高中化学第三章水溶液中的离子平衡第一节弱电解质的电离第2课时弱电解质的电离平衡学案新人教版.docx

第2课时弱电解质的电离平衡目标导航1.理解电离平衡的概念。2.了解电离度的概念及其简单的计算。3.能运用电离平衡原理解释弱电解质在水溶液中的电离情况。一、弱电解质的电离平衡1定义在一定条件下(如温度和浓度)，电解质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，溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化，电离过程达到电离平衡状态。2建立过程(用vt图像描述)3特征4外界条件对电离平衡的影响内因：弱电解质本身的性质。外因：浓度、温度、加入试剂等。5电离过程是可逆过程，可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 molL1CH3COOH溶液为例：CH3COOHCH3COOH(正向吸热)。实例(稀溶液)CH3COOHCH3COOHH0改变条件加水稀释加入少量冰醋酸加入HCl(g)加入NaOH(s)加入镁粉升温加入CH3COONa(s)平衡移动方向向右向右向左向右向右向右向左n(H)增大增大增大减小减小增大减小c(H)减小增大增大减小减小增大减小c(CH3COO)减小增大减小增大增大增大增大c(CH3COOH)减小增大增大减小减小减小增大导电能力减弱增强增强增强增强增强增强【方法导引】弱电解质的电离平衡是化学平衡的一种表现形式，完全具有化学平衡的特征和本质，对它进行分析、判断的原理与化学平衡相同。【合作探究】1电离平衡右移，电解质分子的浓度一定减小吗？离子浓度一定增大吗？答案都不一定。如对于CH3COOHCH3COOH平衡后，加入冰醋酸，c(CH3COOH)增大，平衡右移，根据勒夏特列原理，只能“减弱”而不能“消除”，再次平衡时，c(CH3COOH)比原平衡时大；加水稀释或加少量NaOH固体，都会引起平衡右移，但c(CH3COOH)、c(H)都比原平衡时要小。2冰醋酸加水稀释过程中c(H)是如何变化的？写出变化图，并说明原因。答案在向醋酸中加水之前，醋酸分子尚未电离，c(H)0。在加水稀释之后，醋酸的电离开始随着水的逐渐加入，电离平衡逐渐向生成CH3COO和H的方向移动。在此过程中V(溶液)和n(H)都逐渐增大。c(H)从0开始增加。随着水的加入，虽然促进CH3COOH的电离，但由于V(溶液)的增加，c(H)呈减小趋势。如图所示二、电离平衡常数(K)、电离度()1电离常数(1)表示方法ABABK弱电解质的电离常数表达式中的c(A)、c(B)和c(AB)均为达到电离平衡后各粒子在溶液中的浓度值，并不是直接指溶质的物质的量浓度值，并且在温度一定时，其电离常数就是一个定值。一元弱酸、一元弱碱的电离常数。例如：CH3COOHCH3COOHKaNH3H2ONHOHKb多元弱酸、多元弱碱的电离常数。多元弱酸的电离是分步进行的，每步都有相应的电离常数，通常用Ka1，Ka2，Ka3等来分别表示。例如：H3PO4HH2POKa1H2POHHPOKa2HPOHPOKa3多元弱酸各步的电离常数大小的比较为Ka1Ka2Ka3，因此多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。多元弱碱的电离与多元弱酸的电离情况相类似，但多元弱碱的电离可写成一步。(2)影响因素电离常数只与温度有关，升高温度，K值增大。(3)电离常数的意义表示多元弱酸溶液中离子浓度的关系。H3PO4分三步电离，第一步最强(Ka17.5103)，第二步弱(Ka26.2108)，第三步最弱(Ka32.21013)，c(H)c(H2PO)c(HPO)c(PO)c(OH)。H2S分两步电离，第一步强(Ka19.1108)，第二步弱(Ka21.11012)，c(H)c(HS)c(S2)c(OH)根据电离常数的大小，可以估算弱电解质电离的程度。例如，在相同条件下，K值越大，弱酸的电离程度越大，酸性越强。在相同条件下，常见弱酸的酸性强弱关系为H3PO4HFCH3COOHH2CO3H2SHClO。2电离度(1)弱电解质的电离度用表示则100%，或100%，或100%。(2)影响电离度的因素温度升高温度，电离平衡向正反应方向移动，电离度增大。浓度加水稀释，电离平衡向正反应方向移动，电离度增大。即浓度越大，电离度越小，浓度越小，电离度越大。(3)意义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。温度相同，浓度也相同时，不同弱电解质的电离度是不同的。【合作探究】1H2CO3的电离平衡常数Kal4.3107，Ka25.61011，它的Kal、Ka2差别很大的原因：_。(从电离平衡的角度解释)答案第一步电离产生的H对第二步的电离起抑制作用2在Na2CO3中加醋酸产生CO2气体，试从电离平衡常数的角度解释原因：_ _。已知：K(CH3COOH)1.7105；K(H2CO3)4.3107。答案醋酸的电离平衡常数大，酸性强，较强的酸可制备较弱的酸一、外界条件对弱电解质电离平衡的影响【例1】已知0.1 molL1的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COOH，要使溶液中c(H)/c(CH3COOH)的比值增大，可以采取的措施是()A加少量烧碱溶液 B加CH3COONa(s)C加少量冰醋酸 D加水解析CH3COOHCH3COOH，Ka。A项，加少量烧碱溶液时，OH消耗了H，c(H)降低，平衡右移，达新平衡时c(CH3COO)增大，而Ka不变，故c(H)/c(CH3COOH)减小；B项，加CH3COONa(s)，c(H)减小，c(CH3COOH)增大，其比值减小；C项，加入少量冰醋酸，c(H)、c(CH3COOH)的浓度均增大，但c(H)增大的幅度小于c(CH3COOH)增大的幅度，故c(H)/c(CH3COOH)比值减小；D项，加水稀释，平衡右移，H的量增多，CH3COOH的量减小，故c(H)/c(CH3COOH)的比值增大。答案D【方法技巧】外界条件对电离平衡影响的规律(1)升高温度平衡向电离的方向移动；降低温度平衡向离子结合成分子的方向移动。(2)加水稀释平衡向电离的方向移动。电解质溶液的浓度越小其电离程度就越大。(3)加入含有弱电解质离子的强电解质时平衡向离子结合成分子的方向移动。(4)加入能与弱电解质离子反应的物质时电离平衡向电离的方向移动。变式训练1某浓度的氨水中存在下列平衡：NH3H2ONHOH，若想增大NH的浓度，而不增大OH的浓度，应采取的措施是()A适当升高温度 B加入NaCl固体C通入NH3 D加入少量盐酸答案D解析升高温度，平衡向右移动，c(NH)、c(OH)都增大；加入NaCl固体，平衡不移动；通入NH3平衡向右移动，c(NH)、c(OH)都增大；加入少量盐酸，H与OH反应使c(OH)下降，平衡向右移动，使c(NH)增大。二、电离平衡常数及其应用【例2】已知25 时，Ka(CH3COOH)1.75105。(1)向0.1 molL1醋酸溶液中加入一定量1 molL1盐酸时，上式中的数值是否发生变化？为什么？(2)若醋酸的起始浓度为0.010 molL1，平衡时c(H)是多少？解析(1)一定温度时，电离常数不随浓度的变化而变化。加入一定量盐酸，平衡向左移动，c(H)增大、c(CH3COO)减小、c(CH3COOH)增大，比值不变，仍为1.75105。(2)CH3COOH CH3COOH 0.010 0 0 0.010c(H) c(H) c(H)故有1.75105。由于c(H)很小，0.010c(H)0.010，那么，c(H)4.18104 molL1。答案(1)不变电离常数不随浓度变化而变化，在一定温度下是一个常数(2)4.18104 molL1【思维模式】有关电离平衡的计算依照化学平衡计算中“列三行”(或“列两行”)的方法，通过起始浓度、消耗浓度、平衡浓度，结合Ka(Kb)、等条件便可以轻松地进行电离平衡的有关计算。由、Ka可推出c(H)的常用计算公式有：c(H)c，c(H)，与Ka的关系为。同样，对于一元弱碱来说，c(OH)c。变式训练20.10 molL1HA溶液中有1%的HA电离，则HA的电离平衡常数Ka为()A1.0105 B1.0107C1.0108 D1.0109答案A解析电离出的HA的物质的量浓度为：c(HA)0.10 molL11%1.0103molL1，根据：HAHA，则平衡时：c(H)c(A)1.0103molL1，c(HA)平0.10 molL11.0103molL11.0101molL1，将有关数据代入平衡常数表达式得：Ka1.0105。1下列说法正确的是()A根据溶液中有CH3COOH、CH3COO和H即可证明CH3COOH达到电离平衡状态B根据溶液中CH3COO和H的物质的量浓度相等可证明CH3COOH达到电离平衡状态C当NH3H2O达到电离平衡时，溶液中NH3H2O、NH和OH的浓度相等DH2CO3是分步电离的，电离程度依次减弱答案D解析该题考查了电离平衡的判断及其特点。溶液中除电解质电离出的离子外，还存在电解质分子，能证明该电解质是弱电解质，但不能说明达到平衡状态，A错误；根据CH3COOHCH3COOH知即使CH3COOH电离未达到平衡状态，CH3COO和H的浓度也相等，B错误；NH3H2O达到电离平衡时，溶液中各粒子的浓度不变，而不是相等，何况NH3H2O电离程度是很小的，绝大多数以NH3H2O的形式存在，C错误；H2CO3是二元弱酸，分步电离且电离程度依次减小，D正确。2下列对氨水溶液中存在的电离平衡NH3H2ONHOH叙述正确的是()A加水后，溶液中n(OH)增大B加入少量浓盐酸，溶液中c(OH)增大C加入少量浓NaOH溶液，电离平衡正向移动D加入少量NH4Cl固体，溶液中c(NH)减少答案A解析A项，加水使NH3H2O电离平衡右移，n(OH)增大；B项，加入少量浓盐酸使c(OH)减小；C项，加入浓NaOH溶液，电离平衡向左移动；D项，加NH4Cl固体，c(NH)增大。3在100 mL 0.1 molL1的醋酸溶液中，欲使醋酸的电离度增大，H浓度减小，可采用的方法是()A加热B加入100 mL 0.1 molL1的醋酸溶液C加入少量的0.5 molL1的硫酸D加入少量的1 molL1的NaOH溶液答案D解析A项，加热促进电离，H浓度增大；B项，H浓度不变；C项，加H2SO4抑制电离，但H浓度增大；D项，加入NaOH，OH与H反应，平衡向右移动，H浓度减小。420 时在0.5 L 0.2 molL1的HA溶液中，有0.005 mol 的HA电离成离子，求该温度下的电离度。答案100%5%解析根据100%进行计算。5H2S溶于水的电离方程式为_。(1)向H2S溶液中加入CuSO4溶液时，电离平衡向_移动，c(H)_，c(S2)_。(2)向H2S溶液中加入NaOH固体时，电离平衡向_移动，c(H)_，c(S2)_。(3)若将H2S溶液加热至沸腾，c(H2S)_。(4)若要增大H2S溶液中c(S2)，最好加入_。答案H2SHHS，HSHS2(1)右增大减小(2)右减小增大(3)减小(4)NaOH固体解析H2S是二元弱酸，在水溶液中是分两步电离的，其电离方程式应为H2SHHS，HSHS2对(1)，当加入CuSO4溶液时，因发生反应Cu2S2=CuS，使平衡右移，导致c(H)增大，但c(S2)减小。对(2)，当加入NaOH固体时，因发生反应HOH=H2O，使平衡右移，导致c(H)减小，但c(S2)增大。对(3)，当加热H2S溶液至沸腾时，因H2S挥发，使c(H2S)减小。对(4)，增大c(S2)最好是加入只与H反应的物质，可见加入强碱如NaOH固体最适宜。 基础过关一、弱电解质的电离平衡1下列有关“电离平衡”的叙述正确的是()A电解质在溶液里达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度相等B达到电离平衡时，由于分子和离子的浓度不再发生变化，所以说电离平衡是静态平衡C电离平衡是相对的、暂时的，外界条件改变时，平衡可能会发生移动D电解质达到电离平衡后，各离子的浓度相等答案C解析A项，达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度均不变，但未必相等；B项，达到电离平衡时，分子仍然要电离为离子，离子也要结合为分子，只是二者速率相等，即电离平衡是动态平衡；D项，达到电离平衡时，电解质溶液中各离子的浓度不变，但不一定相等。2将1 mol冰醋酸加入到一定量的蒸馏水中最终得到1 L溶液。下列各项中，表明已达到电离平衡状态的是()A醋酸的浓度达到1 molL1BH的浓度达到0.5 molL1C醋酸分子的浓度、醋酸根离子的浓度、H的浓度均为0.5 molL1D醋酸分子电离成离子的速率和离子重新结合成醋酸分子的速率相等答案D解析在未电离时c(CH3COOH)1 molL1，当醋酸、H、CH3COO的浓度不再变化时(但此时三者的浓度不一定是0.5 molL1)，醋酸的电离达到平衡状态，故A、B、C均错。依据平衡状态的标志即弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电解质分子的速率相等，可知D项正确。二、外界条件对电离平衡的影响3已知相同条件下，HClO的电离常数小于H2CO3的第一级电离常数。为了提高氯水中HClO的浓度，可加入()AHCl BCaCO3(s)CH2O DNaOH(s)答案B解析分析Cl2H2OHClHClO；加入HCl，平衡左移，c(HClO)减小；加入水，平衡右移但c(HClO)减小；加入NaOH，H及HClO均与OH反应，平衡右移但c(HClO)减小(生成了NaCl和NaClO)；加入CaCO3，H与CaCO3反应使平衡右移，而HClO不与CaCO3反应，因而c(HClO)增大。4在25 时，用蒸馏水稀释1 molL1的醋酸溶液至0.01 molL1，随着溶液的稀释，下列各项中始终保持增大趋势的是()A. B.C. D.答案A解析对于CH3COOHHCH3COO，K是一定值，稀释过程中c(CH3COO)减小，所以增大，、均减小。5向0.1 molL1 CH3COOH溶液中加入少量的CH3COONa晶体时，会引起()A溶液的pH增大B溶液中的c(H)增大C溶液的导电能力减弱D溶液中的c(OH)减小答案A解析CH3COOHCH3COOH，当加入CH3COONa晶体时，溶液中c(CH3COO)增大，平衡向左移动，c(H)减小，pH增大，c(OH)增大，但溶液中离子浓度增大，导电性增强，故选A。6在醋酸中存在电离平衡：CH3COOHCH3COOH，要使电离平衡右移且c(H)增大，应采取的措施是()A加入NaOH(s) B加入盐酸C加蒸馏水 D升高温度答案D解析加入NaOH(s)、蒸馏水、升高温度均能使平衡右移，但加入NaOH、蒸馏水时c(H)减小，升高温度时c(H)增大。7将浓度为0.1 molL1 HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是()Ac(H) BKa(HF)C. D.答案D解析HF溶液加水稀释，平衡向右移动，所以增大。选D项正确。三、电离平衡常数、电离度8下列说法正确的是()A电离平衡常数受溶液浓度的影响B电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱C电离常数大的酸溶液中c(H)一定比电离常数小的酸溶液中大DH2CO3的电离常数表达式：K答案B解析电离平衡常数是温度的函数，与溶液浓度无关，所以A项错误；电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，故B项正确；酸中c(H)既跟酸的电离常数有关，还跟酸的浓度有关，所以C项错误；D项中碳酸是分步电离的，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。9已知下面三个数据：7.2104、4.6104、4.91010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：NaCNHNO2=HCNNaNO2NaCNHF=HCNNaFNaNO2HF=HNO2NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是()AK(HF)7.2104BK(HNO2)4.91010C根据两个反应即可得出一元弱酸的酸性强弱顺序为HFHNO2HCNDK(HCN)K(HNO2)HNO2HCN。由此可判断K(HF)K(HNO2)K(HCN)，其对应数据依次为K(HF)7.2104，K(HNO2)4.6104，K(HCN)4.91010。10由表中的电离平衡常数判断可以发生的反应是()酸电离常数(25 )碳酸Kal4.3107Ka25.61011次溴酸Ka2.4109A.NaBrONaHCO3=HBrONa2CO3B2HBrONa2CO3=2NaBrOH2OCO2CHBrONaHCO3=NaBrOH2OCO2DNaBrOCO2H2O=NaHCO3HBrO答案D解析相同温度下，酸的电离平衡常数越大，酸的酸性越强，根据表中数据知，酸性强弱顺序是H2CO3HBrOHCO。根据“强酸可以制弱酸”进行判断。A选项，HBrO的酸性大于HCO，所以HBrONa2CO3=NaBrONaHCO3能发生，故A错误；B选项，酸性：H2CO3HBrO，所以碳酸钠和次溴酸反应不能生成二氧化碳，故B错误；C选项，酸性：H2CO3HBrO，所以次溴酸和碳酸氢钠不反应，故C错误；D选项，酸性：H2CO3HBrOHCO，所以碳酸能和次溴酸钠反应生成碳酸氢钠和次溴酸，故D正确。能力提升11.一定温度下，冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示。请回答下列问题：(1)O点为什么不导电_。(2)a、b、c三点c(H)由大到小的顺序是_ _。(3)a、b、c三点中醋酸的电离程度最大的点是_点。(4)若使c点溶液中的c(CH3COO)提高，可采取的措施是_(填字母序号)。A加热 B加很稀的NaOH溶液C加固体KOH D加水E加固体CH3COONa F加锌粉答案(1)冰醋酸中只有分子，无自由移动的离子(2)bac(3)c(4)ACEF解析(1)因冰醋酸中没有水，CH3COOH还没有发生电离，因而此时尚无可自由移动的离子。(2)在稀释过程中，c(H)与c(CH3COO)是相等的，导电能力越强，说明溶液中c(H)、c(CH3COO)越大。(3)b点表示溶液中离子浓度刚好达到最大值，在这之前加水时离子浓度逐渐增大，冰醋酸电离程度逐渐增大，而在这之后再稀释时醋酸电离程度还会继续增大，但c(H)、c(CH3COO)却逐渐减小。(4)使c点溶液中c(CH3COO)增大的措施有：加热、加入醋酸盐或能与H反应的物质。12在a、b两支试管中，分别装入形态相同、质量相等的一颗锌粒，然后向两支试管中分别加入相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空白：(1)a、b两支试管中的现象：相同点是_；不同点是_；原因是_。(2)a、b两支试管中生成气体的体积开始时是V(a)_V(b)；反应完毕后生成气体的总体积是V(a)_V(b)：原因是_ _。答案(1)都产生无色气泡a中反应速率较快盐酸是强酸，醋酸是弱酸，盐酸溶液中c(H)大(2)大于等于开始反应时，盐酸溶液中H浓度较大，但稀盐酸和稀醋酸中H的总的物质的量相等解析锌粒与酸反应的实质是Zn与酸电离出的H发生置换反应产生H2，c(H)越大，产生H2的速率越快。HCl是强电解质，CH3COOH是弱电解质，在起始的物质的量浓度相同时，HCl电离出的H远大于酸酸电离出的H，但由于醋酸中存在电离平衡CH3COOHCH3COOH，随着Zn与H的反应，CH3COOH不断电离出H，平衡右移，Zn继续与H反应，故反应后期醋酸产生H2的速率大，由于n(HCl)n(CH3COOH)，所以盐酸和醋酸与Zn反应产生H2的体积相等。13(1)在25 下，将a molL1的氨水与0.01 molL1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(H)c(OH)1107molL1；用含a的代数式表示NH3H2O的电离常数Kb_。(2)已知常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH5.60，c(H2CO3)1.5105molL1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCOH的平衡常数K1_。(已知105.602.5106)已知H2CO3的第二级电离常数K25.61011，HClO的电离常数K3.0108，写出下列条件下所发生反应的离子方程式：a少量Cl2通入到过量的Na2CO3溶液中：_ _。b