2024年高考化学一轮复习（新高考版）第9章第51讲　弱电解质的电离平衡_05高考化学_2024年新高考资料_1.2024一轮复习_2024年高考化学一轮复习讲义（新人教新高考版）

第 51 讲 弱电解质的电离平衡 [复习目标] 1.理解弱电解质在水溶液中的电离平衡。2.理解电离常数的含义，掌握电离常 数的应用并能进行相关计算。 考点一 弱电解质的电离平衡及影响因素 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。 平衡建立过程如图所示： 2．电离平衡的特征 3．外因对电离平衡的影响 (1)以0.1 mol·L－1 CHCOOH溶液为例，填写外界条件对CHCOOH(aq)CHCOO－(aq)＋H 3 3 3 ＋ (aq) ΔH＞0的影响。改变条件 平衡移动方向 n(H＋) c(H＋) 导电能力 加水稀释 向右 增大 减小 减弱 加入少量冰醋酸 向右 增大 增大 增强 通入HCl(g) 向左 增大 增大 增强 加NaOH(s) 向右 减小 减小 增强 加CHCOONa(s) 向左 减小 减小 增强 3 升高温度 向右 增大 增大 增强 (2)分别画出冰醋酸加水稀释过程中溶液的电导率和pH随加水体积变化的曲线。 答案 1．弱电解质溶液中至少存在两种共价化合物分子( ) 2．氨气溶于水，当NH ·H O电离出的c(OH－)＝c(NH)时，表明NH ·H O电离处于平衡状态 3 2 3 2 ( ) 3．一元弱碱BOH的电离方程式为BOH===B＋＋OH－( ) 答案 1.√ 2.× 3.× 1．能证明蚁酸(HCOOH)是弱酸的实验事实是( ) A．HCOOH溶液与Zn反应放出H 2 B．0.1 mol·L－1 HCOOH溶液可使紫色石蕊溶液变红 C．HCOOH溶液与NaCO 反应生成CO 2 3 2 D．常温时0.1 mol·L－1 HCOOH溶液的pH＝2.3 答案 D 解析 A、B项，只能证明蚁酸具有酸性，不能证明其酸性强弱，错误；C项，只能证明蚁 酸的酸性比碳酸强，错误；D项，溶液的pH＝2.3，说明HCOOH未完全电离，正确。 2．HS水溶液中存在电离平衡：HSH＋＋HS－和HS－H＋＋S2－。若向HS溶液中 ( 2 2 2) A．加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大 B．通入过量SO 气体，平衡向左移动，溶液pH增大 2 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 答案 C 解析 加水促进电离，但氢离子浓度减小，A项错误；通入过量SO 气体发生反应：2HS＋ 2 2 SO ===3S↓＋2HO，当SO 过量时溶液显酸性，而且酸性比HS强，pH减小，B项错误； 2 2 2 2 滴加新制氯水，发生反应：Cl ＋HS===2HCl＋S↓，平衡向左移动，溶液pH减小，C项正 2 2 确；加入少量硫酸铜固体，发生反应：HS＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋，H＋浓度增大，D项错误。 2 3．常温下，①100 mL 0.01 mol·L－1的CHCOOH溶液，②10 mL 0.1 mol·L－1的CHCOOH 3 3 溶液。用“＞”“＝”或“＜”填写下列问题。 (1)c(CHCOO－)：①________②。 3 (2)电离程度：①________②。 (3)在上述两种溶液中加入足量锌片。开始时的反应速率：①________②，反应结束生成相 同状况下H 的体积：①________②。 2 (4)与同浓度的NaOH溶液完全反应消耗NaOH溶液的体积：①________②。 答案 (1)＜ (2)＞ (3)＜ ＝ (4)＝ 考点二 电离平衡常数及应用 1．概念 在一定条件下，弱电解质达到电离平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度(幂次方)的乘 积与溶液中未电离的分子浓度的比值是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常 数，用K(弱酸用K，弱碱用K )表示。 a b 2．表达式 一元弱酸HA 一元弱碱BOH 电离方程式 HAH＋＋A－ BOHB＋＋OH－ 电离常数表达式 K＝ K ＝ a b 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增大。 (2)电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱，K越大，表示弱电解质越易电离，酸性或碱性 越强。(3)多元弱酸的各步电离常数的大小关系是K >K >K ……，当K ≫K 时，计算多元弱酸中 a1 a2 a3 a1 a2 的c(H＋)或比较多元弱酸酸性的相对强弱时，通常只考虑第一步电离。 4．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＝×100%，也可表示为α＝×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。 1．同一弱电解质，浓度不同其电离常数一定不同( ) 2．弱电解质的电离平衡右移，电离常数一定增大( ) 3．某一弱电解质，电离度越大，电离常数就越大( ) 4．常温下，依据K (H CO)>K (H PO )，可知碳酸的酸性比磷酸强( ) a1 2 3 a2 3 3 答案 1.× 2.× 3.× 4.× 一、利用电离常数判断弱电解质(酸碱性)的相对强弱 1．部分弱酸的电离平衡常数如下表： 弱酸 HCOOH HS HCO HClO 2 2 3 电离平衡 K ＝1.1×10－7 K ＝4.5×10－7 a1 a1 K＝1.77×10－4 K＝4.0×10－8 a a 常数(25℃) K ＝1.3×10－13 K ＝4.7×10－11 a2 a2 按要求回答下列问题： (1)HCOOH、HS、HCO、HClO的酸性由强到弱的顺序为________________________。 2 2 3 (2)相同浓度的HCOO－、HS－、S2－、HCO、CO、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)运用上述电离常数及物质的特性判断下列化学方程式不正确的是________(填序号)。 ①次氯酸与NaHCO 溶液的反应：HClO＋HCO===ClO－＋HO＋CO↑ 3 2 2 ②少量CO 通入NaClO溶液中：CO＋HO＋2ClO－===CO＋2HClO 2 2 2 ③少量CO 通入NaClO溶液中：CO＋HO＋ClO－===HCO＋HClO 2 2 2 ④硫化氢通入NaClO溶液中：HS＋ClO－===HS－＋HClO 2 ⑤碳酸钠滴入足量甲酸溶液中：2HCOOH＋CO===2HCOO－＋CO↑＋HO 2 2答案 (1)HCOOH＞HCO＞HS＞HClO 2 3 2 (2)S2－＞CO＞ClO－＞HS－＞HCO＞HCOO－ (3)①②④ 二、判断微粒浓度比值的大小 2．常温下，将0.1 mol·L－1的CHCOOH溶液加水稀释，请填写下列表达式中的数据变化情 3 况(填“变大”“变小”或“不变”)。 (1)________； (2)________； (3)________； (4)________； (5)________。 答案 (1)变小 (2)变大 (3)变小 (4)不变 (5)不变 解析 (1)将该式变为＝或稀释时醋酸的电离平衡正向移动，n(CHCOOH)减小，n(H＋)增大 3 因而其比值变小。 (2)将该式变为＝或稀释时醋酸的电离平衡正向移动，n(CHCOOH)减小，n(CHCOO－)增大 3 3 因而其比值变大。 (5)将该式变为＝，故比值不变。 判断溶液中微粒浓度比值的三种方法 (1)将浓度之比转化为物质的量之比进行比较，这样分析起来可以忽略溶液体积的变化，只 需分析微粒数目的变化即可。 (2)“假设法”，如上述问题(3)，假设无限稀释，c(CHCOO－)趋近于0，c(H＋)趋于10－7mol·L 3 －1，故比值变小。 (3)“凑常数”，解题时将某些粒子的浓度比值乘以或除以某种粒子的浓度，转化为一个常 数与某种粒子浓度的乘积或相除的关系。 1．(2020·北京，11)室温下，对于1 L 0.1 mol·L－1醋酸溶液。下列判断正确的是( ) A．该溶液中CHCOO－的粒子数为6.02×1022 3 B．加入少量CHCOONa固体后，溶液的pH降低 3 C．滴加NaOH溶液过程中，n(CHCOO－)与n(CHCOOH)之和始终为0.1 mol 3 3 D．与NaCO 溶液反应的离子方程式为CO＋2H＋===HO＋CO↑ 2 3 2 2 答案 C 解析 醋酸属于弱电解质，则0.1 mol醋酸中CHCOO－的粒子数小于6.02×1022，A错误； 3加入少量CHCOONa固体，抑制醋酸的电离，溶液的pH升高，故B错误；根据元素质量 3 守恒，n(CHCOO－)＋n(CHCOOH)＝0.1 mol，故C正确；醋酸的酸性强于碳酸，则根据强 3 3 酸制取弱酸，醋酸与NaCO 溶液反应生成醋酸钠、二氧化碳和水，醋酸是弱电解质，离子 2 3 反应中不能拆写，故D错误。 2．(2022·全国乙卷，13)常温下，一元酸HA的K(HA)＝1.0×10－3。在某体系中，H＋与A－ a 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 (HA)＝c(HA)＋c(A－)，当达到平衡时，下列叙述正确的是( ) 总 A．溶液Ⅰ中c(H＋)＝c(OH－)＋c(A－) B．溶液Ⅱ中的HA的电离度[]为 C．溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等 D．溶液Ⅰ和Ⅱ中的c (HA)之比为10－4 总 答案 B 解析 常温下，溶液Ⅰ的pH＝7.0，则溶液Ⅰ中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1，c(H＋) ＜c(OH－)＋c(A－)，A错误；常温下，溶液Ⅱ的pH＝1.0，溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1， K(HA)＝＝1.0×10－3，c (HA)＝c(HA)＋c(A－)，则＝1.0×10－3，解得＝，B正确；根据题 a 总 意，未电离的HA可自由穿过隔膜，故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等，C错误；常温下，溶液 Ⅰ的pH＝7.0，溶液Ⅰ中c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，K(HA)＝＝1.0×10－3，c (HA)＝c(HA) a 总 ＋c(A－)，＝1.0×10－3，溶液Ⅰ中c (HA)＝(104＋1)c(HA)；溶液Ⅱ中，由B项解析可知c 总 总 (HA)＝1.01 c(HA)，未电离的HA可自由穿过隔膜，故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等，溶液Ⅰ 和Ⅱ中c (HA)之比为[(104＋1)c(HA)]∶[1.01c(HA)]＝(104＋1)∶1.01≈104，D错误。 总 3．[2020·天津，16(5)节选]已知 25 ℃碳酸电离常数为 K 、K ，当溶液 pH＝12 时， a1 a2 c(H CO)∶c(HCO)∶c(CO)＝1∶____________∶______________。 2 3 答案 1012·K 1024·K ·K a1 a1 a2 解析 HCO 是二元弱酸，分步发生电离：HCOHCO＋H＋、HCOCO＋H＋，则有 2 3 2 3 K ＝、K ＝，从而可得K ·K ＝。当溶液pH＝12时，c(H＋)＝10－12 mol·L－1，代入K 、 a1 a2 a1 a2 a1 K ·K 可得c(H CO)∶c(HCO)＝1∶(1012·K )，c(H CO)∶c(CO)＝1∶(1024·K ·K )，综合可 a1 a2 2 3 a1 2 3 a1 a2 得c(H CO)∶c(HCO)∶c(CO)＝1∶(1012·K )∶(1024·K ·K )。 2 3 a1 a1 a2 课时精练 1．下列说法正确的有( )①不溶于水的盐都是弱电解质 ②可溶于水的盐都是强电解质 ③0.5 mol·L－1一元酸溶液 中H＋浓度一定为0.5 mol·L－1 ④强酸溶液中的c(H＋)不一定大于弱酸溶液中的c(H＋) ⑤ 电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的阴、阳离子 ⑥熔融的电解质都能导电 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 答案 B 解析 ①溶解性与电解质强弱无关，错误；②醋酸铅是弱电解质，可溶于水，可溶于水的盐 不一定都是强电解质，错误；③0.5 mol·L－1一元弱酸溶液中H＋浓度小于0.5 mol·L－1，错误； ⑥HCl是电解质，熔融HCl不导电，熔融的电解质不一定能导电，错误。 2．室温下，下列事实不能说明NH ·H O为弱电解质的是( ) 3 2 A．0.1 mol·L－1的氨水中c(OH－)<0.1 mol·L－1 B．0.1 mol·L－1的氨水中c(NH)<0.1 mol·L－1 C．相同条件下，浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH溶液和氨水，氨水的导电能力弱 D．0.1 mol·L－1的氨水能使无色酚酞溶液变红 答案 D 解析 NH ·H O为弱电解质，氨水中存在电离平衡NH ·H ONH＋OH－，故0.1 mol·L－1 3 2 3 2 的氨水中c(OH－)、c(NH)均小于0.1 mol·L－1，A、B两项能说明NH ·H O为弱电解质；相同 3 2 条件下，浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH溶液和氨水，氨水的导电能力弱，说明氨水中离子 浓度小于同浓度的NaOH溶液，C项能说明氨水中存在NH ·H O的电离平衡，NH ·H O为 3 2 3 2 弱电解质；氨水能使无色酚酞溶液变红，只能说明 NH ·H O电离出OH－，但不能说明 3 2 NH ·H O是部分电离，D项不能说明NH ·H O为弱电解质。 3 2 3 2 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，下 列说法正确的是( ) A．a、b、c三点溶液的pH：c7 答案 A 解析 因醋酸是弱酸，在稀释过程中c(H＋)减小，c(OH－)增大，减小，A项正确；加水稀释 溶液，促进电离，则溶液中导电粒子的数目增多，B项错误；加水稀释时，溶液的体积增大 的倍数大于n(H＋)增加的倍数，则c(H＋)减小，C项错误；加入氢氧化钠溶液的量未知，不能判定混合溶液的pH，D项错误。 7．(2022·深圳模拟)硼酸(H BO)的电离方程式为HBO ＋HOB(OH)＋H＋。已知常温下， 3 3 3 3 2 K(H BO)＝5.4×10－10、K(CHCOOH)＝1.75×10－5。下列说法错误的是( ) a 3 3 a 3 A．HBO 为一元酸 3 3 B．0.01 mol·L－1 HBO 溶液的pH≈6 3 3 C．常温下，等浓度溶液的pH：CHCOONa>NaB(OH) 3 4 D．NaOH溶液溅到皮肤时，可用大量水冲洗，再涂上硼酸溶液 答案 C 解析 根据题意可知HBO 只存在一步电离，所以为一元酸，A正确；设0.01 mol·L－1 3 3 HBO 溶液中c(H＋)＝x，则c[B(OH)]也可近似认为等于x，则有K(H BO)＝＝5.4×10－10， 3 3 a 3 3 解得x≈2.3×10－6 mol·L－1，所以pH≈6，B正确；K(H BO)Z2－，A不正确；根据已知电离常数判断，HX是弱酸，故X－发生水解被消 耗，c(Na＋)>c(X－)，B不正确；从表格中电离平衡常数的大小判断酸性：HX>HY－，故根据 相对强的酸制相对弱的酸，C正确；根据电离平衡常数判断酸性：HYHZ，D不正确。 2 2 11．25 ℃时，用0.1 mol·L－1的CHCOOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1的NaOH溶液，当滴 3 加V mL CH COOH溶液时，混合溶液的pH＝7。已知CHCOOH的电离常数为K，忽略混 3 3 a 合时引起的溶液体积的变化，下列关系式正确的是( ) A．K＝ B．V＝ a C．K＝ D．K＝ a a 答案 A 解析 混合溶液的pH＝7，说明醋酸过量，混合溶液中c(CHCOOH)≈ mol·L－1，根据电荷 3 守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CHCOO－)＋c(OH－)及c(H＋)＝c(OH－)可得，c(Na＋)＝c(CHCOO－) 3 3 ＝ mol·L－1，则K＝＝，A项正确。 a 12．HC O 是一种二元弱酸，HC O 溶液中各粒子浓度在其总浓度中所占比值叫其分布系 2 2 4 2 2 4 数，常温下某浓度的HC O 溶液中各粒子分布系数随pH的变化如图所示，据此分析，下列 2 2 4 说法不正确的是( )A．曲线a代表HC O，曲线b代表C O 2 2 4 2 B．常温下0.1 mol·L－1的NaHC O 溶液显酸性 2 4 C．常温下，HC O 的电离平衡常数K ＝10－4.30 2 2 4 a2 D．pH从1.30～4.30时，先增大后减小 答案 D 解析 随着pH的增大，草酸分子的浓度逐渐减小，草酸氢根离子的浓度逐渐增大，pH继 续升高，草酸氢根离子的浓度又逐渐减小，而草酸根离子的浓度开始逐渐增大，因此曲线 a 代表HC O，曲线b代表C O，A正确；根据图像可知当草酸氢根离子和草酸根离子浓度相 2 2 4 2 等时，pH＝4.30，所以草酸的第二步电离平衡常数K ＝＝10－4.30，C正确；根据图像可知 a2 pH从1.30～4.30时，逐渐减小，D项错误。 13．食醋(主要成分CHCOOH)、纯碱(Na CO)和小苏打(NaHCO )均为家庭厨房中常用的物 3 2 3 3 质。已知： 弱酸 CHCOOH HCO HNO HCN 3 2 3 2 电离 K ＝4.3×10－7 a1 K＝1.8×10－5 K＝5.0×10－4 K＝6.2×10－10 a a a 常数 K ＝5.6×10－11 a2 请回答下列问题： (1)CH COO－、HCO、CO、NO、CN－结合质子(H＋)的能力由小到大的顺序为 3 ________________________。 (2)CO 通入 NaNO 溶液中能否生成 HNO ？________(填“能”或“否”)，理由是 2 2 2 ________________________________________________________________________。 (3) 少 量 CO 通 入 足 量 NaCN 溶 液 中 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为 2 ________________________________________________________________________。 (4)常温下，将20 mL 0.10 mol·L－1 CHCOOH溶液和20 mL 0.10 mol·L－1 HNO 溶液分别与 3 2 20 mL 0.10 mol·L－1 NaHCO 溶液混合(混合后溶液体积变化忽略不计)。 3 ①反应开始时，v(CHCOOH)______v(HNO)(填“＞”“＜”或“＝”，下同)。 3 2 ②充分反应后，两溶液中c(CHCOO－)______c(NO)。 3 (5)25 ℃时，向CHCOOH溶液中加入一定量的NaHCO ，所得溶液的pH＝6，则混合液中 3 3 ＝__________。 (6)常温下，下列方法可以使0.1 mol·L－1CHCOOH的电离程度增大的是____________(填字 3 母)。a．加入少量的稀盐酸 b．加热溶液 c．加水稀释 d．加入少量冰醋酸 答案 (1)NO＜CHCOO－＜HCO＜CN－＜CO 3 (2)否 HCO 的K 小于HNO 的K，HCO 比HNO 的酸性弱 2 3 a1 2 a 2 3 2 (3)CO ＋HO＋CN－===HCN＋HCO 2 2 (4)①＜ ②＜ (5)18 (6)bc