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文档简介
第二节弱电解质的电离盐类的水解1.你能利用v-t图像描述CH3COOH在水中的电离情况吗?试描述电离平衡的建立过程。提示:
醋酸加入水中,在水分子的作用下,CH3COOH会电离成CH3COO-和H+,与此同时,电离出的CH3COO-和H+又会结合成CH3COOH分子,随着CH3COOH分子的电离,CH3COOH分子的浓度逐渐减小,而CH3COO-和H+浓度会逐渐增大,所以,CH3COOH的电离速率会逐渐减小,CH3COO-和H+结合成CH3COOH分子的速率逐渐增大,即CH3COOH的电离过程是可逆的。2.根据氨水中的电离平衡,NH3·H2ONH4++OH-,试探究说明以下问题。(1)观察表中给出的数据,你能得出什么结论?试解释原因。提示:①结论:随着温度的升高,NH3·H2O的电离程度增大,但在温度变化不大的情况下,电离程度随温度的变化不大。②解释:醋酸的电离过程吸热,升高温度,电离平衡正向移动,醋酸的电离程度增大。
(2)向氨水溶液中通入氨气,氨水中的电离平衡如何移动?电离程度有何变化?提示:向氨水中通入氨气,发生反应NH3+H2ONH3·H2O,[NH3·H2O]增大,电离平衡正向移动;由于[NH3·H2O]增大,[OH-]增大,且[NH3·H2O]增大比[OH-]增大快,故溶液中NH3·H2O的电离程度反而减小。(3)氨水中存在的微粒有哪些?当加水稀释时,各微粒浓度有何变化?提示:氨水中存在的微粒有NH3·H2O、H2O、NH4+、H+、OH-。当加水稀释时,由于体积增大,[NH3·H2O]减小,[NH4+]减小,[OH-]减小,[H+]增大。3.试探究25℃,0.1mol·L-1醋酸溶液,当改变外界条件时所发生的变化。4.试探究冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电性如何变化?并用图像表示。提示:CH3COOH是共价化合物,所以冰醋酸中没有自由移动的H+和CH3COO-,不能导电。加入少量水,醋酸发生电离,溶液导电性增强;随着水量的增加,虽然溶液中H+和CH3COO-的物质的量增多,但是溶液的体积也增大,当体积增大的幅度大于溶液中H+和CH3COO-的物质的量的增大幅度时,H+和CH3COO-的物质的量浓度降低,溶液的导电性减弱。图像:【典例1】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。(1)“O”点为什么不导电__________。(2)a、b、c三点的pH由小到大的顺序为__________。(3)a、b、c三点中,醋酸的电离程度最大的是_____。(4)若使c点溶液中的[CH3COO-]增大,在如下措施中,可选择______。A.加热B.加很稀的NaOH溶液C.加固体KOHD.加水E.加固体CH3COONa
F.加Zn粒(5)在稀释过程中,随着醋酸浓度的降低,下列始终保持增大趋势的量是______。A.[H+]B.H+数目C.CH3COOH分子数D.[H+]/[CH3COOH]【思路点拨】(1)知道冰醋酸是共价化合物,熔融状态下不导电;(2)了解外界因素对弱电解质电离平衡的影响;(3)注意稀释过程中微粒物质的量及浓度的变化。【自主解答】(1)因为冰醋酸是共价化合物,在O点冰醋酸未电离,无离子。(2)从图像可知a、b、c三点导电能力大小顺序为b>a>c,说明溶液中H+离子浓度大小顺序为b>a>c,因此pH由小到大的顺序为b<a<c。(3)因为在一定温度下,溶液越稀电离度越大,因此c点的电离度最大。(4)在醋酸溶液中存在下列平衡:CH3COOHCH3COO-+H+ΔH>0,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[CH3COO-]减小。加入固体CH3COONa,平衡逆向移动,但因加入较多CH3COO-,故使其浓度增大,因此答案为A、C、E、F。(5)在稀释过程中,CH3COOH的电离度增大,因而H+数目肯定增大,CH3COOH分子数不断减小,但因溶液变稀,[H+]也在不断减小。答案:(1)因为冰醋酸是共价化合物,在O点冰醋酸未电离,无离子(2)b<a<c(3)c(4)A、C、E、F(5)B、D1.请根据你对电离平衡常数的理解,思考并解释下列问题:(1)在一定条件下,一定量的CH3COOH溶液达到电离平衡,此时电离平衡常数为K1,当加入少量冰醋酸,再次达到平衡,此时平衡常数为K2,则K1、K2什么关系?提示:电离平衡常数为温度的函数,只要温度不变,K不变,故K1=K2。(2)室温下Kb(NH3·H2O)=1.70×10-5mol·L-1,Ka
(CH3COOH)=1.70×10-5mol·L-1由此你可以得出什么结论?提示:相同温度条件下NH3·H2O与CH3COOH的电离程度相同。(3)Ka(HA)>Ka(HB),则HA一定比HB酸性强吗?提示:不一定。相同温度条件下的Ka值可以比较酸的电离程度的大小,进而比较酸性强弱,不同条件下的Ka比较无意义。2.在相同温度下弱电解质的电离常数越大,则溶液中的离子浓度越大,溶液的导电性越强。以上说法对吗?试交流讨论。提示:弱电解质的电离常数越大,只能说明其分子发生电离的程度越大。离子浓度不仅与电离程度有关,还与弱电解质的浓度有关。因此,电离常数大的弱电解质溶液中,离子浓度不一定大,其导电性不一定强。3.多元弱酸是分步电离的,每一步都有相应的电离常数。试从平衡移动角度探究说明各级电离常数之间的大小关系。提示:因为上一级电离产生的H+对下一级电离有抑制作用,使下一级电离越来越困难,故K值越来越小。【典例2】(1)25℃时,在0.5L0.2mol·L-1的HA溶液中,有0.001mol的HA电离。求该温度下HA的电离常数。(2)计算25℃时,0.1mol·L-1的该酸溶液中的[H+]。【思路点拨】【自主解答】(1)由题意可得
HA H++A-起始0.5×0.2mol00已电离0.001mol0.001mol0.001mol平衡时0.099mol0.001mol0.001mol电离平衡时该溶液中含H+和A-的浓度为:[H+]=[A-]=0.001mol/0.5L=0.002mol·L-1。HA分子的平衡浓度为:[HA]=0.099mol/0.5L=0.198mol·L-1。故HA的电离平衡常数为:K==≈2.02×10-5mol·L-1。(2)设0.1mol·L-1的HA溶液中的[H+]为x,则[A-]也为x,[HA]就为0.1mol·L-1-x。K===2.02×10-5mol·L-1因为x0.1mol·L-1可忽略,故x==1.42×10-3mol·L-1。答案:(1)2.02×10-5mol·L-1(2)1.42×10-3mol·L-1
知识点一:弱电解质的电离1.下列关于电解质的电离平衡状态的叙述中,正确的是()A.弱电解质的电离达到平衡状态后,电离就停止了B.弱电解质的电离达到平衡状态后,分子的消耗速率和离子的生成速率相等C.弱电解质的电离达到平衡状态后,分子和离子的浓度相等D.弱电解质的电离达到平衡状态后,外界条件改变,电离平衡可能要发生移动【解析】选D。电离平衡也是一种平衡,因而是一种动态平衡,所以A描述错误。可以从直接因素来表达,二者已达平衡,一定要体现正反应方向和逆反应方向,或者说各组分的浓度,含量不随时间变化而变化的意思,所以B、C也是错误的。外因会影响平衡,所以D正确。2.将0.1mol/L醋酸溶液加水稀释,下列说法正确的是()A.溶液中[H+]和[OH-]都减小B.溶液中[H+]增大C.醋酸电离平衡向左移动D.溶液的pH增大【解析】选D。CH3COOHH++CH3COO-,加水稀释有利于更多的醋酸分子电离,平衡向正反应方向移动,但由于体积增大的比氢离子的物质的量增大的多,故氢离子浓度减小,因为氢离子的浓度与氢氧根离子的浓度的乘积是个定值,必然会使氢氧根离子浓度增大,pH增大,故A、B、C错误,D正确。3.氢硫酸溶液里存在着下列平衡:H2SH++HS-HS-H++S2-(1)已知CuS是一种不溶于水和酸的黑色沉淀。当向氢硫酸中加入硫酸铜溶液时,电离平衡向_____移动;H+浓度______;S2-浓度______。(2)当向其中加入氢氧化钠固体时,电离平衡向____移动;H+浓度______;S2-浓度_______。(3)若将溶液加热至沸腾,H2S浓度________。(4)若要增大溶液中n(S2-),最好加入________。【解析】(1)加入硫酸铜时,Cu2+遇到S2-发生离子反应:Cu2++S2-====CuS↓,使溶液中的[S2-]减小,从而促进H2S的电离,使[H+]变大;(2)加入氢氧化钠固体时,发生离子反应:OH-+H+===H2O,致使溶液中的[H+]减小,从而促进氢硫酸的电离,致使[S2-]变大;(3)加热时,H2S挥发,从而使[H2S]减小;(4)如要增大溶液中的n(S2-),即要促进其电离,促进弱电解质电离最方便的做法就是加水稀释,促进氢硫酸的电离。答案:(1)右增大减小(2)右减小增大(3)减小(4)水
知识点二:电离平衡常数4.下列关于弱电解质的电离平衡常数的叙述中,正确的是()A.弱电解质的电离平衡常数就是电解质加入水后电离出的各种离子浓度的乘积与未电离分子的浓度的比值B.弱电解质的电离平衡常数只与弱电解质的本性及外界温度有关C.同一温度下,弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强;弱碱的电离平衡常数越大,碱性越弱D.多元弱酸的各级电离常数相同【解析】选B。弱电解质的电离平衡常数是达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的化学计量数次幂之积与溶液中未电离的分子浓度的比值。这个比值必须是达到电离平衡时的,而不是任意时刻的。弱电解质的电离平衡常数是由弱电解质的本性决定的,并且受外界温度的影响,同一温度下,弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强;同样,弱碱的电离平衡常数越大,碱性越强。弱电解质一旦确定,温度越高,电离平衡常数越大。多元弱酸是分步电离的,其各级电离常数是逐级减小的且差别很大。5.已知25℃时,下列酸的电离常数:醋酸:1.75×10-5mol·L-1、氢氰酸:4.93×10-10mol·L-1、氢氟酸:7.2×10-4mol·L-1、甲酸:1.77×10-4mol·L-1。则物质的量浓度均为0.1mol·L-1的上述溶液酸性最强的是()A.醋酸B.氢氰酸C.氢氟酸D.甲酸【解析】选C。电离常数越大,弱酸的电离程度越大;溶液中[H+]越大,酸性越强。
一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)1.能说明醋酸是弱电解质的事实是()A.醋酸溶液的导电性比盐酸强B.醋酸溶液与碳酸钙反应,缓慢放出二氧化碳C.醋酸溶液用水稀释后,氢离子浓度下降D.0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,氢离子浓度约为0.01mol·L-1【解析】选D。确定某物质是否为弱电解质,要看它在水溶液中是否仅有部分电离成自由移动的离子,而溶液导电性的强弱、与碳酸钙反应放出二氧化碳的速度、以及稀释后某种离子浓度下降,都与溶液中自由移动的离子的浓度的大小有关,但却都不能说明CH3COOH在水溶液中仅能部分电离,故A、B、C三项均错;0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,氢离子浓度约为0.01mol·L-1,可以说明CH3COOH在水溶液中仅有部分电离成离子,存在电离平衡,故醋酸是弱电解质,D项正确。2.(2010·黄冈高二检测)0.1mol/L的醋酸溶液中存在着下列的电离平衡:CH3COOHH++CH3COO-,如想使[H+]增大,可加入下列物质()A.醋酸钠B.氢氧化钠晶体C.同浓度的醋酸溶液D.0.1mol/L的稀盐酸【解析】选D。A项醋酸钠是强电解质,加入后使[CH3COO-]增大,使电离平衡左移,[H+]减小,故A错误;B项NaOH也是强电解质,加入后发生反应OH-+H+====H2O,生成更弱电解质水,使[H+]减小,故B项错误;C项同浓度的醋酸不会影响原电离平衡,[H+]不变,C错误;D项加入0.1mol/L稀盐酸,HCl为强电解质,电离平衡左移,但增加的[H+]远远大于移动减小的[H+],[H+]增大,故选D。3.已知下面三个数据:①7.2×10-4②2.6×10-4
③4.9×10-10分别是三种酸的电离平衡常数,若已知这三种酸可发生如下反应:NaCN+HNO2====HCN+NaNO2NaCN+HF====HCN+NaFNaNO2+HF====HNO2+NaF由此可判断下列叙述中正确的是()A.HF的电离常数是①B.HNO2的电离常数是①C.HCN的电离常数是②D.HNO2的电离常数是③【解析】选A。三种酸都是一元酸,酸性越强,则电离常数越大。由三个反应方程式可推断酸性HF>HNO2>HCN,所以HF电离常数最大,HCN电离常数最小,故选A。4.(2010·宿迁高二检测)当CH3COOHCH3COO-+H+已达平衡,若要使醋酸的电离平衡向左移动和溶液的pH减小,应加入的试剂是()A.CH3COONaB.NH3·H2OC.HClD.H2O【解析】选C。A选项加入CH3COONa,增大了CH3COO-离子浓度,抑制CH3COOH的电离,但同时也降低了[H+],虽然电离度减小了,但pH增大了,也不符合题意。B选项加NH3·H2O,中和CH3COOH电离出的H+,增大CH3COOH溶液的pH,同时还增大CH3COOH的电离度,也不符合题意。C选项加HCl,增大了[H+],使CH3COOH电离平衡逆向移动,降低其电离度,又增加它的酸性,pH降低。D项加入水会增大CH3COOH的电离度,不符合题意。二、非选择题(本题包括2小题,共10分)5.(5分)在0.01mol·L-1氨水中加入物质:①浓氨水,②纯水,③少量K2CO3,④少量浓硫酸,⑤少量NaOH固体,⑥少量Al2(SO4)3固体。(1)能使[OH-]减小、[NH4+]增大的是___________。(2)能使[OH-]增大,[NH4+]减小的是___________。(3)能使[OH-]和[NH4+]都增大的是_____________。(4)能使[OH-]和[NH4+]都减小的是_____________。【解析】(1)NH3·H2ONH4++OH-,要使[OH-]减小[NH4+]增大,即消耗OH-,而不能消耗NH4+,并使平衡向正反应方向移动,因此有④⑥。(2)要使[OH-]增大,[NH4+]减小,即消耗NH4+,而不能消耗OH-,因此有③⑤。(3)要使[OH-]和[NH4+]都增大,则使平衡向正反应方向移动,而不能消耗生成物,因此有①。(4)要使[OH-]和[NH4+]都减小,使平衡向逆反应方向移动,或者将溶液稀释,因此有②。答案:(1)④⑥(2)③⑤(3)①(4)②6.(5分)一定温度下,有a.盐酸、b.硫酸、c.醋酸三种酸(用a、b、c来回答)。(1)当其物质的量浓度相同时,[H+]由大到小的顺序是_________。(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸溶液,中和NaOH的能力由大到小的顺序是__________。(3)当[H+]相同时,物质的量浓度由大到小的顺序为__________。(4)当[H+]相同、体积相同时,分别加入足量锌,相同状况下产生的气体体积由大到小的顺序为__________。(5)当[H+]相同、体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌。若产生相同体积的氢气(相同状况),则开始时反应速率的大小关系是_______,反应所需时间的长短关系是________。(6)将[H+]相同的三种酸溶液均加水稀释至体积为原来的10倍后,[H+]由大到小的顺序为__________。【解析】(1)物质的量浓度相同,盐酸和硫酸是强酸,完全电离,硫酸是二元酸,盐酸是一元酸;醋酸是一元弱酸,且不完全电离,所以[H+]由大到小的顺序为b>a>c。(2)酸中和碱的能力是依据酸与碱反应的方程式的系数来决定的,所以同体积、同浓度的盐酸、醋酸中和NaOH的能力相等,且小于硫酸。(3)[H+]相等,因醋酸为弱酸,其物质的量浓度远大于溶液中的[H+],盐酸是一元强酸,硫酸是二元强酸,所以物质的量浓度为c>a>b。(4)锌足量,产生氢气的体积由n(H+)决定,所以c>a=b。(5)产生的氢气相等可见锌量不足,开始[H+]相等,反应速率相等,但是醋酸为弱酸,继续电离,使[H+]的变化缓慢,反应速率变化的慢,所用时间短,而硫酸和盐酸中的[H+]变化速率相等,所用时间相等,但后期反应速率减慢,时间比醋酸的时间长。(6)稀释10倍对盐酸和硫酸来说,[H+]变为原来的1/10,而醋酸的电离平衡向电离方向移动,[H+]的减小幅度小于1/10,故[H+]大小顺序为c>a=b。答案:(1)b>a>c(2)b>a=c(3)c>a>b(4)c>a=b(5)a=b=ca=b>c(6)c>a=b1.(5分)分别取50mLpH=3的两种一元酸HX和HY溶液,加入足量的镁粉,充分反应后,收集到H2的体积分别为V(HX)利V(HY)。若V(HX)>V(HY),则下列说法正确的是()A.HX可能是强酸B.HY一定是强酸C.HX的酸性强于HY的酸性D.反应开始时二者生成H2的速率相等【解析】选D。考查对弱电解质电离平衡移动情况的理解。据题意,镁粉足量,应以酸的量来计算H2的体积,而V(HX)>V(HY),说明pH相等时,HX的物质的量浓度比HY的大,即HX是比HY弱的弱酸,无法判断HY是弱酸还是强酸,故A、B、C项均错误;D项,反应开始时的速率取决于[H+],由于开始时[H+]相等,故D项正确。2.(15分)已知多元弱酸在水溶液中的电离是分步进行的,且第一步电离程度远大于第二步电离程度,第二步电离远大于第三步电离程度……,今有HA、H2B、H3C三种弱酸,根据“较强酸+较弱酸盐=较强酸盐+较弱酸”的反应
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