高中化学人教版第三章　第一节　第2课时　电离平衡常数　强酸与弱酸比较

第2课时电离平衡常数强酸与弱酸比较[核心素养发展目标]1.了解电离平衡常数的含义，能利用电离平衡常数进行相关计算。2.利用电离平衡常数相对大小关系，建立判断弱电解质相对强弱和“强酸制弱酸”的思维模型。一、电离平衡常数1.电离平衡常数概念溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积，与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数表示方法对于ABA++B-，Ka或Kb=c(A+)·c(B-)影响因素①同一温度下，不同弱电解质的电离常数取决于弱电解质的性质；②对于同一弱电解质的稀溶液来说，电离常数只与温度有关2.多元弱酸的电离平衡常数(1)多元弱酸每一步电离都有电离平衡常数，例如H2CO3电离常数表达式(25℃时)：①H2CO3H++HCO3Ka1=c(HCO3-)②HCO3-H++CKa2=c(H+)·c(2)多元弱酸各步电离常数的大小比较：Ka1>Ka2>Ka3……当Ka1≫Ka2时，多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。(1)改变条件，电离平衡正向移动，电离平衡常数一定增大()(2)同一弱电解质，浓度大的电离平衡常数大()(3)H2CO3的电离常数表达式为Ka=c2(H(4)电离常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1.已知25℃时Ka(HCOOH)=1.8×10-4，0℃时，Ka(HCOOH)1.8×10-4(填“>”“<”或“=”)。

答案<2.如何从定量的角度判断醋酸溶液中加水稀释一倍后，电离平衡移动的方向？答案Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(C3.在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.20mol·L-1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10-3mol·L-1，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数K答案NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：NH3·H2ONH4++OH起始/(mol·L-1)0.2000变化/(mol·L-1)1.7×10-31.7×10-31.7×10-3平衡/(mol·L-1)0.20-1.7×10-31.7×10-31.7×10-3c(NH3·H2O)=(0.20-1.7×10-3)mol·L-1≈0.20mol·L-1，Kb=c(NH4+)·c(O4.已知25℃时，CH3COOH的Ka=1.75×10-5，计算0.10mol·L-1的CH3COOH溶液达到电离平衡时c(H+答案设浓度为0.10mol·L-1的CH3COOH溶液中醋酸电离达到平衡时H+的浓度为xmol·L-1，则有CH3COOHH++CH3COO-初始/(mol·L-1)0.1000平衡/(mol·L-1)0.10-xxx当Ka数值很小时，x的数值很小，可作近似处理：0.10-x≈0.10，所以Ka=x20.10，则x=Ka×0.10=1.75×10-5×0.10≈1.3×10-3，即c(H+)有关电离平衡常数的计算模板HXH++X-起始c(HX)00平衡c(HX)-c(H+)c(H+)c(X-)则K=c(H+当弱电解质电离程度很小时，c(HX)-c(H+)≈c(HX)，则K=c2(H+)c(HX)；c二、电离平衡常数的应用1.电离平衡常数K的意义K的大小表征了弱电解质的相对强弱。2.电离平衡常数的应用(1)根据电离常数判断弱酸(碱)的强弱相同温度下，弱酸的Ka越大，电离程度越大，酸性越强；弱碱的Kb越大，电离程度越大，碱性越强。(2)根据强酸制弱酸比较电离常数实验3⁃2操作向盛有2mL1mol·L-1醋酸的试管中滴加1mol·L-1Na2CO3溶液现象试管中产生气泡原理离子方程式为CO32-+2CH3COOH=2CH3COO-+CO2↑+H结论Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)(填“>”“<”或“=”)1.已知：25℃时，下列四种弱酸的电离常数：CH3COOHHCOOHHClOH2CO3电离常数1.75×10-51.8×10-44.0×10-8Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11(1)试比较相同浓度的CH3COOH、HCOOH、HClO、H2CO3溶液的酸性强弱。提示电离常数越大，酸性越强，故酸性：HCOOH>CH3COOH>H2CO3>HClO。(2)向CH3COOH溶液中加入一定量的盐酸时，CH3COOH的电离平衡向哪个方向移动？。CH3COOH的电离常数(填“变大”“变小”或“不变”)，理由是。

答案逆向移动不变电离常数只与温度有关(3)由表格中的数据判断下列离子方程式不正确的是(填字母)。

a.2ClO-+H2O+CO2=2HClO+COb.HCOOH+CO32-=HCOO-c.HCOOH+CH3COO-=HCOO-+CH3COOHd.Cl2+H2O+2CO32-=2HCO3-答案a解析a项，次氯酸的电离程度大于碳酸氢根离子，则溶液中次氯酸根离子与二氧化碳反应生成次氯酸和碳酸氢根离子。(4)写出向NaClO和CH3COONa的混合溶液中通入少量CO2的离子方程式：

。

答案ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO2.已知下面三个数据6.3×10-4、5.6×10-4、6.2×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数(25℃)，若已知下列反应可以发生：NaCN+HNO2=HCN+NaNO2、NaCN+HF=HCN+NaF、NaNO2+HF=HNO2+NaF。(1)三种酸的强弱顺序是。

(2)HF的电离常数Ka(HF)=。

(3)HCN的电离常数Ka(HCN)=。

答案(1)HF>HNO2>HCN(2)6.3×10-4(3)6.2×10-103.在一定温度下，加水逐渐稀释1mol·L-1氨水的过程中，随着水量的增加，请说明溶液中下列含量的变化：(1)n(OH-)(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。

(2)c(OH-(3)c(NH3答案(1)增大(2)增大(3)不变解析加水稀释，c(NH4+)减小，c(OH-)c(NH3三、强酸与弱酸的比较1.实验探究强酸、弱酸与活泼金属反应的特点向两个锥形瓶中各加入0.05g镁条，塞紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2mL2mol·L-1盐酸、2mL2mol·L-1醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示：由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况宏观辨识微观探析反应初期盐酸的反应速率比醋酸大盐酸是强酸，完全电离，醋酸是弱酸，部分电离，同浓度的盐酸和醋酸，盐酸中的c(H+)较大，因而反应速率较大反应过程中盐酸的反应速率始终比醋酸大，盐酸的反应速率减小明显，醋酸的反应速率减小不明显醋酸中存在电离平衡，随反应的进行，电离平衡正向移动，消耗的氢离子能及时电离补充，所以一段时间内速率变化不明显最终二者产生氢气的量基本相等，速率几乎都变为零镁条稍微过量，两种酸的物质的量相同，随醋酸电离，平衡正向移动，醋酸几乎消耗完全，最终二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎相同，因而产生的H2的量几乎相同。两种酸都几乎消耗完全，反应停止，因而反应速率几乎都变为02.一元强酸和一元弱酸的比较(1)相同体积、相同物质的量浓度的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较比较项目酸c(H+)酸性中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的总量与同一金属反应时的起始反应速率一元强酸大强相同相同大一元弱酸小弱小(2)相同体积、相同c(H+)的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较比较项目酸c(H+)酸性中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的总量与同一金属反应时的起始反应速率一元强酸相同相同小少相同一元弱酸大多1.下列关于盐酸与醋酸的稀溶液的说法正确的是()A.相同物质的量浓度的两溶液中c(H+)相同B.100mL0.1mol·L-1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠C.c(H+)=10-3mol·L-1的两溶液稀释100倍，c(H+)均为10-5mol·L-1D.向两溶液中分别加入少量对应的钠盐固体，盐酸中c(H+)不变，醋酸中c(H+)增大答案B解析相同物质的量浓度的两溶液，CH3COOH部分电离，醋酸中c(H+)比盐酸中的小，故A错误；100mL0.1mol·L-1的两溶液中HCl和CH3COOH的物质的量相同，所以能中和等物质的量的氢氧化钠，故B正确；醋酸稀释过程中电离平衡正向移动，稀释后醋酸中c(H+)不等于10-5mol·L-1，故C错误；醋酸中加入醋酸钠固体，由于c(CH3COO-)增大，CH3COOH的电离平衡逆向移动，c(H+)减小，而盐酸中加入氯化钠固体，对溶液中c(H+)无影响，故D错误。2.常温条件下，H2A(酸)：Ka1=4.3×10-7，Ka2=2.1×10-12；H2B(酸)：Ka1=1.0×10-7，Ka2=6.3×10-13。在浓度相同的两种溶液中，用“>”“<”或“=”填空。(1)H+的浓度：H2AH2B。

(2)酸根离子的浓度：c(A2-)c(B2-)。

(3)酸分子的浓度：c(H2A)c(H2B)。

(4)溶液的导电能力：H2AH2B。

答案(1)>(2)>(3)<(4)>3.在a、b两支试管中分别装入形态相同、质量相等的锌粒(锌足量)，然后向两支试管中分别加入相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空白：(1)a、b两支试管中的现象：相同点是，

不同点是，

原因是。

(2)a、b两支试管中生成气体的体积开始时V(a)(填“>”“<”或“=”，下同)V(b)，反应完毕后生成气体的总体积V(a)V(b)，原因是

。

(3)若a、b两支试管中分别加入c(H+)相同、体积相同的稀盐酸和稀醋酸，则a、b两支试管中开始生成气体的速率v(a)(填“>”“<”或“=”，下同)v(b)，反应完毕后生成气体的总体积V(a)V(b)，原因是

。

答案(1)都产生无色气泡，锌粒逐渐溶解a中起始反应速率较大HCl是强酸，CH3COOH是弱酸，盐酸中c(H+)大(2)>=反应开始时，盐酸中c(H+)较大，但二者最终能电离出的H+的总物质的量相等(3)=<开始时c(H+)相同，所以速率相等，CH3COOH是弱电解质，最终电离出的H+的总物质的量大课时对点练[分值：100分][1~8题，每小题5分]题组一电离常数的含义1.下列关于电离平衡常数(K)的说法中正确的是()A.电离平衡常数(K)越小，表示弱电解质电离能力越弱B.电离平衡常数(K)与温度无关C.相同温度下，不同浓度的同一弱电解质，其电离平衡常数(K)不同D.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为Ka1<Ka2<Ka3答案A解析相同条件下K越大，弱电解质的电离程度越大，所以相同条件下，电离平衡常数越小，表示弱电解质的电离能力越弱，A正确；电离平衡常数(K)是温度的函数，随温度的变化而变化，不随浓度的变化而变化，B、C错误；多元弱酸分步电离，电离程度依次减小，所以多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为Ka1>Ka2>Ka3，D错误。2.常温下，向氨水中加水稀释的过程中，NH3·H2O的电离平衡常数、电离度、溶液导电性的变化正确的是()A.增大、增大、减小 B.不变、增大、减小C.不变、减小、减小 D.减小、减小、增大答案B解析向氨水中加水稀释的过程中，温度不变，则NH3·H2O的电离平衡常数不变；氨水越稀越电离，则电离度增大；但溶液总体积增大，微粒浓度减小，故溶液导电性减小。3.下列关于电离常数的说法正确的是()A.电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大B.CH3COOH的电离常数表达式为Ka=cC.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，电离常数减小D.电离常数只与温度有关，与浓度无关答案D解析CH3COOH的电离常数表达式为Ka=c(H+)·c(CH3COO-)c题组二电离常数的应用4.常温下，三种一元酸的电离平衡常数如下表，下列说法正确的是()酸HCNCH3COOHH3PO2电离常数6.2×10-101.75×10-55.9×10-2A.三种酸的酸性强弱：HCN>CH3COOH>H3PO2B.反应H3PO2+CH3COO-=CH3COOH+H2PO2C.由电离常数可以判断，H3PO2属于强酸，HCN和CH3COOH属于弱酸D.等物质的量浓度、等体积的三种酸溶液与足量锌粉反应，H3PO2产生的H2最多答案B解析相同温度下，一元弱酸的电离平衡常数越大其酸性越强，根据表格中的信息可知酸性：H3PO2>CH3COOH>HCN，A错误；根据较强酸制较弱酸的规律，反应H3PO2+CH3COO-=CH3COOH+H2PO2-能够发生，B正确；根据电离常数可判断三种酸均不能完全电离，均为弱酸，C错误；等物质的量浓度、等体积的三种酸溶液，酸的物质的量相等，与足量锌粉反应，生成等量的H2，5.(2024·湖南永州一中高二月考)食醋是厨房中常用的调味品。25℃时，CH3COOH的Ka=1.75×10-5，醋酸溶液加水稀释后，下列说法正确的是()A.CH3COOH的电离程度减小B.Ka增大C.CH3COO-数目增多D.c(C答案C解析稀释促进弱电解质的电离，故醋酸溶液加水稀释后，CH3COOH的电离程度增大，CH3COO-数目增多，A错误、C正确；Ka只与温度有关，故稀释后Ka不变，B错误；醋酸的电离平衡常数Ka=c(CH3COO题组三强酸和弱酸的比较6.对室温下c(H+)相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施后，有关叙述正确的是()A.加适量的醋酸钠晶体后，两溶液的c(H+)均减小B.使温度升高20℃后，两溶液的c(H+)均不变C.加水稀释两倍后，两溶液的c(H+)均增大D.加足量的锌充分反应后，两溶液产生的氢气一样多答案A解析加入醋酸钠，CH3COO-可结合H+，c(H+)均降低，A正确；升温有利于CH3COOH的电离，所以CH3COOH溶液中c(H+)增大，B错误；加水稀释，两种溶液的酸性均减弱，C错误；两种溶液中c(H+)相同，但是CH3COOH溶液中还有未电离的CH3COOH，所以最终醋酸产生的氢气比盐酸多，D错误。7.下列曲线中，可以描述乙酸(甲，Ka=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙，Ka=1.4×10-3)在水中的电离程度和浓度关系的是()答案B解析根据甲、乙的电离平衡常数可知，这两种物质都是弱电解质，在温度不变、浓度相等时，电离程度：乙酸<一氯乙酸，排除A、C选项；当浓度增大时，物质的电离程度减小，排除D选项。8.常温下，向两个锥形瓶中各加入0.05g镁条，塞紧橡胶塞，用注射器向其中一个锥形瓶中注入2mL1mol·L-1草酸溶液(H2C2O4的Ka1=5.0×10-2，Ka2=5.4×10-5)，向另一个锥形瓶中注入2mL2mol·L-1醋酸溶液(CH3COOH的Ka=1.8×10-5)，分别测得两个锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A.曲线②表示醋酸与镁条的反应B.当反应停止时，醋酸产生的气体比草酸产生的气体多C.反应结束，草酸所耗时间比醋酸所耗时间短D.草酸的电离方程式为H2C2O42H++C2O4答案C解析该草酸溶液中c(H+)大于醋酸溶液；反应开始时草酸溶液中c(H+)较大，与镁反应较快，即曲线②表示草酸与镁条的反应，曲线①表示醋酸与镁条的反应，A错误；n(Mg)=0.05g24g·mol-1≈0.0021mol，n(H2C2O4)=0.002L×1mol·L-1=0.002mol，n(CH3COOH)=0.002L×2mol·L-1=0.004mol，则镁过量，当两种酸完全反应时，产生的H2一样多，B错误；根据上述分析可知，草酸与镁反应速率比醋酸快，则反应结束时草酸所耗时间比醋酸所耗时间短，C正确；H2C2O4为二元弱酸，分步电离，其电离方程式为H2C2O4H++HC2O4-、HC2O4-H[9~13题，每小题6分]9.(2024·浙南名校联盟高二月考)高氯酸、硫酸、HCl和硝酸都是强酸，其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数：酸HClO4H2SO4HClHNO3Ka1.6×10-56.3×10-91.6×10-94.2×10-10由表格中的数据判断下列说法不正确的是()A.在冰醋酸中这四种酸都没有全部电离B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中酸性最强的酸C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4=2H++SOD.水对这四种酸的强弱没有区分能力，但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱答案C解析由H2SO4在冰醋酸中的Ka可知，H2SO4在冰醋酸中不能全部电离，故C错误。10.常温下，CH3COOH、HCOOH(甲酸)的电离平衡常数分别为1.75×10-5、1.8×10-4，以下关于0.1mol·L-1CH3COOH溶液、0.1mol·L-1HCOOH溶液的说法正确的是()A.c(H+)：CH3COOH>HCOOHB.等体积的两溶液中，分别加入过量的镁，产生氢气的体积：HCOOH>CH3COOHC.HCOOH可能与NaOH发生反应：H++OH-=H2OD.将CH3COOH溶液稀释100倍过程中，c(C答案D解析等浓度的甲酸和乙酸溶液，甲酸酸性强、电离程度大，所以溶液中的c(H+)：CH3COOH<HCOOH，故A错误；等浓度等体积的甲酸和乙酸溶液中，甲酸和乙酸的物质的量相等，分别加入过量的镁，产生氢气的体积相等，故B错误；HCOOH是弱酸，与NaOH发生反应：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，故C错误；c(CH3COOH)c(CH3COO-11.(2024·广州高二期中)某温度下，等体积、c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，溶液中的c(H+)随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断下列说法不正确的是()A.曲线Ⅰ表示的是盐酸的变化曲线B.b点溶液的导电能力比c点溶液的导电能力强C.取等体积的a点、b点对应的溶液，分别与足量NaOH反应，醋酸消耗NaOH的量大D.取等体积的a点、b点对应的溶液，分别与足量锌反应，产生的H2一样多答案D解析某温度下，等体积、c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，盐酸是强酸、醋酸是弱酸，则醋酸溶液中氢离子浓度变化更缓慢，曲线Ⅰ是盐酸变化曲线，曲线Ⅱ是醋酸变化曲线，故A正确；b、c两点溶液中离子种类相同，b点溶液中主要离子浓度比c点大，因此b点溶液的导电能力比c点溶液的导电能力强，故B正确；等体积、c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液，醋酸的物质的量更大，因此消耗氢氧化钠更多，与足量锌反应产生氢气更多，故C正确、D错误。12.(2024·长沙高二月考)向一定浓度的NH3·H2O与NaOH的混合液中滴加稀醋酸溶液，溶液导电能力随加入CH3COOH溶液的体积变化如图所示，下列说法正确的是()A.ab段，溶液导电能力减弱是由于溶液离子数目基本不变，体积增大，离子浓度减小B.bc段，发生反应的离子方程式为CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2OC.cd段，溶液导电能力下降是由于溶液中离子个数减少D.d点以后，随着CH3COOH溶液的滴加，溶液导电能力可能增强答案A解析ab段是醋酸和NaOH反应，离子方程式为CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O，溶液中离子的总物质的量几乎不变，但溶液体积增大，离子浓度减小，故溶液导电能力减弱，A正确；bc段为醋酸和一水合氨反应，生成了强电解质醋酸铵，离子方程式：CH3COOH+NH3·H2O=CH3COO-+NH4++H2O，B错误；c点时，一水合氨和NaOH均已反应完，cd段加入醋酸溶液，醋酸为弱电解质，溶液中离子个数增加，但是溶液体积也增大，离子浓度减小，导电能力下降，C、13.(12分)已知25℃时，测得浓度为0.1mol·L-1的碱BOH的溶液中，c(OH-)=1×10-3mol·L-1。(1)写出BOH的电离方程式：

。

(2)BOH的电离平衡常数Kb=。

(3)某温度T℃时，BOH的电离平衡常数为1×10-7，结合(2)的计算可知T25。若该碱的起始浓度也为0.1mol·L-1，则溶液中c(B+)=mol·L-1。

答案(1)BOHB++OH-(2)1×10-5(3)<1×10-4解析(1)因c初始(BOH)=0.1mol·L-1，c电离(BOH)=c(B+)≈c(OH-)=1×10-3mol·L-1，则BOH不完全电离，故电离方程式为BOHB++OH-。(2)电离平衡时，c平衡(BOH)=0.1mol·L-1-1×10-3mol·L-1≈0.1mol·L-1，则电离常数Kb=c(B+)·c(OH