOH)=10.00 mL时,HY被中和掉一半,此时溶液中c(HY)c(Y-),c(H+)= 10-5 molL-1,Ka(HY)= c(H+)=10-5,B正确;因HY的酸性强于 HX,故在HX、HY的混合溶液中滴加NaOH溶液时,HY先反应,当HX恰 好被完全中和时,溶液是等浓度的NaX与NaY的混合溶液,考虑到X-的水 解程度大于Y-,故最终溶液中离子浓度的大小顺序为c(Y-)c(X-)c(OH-) c(H+),C错误;HY与HZ混合,达到平衡
19、时,根据电荷守恒可得c(H+)=c(Y-)+ c(Z-)+c(OH-),D错误。,2-1 已知醋酸达到电离平衡后,改变某条件,电离平衡向正反应方向移 动,则下列说法正确的是 ( D ) A.醋酸的电离程度一定变大 B.溶液的导电能力一定变强 C.溶液的pH一定减小 D.发生电离的分子总数增多,解析 当增大醋酸的浓度时,平衡向正反应方向移动,但电离程度减小, A错误;若稀释醋酸,平衡右移,但H+、CH3COO-的浓度均变小,导电能力 减弱,B错误;当向溶液中加碱时,H+浓度变小,pH增大,平衡右移,C错误; 无论什么条件使平衡向右移动,一定会使发生电离的分子总数增多,D正 确。,2-2 稀氨水中
20、存在电离平衡:NH3H2O N +OH-,若要使平衡逆向 移动,同时使c(OH-)增大,应加入的物质或采取的措施是 ( C ) NH4Cl固体 硫酸 NaOH固体 水 加热 少量MgSO4 固体 A. B. C. D.,解析 若在稀氨水中加入NH4Cl固体,c(N )增大,平衡逆向移动,c(OH-) 减小,不符合题意;硫酸中的H+与OH-反应,使c(OH-)减小,平衡正向移 动,不符合题意;当在稀氨水中加入NaOH固体后,c(OH-)增大,平衡逆 向移动,符合题意;若在稀氨水中加入水,平衡正向移动,c(OH-)减小, 不符合题意;加热,平衡正向移动,c(OH-)增大,不符合题意;加入少量 Mg
21、SO4固体发生反应Mg2+2OH- Mg(OH)2,溶液中c(OH-)减小,平 衡正向移动,不符合题意。,突破三 电离常数的应用(1)比较弱电解质的相对强弱。相同温度下,弱酸的Ka越大,则酸性 越强,物质的量浓度相同时,c(H+)越大,电离度越大。 (2)比较计算多元弱酸溶液中c(H+)大小。多元弱酸是分步电离的,且K1 K2K3,原因是第一步电离产生的H+对第二步、第三步电离有抑制作 用,比较溶液中c(H+)大小时,只考虑第一步电离即可。 (3)Ka大的酸能与Ka小的酸的盐反应,反之不反应。,(4)计算电离度(以一元弱酸HA为例)HA H+ + A- 起始: c酸 0 0 平衡: c酸(1-
22、) c酸 c酸 K电离= = ,因为很小, 所以1-1,即K电离=c酸2,= 。,典例3 已知25 时有关弱电解质的电离平衡常数如下表所示:,根据上表中数据回答下列问题: (1)CH3COO-、CN-、C 结合质子(即H+)的能力由小到大的顺序为 ;25 时,有等浓度的CH3COONa溶液、NaCN 溶液、NaHCO3溶液,三种溶液的pH由大到小的顺序为 (填序号)。,(2)NaCN溶液中通入少量二氧化碳,反应的离子方程式为 。 (3)室温下,向盛有一定量稀氨水的烧杯中逐滴加入物质的量浓度相同 的醋酸溶液,当恰好中和时,溶液的pH (填“”“”或“=”) 7。 答案 (1)CH3COO-CN-
23、C (2)CN-+CO2+H2O HCN+ HC (3)=,解析 本题主要考查弱电解质的电离平衡、盐类水解。(1)弱酸电离平 衡常数越小,说明酸性越弱,越难电离,其酸根离子越易结合质子形成弱 酸分子,从表中数据可以看出酸性:HC H2CO3HCN,所以等浓度的钠盐溶液的pH由大到小为 。(2)根据较强酸制取较弱酸的反应原理写离子方程式,由于酸性: H2CO3HCNHC ,少量二氧化碳通入NaCN溶液中,发生如下反应:CO2,+H2O+CN- HC +HCN。(3)稀氨水与醋酸恰好反应生成CH3COONH4,由于NH3H2O与醋酸的电离平衡常数相等,所以铵根离子和醋酸根离子的水解平衡常数也相同,
24、二者水解后溶液显中性。,3-1 如表是常温下某些一元弱酸的电离常数:,则0.1 molL-1的下列溶液中,pH最小的是 ( B ) A.HCN B.HF C.CH3COOH D.HNO2,解析 同一温度下,同浓度的酸溶液中,酸的电离常数越大,其溶液酸性 越强,根据酸的电离常数知,酸性最强的是HF,最弱的是HCN,则HF溶液 的pH最小,故选B。,3-2 根据下表提供的数据可知,在溶液中能大量共存的粒子组是 ( D ),A.H2CO3、HC 、CH3COO-、CN- B.HC 、CH3COOH、CN-、C C.HCN、HC 、CN-、C D.HCN、HC 、CH3COO-、CN-,解析 根据表中电离常数可知,酸性:CH3COOHH2CO3HCNHC 。 A项,H2CO3的酸性强于HCN,H2CO3和CN-能够反应生成HC 和HCN,在 溶液中不能大量共存,错误;B项,CH3COOH的酸性强于H2CO3、HCN,CH 3COOH能够与HC 、CN-、C 反应,在溶液中不能大量共存,错误;C 项,HCN的酸性强于HC ,HCN与C 反应生成HC ,在溶液中不能大 量共存,错误;D项,HCN、HC 、CH3COO-、CN-之间不反应,在溶液中 能够大量共存,正确。,
