【志鸿优化设计】2014届高考化学一轮复习 第七单元水溶液中的离子平衡第1节弱电解质的电离教学案 新人教版

1 第七单元第七单元 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡 第第 1 1 节节 弱电解质的电离弱电解质的电离 考考纲纲点点击击 1 了解电解质在水溶液中的电离以及电解质溶液的导电性 2 了解弱电解质在水溶液中的电离平衡 一 弱电解质的电离平衡 1 定义 在一定条件下 当电解质分子 的速率和离子 的速率 时 电离过程就达到了平衡状态 2 特征 即时训练即时训练 1 1 下列说法中正确的是 A 除水的电离平衡外 醋酸溶液中存在电离平衡 而盐酸中不存在电离平衡 B 醋酸溶液中 CH3COOH 达到电离平衡时 溶液中检测不出 CH3COOH 分子 C 在一定条件下的水溶液中 弱电解质达到电离平衡时 v 电离 v 结合 0 D 氨水溶液中 当c NH c OH 时 表示氨水已达到电离平衡 4 E 氢碘酸的电离方程式为 HI H I 特别提示 1 在水溶液中 弱电解质部分电离 在弱电解质的溶液中不仅含有相应 自由移动的离子 而且含有该弱电解质分子 如 CH3COOH 溶液中含有 CH3COOH 分子 而强 电解质只含有相应自由移动的离子 不含有强电解质分子 如 HNO3溶液中就没有 HNO3分子 2 弱电解质的电离平衡也属于化学平衡 所以也符合化学平衡的特征 逆 等 动 定 变 二 影响电离平衡的因素 电离平衡属于化学平衡 当外界条件改变时 弱电解质的电离平衡也会发生移动 平 衡移动遵循 原理 1 溶液浓度 溶液被稀释后 电离平衡向着 的方向移动 2 温度 由于弱电解质的电离过程都是吸热的 因此升高温度 电离平衡向着 的方向移 动 例如 醋酸的电离 CH3COOHCH3COO H H 0 升高温度 c H c CH3COO 均 3 同离子效应 在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质 使电离平衡向逆反应方 向移动 例如 0 1 mol L 1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 即时训练即时训练 2 2 稀氨水中存在下述平衡 NH3 H2ONH3 H2ONH OH 向 4 溶液中分别通入氨气平衡 移 加入盐酸平衡 移 加入 NH4Cl 溶液平衡 移 加 入 NaOH 溶液平衡 移 特别提示 电离平衡右移 电解质分子的浓度不一定减小 如向氨水中通入氨气 平 2 衡右移 氨气的浓度最终比原平衡时大 同理 电离平衡右移 离子的浓度也不一定增大 如向氨水中加入盐酸 平衡右移 但 OH 的浓度最终比原平衡时小 三 电离平衡常数 1 表达式 1 对于一元弱酸 HA HAH A 平衡常数K 2 对于一元弱碱 BOH BOHB OH 平衡常数K 2 特点 1 电离平衡常数只与温度有关 升温 K值 2 多元弱酸的各级电离常数的大小关系是 故其酸性取决于 第一步 3 意义 相同条件下 K值越大 表示该弱电解质 电离 所对应的酸性或碱性相对 即时训练即时训练 3 3 醋酸溶液中存在 CH3COOHCH3COO H K 是醋酸的电离平衡常数 在一定温度下 加入盐酸平衡 移 c H c CH3COO c CH3COOH 填 左 或 右 电离平衡常数 填 增大 不变 或 减小 特别提示 电离平衡常数属于化学平衡常数 也只是温度的函数 一 外界条件对电离平衡的影响 电离平衡属于化学平衡 当外界条件改变时 弱电解质的电离平衡也会发生移动 平 衡移动也遵循勒夏特列原理 以 CH3COOHCH3COO H H 0 为例 改变条 件 平衡移 动方向 c CH3C OOH n H c H c CH3C OO 电离程 度 导电能 力 电离平 衡常数 加水稀 释 减小增大减小减小增大减弱不变 加少量 冰醋酸 增大增大增大增大减小增强不变 通入 HCl 气 体 增大增大增大减小减小增强不变 加 NaOH 固体 减小减小减小增大增大增强不变 加 CH3COON a 固体 增大减小减小增大减小增强不变 加入镁 粉 减小减小减小增大增大增强不变 升高温 度 减小增大增大增大增大增强增大 例 1 1 已知 0 1 mol L 1的醋酸溶液中存在电离平衡 CH3COOH CH3COO H 要使溶液中值增大 可以采取的措施是 c H c CH3COOH A 加少量烧碱溶液 B 降低温度 C 加少量冰醋酸 D 加水 方法归纳方法归纳 3 因为电离平衡也属于化学平衡 所以在分析外界条件对电离平衡的影响时 要紧紧抓 住化学平衡的观点进行分析 同时还要深刻理解勒夏特列原理 平衡向减弱这种改变的方 向移动 移动的结果不能抵消或超越这种改变 即 果 不能大于 因 例 1 2 在 0 1 mol L 1 NH3 H2O 溶液中存在如下平衡 NH3 H2ONH3 H2O NH OH 下列叙述中正确的是 4 A 加入少量浓盐酸 盐酸与 NH3反应生成 NH4Cl 使 NH3浓度减小 NH浓度增大 4 平衡逆向移动 B 加入少量 NaOH 固体 OH 与 NH结合生成 NH3 H2O 使 NH浓度减小 平衡正 4 4 向移动 C 加入少量 0 1 mol L 1NH4Cl 溶液 电离平衡常数不变 溶液中c OH 减小 D 加入少量 MgSO4固体 溶液 pH 增大 二 强弱电解质比较 1 依据物质的类别进行判断 在没有特殊说明的情况下 我们认为盐是强电解质 而常见的弱酸 弱碱为弱电解质 如 H2CO3 H2SO3 HClO H2SiO3 NH3 H2O 等 而强酸 HCl H2SO4 HNO3 强碱 NaOH KOH Ba OH 2 Ca OH 2 为强电解质 2 依据强 弱电解质的定义或弱电解质电离平衡的移动进行判断 见下表 浓度均为 0 01 mol L 1 的强酸 HA 与弱酸 HB pH 均为 2 的强酸 HA 与弱 酸HB pH 或物质的量浓度2 pHHA pHHB 0 01 mol L 1 c HA c HB 开始与金属反应的速率HA HBHA HB 体积相同时与过量的碱反 应时消耗碱的量 HA HBHA HB 体积相同时与过量活泼金 属产生 H2的量 HA HBHA HB c A 与c B 大小c A c B c A c B 分别加入固体 NaA NaB 后 pH 变化 HA 不变 HB 变大 HA 不变 HB 变大 加水稀释 10 倍后的 pH3 pHHA pHHB3 pHHA pHHB 2 溶液的导电性HA HBHA HB 水的电离程度HA HBHA HB 3 根据盐类水解进行判断 取酸的钠盐溶于水 测溶液的酸碱性 若 pH 7 则对应的酸为强酸 如 NaCl 若 pH 7 则对应的酸为弱酸 如 CH3COONa 4 从电离平衡常数K的角度判断 K也属于化学平衡常数 所以也只是温度的函数 在同温度下 K越大酸性越强 注意 强酸无电离平衡常数 例 2 1 今有室温下四种溶液 有关叙述不正确的是 pH111133 溶液氨水氢氧化钠溶液醋酸盐酸 A 中分别加入适量醋酸钠晶体后 两溶液的 pH 均增大 B 两溶液等体积混合 所得溶液中c H c OH C 分别加水稀释 10 倍 四种溶液的 pH D V1 L 与V2 L 溶液混合后 若混合后溶液 pH 7 则V1 V2 方法归纳方法归纳 1 思维途径 4 2 思维平台 我们在做有关强酸 弱酸 强碱 弱碱的试题时 不妨用假设法搭建一个平台 用这 个平台进行分析 如例 2 1 中的 C 选项 分别加水稀释 10 倍 假设平衡不移动 那么 溶液的 pH 均为 10 然后再根据平衡移动进行分析 再如 D 选项 假设均是强酸强碱 V1 V2 然后再根据弱碱的电离平衡及浓度进行分析 例 2 2 常温下 下列有关叙述中正确的是 分别向等体积 等物质的量浓度的盐酸和醋酸中滴加 NaOH 溶液 使溶液呈中性 醋 酸消耗的 NaOH 多 等体积 等 pH 的盐酸和醋酸 分别与 NaOH 反应 醋酸消耗的 NaOH 多 相同条件下 将 pH 2 的硫酸溶液和醋酸溶液分别稀释成 pH 5 的溶液 所加水的 体积前者大 pH 3 的稀硫酸跟 pH 11 的氢氧化钠溶液等体积混合 混合溶液的 pH 7 为了通过测定 pH 的大小 达到比较 HCl 和 CH3COOH 酸性强弱的目的 分别配制 100 mL 0 1 mol L 1的 NaCl 溶液和 CH3COONa 溶液 同体积同浓度的盐酸和醋酸与足量锌反应 整个反应过程的平均反应速率盐酸的快 A B C D 三 有关电离平衡常数的计算 解题步骤 首先书写出相应的电离平衡常数的表达式 如 CH3COOHCH3COO H 的Ka 依据信息代入相关数据进行计算 c H c CH3COO c CH3COOH 例 3 1 2012 陕西西工大附中模拟 在 25 下 将a mol L 1的 KCN pH 7 溶液与 0 01 mol L 1的盐酸等体积混合 反应平衡时 测得溶液 pH 7 则 KCN 溶液的物质的量浓度a 0 01 mol L 1 填 或 用含a的 代数式表示 HCN 的电离常数Ka 例 3 2 2012 山东潍坊模拟 某温度下 将 0 10 mol CH3COOH 溶于水配成 1 L 溶液 实验测得已电离的醋酸分子占原有醋酸分子总数的 1 3 若水的电离忽略不计 醋 酸电离对醋酸分子浓度的影响忽略不计 求得该温度下 CH3COOH 的电离平衡常数 K 1 7 10 5 向该溶液中再加入 mol CH3COONa 可使溶液的 pH 约为 4 溶液体积 变化忽略不计 判断酸 碱强弱方法的实验探究 强弱电解质的比较是历年高考的热点 主要考查强弱电解质的判断 电离平衡理论 把这些理论与探究实验相结合是今后命题的趋势 设计实验时要注意等物质的量浓度和等 pH 的两种酸 或碱 的性质差异 常用的实验方法有 1 从水解的角度分析 取其钠 盐 NaA 溶于水 测其 pH 若 pH 7 则说明 HA 是弱酸 若 pH 7 则说明 HA 是强酸 2 从是否完全电离的角度分析 配制一定物质的量浓度 HA 溶液 如 0 1 mol L 1 测其 pH 若 pH 1 则说明 HA 是弱酸 若 pH 1 则说明 HA 是强酸 3 从电离平衡移 动的角度分析 如 向 HA 溶液中加水稀释 100 倍后 溶液 pH 增大不是 2 的是弱酸 向 HA 溶液中加入 NaA 晶体 溶液中的 pH 变化的是弱酸 4 相同条件下 比较两种酸 或 碱 溶液的导电性 实验典例 某探究学习小组的甲 乙 丙三名同学分别设计了如下实验方案探究某酸 HA 是否为弱 电解质 甲 称取一定质量的 HA 配制 0 1 mol L 1的溶液 100 mL 5 25 时 用 pH 试纸测出该溶液的 pH 为 pH1 由此判断 HA 是弱电解质 乙 分别配制 pH 1 的 HA 溶液 盐酸各 100 mL 各取相同体积的上述 pH 1 的溶液分别装入两支试管 同时加入纯度相同的过量锌 粒 观察现象 即可得出结论 丙 分别配制 pH 1 的 HA 溶液 盐酸各 100 mL 分别取这两种溶液各 10 mL 加水稀释至 100 mL 25 时 用 pH 试纸分别测出稀释后的 HA 溶液 盐酸的 pH 分别为 pH2 pH3 即可 得出结论 1 在甲方案的第 步中 必须用到的标有刻度的仪器是 2 甲方案中 判断 HA 是弱电解质的依据是 乙方案中 能说明 HA 是弱电解 质的选项是 A 开始时刻 装盐酸的试管放出 H2的速率快 B 开始时刻 两支试管中产生气体速率一样快 C 反应过程中 装 HA 溶液的试管中放出 H2的速率快 D 反应结束后 装 HCl 溶液的试管中放出 H2的质量少 E 装 HA 溶液的试管中较装盐酸的试管中的反应先停止 3 丙方案中 能说明 HA 是弱电解质的依据是 pH2 pH3 填 或 4 请你评价 甲 乙 丙三个方案中难以实现或不妥的是 填 甲 乙 丙 其难以实现或不妥之处是 5 请你再提出一个合理而比较容易进行的方案 药品可任取 作简明扼要表述 1 高考集萃 下列叙述中正确的是 A 2012 广东理综 常温下 pH 为 2 的盐酸与等体积 pH 12 的氨水混合后所得溶液显 酸性 B 2012 福建理综 中和等体积 等物质的量浓度的盐酸和醋酸所消耗的n NaOH 相等 C 2012 浙江理综 常温下 将 pH 3 的醋酸溶液稀释到原体积的 10 倍后 溶液的 pH 4 D 2012 浙江理综 为确定某酸 H2A 是强酸还是弱酸 可测 NaHA 溶液的 pH 若 pH 7 则 H2A 是弱酸 若 pH 7 则 H2A 是强酸 E 2012 浙江理综 用 0 200 0 mol L 1 NaOH 标准溶液滴定 HCl 与 CH3COOH 的混合 溶液 混合液中两种酸的浓度均约为 0 1 mol L 1 至中性时 溶液中的酸未被完全中 和 F 2012 重庆理综 稀醋酸加水稀释 醋酸电离程度增大 溶液的 pH 减小 2 将浓度为 0 1 mol L 1 HF 溶液加水不断稀释 下列各量始终保持增大的是 A c H B Ka HF C D c F c H c H c HF 3 2012 浙江温州三模 下表是在相同温度下三种酸的一些数据 下列判断正确的是 酸 HXHYHZ 浓度 mol L 1 0 120 20 911 电离度 0 250 20 10 30 5 电离常数 Ki1Ki2Ki3Ki4Ki5 A 在相同温度 从 HX 的数据可以说明 弱电解质溶液 浓度越低 电离度越大 且 6 Ki1 Ki2 Ki3 0 01 B 室温时 若在 NaZ 溶液中加水 则的比值变小 若加少量盐酸 c Z c HZ c OH 则比值变大 C 等物质的量的 NaX NaY 和NaZ 的混合溶液 c X c Y 2c Z 2c HZ c HX c HY 且c Z c Y c X D 在相同温度下 Ki5 Ki4 Ki3 4 下列事实一定能说明 HNO2为弱电解质的是 常温下 NaNO2溶液的 pH 7 用 HNO2溶液做导电实验灯泡很暗 HNO2不能与 NaCl 反应 常温下 0 1 mol L 1的 HNO2溶液 pH 2 1 L pH 1 的 HNO2溶液加水稀 释至 100 L 后溶液的 pH 2 2 1 L pH 1 的 HNO2和 1 L pH 1 的盐酸与足量的 NaOH 溶 液完全反应 最终 HNO2消耗的 NaOH 溶液多 HNO2溶液中加入一定量 NaNO2晶体 溶液中 c OH 增大 HNO2溶液中加水稀释 溶液中c OH 增大 A B C D 5 2013 山东枣庄期中 已知室温时 0 1 mol L 1某一元酸 HA 在水中有 0 1 发生 电离 下列叙述中错误的是 A 该溶液的 pH 4 B 升高温度 溶液的 pH 增大 C 此酸的电离平衡常数为 1 10 7 mol L 1 D HA 电离出的c H 约为水电离出的c H 的 106倍 6 2012 河北石家庄压轴题 25 下 向 20 mL 0 2 mol L 1的氢氟酸中滴加 0 2 mol L 1的 NaOH 溶液时 溶液的 pH 变化如图所示 请回答下列问题 1 在氢氟酸的稀溶液中 通过改变以下条件能使氢氟酸的电离度 HF 增大的 是 可使氢氟酸的电离平衡常数Ka HF 增大的是 a 升高温度 b 向溶液中滴入 2 滴浓盐酸 c 加入少量 NaF 固体 d 加水稀释 2 在此温度下 氢氟酸的电离平衡常数Ka HF 为 保留两位有效数字 电离度 HF 约为 7 参考答案参考答案 基础梳理整合基础梳理整合 一 1 电离出离子 重新结合成分子 相等 2 即时训练 1 AE 二 勒夏特列 1 电离 2 电离 增大 即时训练 2 右 右 左 左 三 1 1 2 c H c A c HA c B c OH c BOH 2 1 增大 2 第一步 第二步 第三步 3 越易 较强 即时训练 3 左 不变 核心归纳突破核心归纳突破 例 1 1 D 解析 解析 A 选项 NaOH 与 H 反应 使c H 减小 平衡右移 使 c CH3COOH 减小 但c H 减小的程度大于c CH3COOH 减小的程度 所以减小 c H c CH3COOH B 选项 降低温度使平衡左移 c H 减小 c CH3COOH 增大 所以减小 C 选 c H c CH3COOH 项 c CH3COOH 增大 使平衡右移 c H 增大 但c CH3COOH 增大的程度大于c H 增大 的程度 所以减小 D 选项加水稀释 假设电离平衡不移动 c H c H c CH3COOH c CH3COOH 均减小相同倍数 但平衡右移使c CH3COOH 减小的程度大 所以符合题意 例 1 2 C 解析 解析 A 选项 加入少量浓盐酸 首先发生 H OH H2O 使 OH 浓度降低 平衡正向移动 B 选项 加入少量 NaOH 固体 使 OH 浓度升高 平衡逆向移动 C 选项 使 NH浓度升高 平衡逆向移动 溶液中c OH 减小 D 选项 4 Mg2 2OH Mg OH 2 溶液中c OH 减小 溶液 pH 减小 例 2 1 D 解析 解析 醋酸钠溶液显碱性 A 正确 也可以从平衡移动角度分析 CH3COONa 电离出的 CH3COO a 与盐酸中的 H 结合生成 CH3COOH b 使醋酸中 CH3COOH CH3COO H 左移 两溶液中 H 浓度均减小 所以 pH 均增大 B 项 假设均是强酸 强碱 且物质的量浓度相同 等体积混合后溶液呈中性 但 醋酸是弱酸 其浓度远远大 于 即混合后醋酸过量 溶液显酸性c H c OH B 正确 分别加水稀释 10 倍 假 设平衡不移动 那么 溶液的 pH 10 但稀释氨水使平衡 NH3 H2ONH OH 右 4 移 使 pH 10 同理醋酸稀释后 pH 4 C 正确 假设均是强酸强碱 混合后溶液呈中性 V1 V2 但 氨水是弱碱 其浓度远远大于 盐酸 所以需要的 氨水少 即V1 V2 D 错 误 例 2 2 D 解析 解析 NaOH 与 HCl CH3COOH 恰好完全反应分别生成 NaCl CH3COONa 消耗 NaOH 的量相等 但 CH3COONa 水解显碱性 所以当呈中性时 醋酸 加的 NaOH 的量少 错误 等体积 等 pH 的盐酸和醋酸 醋酸的浓度远远大于盐酸的浓 度 正确 由于醋酸是弱酸 加水稀释的同时还会继续电离出 H 所以 项应是后者所 加水的体积大 项中的硫酸和氢氧化钠都是强电解质 且 pH 之和等于 14 所以混合溶 液的 pH 7 NaCl 溶液显中性 CH3COONa 溶液显碱性可以证明醋酸为弱酸 正确 在反 应过程中盐酸的c H 大于醋酸的 所以反应速率快 正确 例 3 1 答案 答案 100a 1 10 7 mol L 1 解析 解析 如果恰好完全反应则生成 HCN KCl 溶液 显酸性 所以应该加过量的 KCN 依 8 据 HCNH CN 可知Ka 依据电荷守恒c H c K c Cl c H c CN c HCN c OH c CN 结合溶液呈中性c H c OH 可知c CN c K c Cl mol L 1 c H 10 7 mol L 1 依据物料守恒 c HCN c CN 两式相 a 0 01 2 a 2 加可得c HCN mol L 1 代入Ka 0 01 2 c H c CN c HCN 例 3 2 答案 答案 1 7 10 2 解析 解析 依据 CH3COOHH CH3COO 可知K c H c CH3COO c CH3COOH 1 7 10 5 c CH3COO 1 7 10 2 10 4 c CH3COO 0 10 实验探究拓展实验探究拓展 答案 答案 1 100 mL 容量瓶 2 pH1 1 CD 3 4 乙 丙 配制 pH 1 的 HA 溶 液难实现 锌粒难以做到表面积相同 5 配制 NaA 溶液 测 pH 7 证明 HA 为弱酸 解析 解析 本实验的目的为证明 HA 为弱酸 根据定义只需证明 HA 部分电离或存在电离平 衡即可 演练巩固提升演练巩固提升 1 BE 解析 解析 A 选项 氨水过量 显碱性 错误 C 选项 加水稀释 CH3COOHH CH3COO 右移 所以 pH 小于 4 但大于 3 错误 E 选项 CH3COOH 完全 被中和生成的 CH3COONa 溶液显碱性 所以溶液显中性时酸过量 正确 F 选项 溶液酸性 减弱 pH 增大 2 D 解析 解析 HF 溶液中存在 HFH F 加水使平衡向右移动 即电离程度增 大 但电离平衡常数只与温度有关 所以选项 B 不变 溶液中n H 增大 但溶液的体积 也增大 所以溶液的酸性降低 考虑到溶液中水还会电离出氢离子 所以稀释到一定程度 即无限稀释时 c H 就不再发生变化 但c F 和c HF 却一直会降低 所以选项 D 符