3.1_弱电解质的电离平衡.学生版.doc

3-1 弱电解质电离平衡考纲解读【考试说明】1. 了解电解质的概念。2. 根据电解质在水溶液中的电离与电解质溶液的导电性，理解强电解质和弱电解质的概念，并能正确的书写电离方程式。3. 理解弱电解质在水溶液中的电离平衡。【说明解读】1了解强、弱电解质在水溶液中电离程度的差异及原因，了解强、弱电解质与物质结构的关系，在化学平衡概念的基础上理解电离平衡概念。2了解酸碱电离理论，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，会书写电离方程式。3通过强、弱电解质概念的学习，掌握学习概念性知识的常用方法即归纳法和演绎法。【内容掌握】1 判断电解质、强电解质、弱电解质，比较某些电解质的导电能力大小。2 外界条件对电离平衡的影响及电离平衡的移动。3 将电离平衡理论用于解释某些化学问题。4 同浓度（或同pH）强、弱电解质溶液的比较，如c(H+)大小、起始反应速率、中和酸碱的能力、稀释后pH的变化等等。【复习策略】1 复习时必须弄清概念的内涵与外延，把握概念本质，注意关键字词，对相关、相似或易混淆的概念，认真辨析。2 正确理解弱电解质的电离平衡的概念及改变条件对电力平衡的影响。3 明确强、弱电解质的导电能力有着本质区别，注意理化学科的结合，此时常常需要数学思维方法（如极值法）。【问题思考】思考一：化学反应中的能量变化的本质是什么？思考二：如何理解完全燃烧和生成稳定氧化物这一说法？本章导图知识解析【要点框图】【知识解析】板块一、电解质的概念1.电解质和非电解质电解质非电解质概念在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。在水溶液 和熔融状态下都不能导电的化合物。微观结构大多数离子化合物强极性键共价化合物极性键或非极性键构成的化合物实例酸、碱、盐、H2O、NH3大多数有机物、SO3、CO2等说明：电解质和非电解质均指化合物而言。除了电解质以外的物质均是非电解质的说法是错误的（单质不属于非电解质）。溶解或熔化二个条件具备一个条件便可以，不是两个条件同时具备。在受水分子作用或受热熔化时，化合物本身直接电离出自由移动离子的化合物才是电解质。如SO2、NH3的水溶液能导电，但它们不是电解质。因为 SO2、NH3溶于水时与水发生反应，生成弱电解质 H2SO3、NH3.H2O，是H2SO3、NH3.H2O电离出自由移动的离子，而不是 SO2、NH3本身直接电离出自由移动的离子，所以 SO2 、NH3 不能称为电解质。电解质与电解质溶液要区分开，电解质是纯净物，电解质溶液是混合物。电解质和导电没有必然联系，电解质溶液的导电能力受电解质溶液中的离子浓度影响，离子浓度越大，导电能力越强。离子浓度的大小受电解质的强弱和溶液浓度等决定。所以强电解质的水溶液导电能力不一定强。电解质导电与否是由内、外因共同作用的结果，内因必须有电解质，外因在水的作用下或加热熔融。内外因两者缺一不可。电解质不一定导电，导电物质不一定是电解质；非电解质不导电，但不导电的物质不一定是非电解质。2.强电解质和弱电解质 强电解质弱电解质概念在水溶液中或熔融状态下能够完全电离成离子的电解质在水溶液里部分电离成离子的电解质电离程度完全电离，不存在电离平衡部分电离，存在电离平衡电离方程式H2SO4=2H+SO42-NaHCO3=Na+HCO3-NaHSO4=Na+H+SO42- Ca(HCO3)2=Ca2+2HCO3-CH3COOH CH3COO-+H+NH3H2O NH4+OH-H3PO4 H+2H2PO4-H2PO42- H+HPO42-HPO42- H+PO43-溶液中溶质微粒只存在电解质电离生成的阴、阳离子，不存在电解质分子。大量存在电解质的分子，少量存在弱电解质电离产生的离子化学键离子键与某些极性键某些极性键化合物类型及实例强酸：HCl、HNO3、H2SO4 HBr、HI等强碱：KOH、NaOH、Ba(OH)2 Ca(OH)2绝大多数盐：包括可溶性盐（钾盐、钠盐、铵盐、硝酸盐）及难溶性盐(BaSO4、AgCl、CaCO3等)。部分碱性氧化物（熔融状态下可电离）弱酸：HF、HClO、HCOOH、H2CO3 、CH3COOH、H2S、H2SO3、H2SiO3、H2O、H3PO4等弱碱：NH3H2O等不溶性碱两性物质：Al(OH)3等水：H2O极少数盐：(CH3COO)2Pb相同点在水溶液中（或熔融状态下）都能产生自由移动的离子，都是电解质。说明：电解质的强弱由物质的内部结构来决定。强弱电解质的主要区别是在水溶液中是否能够完全的电离（但事实上包括了电离程度很大的不完全电离）。电解质的强弱同溶液的导电能力没有必然联系。是主要由单位体积溶液内可自由移动的离子数目多少来决定的，如果某强电解质的溶液浓度非常的小，那它的导电能力就非常的弱。只有在溶液的物质的量浓度相同的情况下，强电解质溶液的导电能力才比弱电解质溶液的导电能力强。同时跟离子自身所带电荷数也有一定关系。电解质的强弱与化学键没有必然联系。一般强电解质含有离子键或强极性键，但含有强极性键的化合物不一定都是强电解质。例如HF含有强极性键，但是为弱电解质。电解质的强弱与其溶解度没有必然联系，而应注意其溶于水的部分是否为完全离。强电解质、弱电解质的电离与有无外电场无关。大多数盐为强电解质，而少部分盐有形成共价键的趋势，电离程度很小，是弱电解质。板块二、弱电解质的电离平衡1.电离平衡的概念在一定条件（如温度、浓度）下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫电离平衡.电离平衡概念理解：弱电解质的电离；达电离平衡时，分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等；动态平衡，即达电离平衡时分子电离成离子和离子结合成分子的反应并没有停止；达电离平衡时，离子和分子共存，其浓度不再发生变化；指电离平衡也是一定条件下的平衡，外界条件改变，电离平衡会发生移动。2.电离平衡的特征：逆-弱电解质的电离是可逆的等-V电离=V结合 0动-电离平衡是一种动态平衡 定-条件不变，溶液中各分子、离子的浓度不变，溶液里既有离子又有分子 变-条件改变时，电离平衡发生移动。 3.对于电离平衡的影响因素内因：电解质本身的性质。通常电解质越弱，电离程度越小。外因：（符合勒夏特列原理）温度：温度升高，平衡向电离方向移动。由于弱电解的电离是吸热的，因此升高温度，电离平衡将向电离方向移动，弱电解质的电离程度将增大。浓度：溶液稀释有利于电离 同一弱电解质，增大溶液的物质的量浓度，电离平衡将向电离方向移动，但电解质的电离程度减小；稀释溶液时，电离平衡将向电离方向移动，且电解质的电离程度增大。但是虽然电离程度变大，但溶液中离子浓度不一定变大。加入试剂增大弱电解质电离出的某离子的浓度，电离平衡向将向离子结合成弱电解质分子的方向移动，弱电解质的电离程度将减小（同离子效应）；减小弱电解质电离出的离子的浓度（如在弱电解质溶液中加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时），电离平衡将向电离方向移动，弱电解质的电离程度将增大。4.电解质的电离方程式 表示过程：电解质在水溶液或熔融状态下离解为自由离子的过程，不需通电，一般为吸热反应。例：HAH+A- BOHB+OH- 注意：强电解质完全电离，符号用“=”。 弱电解质部分电离，存在电离平衡，因而要用“”表示。 1）多元酸分步电离，以第一步电离为主。 2）多元碱可认为是一步电离，用一步电离表示。 3）两性氢氧化物双向电离。 4）强酸的酸式盐熔融状态电离出酸式酸根离子，溶液中电离出正酸根离子和氢离子；弱酸的酸式盐第一步为完全电离，第二步开始酸式酸根继续电离为不完全电离。5.电离平衡常数定义：在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，用K表示。表示方法： AB A+B- 1）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。2）电离常数随着温度而变化，但由于电离过程热效应较小。温度改变对电离常数影响不大，所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。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，电离常数是不会改变的。影响因素：电离平衡常数和化学平衡常数一样，其数值随温度改变而改变，但与浓度无关。同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时，其电离常数不变。电离平衡常数的意义。 1）通过比较电离平衡常数的大小，可以估算弱电解质在同一温度下的电离趋势。K值越大，电离程度越强，相同浓度的同元弱酸的酸性就越强。2）多元弱酸电离平衡常数：K1K2K3，其酸性主要由第一步电离决定。从而推出多元弱酸中的离子浓度关系。6.弱电解质的电离度 概念：当弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来总分子总数（包括已电离的和未电离的）的百分数叫做电离度。常用表示。 数学表达式：=已电离的电解质分子数溶液中原有电解质的分子总数* 100%* 100%* 100%=已电离的电解质的物质的量溶液中原有电解质总物质的量=已电离的电解质的物质的量浓度溶液中原有电解质总物质的量浓度 意义：表示了弱电解质电离程度的相对强弱 影响因素： 1）内因-电解质的本性。相同条件下，电解质越弱，电离度越小。常见弱酸由强到弱的顺序如下：亚硫磷酸氢氟酸，甲酸苯甲酸醋酸；碳酸氢硫次氯酸，氢氰后面石碳酸 2）外因-溶液的浓度、温度和加入的试剂等，以0.1molL-1的CH3COOH为例：加水升温加NaOH加H2SO4电离度（）增大增大增大减小H+数量增多增多减少增多c(H+)/(mol/L)减小增大减小增大导电能力减弱增强增强增强【思维技巧】1.电解质与非电解质、强电解质与弱电解质的判断规律电解质非电解质强电解质弱电解质判别依据电离特点完全电离、不可逆、不存在电离平衡部分电离、可逆、存在电离平衡熔融状态和水溶液中均不能电离物质种类强酸、强碱、多数盐、部分碱性氧化物弱酸、弱碱、水、个别盐多数有机物、非金属氧化物溶液中所含的离子种类水合离子，无溶质分子水合离子和溶质分子共存溶质分子结构特点以离子键结合的离子化合物，或以极性键结合的共价化合物以极性键结合的共价化合物以极性键结合的共价化合物注意：电解质和非电解质、强电解质和弱电解质是专门针对化合物进行分类的，单质既不是电解质也不是非电解质。2电解质溶液的导电性（1）溶于水能够导电的不一定是电解质，电解质在水中不一定导电，如Al2O3。（2）导电的分类：根据导电机理不同，可将导体分为金属导体：其导电过程是由金属内部的电子的定向移动实现的，属物理变化，温度升高时电阻变大；电解质溶液（或熔化状态）导体：通过离子移动并发生氧化还原反应实现，因而在导电的同时要发生化学变化，温度升高时电阻变小。（3）电解质溶液导电的原因：由于在溶液中存在能够自由移动的离子。这些离子在外加电源的作用下，会向两极定向移动形成电流。溶液导电能力的强弱主要取决于溶液中的离子浓度和离子的所带电荷数。离子浓度越大，离子所带的电荷数越多，导电能力也就越强。3以CH3COOH为例，弱电解质的判断：以CH3COOH为例，可从以下角度来判断CH3COOH是弱电解质：0.1 molL-1的CH3COOH溶液，测其pH大于1。测CH3COONa溶液的pH大于7。取pH=3的CH3COOH溶液1 mL，用水稀释到100 mL后，测其pH小于5。pH相同的HCl和CH3COOH溶液，取相同体积分别用标准NaOH溶液测浓度，CH3COOH溶液消耗的NaOH溶液体积大。0.1 molL-1的HCl与过量的Mg反应，当加入CH3COONa晶体后，反应速率减慢，但生成氢气的总量不变。0.1 molL-1的CH3COOH和HCl溶液，分别与Mg反应，起始时CH3COOH溶液的反应速率慢。pH与体积均相同的HCl和CH3COOH溶液，分别与过量的Mg反应，生成氢气的总量CH3COOH大于HCl。pH相同的HCl和CH3COOH溶液与Mg反应，与CH3COOH溶液反应速率减小得慢。向pH=3的HCl溶液中加入CH3COONa晶体，其pH增大。分别测同体积0.1 molL-1的CH3COOH溶液和HCl溶液的导电性，HCl强于CH3COOH。3以CH3COOH为例，弱电解质的判断：（1）在相同浓度、相同温度下，与强电解质做导电性对比实验。（2）在相同浓度、相同温度下，比较反应速率的快慢，如将锌粒投入到等浓度的盐酸和醋酸中，起始速率前者比后者快。（3）浓度与pH的关系，如0.1molL-1 CH3COOH，其pH1，则可证明CH3COOH是弱电解质。（4）测定对应强碱盐的酸碱性。如CH3COONa溶液呈碱性，则证明醋酸是弱酸。（5）稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系。例如，将pH=2的酸溶液稀释1000倍，若pH小于5，则证明酸为弱酸；若pH为5，则证明酸为强酸。（6）采用实验证明存在电离平衡。如醋酸溶液中滴入石蕊试液变红，再加CH3COONa固体，颜色变浅。（7）利用较强酸（碱）制备较弱酸（碱）判断电解质强弱。如将CO2通入苯酚纳溶液中，出现浑浊。说明酸性：碳酸苯酚。（8）利用元素周期律进行判断，如非金属性ClSPSi，则酸性HClOH2SO4H3PO4H2SiO4(最高价氧化物对应的水化物)；金属性NaMgAl，则碱性NaOHMg(OH)2Al(OH)3。4一元强酸与一元弱酸的比较相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸的比较c(H+)pH中和碱的能力与过量Zn的反应情况稀释相同倍数后的pH产生氢气的量开始时的反应速率盐酸大小相等相同快小醋酸小大慢大相同pH、相同体积的盐酸与醋酸的比较c(H+)c(酸)中和碱的能力与过量Zn的反应情况稀释相同倍数后的pH产生氢气的量开始时的反应速率盐酸相等小弱少相等大醋酸大强多小5.判断电离平衡移动的方向、电离程度、离子浓度、导电能力变化的方法 以0.1molL-1的CH3COOH（CH3COOHH+ + CH3COO-）为例：平衡移动方向平衡常数Kn(H+)c(H+)导电性电离度加水稀释右移不变增大减小减弱增大加冰醋酸右移不变增大增大增强减小升温右移增大增大增大增强增大加CH3COONa左移不变减小减小增强减小加NaOH左移不变减小减小增强增大注意：电离平衡的移动完全符合勒夏特列原理，故运用勒夏特列原理迁移到电离平衡的移动（电离度相当于转化率、离子浓度相等于反应物的平衡浓度，分子浓度相当于反应物的平衡浓度等）。浓度大小对电离度影响的解释有两种方法：a从碰撞结合成分子的机会解释。b从水合离子的生成解释。如：，把水作反应物，认为加水平衡右移，则易理解。关于冰醋酸的加水稀释过程通过分析其主要影响因素以及极限思维的应用可以知道其分为两个阶段： 1）未稀释时，c(H+)为0。加水稀释后，醋酸开始电离，随着水的逐渐加入，电离平衡逐渐向电离方向移动，此时c(H+)是逐渐加大的。 2）当稀释到一定程度时，V（液）的增加程度逐渐超过n(H+)的增加程度，这时候，c(H+)开始减小，并最终趋向于纯水中的c(H+)。【例题精讲】电解质概念的考察【例1】 下列说法正确的是 ()A氯化钠溶液在电流作用下电离成钠离子和氯离子B强电解质溶液不一定比弱电解质的导电性强C共价键的极性强的化合物一定是强电解质D强、弱电解质的导电性只由它们的浓度决定【例2】 下列有关叙述中正确的是：()A难溶于水的电解质一定是弱电解质B强电解质的水溶液导电能力一定比弱电解质水溶液的导电能力强C易溶于水的电解质一定是强电解质D强电解质在水溶液中的电离过程是不可逆的【例3】 下列说法下列正确的是A.强电解质的水溶液中不存在溶质分子，弱电解质的水溶液中存在溶质分子和离子B.强电解质的水溶液导电性强于弱电解质的水溶液C.强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物D.强电解质易溶于水，弱电解质难溶于水【例4】 下列关于电解质电离的叙述中，不正确的是（ ）A电解质的电离过程就是产生自由移动离子的过程B碳酸钙在水中的溶解度很小，但被溶解的碳酸钙全部电离，所以碳酸钙是强电解质C氯气和氨气的水溶液导电性都很好，所以它们是强电解质D水难电离，纯水几乎不导电，所以水是弱电解质2电解质的判别【例5】 下列物质中属于电解质的是A稀硫酸 B熔融氢氧化钠C乙醇 DHCl液体【例6】 现有硫酸铜碳酸钙固体磷酸硫化氢三氧化硫金属镁石墨苛性钾NH3H2O熟石灰，其中（填序号）属于强电解质的是 ，属于弱电解质的是 ，属于非电解质的是 ，既不是电解质，又不是非电解质的是 。【例7】 有下列物质：金属钠、石墨、食盐晶体、蔗糖、氯化氢、二氧化碳、稀硫酸、盐酸、硫、硫酸钡、乙酸、熔融氯化钠、氨气、氯化银。能导电的有（填序号，下同） ；属于非电解质的是 ；属于电解质的是 ；属于强电解质的是 ；属于弱电解质的是 。【例8】 下列说法正确的是A硫酸、纯碱、醋酸钠和生石灰分别属于酸、碱、盐和氧化物B蔗糖、硫酸钡和水分别属于非电解质、强电解质和弱电解质CMg、Al、Cu可以分别用置换法、直接加热法和电解法冶炼得到D天然气、沼气和水煤气分别属于化石能源、可再生能源和二次能源【例9】 甲酸的下列性质中，可以证明它是弱电解质的是A1 molL1甲酸溶液的pH约为2B甲酸能与水以任意比互溶C10 mL 1 molL1甲酸恰好与10 mL 1 molL1 NaOH溶液完全反应D在相同条件下，甲酸溶液的导电性比强酸溶液的弱【例10】 用食用白醋(醋酸浓度约为1 mol/L)进行下列实验，能证明醋酸为弱电解质的是（ ）A白醋中滴入石蕊试液呈红色B白醋加入豆浆中有沉淀产生C蛋壳浸泡在白醋中有气体放出DpH试纸显示醋酸的pH为23【例11】 可以用来判断醋酸属于弱电解质的实验事实是A醋酸属于共价化合物B醋酸钠溶液呈碱性C相同条件下，醋酸溶液的导电性较盐酸溶液的导电性弱D醋酸能与水以任意比混溶【例12】 下列事实可证明氨水是弱碱的是A氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁B铵盐受热易分解C0.1 molL1氨水可以使酚酞试液变红D0.1 molL1氯化铵溶液的pH约为5【例13】 从下列现象可以判断某酸是强酸的是A加热该酸至沸腾也不分解B该酸可以溶解石灰石放出CO2C该酸可以把Al(OH)3沉淀溶解D该酸浓度为0.1 molL1时的pH为1【例14】 可判定某酸为强电解质的现象是（ ）A该酸加热至沸腾也不分解B该酸可溶解Cu(OH)2C该酸可跟石灰石反应放出CO2D0.1mol/L酸pH=1【例15】 下列变化中证明硫酸是强酸的是（ ） A和铜反应 B和锌反应放出H2 C与NaCl反应制HCl D与Ca3(PO4)2反应制H3PO4【例16】 下列判断哪些是正确的氢氧化钠是电解质 强电解质溶液的导电性一定比弱电解质溶液导电性强氯化银难溶于水，所以氯化银是非电解质 蔗糖易溶于水，所以是电解质氯气溶于水后导电，所以Cl2是电解质A B C D【例17】 下列物质的水溶液能导电，但属于非电解质的是（ ）ACH3CH2COOHBCl2CNH4HCO3DSO2【例18】 下列各组物质中都属于弱电解质的一组物质是( ) A. NH3 、SO2、H2O、HIHF、H2O、NH3H2O、H2SO3C. BaSO4、Cl2、HClO、H2S DNaHSO3、H2O、CO2、H2CO3【例19】 下列物质中其水溶液能导电、溶于水时有化学键被破坏，且该物质属于非电解质的是( )AI2 BBaCO3 CCO2 DC6H12O6（葡萄糖） 【例20】 下列物质不属于电解质,但与水反应的产物中既有强电解质又有弱电解质的是( ) ANH3 BCl2 CICl D(CH3CO)2O【例21】 HgCl2的稀溶液可用作手术的消毒剂，已知HgCl2的熔点是277，熔融状态的HgCl2不能导电，HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，则下列关于HgCl2的叙述中正确的是AHgCl2属于共价化合物BHgCl2属于离子化合物CHgCl2属于非电解质DHgCl2属于弱电解质【例22】 选用下列试剂：甲基橙溶液、酚酞溶液、稀醋酸、醋酸钠晶体、烧碱、蒸馏水等。设计两两种方法证明醋酸是一种弱电解质（要求回答实验步骤，所用试剂及产生的现象）。第一种方法： 。第二种方法： 。【例23】 用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是：甲：称取一定质量的HA配制0.1mol/L的溶液100mL； 用pH试纸测出该溶液的pH值，即可证明HA是弱电解质。乙：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100mL分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，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。 （1）在两个方案的第步中，都要用到的定量仪器是_。 （2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH_1（选填、盐酸 B反应所需时间：醋酸盐酸C参加反应的锌的质量：醋酸=盐酸 D开始反应速率：盐酸醋酸【例69】 分别在c(H+)=0.1mol/L的酸溶液和c(OH)=0.1mol/L的NaOH溶液中加入足量的铝，前者放出H2的体积多，其原因可能是 ( )A两种溶液的体积相等，酸是多元强酸 B两种溶液的体积相同，酸是弱酸C酸溶液的体积比NaOH溶液的体积大 D酸是强酸，且酸溶液浓度比NaOH溶液的浓度大【例70】 取pH均等于2的盐酸和醋酸各100 mL分别稀释2倍后，再分别加入0.03 g 锌粉，在相同条件下充分反应，有关叙述正确的是A醋酸与锌反应放出氢气多B盐酸和醋酸分别与锌反应放出的氢气一