2010-2011学年高中化学第三章 第一节 弱电解质的电离同步学案 新人教版选修4

第三章第三章 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡 第一节第一节 弱电解质的电离弱电解质的电离 重难点一 强 弱电解质的比较 强电解质弱电解质 定义在水溶液中完全电离的电解质在水溶液中部分电离的电解质 化学键种类离子键 强极性键极性键 化合物类型 离子化合物 某些具有极性键的共价 化合物 某些具有极性键的共价化合物 电离过程不可逆 不存在电离平衡可逆 存在电离平衡 电离程度完全电离部分电离 表示方法用 表示 用 表示 示例 Na2SO4 2Na SO2 4 CH3COOHCH3COO H 溶液中溶质微粒 的种类 离子 无强电解质分子离子和分子 重难点二 外界条件对电离平衡的影响 以 CH3COOHCH3COO H 为例 1 温度 弱电解质的电离过程一般是吸热的 升高温度 电离平衡向右移动 CH3COOH 电离程 度增大 c H c CH3COO 增大 2 浓度 加水稀释 CH3COOH 溶液 电离平衡向右移动 电离程度增大 n CH3COO n H 增大 但 c CH3COO c H 减小 3 同离子效应 向弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强电解质 电离平衡向逆反应方向移 动 例如 0 1 mol L 的醋酸溶液中存在如下平衡 CH3COOHCH3COO H 加入少量 CH3COONa 固体或 HCl 由于增大了 c CH3COO 或 c H 使 CH3COOH 的电离平衡向逆 反应方向移动 前者使 c H 减小 后者使 c H 增大 4 化学反应 向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 可使电离平衡 向电离的方向移动 例如 在 CH3COOH 溶液中加入 NaOH 或 Na2CO3溶液 由于 OH H H2O CO 2H H2O CO2 使 c H 减小 平衡向着电离的方向移 2 3 动 例 1 现有如下各化合物 酒精 氯化铵 氢氧化钡 氨水 蔗糖 硝 酸 氢硫酸 硫酸钾 磷酸 硫酸 钠 请用物质的序号填写下列空白 属于强电解质的有 属于弱电解质的有 答案 解析 要注意 是非电解质 是单质 先判断一种物质是不是电解质 再判断其是 强电解质还是弱电解质 在水溶液或熔化状态下能够导电的化合物是电解质 而在水溶液和 熔化状态下都不能导电的化合物属于非电解质 很明显 单质既不是电解质 也不是非电解 质 属于混合物 不是电解质 判断强弱电解质根据定义不如根据分类 定义帮助我们理解问题 分类则直接解决强弱 电解质的问题 例 2 在甲酸的下列性质中 可以证明它是弱电解质的是 A 1 mol L 甲酸溶液中 c H 约为 1 10 2 mol L B 甲酸能与水以任意比例互溶 C 10 mL 1 mol L 甲酸恰好跟 10 mL 1 mol L NaOH 溶液完全反应 D 在相同条件下 甲酸的导电性比强酸溶液的导电性弱 答案 A 解析 A 弱电解质在水溶液中只能部分电离 若甲酸是强电解质 则 c H 应为 1 mol L 但根据题意其 c H 为 1 10 2 mol L 远远小于 1 mol L 可知甲酸只有部分电离 所以可证明甲酸是弱电解质 B 只表明甲酸在水中的溶解性 互溶 但溶解性和电解质的强弱是无关的 所以不能 证明甲酸是弱电解质 C 在酸 碱反应中 无论是强酸或弱酸跟碱反应都是依照反应方程式中的化学计量数 定量进行的 因此不能表明酸的强弱 D 因为在相同条件下电解质的导电能力取决于离子的浓度 如果离子浓度大 则其导 电的能力就强 反之则弱 根据题意 甲酸的导电性比强酸溶液弱 但强酸的元数不确定 故无可比性 例 3 某浓度的氨水中存在下列平衡 NH3 H2ONH OH 如想增大 NH的浓 4 4 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 NH4Cl 固体 C 通入 NH3 D 加入少量盐酸 答案 BD 解析 升温平衡向右移动 c NH c OH 都增大 加入 NH4Cl 固体 相当于增大 4 c NH 平衡向左移动 c OH 减小 但 c NH 仍较原来增大 因平衡移动只能减小其 4 4 增大的程度 而不能完全抵消它增加的部分 通入 NH3平衡向右移动 c NH c OH 都 4 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 4 用化学平衡理论分析处理电解质的电离平衡问题时 考虑的主要影响因素有稀释 改变 温度 加入含有相同分子或离子的物质等 在分析这类问题时 同学们易出现的错误是将平 衡移动的方向和平衡混合物中各组分的浓度变化绝对地一致起来 应该深刻地理解勒夏特列 原理 平衡向 削弱 这种改变的方向移动 移动结果不能 抵消 或 超越 这种改变 根据图 3 3 及前一章所学的化学平衡理论 分析一元弱酸 设化学式为 HA 一元弱 碱 设化学式为 BOH 的电离平衡过程 并完成下列问题 1 写出弱酸 弱碱的电离方程式 点拨 HAH A BOHB OH 2 填写下表中的空白 HA 电离过程中体系各粒子浓度的变化 c H c A c HA HA 初溶于水时 达到电离平衡前 达到电离平衡时 BOH 电离过程中体系各粒子浓度的变化 c B c OH c BOH 等体积等浓度的 B OH 溶液相 混合时 达到电离平衡前 达到平衡时 点拨 HA 电离过程中体系各粒子浓度的变化 c H c A c HA HA 初溶于水时最小最小最大 达到电离平衡前变大变大变小 达到电离平衡时不变不变不变 BOH 电离过程中体系各粒子浓度的变化 c B c OH c BOH 等体积等浓度的 B OH 溶液相 混合时 最大最大最小 达到电离平衡前变小变小变大 达到平衡时不变不变不变 加入的物质氯化铵氨气氢氧化钠 平衡移动方向逆反应方向正反应方向逆反应方向 2 NH OH NH3 H2O NH3 H2O H Cl2 Cl H ClO HClO H2O O 4 H 3 1 错 导电能力的强弱取决于电解质溶液中离子的浓度 因此强弱电解质溶液导电 能力与二者的浓度及强电解质的溶解性有关 2 错 酸与碱反应生成盐 所需碱的量只与酸的物质的量有关 盐酸与醋酸皆为一元 酸 c 相同时 n H 也相同 3 错 一水合氨为弱碱 在水溶液中部分电离 其电离平衡受氨水浓度的影响 浓溶 液的电离程度低于稀溶液 因此氨水稀释一倍时 其 OH 浓度降低不到一半 4 错 醋酸中的氢没有全部电离为 H 5 错 H3PO4为弱酸 部分电离 产生 PO较少 而 Na3PO4电离时全部电离 产生 3 4 PO较多 3 4 4 1 不变 一定温度下 该比值为常数 平衡常数 2 4 18 10 4 mol L 点拨 根据平衡常数表达式可得 1 75 10 5 c H c CH3COO c CH3COOH 即 1 75 10 5 c H c H c CH3COOH c H mol L 4 18 10 4 mol L 1 75 10 5 0 010 5 1 多元弱酸第一步电离产生的 H 会抑制它的第二步 第三步电离 这是电离平衡 受生成物浓度影响的结果 如 H2CO3 H HCO 第一步 3 HCOH CO 第二步 3 2 3 而且越电离 产生阴离子所带电荷数越多 电离越困难 2 木头中的电解质杂质溶于水中 使其具有了导电性 1 下列说法正确的是 A 氯水能导电 所以氯气是电解质 B 碳酸钙不溶于水 所以它是非电解质 C 固体磷酸是电解质 所以磷酸在熔化状态下和溶于水时都能导电 D 胆矾虽不能导电 但它属于电解质 答案 D 解析 氯水导电的原因是 Cl2溶于水生成了盐酸和次氯酸 盐酸和次氯酸是电解质 溶 于水而导电 而不是氯气本身导电 且氯气是单质 它既不是电解质 也不是非电解质 碳 酸钙虽不溶于水 但从结构分析其应属于离子化合物 是强电解质 固体磷酸虽是电解质 但其是共价化合物 熔化时只以分子形式存在 不能导电 胆矾不能导电 但溶于水完全电 离 所以是强电解质 2 下列电离方程式正确的是 A Al2 SO4 32Al3 3SO B HFH F 2 4 C H2S2H S2 D Ca OH 2Ca2 2OH 答案 B 解析 Al2 SO4 3和 Ca OH 2是强电解质 电离方程式书写时应用 连接 只有弱 电解质电离方程式书写用 而 H2S 是弱电解质 属于二元弱酸 应分步电离 则只有 B 正确 3 在氢硫酸中 c H 和 c S2 的比值是 A 4 B 2 C 大于 2 D 在 1 2 之间 答案 C 解析 弱电解质的电离为部分电离 电离程度一般很小 氢硫酸是二元弱酸 分两步电 离 H2S H HS HS H S2 二级电离更弱 以第一级电离为主 虽然由 HS 电离产生的 H 与 S2 浓度相同 但一级电离产生 H 却没有产生 S2 故 c H c S2 2 4 根据下列数据 均在同温 同压下测定 酸HX HYHZ 物质的量浓度 mol L 0 10 20 3 电离平衡常数 7 2 10 41 8 10 41 8 10 5 可得出弱电解质强弱顺序正确的是 A HX HY HZ B HZ HY HX C HY HZ HX D HZ HX HY 答案 A 解析 三种酸均为一元酸 电离平衡常数越大 酸性越强 5 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 A NaOH 固体 B H2O C HCl D CH3COONa 固体 答案 BD 解析 由题意可知 要使反应速率减小 而不改变 H2的量 则要求 c H 减小 而 n H 不变 可采取的措施是 加水或加 CH3COONa 6 在醋酸的电离平衡 CH3COOHCH3COO H 中 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 写出下列物质的电离方程式 在水溶液中 1 NH3 H2O 2 H2CO3 3 NaHSO4 4 NaHCO3 5 CuSO4 答案 1 NH3 H2ONH OH 4 2 H2CO3H HCO HCOH CO 3 3 2 3 3 NaHSO4 Na H SO2 4 4 NaHCO3 Na HCO 3 HCOH CO 3 2 3 5 CuSO4 Cu2 SO2 4 解析 NH3 H2O H2CO3为弱电解质 电离方程式中用 号连接 H2CO3为二元弱 酸 其电离分步进行 NaHSO4 NaHCO3 CuSO4为强电解质 用 号连接 8 H2S 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 H2S H HS HS H S2 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 H2S H HS HS H S2 对 1 当加入 CuSO4时 因发生反应 Cu2 S2 CuS 使平衡右移 导致 c H 增大 但 c S2 减小 对 2 当加入 NaOH 时 因发生反应 H OH 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 1 下列电离方程式中 正确的是 A H2S2H S2 B NaHCO3 Na H CO2 3 C NaCl Na Cl D CH3COOH CH3COO H 答案 C 解析 多元弱酸的电离是分步进行的 且越来越难 电离产生的离子浓度主要取决于第 一步电离 如浓度 c H c HS c S2 如果将上式合写成 H2S2H S2 则表明浓度 c S2 c H 显然不符合事实 故 A 选项错误 NaHCO3 1 2 为离子化合物 属强电解质 但 HCO不能完全电离 H2CO3为弱酸 若按 B 选项的写法 3 表明浓度 c Na c H c CO 而 c HCO 0 实际情况是 2 3 3 NaHCO3 Na HCO HCOH CO 即浓度 c Na c HCO c H 3 3 2 3 3 c CO 故 B 选项也不正确 CH3COOH 为弱酸 属弱电解质 在水溶液中只能部分电 2 3 离 应用 符号表示 故 D 选项不合理 2 在 0 1 mol L 氢氟酸中 存在着 HFH F 的电离平衡 当加入下列哪种物质时 溶液的 c H 会增大 A 水 B 氟化钠晶体 C 0 1 mol L NaOH 溶液 D 0 5 mol L 氢氟酸 答案 D 解析 由电离平衡的影响因素可知 A B C 均使 c H 减小 而 D 项可使 c H 增 大 3 25 时 在 0 5 L 0 2 mol L 的 HA 溶液中 有 0 01 mol 的 HA 电离成离子 求该温 度下 HA 的电离常数 答案 K 2 22 10 3 解析 该溶液中 A 和 H 的平衡浓度为 0 01 mol 0 5 L 0 02 mol L 据电离方程式 HA A H 推知 HA 分子的平衡浓度为 0 2 mol L 0 02 mol L 0 18 mol L HA 的电 离常数 K c H c A c HA 0 02 0 02 0 18 2 22 10 3 点拨 本题考查有关电离平衡常数的简单计算 应据电离方程式 HAA H 推知 HA 分子的平衡浓度 A 和 H 的平衡浓度 注意有关电离常数的计算 必须找出平衡时分 子的物质的量浓度 离子的物质的量浓度 代入电离平衡常数公式即可求解 4 试用简单的实验证明在醋酸溶液中存在着 CH3COOHCH3COO H 的电离平衡 要求写出简要操作 实验现象及实验能说明的问题 答 答案 方法一 在醋酸溶液中滴入石蕊试液 溶液呈红色 加入醋酸铵固体 振荡溶液 溶液颜色明显变浅 c H 变小 是由于加入的 CH3COO 使平衡向左移动 由此说明醋酸 溶液存在着醋酸的电离平衡 方法二 取一定体积的溶液 用 pH 试纸测其溶液的 pH 然后再用蒸馏水将溶液稀释 100 倍 再测定溶液的 pH 若稀释前后溶液 pH 改变小于 2 说明存在上述电离平衡 来 解析 在弱电解质的水溶液中存在着电离平衡 改变外界条件可使电离平衡发生移动 使溶液中各微粒的浓度发生改变 使溶液的酸碱性发生改变 因题目并未限定试剂和方法 故思考的空间比较大 可设计不同的实验方法 如加水稀释 使平衡移动 测 pH 分析判断 又如加入中性 CH3COONH4 看溶液中 c H 变化对指示剂颜色的改变 1 下列物质的水溶液能导电 但属于非电解质的是 A CH3COOH B Cl2 C NH4HCO3 D SO2 答案 D 解析 选项中的 4 种物质的水溶液都能导电 但原因有所不同 CH3COOH 和 NH4HCO3均为电解质 水溶液应能导电 Cl2和 SO2的水溶液能导电 是因为它们与水发生 反应 Cl2 H2O HCl HClO SO2 H2O H2SO3 因生成物均为电解质 故溶液也导电 电解质和非电解质都是化合物 Cl2是单质 因此只有 SO2为非电解质 2 在 0 1 mol L CH3COOH 溶液中存在如下电离平衡 CH3COOHCH3COO H 对于该平衡 下列叙述正确的是 A 加入水时 平衡向逆反应方向移动 B 加入少量 NaOH 固体 平衡向正反应方向移动 C 加入少量 0 1 mol L HCl 溶液 溶液中 c H 减小 D 加入少量 CH3COONa 固体 平衡向正反应方向移动 答案 B 解析 加入水时平衡应正向移动 A 错 加入少量 NaOH 固体后由于发生 H OH H2O 的中和反应 平衡正向移动 B 正确 加入 HCl 溶液 c H 增大 故 C 错 加入 CH3COONa 晶体 由于 c CH3COO 增大 平衡逆向移动 D 错 3 下列电离方程式书写正确的是 A Ca OH 2Ca2 2OH B NaHCO3 Na H CO2 3 C H2CO32H CO D Na2SO4 2Na SO 2 3 2 4 答案 D 解析 Ca OH 2为强电解质 NaHCO3电离产生 Na 与 HCO H2CO3为多元弱酸 分 3 步电离 不可一步完成 4 0 1 mol L 某一元弱酸水溶液 在 100 和 20 时相比 其 c H 前者比后者 A 大 B 小 C 相等 D 不能肯定 答案 A 解析 电离过程是吸热过程 升温电离平衡右移 则该溶液中 c H 增大 5 将 0 1 mol L 的 CH3COOH 溶液稀释 10 倍 下列微粒浓度减小得最多的是 A CH3COO B OH C H D CH3COOH 答案 D 解析 在 CH3COOH 溶液中存在 CH3COOHCH3COO H 电离平衡 加水后 除考 虑 CH3COOH CH3COO 和 H 均被同等程度地稀释外 还要考虑上述平衡正向移动 所以 CH3COOH 的浓度减小得最多 6 向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸 到不再产生二氧化碳气体为止 则在此过程 中 溶液中的碳酸氢根离子的浓度变化趋势正确的是 A 逐渐减小 B 逐渐增大 C 先逐渐增大 而后减小 D 先逐渐减小 而后增大 答案 C 解析 浓 Na2CO3溶液中 Na2CO3完全电离成 Na 和 CO 当逐渐滴入稀盐酸时 2 3 H 会首先与 CO结合生成 HCO H CO HCO 继续滴入稀盐酸 则 H 又 2 3 3 2 3 3 与 HCO结合生成 H2CO3 后者不稳定分解产生 CO2和 3 H2O HCO H CO2 H2O 故溶液中 c HCO 又不断减小 3 3 7 一元弱酸 HA aq 中存在下列电离平衡 HA H A 将 1 0 mol HA 分子加入 1 0 L 水中 如下图 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 答案 C 8 用食用白醋 醋酸浓度约 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 D pH 试纸显示白醋的 pH 为 2 3 答案 D 解析 A B C 三项只能说明醋酸具有酸性 而不能证明醋酸存在电离平衡 9 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 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 根据两个反应即可得出结论 D K HCN K HNO2 HNO2 HCN 由此可判断 K HF K HNO2 K HCN 其对应数据依次为 K HF 7 2 10 4 K HNO2 4 6 10 4 K HCN 4 9 10 10 10 为证明某可溶性一元酸 HX 是弱酸 有如下实验方案 其中不合理的是 A 室温下 测 0 1 mol L HX 溶液的 pH 若 pH 1 证明 HX 是弱酸 B 室温下 测 1 mol L NaX 溶液的 pH 若 pH 7 证明 HX 是弱酸 C 将等浓度 等体积的 HCl 和 NaX 溶液混合 若混合溶液 pH 7 证明 HX 是弱酸 D 相同条件下 对 0 1 mol L 的 HCl 和 0 1 mol L 的 HX 进行导电性实验 若与 HX 溶 液相串联的灯泡较暗 证明 HX 为弱酸 答案 C11 下列物质中 A KI s B C2H5OH l C Cl2 g D CH3COOH l E BaSO4 s F Na