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辅导:3-1 弱电解质的电离 课件(教师版)

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七、弱电解质的电离
最新考纲 1.了解电解质的概念;了解强电解质和弱电解质的概念。 2.了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。了解电离平衡常数。

考点一

弱电解质的电离

1.强、弱电解质 (1)概念

(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.弱电解质的电离平衡 (1)电离平衡的建立 在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分 子的速率相等时,就达到了电离平衡状态。 (2)电离平衡的特征

(3)外界条件对电离平衡的影响 ①内因:弱电解质本身的性质。 ②外因:

1

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a.温度:升高温度,电离平衡向电离方向移动,电离程度增大,原因是电离过 程吸热。 b.浓度:加水稀释,使弱电解质的浓度减小,电离平衡向电离的方向移动,电 离程度增大。 c. 同离子效应: 例如向 CH3COOH 溶液中加入 CH3COONa 固体, 溶液中[CH3COO


]增大,CH3COOH 的电离平衡向左(填“左”或“右”)移动,电离程度减小,

[H+]减小,pH 增大。 ?探究思考 1.判断下列电离方程式的书写是否正确,如有错误请改正。
- (1)熔融状态下 NaHSO4 的电离:NaHSO4===Na++H++SO2 4 (

)

_______________________________
- (2)H2CO3 的电离:H2CO3??2H++CO2 3 (

)

__________________________________ (3)Fe(OH)3 的电离:Fe(OH)3??Fe3++3OH-( ______________________________________ (4)水溶液中 NaHSO4 的电离:NaHSO4===Na++HSO- 4( ______________________________ 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
- 改正:NaHSO4===Na++H++SO2 4

)

)

改正:NaHSO4===Na++HSO- 4

- + 2- 改正:H2CO3??H++HCO- 3 、HCO3 ??H +CO3

2.以 0.1 mol· L-1CH3COOH 溶液为例:探究外界条件对电离平衡的影响,请完 成表格:

2

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实例(稀溶液) 改变条件 加水稀释 加入少量冰醋 酸 通 HCl(g) 加 NaOH(s) 加入镁粉 升高温度

CH3COOH??H++CH3COO- 平衡移动方向 → → ← → → → n(H+) 增大 增大 增大 减小 减小 增大

ΔH>0 导电 能力 减弱 增强 增强 增强 增强 增强 Ka 不变 不变 不变 不变 不变 增大

[H+] 减小 增大 增大 减小 减小 增大

3.[2011· 山东理综, 30(4)]常温下, H2SO3 的电离常数 Ka1=1.2×10-2, Ka2=6.3×10
-8

;H2CO3 的电离常数 Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11。某同学设计实验验证

H2SO3 酸性强于 H2CO3: 将 SO2 和 CO2 气体分别通入水中至饱和, 立即用酸度计 测两溶液的 pH,若前者的 pH 小于后者,则 H2SO3 酸性强于 H2CO3。该实验设 计不正确,错误在于________。 设计合理实验验证 H2SO3 酸性强于 H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论)。 _____________________________________________________________________ _ ___________________________________________________________。 仪器自选。 供选择的试剂:CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱 和石灰水、酸性 KMnO4 溶液、品红溶液、pH 试纸。 答案 用于比较 pH 的两种酸的物质的量浓度不相等 三种参考方案如下:

方案一: 配制相同物质的量浓度的 NaHSO3 和 NaHCO3 溶液,用酸度计(或 pH 试 纸)测两溶液的 pH。前者的 pH 小于后者,证明 H2SO3 酸性强于 H2CO3。 方案二:将 SO2 气体依次通过 NaHCO3(或 Na2CO3)溶液、酸性 KMnO4 溶液、品 红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色、且澄清石灰水变浑浊,证明 H2SO3 酸性 强于 H2CO3。 方案三:将 CO2 气体依次通过 NaHSO3(或 Na2SO3)溶液,品红溶液。品红溶液不 褪色,证明 H2SO3 酸性强于 H2CO3。
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【示例 1】 (2011· 山东理综, 14)室温下向 10 mL pH=3 的醋酸溶液中加水稀释后, 下列说法正确的是( )。

A.溶液中导电粒子的数目减少 c?CH3COO-? B.溶液中 不变 c?CH3COOH?· c?OH-? C.醋酸的电离程度增大,c(H+)亦增大 D.再加入 10 mL pH=11 的 NaOH 溶液,混合液 pH=7 解析 A 项,醋酸加水稀释,促进电离,导电粒子的数目增加,故 A 错误;B c?CH3COO-?· c?H+? c?CH3COO-? KW 项, 由于温度不变, 电离平衡常数 Ka= = · c?CH3COOH? c?CH3COOH? c?OH-? 不变,由于 KW 不变,则题给比值不变,故 B 正确;C 项,醋酸溶液加水稀释, 电离程度增大,但 c(H+)变小,故 C 错误;D 项,加入 10 mL pH=11 的 NaOH 溶液,醋酸过量,混合后溶液显酸性,故 D 错误。 答案 B 【示例 2】(2013· 福建,8)室温下,对于 0.10 mol· L-1 的氨水,下列判断正确的是 ( )。

A.与 AlCl3 溶液发生反应的离子方程式为 Al3++3OH- ===Al(OH)3↓ B.加水稀释后,溶液中 c(NH+ c(OH-)变大 4 )· C.用 HNO3 溶液完全中和后,溶液不显中性 D.其溶液的 pH=13 思维启迪(1)NH3· H2O 是弱碱不能完全电离,NH+ 4 水解显酸性 稀释 V增大 - (2) 氨 水 ― ― →促进电离― →n(NH3· H2O)? , n(NH + ― → 4 )? , n(OH )? ―
- c(NH3· H2O)?,c(NH+ 4 )?,c(OH )?

解析 NH3· H2O 为弱碱, 不能拆分成离子形式, A 错误; 加水稀释氨水, α 变大,
- + 但 c(NH+ c(OH-)变小,B 错误;NH3· H2O 与 4 )、c(OH )均变小,溶液中 c(NH4 )·

HNO3 完全中和生成 NH4NO3 溶液,因 NH+ H2O 4 水解溶液呈酸性,C 正确;NH3· 是弱电解质不能完全电离,c(OH-)<0.1 mol· L-1,则 pH<13,D 错误。 答案 C
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1.下列对醋酸溶液的说法正确的是( A.CH3COOH 溶液加水稀释后,溶液中

)。 c?CH3COOH? 的值减小(2013· 江苏,11C) c?CH3COO-?

B.稀醋酸加水稀释,醋酸电离程度增大,溶液的 pH 减小(2012· 重庆理综,10B) C.某醋酸溶液的 pH=a,将此溶液稀释 1 倍后,溶液的 pH=b,则 a>b(2010· 全 国Ⅰ,9A) D.醋酸在醋酸钠溶液中电离的程度大于在纯水中电离的程度(2010· 全国Ⅱ,8C) 解析 稀醋酸加水稀释时,电离程度增大,但 c(H+)减小,所以 pH 增大,B、C 错误;醋酸可发生电离:CH3COOH??CH3COO-+H+,而醋酸钠提供大量的 CH3COO-, 从而导致上述电离平衡逆向移动, 醋酸电离程度减弱。 所以 D 错误。 答案 A 2.体积相同的盐酸和醋酸两种溶液,n(Cl-)=n(CH3COO-)=0.01 mol,下列叙 述错误的是( )。

A.与 NaOH 完全中和时,醋酸所消耗的 NaOH 多 B.分别与足量 CaCO3 反应时,放出的 CO2 一样多 C.两种溶液的 pH 相等 D.分别用水稀释相同倍数时,n(Cl-)<n(CH3COO-) 解析 体积相同的盐酸和醋酸两种溶液,n(Cl-)=n(CH3COO-)=0.01 mol,根据 二者的电离方程式可知,二者电离出的 c(H+)相同,故 pH 相等,C 项正确;由 于醋酸不能完全电离,因此 n(CH3COOH)>n(HCl),故与 NaOH 完全中和,醋酸 消耗的 NaOH 多,分别与足量 CaCO3 反应时,醋酸放出的 CO2 多,A 项正确、 B 项错误; 分别用水稀释相同倍数时, 醋酸的电离程度增大, n(CH3COO-)增大, 而 n(Cl-)不变,D 项正确。 答案 B 3.一元弱酸 HA 溶液中存在下列电离平衡:HA??H++A-。将 1.0 mol HA 加 入水中配成 1.0 L 溶液,如图表示溶液中 HA、H+、A-的物质的量浓度随时间而 变化的曲线正确的是( )。

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解析 刚加入时 HA 浓度最大,后逐渐减小,故 D 错误。达到电离平衡时,HA 与 A 的物质的量浓度之和应等于 1.0 mol· L 1,且 c(H )、c(A )相等,故 A、B
- - + -

错误。 答案 C

一元强酸与一元弱酸的比较 相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较(见 下表) 比较 项目 酸 一元强酸 一元弱酸 大 小 小 大 [H+] pH 中和碱的能 力 与足量活泼 金属反应产 生 H2 的量 相同 与金属反应 的起始速率 大 小

相同

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考点二

电离平衡常数及相关计算

1.表达式 对一元弱酸 HA:HA??H++A- [H+]· [A-] Ka= [HA] 。 对一元弱碱 BOH:BOH??B++OH- [B+]· [OH-] Kb= [BOH] 。 2.特点 (1)电离常数只与温度有关,升温,K 值增大。 (2)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是 Ka1?Ka2?Ka3,所以其酸性主要决定 于第一步电离。 3.意义 电离常数反映了弱电解质的电离程度的大小,K 值越大,电离程度越大,酸(或 碱 ) 性 越 强 。 如 相 同 条 件 下 常 见 弱 酸 的 酸 性 强 弱 : H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO ?探究思考 1.为什么多元弱酸的 Ka1?Ka2?Ka3? 答案 (1)一级电离电离出的 H+抑制了二级电离, 依次类推。 (2)一级电离完成后, 酸式酸根离子是一个阴离子,从阴离子中电离出 H+是比较困难的,且酸式酸根 离子带的负电荷越多,电离出 H+越困难。 2.判断正误 (1)电离常数受溶液浓度的影响( ) )

(2)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱(

(3) 电离常数大的酸溶液中的 c(H + ) 一定比电离常数小的酸溶液中的 c(H + ) 大 ( ) )
- [H+]· [CO2 3 ] (4)H2CO3 的电离常数表达式:Ka= [H CO ] ( 2 3

答案 (1)× 3.填空

(2)√

(3)×

(4)×

7

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25 ℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示: 化学式 CH3COOH H2CO3 K1=4.3×10-7 电离平衡常数 1.7×10
-5

HClO

mol· L

-1

mol· L-1 K2=5.6×10-11 mol· L-1

3.0×10-8 mol· L-1

请回答下列问题: (1)CH3COOH、H2CO3、HClO 的酸性由强到弱的顺序为 ________________________________________________。
- + 2- (2)同浓度的 CH3COO-、HCO- 3 、CO3 、ClO 结合 H 的能力由强到弱的顺序为

_________________________________________。 答案 (1)CH3COOH>H2CO3>HClO
- - - - (2)CO2 3 >ClO >HCO3 >CH3COO

【示例 3】(1)[2009· 山东理综, 28(4)]在 25 ℃下, 将 a mol· L-1 的氨水与 0.01 mol· L
-1 - 的盐酸等体积混合, 反应平衡时溶液中 c(NH+ 则溶液显________(填 4 )=c(Cl ),

“酸”、“碱”或“中”)性;用含 a 的代数式表示 NH3· H2O 的电离常数 Kb= ________________。 (2)[2012· 山东理综,29(4)]NO2 可用氨水吸收生成 NH4NO3,25 ℃时,将 a mol NH4NO3 溶于水,溶液显酸性,原因是________________(用离子方程式表示)。 向该溶液滴加 b L 氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将 ________( 填 “ 正 向 ”“ 不 ” 或 “ 逆 向 ”) 移 动 , 所 滴 加 氨 水 的 浓 度 为 ________mol· L-1。(NH3· H2O 的电离平衡常数取 Kb=2×10-5mol· L-1) 思维启迪电离平衡表达式中的离子浓度是指达到平衡时溶液中存在的离子浓度, 并不一定是由弱电解质自身电离的。
+ 解析 (1)氨水与盐酸等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为 c(NH+ 4 )+c(H ) - + - =c(Cl-)+c(OH-),因 c(NH+ 4 )=c(Cl ),故有 c(H )=c(OH ),溶液显中性。Kb

[NH+ [OH-] 4 ]· = [NH · =(0.005 mol· L-1×10-7mol· L-1)/(a/2 mol· L-1-0.005 mol· L-1)= 3 H2O] 10-9/(a-0.01)mol· L-1。
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(2)NH+ NH+ H2O+H+;滴加氨水时 4 水解使 NH4NO3 溶液显酸性: 4 +H2O??NH3·
+ - 水的电离平衡将逆向移动; 溶液呈中性, 由电荷守恒可知 c(NH+ 4 )+c(H )=c(NO3 ) + - - +c(OH-),则 n(NH+ 4 )+n(H )=n(NO3 )+n(OH ),因为平衡后溶液呈中性,n(H + - )=n(OH-),则 n(NH+ L-1,反 4 )=n(NO3 )=a mol,设加入的氨水的浓度为 c mol·

应后溶液体积为 V L。 a mol· L-1×10-7mol· L-1 [NH4 ]· [OH ] V a -5 -1 由 Kb = [NH · = = 2 × 10 mol· L ,得 c = bc 200b 3 H2O] L-1 V mol·
+ -

mol· L-1。 答案 (1)中 10-9 mol· L-1 a-0.01 (2)NH+ H2O+H+ 4 +H2O??NH3· 逆向 a 200b

【示例 4】 (2010· 广东理综,31(3))H3BO3 溶液中存在如下反应: H3BO3(aq)+H2O(l)??[B(OH)4]-(aq)+H+(aq) 已知 0.70 mol· L-1 H3BO3 溶液中,上述反应于 298 K 达到平衡时,[H+]=2.0×10
-5

mol· L-1,[H3BO3]≈c 起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的

平衡常数 K(H2O 的平衡浓度不列入 K 的表达式中, 计算结果保留两位有效数字)。 解析 依题意 H3BO3(aq)+H2O(l)??[B(OH)4]-(aq)+H+(aq) 起始浓度 /mol· L
-1

0.70 0 2.0×10-5 0.70 2.0×10-5

0 2.0×10-5 2.0×10-5

0

转化浓度 /mol· L-1 平衡浓度 /mol· L
-1

{[B?OH?4]-}· [H+] 2.0×10-5×2.0×10-5 K= = ≈5.7×10-10 [H BO ] 0.70
3 3

答案 5.7×10-10

1.已知下面三个数据:7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10 分别是下列有关的三 种酸的电离常数,若已知下列反应可以发生: NaCN+HNO2===HCN+NaNO2
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NaCN+HF===HCN+NaF NaNO2+HF===HNO2+NaF 由此可判断下列叙述不正确的是( A.K(HF)=7.2×10-4 B.K(HNO2)=4.9×10-10 C.根据其中两个反应即可得出三种酸的强弱顺序 D.K(HCN)<K(HNO2)<K(HF) 解析 相同温度下,弱电解质的电离常数是比较弱电解质相对强弱的条件之一。 根据第一、第三两个反应可知三种一元弱酸的强弱顺序为:HF>HNO2>HCN。由 此可判断 K(HF)>K(HNO2)>K(HCN) ,其相对数据依次为 K(HF) = 7.2×10 - 4 , K(HNO2)=4.6×10-4,K(HCN)=4.9×10-10。 答案 B 2.(2011· 新课标全国,10)将浓度为 0.1 mol· L-1HF 溶液加水不断稀释,下列各量 始终保持增大的是( A.c(H+) C. B.Ka(HF) )。 )。

c?F-? c?H+? D. + c?HF? c?H ?

解析 HF 为弱酸,存在电离平衡:HF??H++F-。根据勒夏特列原理:当改变 影响平衡的一个条件, 平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动,但平衡的移动 不能完全消除这种改变,故加水稀释,平衡正向移动,但 c(H+)减小,A 错误; 电离平衡常数只受温度的影响,温度不变,电离平衡常数 Ka 不变,B 错误;当 溶液无限稀释时,c(F )不断减小,但 c(H )接近 10 C c?H ? n?H ? 错误; = ,由于加水稀释,平衡正向移动,所以溶液中 n(H+)增大, c?HF? n?HF?
+ + - + -7

c?F-? mol· L ,所以 + 减小, c?H ?
-1

n(HF)减小,所以 答案 D

c?H+? 增大,D 正确。 c?HF?

3.25 ℃时,弱酸的电离平衡常数如表所示,下列说法正确的是(

)。

10

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弱酸 Ka/mol· L
-1

CH3COOH 1.8×10
-5

HCN 4.9×10-
10

H2CO3 K1:4.3×10-7 K2:5.6×10-11

A.等物质的量浓度溶液的 pH 关系:pH(NaCN)> pH(Na2CO3)>pH(CH3COONa) B. a mol· L-1HCN 与 b mol· L-1NaOH 溶液等体积混合后所得溶液中 c(Na+)>c(CN


),则 a 一定小于 b

C.往冰醋酸中逐滴加水,溶液导电能力先增大,后减小
2- D. NaHCO3 和 Na2CO3 的混合液中: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO- 3 )+c(CO3 )

解 析

A

项 , 由 表 中 数 据 可 知 电 离 程 度 大 小 顺 序 为


CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO

3

, 所 以 溶 液 的

pH

大 小 顺 序 为

pH(Na2CO3)>pH(NaCN)>pH(CH3COONa), 错; B 项, 若 a=b, 反应生成 NaCN, 其溶液呈碱性,则 c(Na+)>c(CN-),错;C 项,往冰醋酸中逐滴加水时,醋酸的 电离程度增大,溶液中的离子浓度也增大,溶液导电能力增大,若继续稀释,则 离子浓度将减小,导电能力降低,对;D 项,NaHCO3 和 Na2CO3 的混合液中,
2- 由电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO- 3 )+2c(CO3 ),错。

答案 C

11

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素养 17

强弱电解质判定的实验方法 [方 法 规 律]

以证明某酸(HA)是弱酸为例 实验方法 测 0.01 mol· L-1 HA 的 pH 结论 pH=2,HA 为强酸 pH>2,HA 为弱酸 pH=7,HA 为强酸 pH>7,HA 为弱酸 若导电性相同,HA 为强酸;若 HA 导 电性比 HCl 弱,HA 为弱酸 若反应过程中 HA 产生 H2 较快且最终产 生 H2 较多,则 HA 为弱酸 若耗碱量相同,则 HA 为强酸;若 HA 耗碱量大,则 HA 为弱酸

室温下测 NaA 溶液的 pH 相同条件下,测相同浓度的 HA 溶液和 HCl 溶液的导电性 测定等体积、等 pH 的 HA 和盐酸分别 与足量锌反应产生 H2 的快慢及 H2 的量 测定等体积、等 pH 的 HA 和盐酸中和 碱的量

[当 场 指 导] 【典例】 为了证明一水合氨是弱电解质,甲、乙、丙、丁四位同学利用下面的 试剂进行实验:0.10 mol· L-1 氨水、NH4Cl 晶体、醋酸铵晶体、酚酞试剂、pH 试 纸、蒸馏水。 (1)甲用 pH 试纸测出 0.10 mol· L-1 氨水的 pH 为 10,据此他认定一水合氨是弱电 解质,你认为这一结论________(填“正确”、“不正确”或“无法确定”),并 说明理由___________。 (2)乙取出 10 mL 0.10 mol· L-1 氨水,用 pH 试纸测出其 pH 为 a,然后用蒸馏水稀 释至 1 000 mL,再用 pH 试纸测出其 pH 为 b,他认为只要 a、b 满足如下关系 ________(用等式或不等式表示)就可以确认一水合氨是弱电解质。 (3)丙取出 10 mL 0.10 mol· L-1 氨水,滴入 2 滴酚酞试液,显粉红色,再加入 CH3COONH4 晶体少量,颜色变浅;你认为这一方法能否证明一水合氨是弱电解 质,________(填“能”或“否”)。 (4) 丁 同 学 的 方 案 最 可 能 是 ( 答 出 实 验 操 作 方 法 、 现 象 与 结 论)___________________________________________________________。
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解析 (1)0.10 mol· L-1 的一元强碱溶液的 pH=13, 而弱碱溶液的 pH 因其不能完 全电离而小于 13,故甲的判断是正确的。(2)0.10 mol· L-1 的强碱溶液稀释到原体 积 100 倍后,其 pH 会减小 2,弱碱则因稀释会促进原来没有电离的碱分子又电 离出一部分 OH-而导致 pH 减小值小于 2。 (3)因少量晶体的加入对溶液体积的影 响可以忽略不计,故溶液颜色变浅只能是由于平衡移动使溶液中 OH-浓度减小 导致的,故以此现象可以判断一水合氨是弱电解质。 (4) 由于所给试剂中还有 NH4Cl 晶体没有用到,故丁同学的方案最可能是测量 NH4Cl 溶液的 pH。 答案 (1)正确
1

常温下 pH=10 的溶液中 c(OH-)=10-4 mol· L-1, 则 0.10 mol· L- (2)a-b<2 (3)能 (4)测量 NH4Cl 溶液的 pH,

氨水中的一水合氨没有完全电离

其 pH<7,证明一水合氨是弱电解质

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,如测 0.1 mol· L- 1 的 CH3COOH 溶液的 pH>1。 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 CH3COOH 溶液加水稀释 10 倍 1<pH<2。 角度三: 弱电解质形成的盐类能水解, 如判断 CH3COOH 为弱酸可用下面两个现 象: (1)配制某浓度的醋酸钠溶液,向其中加入几滴酚酞试液。现象:溶液变为浅红 色。 (2)用玻璃棒蘸取一定浓度的醋酸钠溶液滴在 pH 试纸上, 测其 pH。 现象: pH>7。 【应用】 用实验确定某酸 HA 是弱电解质。甲、乙两同学的方案如下: 甲:①称取一定质量的 HA 配制 100 mL 0.1 mol· L-1 的 HA 溶液;②用 pH 试纸 测出该溶液的 pH,即可证明 HA 是弱电解质。 乙:①用已知物质的量浓度的 HA 溶液、盐酸,分别配制 pH=1 的两种酸溶液 各 100 mL; ②分别取这两种溶液各 10 mL,加水稀释至 100 mL; ③各取相同体积的两种溶液装入两个试管中,同时加入纯度相同的锌粒,观察现 象,即可证明 HA 是弱电解质。

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(1)甲方案中, 说明 HA 是弱电解质的理由是测得溶液的 pH________1(填“>”、 “<”或“=”),乙方案中,说明 HA 是弱电解质的现象是________(填字母代 号)。 a.装盐酸的试管中放出 H2 的速度快 b.装 HA 溶液的试管中放出 H2 的速度快 c.两个试管中产生气体的速度一样快 (2)请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处:______________________。 (3)请你再提出一个合理而且比较容易操作的方案(药品可任用), 简明表述实验方 案:_________________________________。 答案 (1)> b (2)配制 pH=1 的 HA 溶液难以实现, 不妥之处在于难以控制加 (3)配制 NaA 溶液,测其 pH>7,即证明 HA 是弱电

入锌粒的形状、大小相同 解质(其他合理答案也可)

14

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