2020化学鲁教选修：弱电解质的电离平衡含解析.doc

教学资料范本2020化学鲁教选修：弱电解质的电离平衡含解析编 辑：_时 间：_第2节弱电解质的电离盐类的水解第1课时弱电解质的电离平衡学业要求素养对接1.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡、了解电离平衡常数的含义。2.体会电离平衡相关的应用知识、体会化学知识在人类生产、生活中的应用。1.平衡思想：弱电解质在溶液中存在平衡。2.社会责任：平衡知识在生活、生产中的应用。知 识 梳 理知识点一、弱电解质的电离平衡1.电离平衡的定义在一定条件(如温度、浓度)下、当弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成弱电解质分子的速率相等时、电离过程就达到了电离平衡状态。2.电离平衡的建立(1)va表示醋酸分子电离成离子的速率；vb表示离子结合成醋酸分子的速率。(2)在时间由t0到t1过程中、va的变化是不断减小、vb的变化是不断增大。(3)当时间达t1后、va与vb的关系是vavb0、此时醋酸达到电离平衡状态。3.电离平衡的特征4.影响因素(1)内因：主要由弱电解质本身的性质决定的。(2)外因：(以0.1 molL1的CH3COOH溶液为例、CH3COOHHCH3COO)改变条件平衡移动方向n(H)HCH3COOHCH3COO电离程度升温向右增大增大减小增大增大加水稀释向右增大减小减小减小增大加冰醋酸向右增大增大增大增大减小通入HCl(g)向左增大增大增大减小减小加NaOH(s)向右减小减小减小增大增大加CH3COONa(s)向左减小减小增大增大减小知识点二、电离平衡常数1.概念：在一定条件下达到电离平衡时、弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比。2.表达式(1)弱酸CH3COOH的电离平衡常数表达式为Ka。(2)弱碱NH3H2O电离平衡常数表达式为Kb。3.意义：在相同的温度下、弱酸(碱)的电离平衡常数越大、弱酸(碱)的酸性(碱性)越强。如：氢氟酸、醋酸、氢氰酸(HCN)在室温下的电离常数分别为Ka(HF)6.8104 molL1、Ka(CH3COOH)1.7105 molL1、Ka(HCN)6.21010 molL1、Ka的数值表明、这三种酸的酸性由强到弱的顺序是：HFCH3COOHHCN。4.影响因素：电离平衡常数只与温度有关、与浓度无关、升高温度、电离平衡常数增大。5.多元弱酸的电离是分步进行的、多元弱酸的各级电离常数逐级减小且一般相差很大。自 我 检 测1.判断正误、正确的打“”、错误的打“”(1)0.1 molL1CH3COOH溶液的pH1、原因是CH3COOHHCH3COO()(2)常温下、由0.1 molL1一元碱BOH溶液的pH10、可推知BOH溶液存在BOH=BOH()解析0.1 molL1的一元碱的pH10表明该一元碱是弱碱、在溶液中不能完全电离。(3)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() (4)醋酸浓度越大、其电离程度越大()(5)稀醋酸溶液稀释时、醋酸电离平衡向右移动、溶液中所有离子浓度都减小()(6)常温下、将pH3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后、溶液的pH4()2.下列说法正确的是()A.弱酸电离平衡向右移动、其电离平衡常数一定增大B.相同温度下、不同浓度的同一弱电解质、其电离平衡常数不同C.相同温度下、电离平衡常数越小、表示弱电解质的电离能力越弱D.在相同温度下、弱电解质的电离平衡常数越大、则其溶液中的离子浓度越大解析A不正确、若温度不变、弱酸电离平衡向右移动、其电离平衡常数不变、若升高温度、弱酸电离平衡向右移动、则其电离平衡常数增大；B不正确、电离平衡常数只与温度有关、相同温度下、电离平衡常数与弱电解质的浓度无关；C正确、相同温度下、电离平衡常数越小、未电离的弱电解质越多、表示弱电解质的电离能力越弱；D不正确、溶液中的离子浓度不仅与电离平衡常数有关、也与弱电解质的浓度有关。答案C3.对0.1 molL1氨水改变条件如下：升温加水稀释加少量NaOH(s)通少量HCl(g)加少量NH4Cl(s)(1)使电离平衡向右移动的是 _ 。(2)使pH增大的是_。(3)使电离平衡常数增大的是_。(4)使NH增大的是_。答案(1)(2) (3)(4)学习任务一、外界条件对电离平衡的影响【合作交流】1.弱电解质电离是吸热还是放热过程？提示吸热过程。2.增大弱电解质的浓度、电离平衡如何移动？其电离程度如何改变？提示正向移动。电离程度减小。【名师点拨】当外界条件发生改变时、弱电解质的电离平衡会被破坏、平衡的移动会导致其电离程度、平衡体系中各微粒的浓度发生变化、但变化的情况需运用勒夏特列原理来具体分析。1.以0.1 molL1的CH3COOH溶液为例(CH3COOHHCH3COO)、当改变条件时、其平衡移动方向、Ka、n(H)、导电性等的变化如下表所示。平衡移动方向Kan(H)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右移不变减小减小增强增大(1)电离过程需吸收能量、所以升高温度、电离平衡正向移动；加水稀释、电离平衡向电离方向移动、由于溶液体积增大、故溶液中离子总浓度减小、导电能力减弱、但对较浓溶液加水稀释或对纯电解质加水稀释、溶液的导电能力变化情况则不同。(2)电离平衡的移动完全符合勒夏特列原理、故可将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、离子浓度相当于生成物的平衡浓度、分子浓度相当于反应物的平衡浓度等)中来。2.冰醋酸稀释过程中H的变化：在向冰醋酸中加水之前、醋酸分子尚未电离、H0。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、那么H是增大、减小还是不变呢？对此可以这样分析：n(H)是从0开始增加、自然H也是从0开始增加。再以极限的观点来看、当加水至醋酸浓度非常小时、H又非常接近于0。从两端看中间、H变化的全过程是：小(0)大小(近于0)。对H变化的过程、还可用图像近似地表示出来(如图所示)。【典例1】室温下向10 mL pH3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B.溶液中不变C.醋酸的电离程度增大、H亦增大 D.再加入10 mL pH11的NaOH溶液、混合液pH7解析醋酸溶液稀释过程中、醋酸的电离平衡向电离方向移动、自由移动的离子数目增多、同时溶液的体积也增大、所以H、CH3COO均减小、 A、C项错误； 、Ka和Kw在一定温度下均为常数、所以、为一常数、B项正确；pH3的醋酸溶液中的H1.0103 molL1、pH11的NaOH溶液中的OH1.0103 molL1、醋酸是弱电解质、在水溶液中部分电离、pH3的醋酸溶液的物质的量浓度大于pH11的NaOH溶液的物质的量浓度、两溶液等体积混合、醋酸过量、混合后溶液pH7。(3)弱酸与强碱混合后、由于H酸OH碱、则弱酸剩余：混合后的溶液pHm B.nmC.nm D.无法确定解析pH相同的氢氧化钠溶液和氨水分别稀释相同的倍数、氢氧化钠溶液中OH小于氨水中OH、若要使二者OH相同、即pH相同、氨水中要再多加些水稀释、即nm。答案B学习任务二、电离平衡常数及其应用【合作交流】1.条件改变时、电离平衡发生移动、电离平衡常数一定改变吗？提示电离平衡常数不一定改变、只有当温度改变时、K才改变。2.升高温度、电离平衡常数一定增大、对吗？提示对。因为电离是一个吸热过程。【名师点拨】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H的常用计算公式有：Hc、H 、与Ka的关系为 。同样、对于一元弱碱来说、OHc 。【典例2】已知25 时、Ka(CH3COOH)1.75105molL1。(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、H增大、CH3COO减小、CH3COOH增大、Ka不变、仍为1.75105molL1。故有1.75105molL1。由于H很小、0.010H0.010、那么、H4.18104 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变式训练2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()A.H B.Ka(HF) C. D.解析HF为弱酸、存在电离平衡：HFHF。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H减小、A错误；电离常数只受温度的影响、温度不变、电离常数Ka不变、B错误；当溶液无限稀释时、F不断减小、但H接近107 molL1、所以减小、C错误；、由于加水稀释、平衡正向移动、所以溶液中n(H)增大、n(HF)减小、所以增大、D正确。答案D1.下列叙述不正确的是()A.pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后、前者的pH大于后者B.pH相等、体积相等的盐酸和醋酸分别中和0.1 molL1的NaOH溶液、消耗NaOH溶液体积相等C.等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应、开始时前者产生H2的速率大于后者、最终产生H2的量相等D.等浓度、等体积的盐酸和醋酸分别中和0.1 molL1的NaOH溶液、消耗NaOH溶液体积相等解析pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后、由于醋酸是弱酸、稀释过程中电离程度变大、稀释后醋酸的酸性强、pH小、A正确；pH相等、体积相等的盐酸和醋酸、由于醋酸是弱酸、浓度比盐酸大、在和盐酸体积相同时、消耗NaOH溶液体积大、B不正确；等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应、由于醋酸是弱酸、开始时H小、开始时醋酸产生H2的速率小、但是由于二者浓度相等、所以最终产生H2的量相等、C正确；浓度相等、体积相等、则物质的量就相等、二者消耗的同浓度的NaOH溶液体积相等、D正确。答案B2.在0.1 molL1CH3COOH溶液中存在如下电离平衡：CH3COOHCH3COOH、对于该平衡、下列叙述正确的是()A.加入水时、平衡逆向移动B.加入少量NaOH固体、平衡正向移动C.加入少量0.1 molL1HCl溶液、溶液中H减小D.加入少量CH3COONa固体、平衡正方向移动解析A项加入水促进弱电解质的电离；B项加入NaOH、与H反应、H变小、平衡正向移动；C项加入HCl时H变大、平衡向其减小的方向(也就是逆向)移动、但最终H比未加HCl前还是要大；D项加入CH3COONa、CH3COO增大、平衡逆向移动。答案B3.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时、为了减缓反应速率、且不影响生成氢气的总量、可向盐酸中加入适量的()NaOH(固体)H2OHClCH3COONa(固体)A. B. C. D.解析由题意可知、要使反应速率减小、而不改变生成H2的量、则要求H减小、而n(H)不变、可采取的措施是加水或加CH3COONa固体。答案D4.在25 时、相同浓度的HF、CH3COOH和HCN(氢氰酸)溶液、它们的电离平衡常数分别是7.2104molL1、1.8105molL1、4.91010molL1、其中、氢离子的浓度最大的是_、未电离的溶质分子浓度最大的是_。解析一定温度下、弱酸溶液中氢离子浓度与电离常数(K)和溶液的物质的量浓度的关系可以从以下过程推出、设弱酸为HA、H为x。HAHA起始(mol/L) c 0 0平衡(mol/L) cx x x则K对于难电离的弱酸(K很小)溶液、cx、故cxc、则上式可变为K、即Hx。一定温度下、当溶液的浓度一定时、H随电离常数增大而增大、题中K(HF)K(CH3COOH)K(HCN)、故HF溶液中的氢离子浓度最大、余下的未电离的HF分子浓度最小、而HCN溶液中未电离的HCN分子浓度最大。答案HFHCN5.某温度下、相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释、平衡时pH随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断正确的是()A.为盐酸稀释时的pH变化曲线B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强C.a点Kw的数值比c点Kw的数值大D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度解析HCl是强酸、醋酸是弱酸、在稀释时、醋酸的电离平衡向电离方向移动、又电离出H、所以稀释相同倍数时盐酸的pH比醋酸溶液的pH增大得快、故是盐酸的、是醋酸的、A错；b点溶液中的离子浓度大于c点、故b点的导电性强、B对；温度相同时、Kw相同、C错；稀释前、盐酸与醋酸溶液pH相等、可知盐酸的浓度要比醋酸溶液小、加水稀释到相同体积后、盐酸的浓度仍小于醋酸溶液的浓度、D错。答案B课时作业基 础 练1.化合物HIn在水溶液中因存在以下电离平衡：故可用作酸碱指示剂。现有浓度为0.02 molL1的下列各溶液：盐酸石灰水NaCl溶液NaHSO4溶液NaHCO3溶液氨水、其中能使指示剂显红色的是()A. B. C. D.解析由电离平衡看出、要使指示剂显红色、平衡必须左移、即应加入H。在题中给出的试剂中、只有和能提供H。答案C2.一元弱酸HA(aq)中存在下列电离平衡：HAAH。将1.0 mol HA加入1.0 L水中、如图中、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()解析根据弱酸HA的电离平衡知、HA浓度由大到小、排除D项；A、H浓度由0增大、排除了A、B；平衡时、HA减少量等于A的增加量。答案C3.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H增大C.溶液的导电能力减弱D.溶液中的OH减小解析CH3COOHCH3COOH、当加入CH3COONa晶体时、溶液中CH3COO增大、平衡向左移动、H减小、pH增大、OH增大、但溶液中离子浓度增大、导电性增强、故选A。答案A4.某浓度的氨水中存在下列平衡：NH3H2ONHOH、如想增大NH的浓度、而不增大OH的浓度、应采取的措施是()适当升高温度加入NH4Cl固体通入NH3加入少量盐酸A. B.C. D.解析升温平衡向右移动、NH、OH都增大；加入NH4Cl固体、相当于增大NH、平衡向左移动、OH减小；通入NH3平衡向右移动、NH、OH都增大；加入少量盐酸、H与OH反应使OH下降、平衡向右移动、使NH增大。答案C5.由水电离出的OH11013 molL1的无色溶液中、一定能大量共存的离子组是()A.Cl、Al(OH)4、Na、KB.Fe3、NO、K、HC.NO、Ba2、K、ClD.Al3、SO、NH、Cl解析依题设条件可知、水电离出的OH11013 molL11107 molL1、故水的电离受到抑制、有可能是酸性溶液、也可能是碱性溶液；再根据各选项分析在酸性或碱性溶液中各种离子与H或OH是否发生反应确定答案。答案C6.在醋酸中存在电离平衡：CH3COOHCH3COOH、要使电离平衡右移且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.升高温度解析加入NaOH(s)、蒸馏水、升高温度均能使平衡右移、但加入NaOH(s)、蒸馏水时H减小、升高温度时H增大。答案D7.体积相同、H相同的某一元强酸溶液和某一元弱酸溶液分别与足量的锌粉发生反应、下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是()解析H相同的一元强酸和某一元弱酸溶液、酸的浓度、最终两酸提供的n(H)、即最后生成H2的体积；由于弱酸溶液中存在电离平衡、在与Zn反应的过程中、电离平衡右移、两酸与Zn反应的过程中、溶液中H始终、即反应速率HNO2HCND.K(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 molL1、K(HNO2)4.6104 molL1、K(HCN)4.91010 molL1。答案B10.(1)甲、乙两瓶氨水的浓度分别为1 molL1和0.1 molL1、则甲、乙两瓶氨水中OH之比_(填“大于”、“等于”或“小于”)10。请说明理由_。(2)常温下、将pH10的NH3H2O溶液稀释至原体积的10倍。_10(填“”、“”或“”、下同)。_10。pH值范围是_。解析(2)若NH3H2O为强电解质、则稀释后各离子浓度均为原来的。但NH3H2O为弱电解质、存在电离平衡、加水后平衡右移、使得NH3H2O减小的更多、而OH减小的倍数稍小一点。答案(1)小于设甲、乙两瓶氨水的电离度分别为1和2、则有10、由于12、所以9pHac、说明溶液中H浓度大小顺序为bac。(3)因为在一定温度下、溶液越稀电离程度越大、因此c点的电离程度最大。(4)在醋酸溶液中存在下列平衡：CH3COOHCH3COOHH0。由此可知加热以及加固体KOH、加Zn粒均可使平衡正向移动、且CH3COO增大；加入很稀的NaOH溶液、加水虽也可使平衡正向移动、但因溶液变稀、所以CH3COOH、CH3COO减小；加入固体CH3COONa、平衡逆向移动、但因加入了较多的CH3COO、故使其浓度增大、因此答案为A、C