2019_2020学年高中化学专题3溶液中的离子反应第一单元第2课时电离平衡常数、水的离子积学案.docx

电离平衡常数、水的离子积核心素养发展目标1.证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识电离平衡常数、电离度的意义，建立电离平衡常数的表达式书写、计算和“强酸制弱酸”的思维模型。2.变化观念与平衡思想：认识水的电离存在电离平衡，了解水的电离平衡的影响因素，知道水的离子积常数，会分析水的电离平衡移动。一、电离平衡常数1概念在一定温度下，当弱电解质达到电离平衡时，弱电解质电离出的各离子浓度幂之积与溶液中未电离的分子浓度的比值(为一常数)，简称电离常数，用K表示。2表达式(1)CH3COOH的电离常数表达式是Ka。(2)NH3H2O的电离常数表达式是Kb。(3)H2S在水溶液中分两步电离，即H2SHHS、HSHS2，其电离常数表达式分别为Ka1、Ka2。3意义表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强。4电离常数的影响因素(1)电离常数的大小由弱电解质本身的性质决定，同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，K值越大，电离程度越大。(2)同一弱电解质在同一温度下改变浓度时，其电离常数不变。(3)多元弱酸电离常数：K1K2K3，其酸性主要由K1大小决定。例1下列说法正确的是()A电离常数受溶液浓度的影响B电离常数可以表示弱电解质的相对强弱CKa大的酸溶液中c(H)一定比Ka小的酸溶液中的c(H)大DH2CO3的电离常数表达式：K答案B解析电离平衡常数是与温度有关的函数，与溶液浓度无关，故A项错误；酸中c(H)既跟酸的电离常数有关，也跟酸的浓度有关，故C项错误；碳酸是分步电离的，第一步电离常数表达式为K1，第二步电离常数为K2，故D项错误。考点电离平衡常数与电离度题点电离平衡常数表达式及其意义思维启迪(1)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关，同一温度下，不论弱酸、弱碱的浓度如何变化，电离常数都是定值。(2)弱电解质的电离常数只受温度变化的影响。升高温度，电离常数增大。例2由表格中的电离常数判断可以发生的反应是()化学式电离常数HClOK3.0108H2CO3K14.3107K25.61011A.NaClONaHCO3=HClONa2CO3B2HClONa2CO3=2NaClOCO2H2OC2NaClOCO2H2O=2HClONa2CO3DNaClOCO2H2O=HClONaHCO3答案D解析依据电离常数分析可知酸性由强至弱为H2CO3HClOHCO，根据强酸可以制取弱酸的原理分析，A项与HClOHCO矛盾，错误；B项与H2CO3HClO矛盾，错误；C项与H2CO3HClOHCO矛盾，反应应该生成碳酸氢钠，错误；D项，与H2CO3HClOHCO吻合，正确。考点电离平衡常数与电离度题点电离平衡常数的应用相关链接电离平衡常数的应用1根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离平衡常数越大，酸性(或碱性)越强。2根据电离平衡常数，判断电离平衡的移动方向。如在一定浓度的CH3COOH溶液中K；稀释一倍后，假设平衡不移动，则QK，QK，平衡向电离方向移动。3根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化，但电离平衡常数不变，考题中经常利用电离平衡常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如：0.1molL1CH3COOH溶液加水稀释，加水稀释时，c(H)减小，Ka值不变，则增大。二、电离度1定义弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括已电离和未电离的)的百分率，称为电离度，通常用表示。2数学表达式100%或100%或100%3意义(1)电离度实质上是一种平衡转化率。表示弱电解质在水中的电离程度。(2)同一弱电解质的浓度不同，电离度也不同，溶液越稀，电离度越大。4影响因素：以0.1molL1CH3COOH为例外因变化加水升温加NaOH加H2SO4电离度()增大增大增大减小H数目增多增多减少增多c(H)减小增大减小增大导电能力减弱增强增强增强影响弱电解质溶液的电离度的因素(1)温度：升高温度，电离平衡正向移动，电离度增大。(2)浓度：加水稀释，电离平衡正向移动，电离度增大。即浓度越大，电离度越小；浓度越小，电离度越大。例3已知醋酸达到电离平衡后，改变某条件使平衡向电离方向移动，下列说法正确的是()A醋酸的电离度一定变大B发生电离的分子总数增多C溶液的pH一定减小D溶液的导电能力一定变强答案B例4在一定温度下，已知amolL1的一元弱酸HA溶液中，电离度为，电离平衡常数为K，试推导a、K三者之间关系_。答案K解析HAHAaaaaK。三、水的电离1水的电离(1)水是一种极弱的电解质。(2)水的电离方程式为H2OH2OH3OOH，简写为H2OHOH。(3)水的电离平衡常数K电离。2水的离子积常数(1)概念：一定温度下，因为K电离为常数，所以c(H)c(OH)K电离c(H2O)为一新常数，叫作水的离子积常数，简称水的离子积，记为Kw。(2)表达式Kwc(H)c(OH)。(3)影响因素Kw只受温度的影响，与溶液的酸碱性无关；温度升高，Kw增大；25时，Kw1.01014。3外界条件对水的电离平衡的影响分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OHOHH0的影响，并填写下表：改变条件平衡移动方向c(H)c(OH)水的电离程度Kw升高温度右移增大增大增大增大加入酸左移增大减小减小不变加入碱左移减小增大减小不变加入活泼金属(如Na)右移减小增大增大不变(1)25时，Kw1.01014，不仅适用于纯水(或其他中性溶液)，也适用于酸、碱、盐的稀溶液。(2)在不同溶液中，c(H)、c(OH)可能不同，但任何溶液中由水电离出的c(H)与c(OH)一定相等。Kwc(H)c(OH)中，c(H)、c(OH)均指整个溶液中所有H和OH的总物质的量浓度。(3)Kw只与温度有关，温度升高，Kw增大。例5(2018浙江慈溪中学高二月考)25时，水的电离达到平衡：H2OHOHH0，下列叙述正确的是()A向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH)降低B向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H)增大，Kw不变C向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H)降低D将水加热，Kw增大，c(H)不变答案B解析A项，加入稀氨水，NH3H2O存在电离平衡：NH3H2ONHOH，c(OH)增大，使水的电离平衡逆向移动，错误；B项，加入NaHSO4,NaHSO4在水溶液中电离：NaHSO4=NaHSO，c(H)增大，使水的电离平衡逆向移动，由于温度不变，Kw不变，正确；C项，CH3COOHCH3COOH，使c(H)增大，使水的电离平衡逆向移动，错误；D项，升温，Kw增大，c(H)增大，错误。考点水的电离题点条件改变对水的电离平衡的影响思维启迪运用平衡移动原理可以多角度分析水的电离平衡中的相关问题，得出：(1)促进水的电离平衡的因素有升温、加入能消耗H或OH的物质(如加活泼金属)；(2)抑制水的电离平衡的因素有降温、加入酸(或强酸的酸式盐)、加入碱。例6(2018长春校级月考)某温度下，纯水的c(H)2107molL1，则此时c(OH)为_molL1；若温度不变，滴入稀盐酸使c(H)0.5molL1，则溶液中c(OH)为_molL1，由水电离产生的c(H)为_molL1，此时温度_(填“高于”“低于”或“等于”)25。答案21078101481014高于解析纯水电离出的c(H)c(OH)2107molL1，故Kw4101411014，故此时温度高于25。温度不变，滴入稀盐酸使c(H)0.5molL1，则溶液中c(OH)molL181014molL1c(OH)水。考点水的电离题点水电离出的c(H)或c(OH)的计算思维启迪水电离出的c(H)或c(OH)的计算思路Kw表达式中c(H)、c(OH)均表示整个溶液中所有H、OH的总物质的量浓度，但是一般情况下有(1)酸溶液中Kwc(H)酸c(OH)水(忽略水电离出的H的浓度)。(2)碱溶液中Kwc(H)水c(OH)碱(忽略水电离出的OH的浓度)。(3)外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c(H)与水电离出的c(OH)一定相等。(4)室温下，由水电离出的c(H)11013molL1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。1.25时，0.1molL1稀醋酸加水稀释，图中的纵坐标y可以是()A溶液中的n(H)B醋酸的电离平衡常数C溶液的导电能力D醋酸的电离度答案C解析0.1molL1稀醋酸加水稀释，电离度增大，n(H)增大，因此A和D均错；电离平衡常数只与温度有关，因此稀释时电离平衡常数不变，B错；加水稀释时溶液中离子浓度减小，溶液的导电能力降低，C对。2向纯水中加入少量NaHSO4固体，在温度不变时，溶液中()Ac(H)/c(OH)增大Bc(H)减小C水中c(H)与c(OH)的乘积增大Dc(OH)增大答案A解析水存在电离平衡：H2OHOH，加入NaHSO4固体，c(H)增大，c(OH)减小，c(H)c(OH)不变，c(H)/c(OH)增大。考点水的电离题点酸碱对水电离平衡的影响3下列数据不一定随温度升高而增大的是()A活化分子百分数B化学平衡常数C弱酸或弱碱的电离平衡常数D水的离子积常数答案B解析升高温度，反应的活化分子百分数增加，故A不选；化学反应的平衡常数与温度的关系和反应的吸放热之间有关系，只有吸热反应，升温，平衡常数增加，但是放热反应，升温，平衡常数减小，故B选；电离过程是吸热的，升温可以使电离平衡常数增加，故C不选；水的电离是吸热过程，水的离子积常数随温度升高而增大，故D不选。4在相同温度下，0.01molL1NaOH溶液和0.01molL1的盐酸相比，下列说法正确的是()A两溶液中由水电离的c(H)都是1.01012molL1BNaOH溶液和盐酸中由水电离出c(OH)分别为1.0102molL1、1.01012molL1C两溶液中由水电离出的c(H)相等D两者都促进了水的电离答案C解析若该温度下水的离子积常数为Kw(这里没有说是25 )，则在0.01 molL1的NaOH溶液中，由水电离的c(H) molL1。在0.01 molL1的HCl溶液中，由水电离出的c(H)c(OH)水电离 molL1。考点水的电离题点水电离出的c(H)或c(OH)的计算5将0.1molL1的氨水加水稀释，下列说法正确的是()A.的值减小BOH的物质的量减小C.的值减小DNH的浓度减小答案D解析在氨水中，存在电离平衡：NH3H2ONHOH，当加水稀释时，电离平衡正向移动，使电离出的n(NH)增大，溶液中的n(NH3H2O)减小，则的值增大，A项错误；加水稀释，电离平衡正向移动，所以OH的物质的量增大，B项错误；加水稀释c(NH)、c(OH)、c(NH3H2O)都减小，但是Kb的值不变，C项错误、D项正确。考点弱电解质的电离平衡及移动题点弱电解质稀释变化分析6已知7.2104、4.6104、4.91010分别是三种酸的电离平衡常数。若这三种酸可发生如下反应：NaCNHNO2=HCNNaNO2NaCNHF=HCNNaFNaNO2HF=HNO2NaF则下列叙述中不正确的是()AHF的电离平衡常数为7.2104BHNO2的电离平衡常数为4.91010C根据两个反应即可知三种酸的相对强弱DHNO2的电离平衡常数比HCN的大，比HF的小答案B解析根据强酸制弱酸的原理，题给三个反应中，第个反应说明酸性HNO2HCN，第个反应说明酸性HFHNO2，故HF、HNO2、HCN的酸性依次减弱。相同条件下，酸的酸性越强，电离平衡常数越大，据此可以将三个电离平衡常数与酸对应起来。考点电离平衡常数与电离度题点电离平衡常数的应用7已知氢氟酸、醋酸、氢氰酸(HCN)、碳酸在室温下的电离常数分别为HFKa3.5104CH3COOHKa1.8105HCNKa4.91010H2CO3Ka14.3107Ka25.61011根据上述数据，回答下列问题：(1)四种酸中酸性最强的是_，四种酸中酸性最弱的是_。(2)写出H2CO3电离方程式：_。(3)写出足量的氢氟酸与碳酸钠溶液混合反应的化学方程式：_。答案(1)HFHCN(2)H2CO3HCOH、HCOCOH(3)2HFNa2CO3=2NaFH2OCO2解析(1)四种酸中HF的电离平衡常数最大，则HF酸性最强，HCN的电离平衡常数最小，则HCN酸性最弱。(2)碳酸为二元弱酸，分步电离，以第一步电离为主，电离方程式为H2CO3HCOH、HCOCOH。(3)HF酸性比H2CO3强，可发生反应生成NaF、CO2和H2O，反应的化学方程式为2HFNa2CO3=2NaFH2OCO2。题组一电离平衡常数及其应用1已知25时，K1.8105，其中K是该温度下CH3COOH的电离平衡常数。下列说法正确的是()A向该溶液中加入一定量的硫酸，K增大B升高温度，K增大C向CH3COOH溶液中加入少量水，K增大D向CH3COOH溶液中加入少量氢氧化钠溶液，K增大答案B解析电离常数作为一种化学平衡常数，与浓度无关，只受温度影响。考点电离平衡常数与电离度题点电离平衡常数表达及其意义2在25时，0.1molL1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液，它们的电离常数分别为4.6104、1.77104、4.91010、K14.4107和K24.71011，其中氢离子浓度最小的是()AHNO2BHCOOHCHCNDH2CO3答案C解析由电离常数的大小可知，酸性由强到弱的顺序是：HNO2HCOOHH2CO3HCN，故c(H)最小的是HCN。考点电离平衡常数与电离度题点电离平衡常数的应用3(2018中山大学附中期中)已知电离平衡常数H2SO3：H2SO3HSOHK11.54102，HSOSOHK21.02107；H2CO3：H2CO3HCOHK14.4107，HCOCOHK24.71011，则溶液中不可以大量共存的离子组是()AHSO、COBHSO、HCOCSO、HCODSO、CO答案A解析A项，因为HSO的电离平衡常数比HCO的电离平衡常数大，所以酸性HSOHCO，所以HSO、CO不能大量共存，故选A。4已知氨水在298 K时的电离常数Kb1.8105，氨水溶液中c(OH)2.40103 molL1，这种氨水的浓度(molL1)是()A5.60B0.32C3.20D1.80答案B解析根据NH3H2ONHOH，假设原氨水的浓度为xmolL1，则平衡时，c(OH)c(NH)2.40103molL1，c(NH3H2O)(x2.40103) molL1，代入平衡常数表达式得：Kb1.8105，解得x0.32。题组二外界条件对水的电离平衡的影响5下列操作中，能使电离平衡H2OHOH，向右移动且溶液呈碱性的是()A向水中加入NaHSO4溶液B向水中加入少量金属钠C向水中加入NaOH溶液D将水加热到100，使pH6答案B解析向水中加入NaHSO4溶液，溶液中c(H)增大，抑制水的电离，平衡向左移动，A错误；向水中加入少量金属钠，消耗水电离产生的H，使水的电离平衡向右移动，c(OH)增大，溶液呈碱性，B正确；向水中加入NaOH溶液，溶液中c(OH)增大，抑制水的电离，平衡向左移动，C错误；将水加热到100 ，使pH6，但c(H)c(OH)的溶液呈中性，D错误。考点水的电离题点条件改变对水的电离平衡的影响6(2018山东师大附中质检)某温度下，向c(H)1106molL1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液中c(H)1103molL1。下列对该溶液的叙述不正确的是()A该温度高于25B由水电离出来的H的浓度为11011molL1C加入NaHSO4晶体抑制水的电离D取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH)增大答案B解析25 时，纯水中c(H)1107 molL1，c(H)1106 molL1说明水的电离得到促进，故T25 ，A项正确；c(H)1106 molL1，水的离子积常数为11012，Kwc(H)c(OH)，当c(H)1103 molL1时，c(OH)1109 molL1，故由水电离出来的c(H)1109 molL1，B项错误；NaHSO4电离生成氢离子，对水的电离起抑制作用，水的电离程度减小，C项正确；温度不变时，Kw不变，加水稀释，c(H)减小，Kwc(H)c(OH)，所以c(OH)增大，D项正确。考点水的电离题点酸碱对水电离平衡的影响7水的电离过程为H2OHOH，在25时，水的离子积Kw1.01014；在35时，水的离子积Kw2.11014。则下列叙述正确的是()Ac(H)随着温度的升高而降低B35时，c(H)c(OH)C35时的水比25时的水电离程度小D水的电离是吸热过程答案D解析由题中条件可以看出，温度升高时，Kw增大。25 时，c(H)c(OH)1107 molL1；35时，c(H)c(OH)1.45107molL1。温度升高，c(H) 和c(OH) 都增大，且始终相等，水的电离程度也增大，因温度升高平衡向正方向移动，故水的电离为吸热过程。考点水的电离题点温度对水电离平衡的影响825时，相同物质的量浓度的下列溶液：NaClNaOHH2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是()ABCD答案C解析分析三种物质可知、抑制水的电离，不影响水的电离平衡，在中H2SO4为二元强酸，产生的c(H)大于NaOH产生的c(OH)，抑制程度更大，故顺序为。考点水的电离题点酸碱对水电离平衡的影响题组三对水的离子积常数的理解及应用9常温下，某溶液中由水电离产生的c(H)11011molL1，则该溶液的pH可能是()A4B7C8D11答案D解析由题意知由水电离产生的c(H)11011 molL1(2)H2O、H2B、HB、H、B2、OH(3)H2AHAH、HAA2HNaHA=NaHA、HAA2H15(2018河北正定中学期末考试)在水的电离平衡中，c(H)和c(OH)的关系如图所示：(1)A点水的离子积为1.01014，B点水的离子积为_。造成水的离子积变化的原因是_。(2)下列说法正确的是_(填字母)。a图中A、B、D三点处Kw的大小关系：BADbAB线上任意点的溶液均显中性cB点溶液的pH6，显酸性d图中温度T1T2(3)T2时，若向溶液中滴加盐酸，能否使体系处于B点位置？为什么？_。(4)T2时，若盐酸中c(H)5104molL1，则由水电离产生的c(H)_。