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第 21 讲 电离平衡
【化学学科素养】
1.变化观念与平衡思想:认识弱电解质的电离有一定限度,是可以调控的,能多角度、动态地分析弱
电解质的电离平衡,并运用平衡移动原理解决实际问题。
2.科学研究与创新意识:能发现和提出有关弱电解质的判断问题;能问题和假设出发,确定探究目
的,设计探究方案,进行哙验探究。
3.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识电离平衡的本质特征,建立模型。能运
用模型解释电离平衡的移动,揭示现象的本质和规律。
【必备知识解读】
一、弱电解质的电离平衡
1.弱电解质
强电解质 弱电解质
定义 在水溶液中能完全电离的电解质 在水溶液中只能部分电离的电解质
电离过程 不可逆,无电离平衡 可逆,存在电离平衡
在溶液中的
只有离子 既有离子,又有电解质分子
存在形式
①强酸,如HCl、HSO ①弱酸,如CHCOOH、HClO
2 4 3
物质类别
②强碱,如KOH、Ba(OH) ②弱碱,如NH ·H O、Mg(OH)
及示例 2 3 2 2
③大部分盐,如NaCl、BaSO ③水
4
(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物,弱电解质主要是某些共价化合物。
2.弱电解质的电离概念
(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
①开始时,v(电离)最大,而v(结合)为0。
②平衡的建立过程中,v(电离)>v(结合)。
③当v(电离)=v(结合)时,电离过程达到平衡状态。
二、电离方程式的书写强酸 完全电离,如HCl === H+ + Cl-
强碱 完全电离,如Ba(OH) === Ba2+ + 2OH-
强 2
电 正盐 完全电离,如Na 2 CO 3 === 2Na+ + CO 3 2-
解 强酸的酸式盐 完全电离,如NaHSO === Na+ + H+ + SO2-
4 4
盐
质
第一步完全电离,第二步弱酸酸根部分电离,如
弱酸的酸式盐
NaHCO 3 === Na+ + HCO 3 -,HCO 3 - ⇌ H+ + CO 3 2-
一元弱酸 部分电离,如CH 3 COOH ⇌ CH 3 COO- + H+
弱 一元弱碱 部分电离,如 NH 3 ·H 2 O ⇌ NH+ 4 + OH-
电 H 2 O 部分电离, H 2 O ⇌ H+ + OH-
解 分步电离,必须分步写出,不可合并(以第一步电离为主)
多元弱酸
质 如H 2 CO 3 ⇌ H+ + HCO 3 -,HCO 3 - ⇌ H+ + CO 3 2-
多元弱碱 分步电离,中学阶段要求一步写出。如Fe(OH) 3 ⇌ Fe3+ + 3OH-
【特别提醒】强酸的酸式盐在熔融状态和水溶液中,电离方程式是不同的。
(1)熔融状态时:NaHSO === Na+ + HSO- ;
4 4
(2)溶于水时:NaHSO === Na+ + H+ + SO2-杨sir
4 4
三、电离平衡常数及其应用
1.概念:在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,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 表示(通常用K、K 分别表示弱酸、弱碱的电离平衡常数)。
a b 杨sir化学,侵权必究
2.表达式
(1)一元弱酸HA的电离常数:根据HA H++A-,可表示为K=。
a
(2)一元弱碱BOH的电离常数:根据BOH B++OH-,可表示为K =。
b
(3)多元弱酸、弱碱
电离方程式 电离常数表达式
c(H+)·c(HCO-)
K = 3
HCO H 2 CO 3 ⇌ H+ +HCO 3 - 1 c(H2CO3)
2 3 HCO 3 - ⇌ H+ +CO 3 2- K = c(H+)·c(CO 3 2-)
2 c(HCO-)
3
Cu(OH) c(Cu2+ )·c2(OH-)
Cu(OH) 2 ⇌ Cu2+ + 2OH- K= c[Cu(OH)2]
2
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。
例如,在25 ℃时,K(HNO)=4.6×10-4,K(CHCOOH)=1.8×10-5,因而HNO 的酸性比CHCOOH强。
2 3 2 3(3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是K ≫K ≫K ……,故其酸性取决于第一步电离。
1 2 3
【关键能力拓展】
1.外因对电离平衡的影响
(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。
(2)温度:温度越高,电离程度越大。
(3)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。如:
以0.1 mol·L-1 CHCOOH溶液为例,填写外界条件对CHCOOH CHCOO-+H+ ΔH>0的影响。
3 3 3
改变条件 平衡移动方向 n(H+) c(H+) 导电能力 K
a
加水稀释 向右 增大 减小 减弱 不变
加入少量冰醋酸 向右 增大 增大 增强 不变
通入HCl(g) 向左 增大 增大 增强 不变
加NaOH(s) 向右 减小 减小 增强 不变
加CHCOONa(s) 向左 减小 减小 增强 不变
3
加入镁粉 向右 减小 减小 增强 不变
升高温度 向右 增大 增大 增强 增大
2.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CHCOOH)的比较
3
(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目 与活泼金属反应 开始与金属反
c(H+) pH 中和碱的能力
酸 产生H 2 的量 应的速率
盐酸 大 小 大
相同 相同
醋酸溶液 小 大 小
(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目 与足量活泼金属 开始与金属
c(H+) c(酸) 中和碱的能力
酸 反应产生H 2 的量 反应的速率
盐酸 小 小 少
相同 相同
醋酸溶液 大 大 多
3.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CHCOOH)稀释图像比较
3
(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大 加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多
(2)相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水
加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大
多
4.电离度
(1)概念:弱电解质达电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电
离的)的百分数。
(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。
(4)意义:表示不同弱电解质在水溶液中的电离程度,在相等条件下可用电离度比较弱电解质的相
对强弱。
【核心题型例解】
高频考点一 电离方程式
【例1】下列指定化学用语正确的是
A.NaHCO 的电离方程式:NaHCO =Na++H++
3 3
B.HF的电离方程式:HF=H++F-
C.NaHSO 在水溶液中的电离方程式:NaHSO=Na++H++
4 4
D.H
2
S的电离方程式:H
2
S⇌2H++S2-
【变式探究】下列说法正确的是
A.NaCO 是强电解质,故NaCO 的电离方程式为NaCO=Na +CO
2 3 2 3 2 3
B.室温下,0.1 mol·L-1的BOH溶液的pH=11,则BOH的电离方程式为BOH B++OH-
C.25 ℃ NaA溶液的pH>7,则HA的电离方程式为HA=H++A-D.CaCO 的饱和水溶液导电性很弱,故CaCO 的电离方程式为CaCO Ca2++CO
3 3 3
高频考点二 弱电解质的电离平衡
【例2】(2022·全国乙卷)常温下,一元酸 的 。在某体系中, 与A-离子不
能穿过隔膜,未电离的 可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中 ,当达到平衡时,下列叙述正确的是
A. 溶液Ⅰ中
B. 溶液Ⅱ中的HA的电离度 为
C. 溶液Ⅰ和Ⅱ中的 不相等
D. 溶液Ⅰ和Ⅱ中的 之比为
【归纳总结】外界条件对电离平衡影响的四个“不一定”
(1)稀醋酸加水稀释时,溶液中不一定所有的离子浓度都减小。
因为温度不变,K =c(H+)·c(OH-)是定值,稀醋酸加水稀释时,溶液中的c(H+)减小,故c(OH-)增大。
w
(2)电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,离子的浓度不一定增大,电离程度也不一定增大。
如对于CHCOOH CHCOO-+H+,平衡后,加入冰醋酸,c(CHCOOH)增大,平衡右移,根据勒
3 3 3
夏特列原理,只能“减弱”而不能“消除”,再次平衡时,c(CHCOOH)比原平衡时大;加水稀释或加少
3
量NaOH固体,都会使平衡右移,但 c(CHCOOH)、c(H+)都比原平衡时要小;加水稀释或增大弱电解质
3
的浓度,都使平衡右移,但加水稀释时弱电解质的电离程度增大,而增大弱电解质的浓度时弱电解质的电
离程度减小。
【变式探究】要使0.1 mol·L-1的醋酸溶液中 的值增大,可以采取的措施是
①加少量NaCl固体 ②升高温度 ③加少量冰醋酸 ④加水 ⑤加少量醋酸钠
固体A.①② B.②③④ C.③④⑤ D.②④
【变式探究】醋酸溶液中存在电离平衡: ,下列叙述不正确的是
A.升高温度,醋酸的电离常数 增大
B. 的 溶液加水稀释,溶液中导电粒子的数目增大
C. 溶液中加少量的 固体,平衡逆向移动
D.25℃时,欲使醋酸溶液的氢离子浓度、电离常数 和电离程度都减小,可加入少量冰醋酸
高频考点三 溶液导电性图像分析
【例3】NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸HA的K =1.1×10−3 ,K =3.9×10−6)溶液,混
2 a1 a2
合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示,其中b点为反应终点。下列叙述错误的是
( )
A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关
B.Na+与A2−的导电能力之和大于HA−的
C.b点的混合溶液pH=7
D.c点的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH−)
【方法技巧】影响电解质溶液的导电能力的主要因素
电解质溶液的导电能力主要取决于离子的浓度、离子在电场中的运动速率以及离子所带的电荷数目。
(1)相同条件下溶液的离子浓度越大,其导电能力越强。
(2)相同离子浓度时,离子所带的电荷数越多,溶液的导电能力越强。
(3)温度越高,溶液的导电能力越强。
【变式探究】在一定温度下,冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示。下列说法错误的是A.加水前导电能力约为零的原因是冰醋酸中几乎没有自由移动的离子
B.a、b、c三点对应的溶液中,CHCOOH电离程度最大的是c
3
C.a、b、c三点对应的溶液中,c(H+)由小到大的顺序是c<a<b
D.在b点加入浓硫酸,可使溶液中c(CHCOO-)增大、c(H+)增大
3
高频考点四 强、弱电解质的判断与比较
的
【例4】(2022·浙江卷)下列物质属于非电解质 是( )
A.CH B.KI C.NaOH D.CHCOOH
4 3
【变式探究】下列事实中一定能证明 是弱电解质的是
①用 溶液做导电实验,灯泡很暗
② 溶液的
③等pH等体积的硫酸、 溶液和足量锌反应, 放出的氢气较多
④ 醋酸溶液恰好与 溶液完全反应
⑤ 的 溶液稀释至1000倍,
A.①②④⑤ B.②③⑤ C.①②③④⑤ D.①②⑤
【方法技巧】判断弱电解质的三个思维角度
角度一:弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离,如0.1 mol·L-1的CHCOOH溶液的pH>1。
3
角度二:弱电解质溶液中存在电离平衡,条件改变,平衡移动,如pH=1的CHCOOH溶液加水稀释
3
10倍后,17。
【变式探究】下列物质中,属于强电解质的是A.硫酸钠 B.盐酸 C.二氧化硫 D.一水合氨
高频考点五 电离平衡常数及其应用
【例5】以下是常温下几种弱酸的电离平衡常数:下列说法正确的是
CHCOOH HS HClO
3 2
K=1.8×10-5 K=1.3×10-7;K=7.1×10-15 K=4.69×10-11
1 2
A.可发生反应:HS+2ClO-=S2-+2HClO
2
B.CHCOOH溶液与NaS溶液不能反应生成NaHS
3 2
C.同物质的量浓度的HS、HClO、CHCOOH溶液,酸性最强的是CHCOOH
2 3 3
D.NaS、NaClO、CHCOONa中,结合质子能力最强的NaClO
2 3
【变式探究】已知氢氟酸、次氯酸、碳酸在25°C下的电离常数分别为:
HF K=6.8×10-4 mol·L-1
a
HClO K=2.9×10-8mol·L-1
a
K = 4.4×10-7mol·L—1 K = 4.7×10-
HCO al a2
2 3 11mol·L-1
根据上述数据,下列叙述不正确的是
A.等浓度的NaF、NaClO溶液的pH值大小:NaF < NaClO
B.少量的CO 通入NaClO溶液中反应的离子方程式为:CO + H O +2ClO- = + 2HClO
2 2 2
C.将浓度均为0.1 mol·L-1的上述三种酸溶液分别稀释10倍,pH变化最大的是HF
D.结合H+的能力, 比 更强