第 9 讲 电离平衡
学习目标
1. 通过分析、推理等方法认识强弱电解质的本质特征及电离平衡常数的意义,建立判断强
弱电解质和“强酸制弱酸”的思维模型。
2. 知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡,能正确书写弱电解质的电离方程式,会分析电
离平衡的移动。
课前诊断
1.下列反应属于非自发反应的是( )
A.钠与水反应
B.氢气在氧气中燃烧生成水
C.水分解变成氢气和氧气
D.氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
2.下列对熵的理解不正确的是( )
A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小
B.体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大
C.与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小
D.25℃、1.01×105 Pa时,2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增反应
3.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制成的
器皿放在 0℃、100 kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知:在 0℃、
100 kPa -条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH=-2 180.9 J·mol 1,ΔS=-6.61
J·mol-1·
K-1)( )
A.会变成灰锡 B.不会变成灰锡
C.不能确定 D.升高温度才会变成灰锡
4.相同温度下,有体积相同的甲、乙两个容器,甲容器中充入 1 g N2和 1 g H2,乙容器中
充入 2 g N2和 2 g H2,分别进行合成氨反应。下列叙述中错误的是( )
A.化学反应速率:乙>甲 B.平衡后 N2的浓度:乙>甲
C.H2的平衡转化率:乙>甲 D.平衡混合气体中 H2的体积分数:乙>甲
知识清单
知识点 1 强电解质和弱电解质
1.电解质和非电解质
电解质:在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。
非电解质:在水溶液中和熔融状态下均以分子形式存在,因而不能导电的化合物。
2.强电解质和弱电解质
(1)实验探究盐酸和醋酸的电离程度
取相同体积、0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸,比较它们 pH 的大小,试验其导电能力,并分别与
等量镁条反应。观察、比较并记录现象。
酸 0.1 mol·L-1盐酸 0.1 mol·L-1醋酸
pH 较小 较大
导电能力 较强 较弱
与镁条反应的现象 产生无色气泡较快 产生无色气泡较慢
c(H+实验结论 实验表明盐酸中 )更大,说明盐酸的电离程度大于醋酸的电离程度
(2)强电解质与弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
概念 在水溶液中能全部电离的电解质 在水溶液中只能部分电离的电解质
电解质在溶液
只有阴、阳离子 既有阴、阳离子,又有电解质分子
中的存在形式
化合物类型 离子化合物、部分共价化合物 共价化合物
①多数盐(包括难溶性盐); ①弱酸,如 CH3COOH、HClO 等;
实例 ②强酸,如 HCl、H2SO4等; ②弱碱,如 NH3·H2O等;
③强碱,如 KOH、Ba(OH)2等 ③水
经典例题
例 1.下列物质中,属于电解质的是________(填序号,下同),属于非电解质的是________,
属于强电解质的是______,属于弱电解质的是________。
①H2SO4 ②盐酸 ③氯气 ④硫酸钡 ⑤乙醇 ⑥铜
⑦H2CO3 ⑧氯化氢 ⑨CH3COOH ⑩氨气 CO2
例 2.下列事实中,可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.1 mol·L-1 +的醋酸溶液中,c(H )=1 mol·L-1
B.醋酸与水以任意比互溶
C.10 mL 1 mol·L-1的醋酸溶液恰好与 10 mL 1 mol·L-1的 NaOH溶液完全反应
D.在相同条件下,醋酸溶液的导电性比盐酸弱
知识点 2 弱电解质的电离平衡
1.电离平衡状态
(1)概念:在一定条件(如温度、浓度)下,弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电
解质分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离过程就达到了电离
平衡状态。
(2)建立过程
(3)电离平衡的特征
2.电离方程式的书写
(1)强电解质
完全电离,在写电离方程式时,用“===”。
(2)弱电解质
部分电离,在写电离方程式时,用“ ”。
①一元弱酸、弱碱一步电离。
如 CH3COOH:CH3COOH CH3COO-+H+,
NH + -3·H2O:NH3·H2O NH4+OH 。
②多元弱酸分步电离,必须分步写出,不可合并(其中以第一步电离为主)。
如 H2CO3:H2CO H+ HCO-3 + 3 (主),HCO-3 H++CO2-3 (次)。
③多元弱碱分步电离 (较复杂),在中学阶段要求一步写出。
如 Fe(OH)3:Fe(OH)3 Fe3++3OH-。
3.电离平衡的影响因素
(1)温度:弱电解质的电离一般是吸热过程,升高温度使电离平衡向电离的方向移动,电离
程度增大。
(2)浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,离子相互碰撞结合为分子的几率
越小,电离程度越大。
(3)同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解
质分子的方向移动,电离程度减小。
(4)化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时,电离平衡向电离方向移
动。
经典例题
例 1 - + -.在 0.1 mol·L 1的 HCN 溶液中存在如下电离平衡:HCN H +CN ,下列叙述正
确的是( )
A.加入少量 NaOH固体,平衡正向移动
B.加水,平衡逆向移动
C.滴加少量 0.1 mol·L-1的 HCl +溶液,溶液中 c(H )减小
D.加入少量 NaCN固体,平衡正向移动
例 2.已知相同条件下,HClO的电离常数小于 H2CO3的第一级电离常数。为了提高氯水中
HClO的浓度,可加入( )
A.HCl B.CaCO3(s) C.H2O D.NaOH(s)
例 3.在一定温度下,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”点导电能力为 0的理由是________________________________________________。
(2)a、b、c三点溶液中醋酸的电离程度由小到大的顺序为____________。
(3)a、b、c三点溶液中 CH3COO-物质的量最大的是___________________________________。
(1)电离吸热,升高温度,电离平衡一定正向移动,电离程度增大。
(2)弱电解质的电离程度、溶液的导电性与电离平衡的移动没有必然的关系。
(3)弱电解质溶液加水稀释时,要注意离子浓度与离子物质的量的变化。
如 0.1 mol·L-1 CH3COOH加水稀释,c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH -3COO )均减小,但稀释促
进电离,所以 n(CH3COOH)减小,n(H+)、n(CH3COO-)增大。
知识点 3 电离平衡常数
1.概念
在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,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,用 K表示。
2.电离平衡常数的表示方法
c A+ ·c B-
AB A+ B-+ K=
c AB
(1)一元弱酸、一元弱碱的电离平衡常数。
例如:CH3COOH CH3COO-+H+
c CH3COO- ·c H+ Ka=
c CH3COOH
NH3·H + -2O NH4+OH
K c NH
+
4 ·c OH-
b=
c NH3·H2O
(2)多元弱酸、多元弱碱的电离平衡常数。
多元弱酸的电离是分步进行的,每步各有电离平衡常数,通常用 K1、K2等来分别表示。例
如,
- +
H CO H+ HCO- K c HCO3 ·c H 2 3 + 3 a1= ;
c H2CO3
+ 2-
HCO- H+ CO2- K c H ·c CO3 3 + 3 a2= 。
c HCO-3
多元弱酸各步电离常数的大小比较为 Ka1 Ka2,因此,多元弱酸的酸性主要由第一步电离决
定。由于多元弱碱为难溶碱,所以一般不用电离平衡常数,而用以后要学到的难溶物的溶度
积常数。
3.意义
表示弱电解质的电离能力。一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度越大,酸(或碱)性
越强。
4.电离常数的影响因素
(1)内因:同一温度下,不同的弱电解质的电离常数不同,说明电离常数首先由物质的本性
所决定。
(2)外因:对于同一弱电解质,电离平衡常数只与温度有关,由于电离为吸热过程,所以电
离平衡常数随温度升高而增大。
5.电离常数的计算——三段式法
例:25℃ a mol·L-1的 CH3COOH
CH3COOH CH COO-+H+3
起始浓度/mol·L-1 a 0 0
变化浓度/mol·L-1 x x x
-
平衡浓度/mol·L 1 a-x x x
K c CH3COO
- ·c H+ x2 x2
则 a= = ≈
c CH3COOH a-x a
注意 由于弱电解质的电离程度比较小,平衡时弱电解质的浓度(a-x) mol·L-1一般近似为
a mol·L-1。
经典例题
例 1.25 ℃时,0.10 mol·L-1 HA 溶液中有 1%的 HA 电离,则 HA 的电离平衡常数 Ka为
________。
例 2.25℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:
CH3COOH:Ka=1.7 10-× 5
H2CO3:Ka1=4.4×10-7
Ka2=4.7×10-11
HClO:Ka=3.0×10-8
(1)CH -3COOH、H2CO3、HCO3、HClO的酸性由强到弱的顺序:
________________________________________________________________________。
(2)CH COO- HCO- CO2- ClO- H+3 、 3、 3 、 结合 的能力由强到弱的顺序:
________________________________________________________________________。
(3)写出向 NaClO和 CH3COONa 的混合溶液中通入少量 CO2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
例 3 -.写出在一定温度下,加水逐渐稀释 1 mol·L 1氨水的过程中,随着水量的增加,溶液
中下列含量的变化(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)n(OH-) ____。
-
(2) c OH ______。
c NH3·H2O
(3) c NH3·H2O ________。
c NH+4 ·c OH-
电离平衡常数的应用
(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,相同条件下,电离平衡常数越大,
酸性(或碱性)越强。
(2)根据浓度商 Q与电离平衡常数 K的相对大小判断电离平衡的移动方向。
(3)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
c CH COO- c CH COO--1 3 3 ·c H
+
如 0.1 mol·L CH3COOH
Ka
溶液加水稀释, = = ,加水
c CH3COOH c CH3COOH ·c H+ c H+
-
稀释时,c(H+) K c CH3COO 减小, a值不变,则 增大。
c CH3COOH
知识点 4 强酸与弱酸的比较
1.实验探究:CH3COOH与 H2CO3酸性强弱比较
实验操作
实验现象 有气泡产生
实验结论 CH3COOH酸性大于碳酸
Ka大小比较 Ka(CH3COOH)大于 Ka1(H2CO3)
2.思考与讨论:镁条与等浓度、等体积盐酸、醋酸的反应
向两个锥形瓶中各加入 0.05 g 镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入 2 mL 2 mol·L-1
盐酸、2 mL 2 mol·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
盐酸是强酸,完全电离,醋酸是弱酸,部分电离,
反应初
+
盐酸的反应速率比醋酸大 同浓度的盐酸和醋酸,盐酸中的 c(H )较大,因
期
而反应速率较大
盐酸的反应速率始终比醋酸大, 醋酸中存在电离平衡,随反应的进行,电离平衡
反应过
盐酸的反应速率减小明显,醋酸 正向移动,消耗的氢离子能及时电离补充,所以
程中
的反应速率减小不明显 一段时间速率变化不明显
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
二者产生的氢气的量基本相等, 二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎相同,
最终
速率几乎都变为零 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 0
3.一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
c(H+比较项 ) 酸性 中和碱的 与足量活泼金属反应 与同一金属反应时的起
目酸 能力 产生 H2的总量 始反应速率
一元强酸 大 强 大
相同 相同
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 中和碱 与足量活泼金属反应 与同一金属反应时的
c(H+) 酸性
酸 的能力 产生 H2的总量 起始反应速率
一元强酸 小 少
相同 相同 相同
一元弱酸 大 多
经典例题
例 1.下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是( )
A.相同浓度的两溶液中 c(H+)相同
B.100 mL 0.1 mol·L-1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠
C +.c(H ) 10-3 mol·L-1 + - -= 的两溶液稀释 100倍,c(H )均为 10 5 mol·L 1
D +.向两溶液中分别加入少量对应的钠盐,c(H )均明显减小
+
例 2.c(H )相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一
样多,则下列说法正确的是( )
A.反应开始时的速率:甲>乙
B +.反应结束时的 c(H ):甲=乙
C.反应开始时的酸的物质的量浓度:甲=乙
D.反应所需时间:甲>乙
课堂闯关
1.下列物质中,属于弱电解质的是( )
A.CO2 B.NH3·H2O
C.NH4NO3 D.BaSO4
2.下列叙述正确的是( )
A.硫酸钡难溶于水,故硫酸钡为弱电解质
B.硝酸钾溶液能导电,故硝酸钾溶液为电解质
C.二氧化碳溶于水能部分电离,故二氧化碳为弱电解质
D.石墨虽能导电,但既不是电解质,也不是非电解质
3.下列电离方程式的书写正确的是( )
A.熔融状态下的 NaHSO4电离:NaHSO4===Na++H++SO2-4
B.H2CO3的电离:H2CO + -3 2H +CO23
C.Fe(OH)3的电离:Fe(OH)3 Fe3++3OH-
D.水溶液中的 NaHSO4电离:NaHSO4===Na+ HSO-+ 4
4.下列说法正确的是( )
A - +.根据溶液中有 CH3COOH、CH3COO 和 H 即可证明 CH3COOH达到电离平衡状态
B - +.根据溶液中 CH3COO 和 H 的物质的量浓度相等即可证明 CH3COOH 达到电离平衡状态
C + -.当 NH3·H2O达到电离平衡时,溶液中 NH3·H2O、NH 4和 OH 的浓度相等
D.H2CO3是分步电离的,电离程度依次减弱
5.在 0.2 mol·L-1 +的 CH3COOH溶液中,当 CH3COOH H +CH3COO-已达平衡时,若
要使 CH +3COOH的电离程度减小,溶液中的 c(H )增大,应加入( )
A.CH3COONa 固体 B.氨水
C.HCl D.H2O
6.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 CH COOH K c CH3COOH . 3 的电离常数表达式为 a=
c H+ ·c CH3COO-
C.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
7 c CH3COO
- ·c H+ -
.已知 25℃时,Ka= =1.75×10 5,其中 Ka是该温度下 CH3COOH的电
c CH3COOH
离平衡常数。下列说法正确的是( )
A.向该溶液中加入一定量的稀硫酸,Ka增大
B.升高温度,Ka增大
C.向 CH3COOH溶液中加入少量水,Ka增大
D.向 CH3COOH溶液中加入少量氢氧化钠溶液,Ka增大
8.(2020·南昌高二月考)相同温度下,根据三种酸的电离平衡常数,下列判断正确的是( )
酸 HX HY HZ
- - -
电离平衡常数 Ka 9×10 7 9×10 6 1×10 2
A.三种酸的强弱关系:HX>HY>HZ
B.反应 HZ+Y-===HY+Z-不能发生
C.由电离平衡常数可以判断:HZ属于强酸,HX和 HY属于弱酸
D - -.相同温度下,1 mol·L 1 HX溶液的电离平衡常数等于 0.1 mol·L 1 HX溶液的电离平衡常
数
9.已知 25℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:
HCOOH:Ka=1.77×10-4,HCN:Ka=4.9×10-10,H2CO3:Ka1=4.4×10-7,K -a2=4.7×10 11,
则以下反应不能自发进行的是( )
A.HCOOH+NaCN===HCOONa+HCN
B.NaHCO3+NaCN===Na2CO3+HCN
C.NaCN+H2O+CO2===HCN+NaHCO3
D.2HCOOH+CO2-===2HCOO-3 +H2O+CO2↑
10.在 25 -℃时,用蒸馏水稀释 1 mol·L 1氨水至 0.01 mol·L-1,随溶液的稀释,下列各项中
始终保持增大趋势的是( )
-
A. c OH B.c NH
+
4
c NH -3·H2O c OH
C.c NH3·H2O D -.c(OH )
c NH+4
11.在一定温度下,对冰醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力 I随加入水的体积 V变化
的曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)a b c c(H+、 、 三点对应的溶液中, )由小到大的顺序为________________。
(2)a、b、c三点对应的溶液中,CH3COOH的电离程度最大的是________。
(3) -若使 c点对应的溶液中的 c(CH3COO )增大,则下列措施中,可行的是________(填字母,
下同)。
A.加热 B.加入 NaOH稀溶液
C.加入 KOH固体 D.加水
E.加入 CH3COONa 固体 F.加入锌粒
(4)在稀释过程中,随着醋酸浓度的减小,下列始终保持增大趋势的是________。
A.c(H+) B.n(H+)
+
C.CH c H 3COOH分子数 D.
c CH3COOH
自我挑战
1.HgCl2的稀溶液可用作手术刀的消毒剂,已知熔融的 HgCl2不导电,而 HgCl2的稀溶液有
弱的导电能力,下列关于 HgCl2的叙述正确的是( )
A.HgCl2属于离子化合物
B.HgCl2属于共价化合物
C.HgCl2属于非电解质
D.HgCl2中既存在离子键也存在共价键
2.下列各项中电解质的电离方程式正确的是( )
A.氨水:NH3+H2O===NH+4+OH-
B.NaHCO3的水溶液:NaHCO3===Na++HCO-3
C.HF的水溶液:HF===H++F-
D.H S + -2 的水溶液:H2S 2H +S2
3 -.把 1 L 0.1 mol·L 1醋酸溶液用蒸馏水稀释到 10 L,下列叙述正确的是( )
A.c(CH3COOH)
1
变为原来的
10
B.c(H+) 1变为原来的
10
C.c CH3COO
-
的比值增大
c CH3COOH
D.溶液的导电性增强
4.醋酸的电离方程式为 CH3COOH(aq) H+(aq)+CH -3COO (aq) ΔΗ>0。25 ℃时,0.1
+
mol·L-1 K c H ·c CH3COO
-
醋酸溶液的 a= =1.75 -×10 5。下列说法正确的是( )
c CH3COOH
A +.向该溶液中滴加几滴浓盐酸,平衡逆向移动,平衡时溶液中 c(H )减小
B.向该溶液中加少量 CH3COONa 固体,平衡正向移动
C.该温度下,0.01 mol·L-1 -醋酸溶液的 Ka<1.75×10 5
D +.升高温度,c(H )增大,Ka增大
5 -.已知 H2CO3的电离平衡常数:Ka1=4.3×10 7、Ka2=5.6×10-11,HClO的电离平衡常数:
K=2.95×10-a 8。在反应 Cl2+H2O HCl+HClO达到平衡后,要使 HClO的浓度增大可加
入( )
A.NaOH B.HCl
C.NaHCO3 D.H2O
6.(1) + - +某浓度的氨水中存在平衡:NH3·H2O NH4+OH 。如想增大 NH 4的浓度而不增
大 OH-的浓度,应采取的措施是________(填字母)。
a.适当升高温度 b.加入 NH4Cl固体
c.通入 NH3 d.加入少量浓盐酸
(2)常温下,有 c(H+)相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液,采取以下措施:
+ +
①加适量醋酸钠晶体后,两溶液中的 c(H )变化是醋酸溶液中 c(H )________(填“增
+
大”“减小”或“不变”,下同),盐酸中 c(H )________。
②加水稀释 10倍后,醋酸溶液中的 c(H+)________(填“>”“=”或“<”,下同)盐酸中
的 c(H+)。
③加等浓度的 NaOH溶液至恰好中和,所需 NaOH溶液的体积:醋酸________盐酸。
+
④使温度都升高 20℃,溶液中 c(H ):醋酸________盐酸。
⑤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
____________(填字母)。(①表示盐酸,②表示醋酸)
(3)将 0.1 mol·L- 1 的 CH3COOH 加水稀释,有关稀释后醋酸溶液的说法中,正确的是
________(填字母)。
a.电离程度增大 b.溶液中离子总数增多
c.溶液导电性增强 d.溶液中醋酸分子增多
7.(1)25℃时,a mol·L-1CH +3COOH溶液中 c(H )=10-b mol·L-1,用含 a和 b的代数式表示
CH3COOH的电离常数 K=______。
(2)已知 25 ℃时,K(CH3COOH)=1.8×10-5,K(HSCN)=0.13。在该温度下将 20 mL 0.1
mol·L-1CH3COOH溶液和 20 mL 0.1 mol·L-1HSCN -溶液分别与 20 mL 0.1 mol·L 1NaHCO3溶
液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如下,反应初始阶段,两种溶
液产生 CO2气体的速率存在明显差异的原因是______________________________________。
(3)下表是几种弱酸常温下的电离常数:
CH3COOH H2CO3 H2S H3PO4
K -1=7.1×10 3
K1=4.4×10-7 K1=9.1×10-8
K 1.8 10-= × 5 K -2=6.3×10 8
K2=4.7×10-11 K2=1.1×10-12
K3=4.2×10-13
①CH3COOH、H2CO3、H2S、H3PO4四种酸的酸性由强到弱的顺序为
________________________________________________________________________。
②多元弱酸的二级电离程度远小于一级电离的主要原因是
_______________________________________________________(从电离平衡常数角度考虑)。
③同浓度的 CH3COO-、HCO-3、CO2-3 、S2- +结合 H 的能力由强到弱的顺序为
________________________________________________________________________。第 9 讲 电离平衡
学习目标
1. 通过分析、推理等方法认识强弱电解质的本质特征及电离平衡常数的意义,建立判断强
弱电解质和“强酸制弱酸”的思维模型。
2. 知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡,能正确书写弱电解质的电离方程式,会分析电
离平衡的移动。
课前诊断
1.下列反应属于非自发反应的是( )
A.钠与水反应
B.氢气在氧气中燃烧生成水
C.水分解变成氢气和氧气
D.氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
答案 C
2.下列对熵的理解不正确的是( )
A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小
B.体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大
C.与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小
D.25℃、1.01×105 Pa时,2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增反应
答案 C
3.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制成的
器皿放在 0℃、100 kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知:在 0℃、
100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH=-2 180.9 J·mol-1,ΔS=-6.61
J·mol-1·
K-1)( )
A.会变成灰锡 B.不会变成灰锡
C.不能确定 D.升高温度才会变成灰锡
答案 A
4.相同温度下,有体积相同的甲、乙两个容器,甲容器中充入 1 g N2和 1 g H2,乙容器中
充入 2 g N2和 2 g H2,分别进行合成氨反应。下列叙述中错误的是( )
A.化学反应速率:乙>甲 B.平衡后 N2的浓度:乙>甲
C.H2的平衡转化率:乙>甲 D.平衡混合气体中 H2的体积分数:乙>甲
答案 D
知识清单
知识点 1 强电解质和弱电解质
1.电解质和非电解质
电解质:在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。
非电解质:在水溶液中和熔融状态下均以分子形式存在,因而不能导电的化合物。
2.强电解质和弱电解质
(1)实验探究盐酸和醋酸的电离程度
-
取相同体积、0.1 mol·L 1的盐酸和醋酸,比较它们 pH 的大小,试验其导电能力,并分别与
等量镁条反应。观察、比较并记录现象。
酸 0.1 mol·L-1盐酸 0.1 mol·L-1醋酸
pH 较小 较大
导电能力 较强 较弱
与镁条反应的现象 产生无色气泡较快 产生无色气泡较慢
实验结论 实验表明盐酸中 c(H+)更大,说明盐酸的电离程度大于醋酸的电离程度
(2)强电解质与弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
概念 在水溶液中能全部电离的电解质 在水溶液中只能部分电离的电解质
电解质在溶液
只有阴、阳离子 既有阴、阳离子,又有电解质分子
中的存在形式
化合物类型 离子化合物、部分共价化合物 共价化合物
①多数盐(包括难溶性盐); ①弱酸,如 CH3COOH、HClO 等;
实例 ②强酸,如 HCl、H2SO4等; ②弱碱,如 NH3·H2O等;
③强碱,如 KOH、Ba(OH)2等 ③水
经典例题
例 1.下列物质中,属于电解质的是________(填序号,下同),属于非电解质的是________,
属于强电解质的是______,属于弱电解质的是________。
①H2SO4 ②盐酸 ③氯气 ④硫酸钡 ⑤乙醇 ⑥铜
⑦H2CO3 ⑧氯化氢 ⑨CH3COOH ⑩氨气 CO2
答案 ①④⑦⑧⑨ ⑤⑩ ①④⑧ ⑦⑨
例 2.下列事实中,可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.1 mol·L-1 +的醋酸溶液中,c(H )=1 mol·L-1
B.醋酸与水以任意比互溶
C.10 mL 1 mol·L-1的醋酸溶液恰好与 10 mL 1 mol·L-1的 NaOH溶液完全反应
D.在相同条件下,醋酸溶液的导电性比盐酸弱
答案 D
知识点 2 弱电解质的电离平衡
1.电离平衡状态
(1)概念:在一定条件(如温度、浓度)下,弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电
解质分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离过程就达到了电离
平衡状态。
(2)建立过程
(3)电离平衡的特征
2.电离方程式的书写
(1)强电解质
完全电离,在写电离方程式时,用“===”。
(2)弱电解质
部分电离,在写电离方程式时,用“ ”。
①一元弱酸、弱碱一步电离。
如 CH3COOH:CH - +3COOH CH3COO +H ,
NH3·H2O:NH3·H + -2O NH4+OH 。
②多元弱酸分步电离,必须分步写出,不可合并(其中以第一步电离为主)。
如 H2CO3:H2CO3 H++HCO-3 (主),HCO- + -3 H +CO23 (次)。
③多元弱碱分步电离 (较复杂),在中学阶段要求一步写出。
如 Fe(OH)3:Fe(OH) Fe3+3 +3OH-。
3.电离平衡的影响因素
(1)温度:弱电解质的电离一般是吸热过程,升高温度使电离平衡向电离的方向移动,电离
程度增大。
(2)浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,离子相互碰撞结合为分子的几率
越小,电离程度越大。
(3)同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解
质分子的方向移动,电离程度减小。
(4)化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时,电离平衡向电离方向移
动。
经典例题
例 1.在 0.1 mol·L-1的 HCN溶液中存在如下电离平衡:HCN H++CN-,下列叙述正
确的是( )
A.加入少量 NaOH固体,平衡正向移动
B.加水,平衡逆向移动
C.滴加少量 0.1 mol·L-1的 HCl +溶液,溶液中 c(H )减小
D.加入少量 NaCN固体,平衡正向移动
答案 A
例 2.已知相同条件下,HClO的电离常数小于 H2CO3的第一级电离常数。为了提高氯水中
HClO的浓度,可加入( )
A.HCl B.CaCO3(s) C.H2O D.NaOH(s)
答案 B
例 3.在一定温度下,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”点导电能力为 0的理由是________________________________________________。
(2)a、b、c三点溶液中醋酸的电离程度由小到大的顺序为____________。
(3)a、b、c三点溶液中 CH COO-3 物质的量最大的是___________________________________。
答案 (1)冰醋酸中没有自由移动的离子
(2)a(1)电离吸热,升高温度,电离平衡一定正向移动,电离程度增大。
(2)弱电解质的电离程度、溶液的导电性与电离平衡的移动没有必然的关系。
(3)弱电解质溶液加水稀释时,要注意离子浓度与离子物质的量的变化。
如 0.1 mol·L-1 CH3COOH加水稀释,c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)均减小,但稀释促
进电离,所以 n(CH3COOH)减小,n(H+)、n(CH -3COO )增大。
知识点 3 电离平衡常数
1.概念
在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,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,用 K表示。
2.电离平衡常数的表示方法
+
AB A+ B- K c A ·c B
-
+ =
c AB
(1)一元弱酸、一元弱碱的电离平衡常数。
例如:CH COOH CH COO-+H+3 3
K c CH3COO
- ·c H+
a=
c CH3COOH
NH3·H + -2O NH4+OH
+ -
K c NH4 ·c OH b=
c NH3·H2O
(2)多元弱酸、多元弱碱的电离平衡常数。
多元弱酸的电离是分步进行的,每步各有电离平衡常数,通常用 K1、K2等来分别表示。例
如,
- +
H CO H+ HCO- K c HCO3 ·c H 2 3 + 3 a1= ;
c H2CO3
+ 2-
HCO-3 H++CO32- K
c H ·c CO3
a2= 。
c HCO-3
多元弱酸各步电离常数的大小比较为 Ka1 Ka2,因此,多元弱酸的酸性主要由第一步电离决
定。由于多元弱碱为难溶碱,所以一般不用电离平衡常数,而用以后要学到的难溶物的溶度
积常数。
3.意义
表示弱电解质的电离能力。一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度越大,酸(或碱)性
越强。
4.电离常数的影响因素
(1)内因:同一温度下,不同的弱电解质的电离常数不同,说明电离常数首先由物质的本性
所决定。
(2)外因:对于同一弱电解质,电离平衡常数只与温度有关,由于电离为吸热过程,所以电
离平衡常数随温度升高而增大。
5.电离常数的计算——三段式法
例:25℃ a mol·L-1的 CH3COOH
CH3COOH CH COO- H+3 +
-
起始浓度/mol·L 1 a 0 0
变化浓度/mol·L-1 x x x
平衡浓度/mol·L-1 a-x x x
K c CH
-
3COO ·c H+ x2 x2
则 a= = ≈
c CH3COOH a-x a
注意 由于弱电解质的电离程度比较小,平衡时弱电解质的浓度(a-x) mol·L-1一般近似为
a mol·L-1。
经典例题
例 1.25 ℃时,0.10 mol·L-1 HA 溶液中有 1%的 HA 电离,则 HA 的电离平衡常数 Ka为
________。
答案 1.0×10-5
例 2.25℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:
CH3COOH:Ka=1.7×10-5
H2CO -3:Ka1=4.4×10 7
K 4.7 10-a2= × 11
HClO:Ka=3.0 10-× 8
(1)CH3COOH、H2CO -3、HCO3、HClO的酸性由强到弱的顺序:
________________________________________________________________________。
(2)CH3COO-、HCO-3、CO2- - +3 、ClO 结合 H 的能力由强到弱的顺序:
________________________________________________________________________。
(3)写出向 NaClO和 CH3COONa 的混合溶液中通入少量 CO2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
答案 (1)CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO-3
(2)CO2- -3 >ClO >HCO- -3>CH3COO
(3)NaClO+CO2+H2O===HClO+NaHCO3
例 3 -.写出在一定温度下,加水逐渐稀释 1 mol·L 1氨水的过程中,随着水量的增加,溶液
中下列含量的变化(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)n(OH-) ____。
(2) c OH
- ______。
c NH3·H2O
(3) c NH3·H2O ________。
c NH+4 ·c OH-
答案 (1)增大 (2)增大 (3)不变
电离平衡常数的应用
(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,相同条件下,电离平衡常数越大,
酸性(或碱性)越强。
(2)根据浓度商 Q与电离平衡常数 K的相对大小判断电离平衡的移动方向。
(3)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
- - +
如 0.1 mol·L-1 CH COOH c CH3COO c CH3COO ·c H Ka3 溶液加水稀释, = = ,加水
c CH3COOH c CH3COOH ·c H+ c H+
c(H+) K c CH3COO
-
稀释时, 减小, a值不变,则 增大。
c CH3COOH
知识点 4 强酸与弱酸的比较
1.实验探究:CH3COOH与 H2CO3酸性强弱比较
实验操作
实验现象 有气泡产生
实验结论 CH3COOH酸性大于碳酸
Ka大小比较 Ka(CH3COOH)大于 Ka1(H2CO3)
2.思考与讨论:镁条与等浓度、等体积盐酸、醋酸的反应
向两个锥形瓶中各加入 0.05 g 镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入 2 mL 2 mol·L-1
盐酸、2 mL 2 mol·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
盐酸是强酸,完全电离,醋酸是弱酸,部分电离,
反应初
+
盐酸的反应速率比醋酸大 同浓度的盐酸和醋酸,盐酸中的 c(H )较大,因
期
而反应速率较大
盐酸的反应速率始终比醋酸大, 醋酸中存在电离平衡,随反应的进行,电离平衡
反应过
盐酸的反应速率减小明显,醋酸 正向移动,消耗的氢离子能及时电离补充,所以
程中
的反应速率减小不明显 一段时间速率变化不明显
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
二者产生的氢气的量基本相等, 二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎相同,
最终
速率几乎都变为零 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 0
3.一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 中和碱的 与足量活泼金属反应 与同一金属反应时的起
c(H+) 酸性
目酸 能力 产生 H2的总量 始反应速率
一元强酸 大 强 大
相同 相同
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 中和碱 与足量活泼金属反应 与同一金属反应时的
c(H+) 酸性
酸 的能力 产生 H2的总量 起始反应速率
一元强酸 小 少
相同 相同 相同
一元弱酸 大 多
经典例题
例 1.下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是( )
A +.相同浓度的两溶液中 c(H )相同
B.100 mL 0.1 mol·L-1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠
C c(H+) 10-. = 3 mol·L-1的两溶液稀释 100倍,c(H+)均为 10-5 mol·L-1
D +.向两溶液中分别加入少量对应的钠盐,c(H )均明显减小
答案 B
例 2.c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一
样多,则下列说法正确的是( )
A.反应开始时的速率:甲>乙
B +.反应结束时的 c(H ):甲=乙
C.反应开始时的酸的物质的量浓度:甲=乙
D.反应所需时间:甲>乙
答案 D
课堂闯关
1.下列物质中,属于弱电解质的是( )
A.CO2 B.NH3·H2O
C.NH4NO3 D.BaSO4
答案 B
2.下列叙述正确的是( )
A.硫酸钡难溶于水,故硫酸钡为弱电解质
B.硝酸钾溶液能导电,故硝酸钾溶液为电解质
C.二氧化碳溶于水能部分电离,故二氧化碳为弱电解质
D.石墨虽能导电,但既不是电解质,也不是非电解质
答案 D
3.下列电离方程式的书写正确的是( )
A.熔融状态下的 NaHSO4电离:NaHSO4===Na++H++SO2-4
B.H2CO3的电离:H2CO +3 2H +CO2-3
C.Fe(OH)3的电离:Fe(OH) Fe3+3 +3OH-
D.水溶液中的 NaHSO4电离:NaHSO4===Na+ -+HSO4
答案 C
4.下列说法正确的是( )
A - +.根据溶液中有 CH3COOH、CH3COO 和 H 即可证明 CH3COOH达到电离平衡状态
B.根据溶液中 CH COO- H+3 和 的物质的量浓度相等即可证明 CH3COOH 达到电离平衡状态
C.当 NH3·H2O达到电离平衡时,溶液中 NH3·H2O、NH + OH-4和 的浓度相等
D.H2CO3是分步电离的,电离程度依次减弱
答案 D
5.在 0.2 mol·L-1的 CH3COOH溶液中,当 CH3COOH H++CH COO-3 已达平衡时,若
要使 CH3COOH的电离程度减小,溶液中的 c(H+)增大,应加入( )
A.CH3COONa 固体 B.氨水
C.HCl D.H2O
答案 C
6.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
c CH3COOH
的电离常数表达式为 Ka=
c H+ ·c CH3COO-
C.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
c CH3COO- ·c H+ 7.已知 25℃时,Ka= =1.75 10-× 5,其中 Ka是该温度下 CH3COOH的电
c CH3COOH
离平衡常数。下列说法正确的是( )
A.向该溶液中加入一定量的稀硫酸,Ka增大
B.升高温度,Ka增大
C.向 CH3COOH溶液中加入少量水,Ka增大
D.向 CH3COOH溶液中加入少量氢氧化钠溶液,Ka增大
答案 B
8.(2020·南昌高二月考)相同温度下,根据三种酸的电离平衡常数,下列判断正确的是( )
酸 HX HY HZ
电离平衡常数 Ka 9×10-7 9×10-6 1×10-2
A.三种酸的强弱关系:HX>HY>HZ
B -.反应 HZ+Y ===HY+Z-不能发生
C.由电离平衡常数可以判断:HZ属于强酸,HX和 HY属于弱酸
D.相同温度下,1 mol·L-1 HX溶液的电离平衡常数等于 0.1 mol·L-1 HX溶液的电离平衡常
数
答案 D
9.已知 25℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:
HCOOH:Ka=1.77×10-4,HCN:Ka=4.9×10-10,H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11,
则以下反应不能自发进行的是( )
A.HCOOH+NaCN===HCOONa+HCN
B.NaHCO3+NaCN===Na2CO3+HCN
C.NaCN+H2O+CO2===HCN+NaHCO3
D 2HCOOH CO2-===2HCOO-. + 3 +H2O+CO2↑
答案 B
10.在 25 -℃时,用蒸馏水稀释 1 mol·L 1氨水至 0.01 mol·L-1,随溶液的稀释,下列各项中
始终保持增大趋势的是( )
A. c OH
- +B.c NH4
c NH3·H2O c OH-
C.c NH3·H2O D.c(OH-)
c NH+4
答案 A
11.在一定温度下,对冰醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力 I随加入水的体积 V变化
的曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)a、b、c +三点对应的溶液中,c(H )由小到大的顺序为________________。
(2)a、b、c三点对应的溶液中,CH3COOH的电离程度最大的是________。
(3)若使 c点对应的溶液中的 c(CH -3COO )增大,则下列措施中,可行的是________(填字母,
下同)。
A.加热 B.加入 NaOH稀溶液
C.加入 KOH固体 D.加水
E.加入 CH3COONa 固体 F.加入锌粒
(4)在稀释过程中,随着醋酸浓度的减小,下列始终保持增大趋势的是________。
A c(H+. ) B.n(H+)
+
C.CH c H 3COOH分子数 D.
c CH3COOH
答案 (1)c<a<b (2)c (3)ACEF (4)BD
自我挑战
1.HgCl2的稀溶液可用作手术刀的消毒剂,已知熔融的 HgCl2不导电,而 HgCl2的稀溶液有
弱的导电能力,下列关于 HgCl2的叙述正确的是( )
A.HgCl2属于离子化合物
B.HgCl2属于共价化合物
C.HgCl2属于非电解质
D.HgCl2中既存在离子键也存在共价键
答案 B
2.下列各项中电解质的电离方程式正确的是( )
A.氨水:NH3+H2O===NH+4+OH-
B.NaHCO + -3的水溶液:NaHCO3===Na +HCO3
C.HF的水溶液:HF===H+ -+F
D.H2S 的水溶液:H2S 2H++S2-
答案 B
3.把 1 L 0.1 mol·L-1醋酸溶液用蒸馏水稀释到 10 L,下列叙述正确的是( )
A.c(CH3COOH) 1变为原来的
10
B.c(H+) 1变为原来的
10
c CH COO-C. 3 的比值增大
c CH3COOH
D.溶液的导电性增强
答案 C
4 +.醋酸的电离方程式为 CH3COOH(aq) H (aq)+CH3COO-(aq) ΔΗ>0。25 ℃时,0.1
+
mol·L-1 K c H ·c CH COO
-
3
醋酸溶液的 a= =1.75×10-5。下列说法正确的是( )
c CH3COOH
A.向该溶液中滴加几滴浓盐酸,平衡逆向移动,平衡时溶液中 c(H+)减小
B.向该溶液中加少量 CH3COONa 固体,平衡正向移动
C.该温度下,0.01 mol·L-1醋酸溶液的 Ka<1.75×10-5
D +.升高温度,c(H )增大,Ka增大
答案 D
5 - -.已知 H2CO3的电离平衡常数:Ka1=4.3×10 7、Ka2=5.6×10 11,HClO的电离平衡常数:
Ka=2.95×10-8。在反应 Cl2+H2O HCl+HClO达到平衡后,要使 HClO 的浓度增大可
加入( )
A.NaOH B.HCl
C.NaHCO3 D.H2O
答案 C
6.(1)某浓度的氨水中存在平衡:NH3·H2O NH+4+OH- +。如想增大 NH 4的浓度而不增
大 OH-的浓度,应采取的措施是________(填字母)。
a.适当升高温度 b.加入 NH4Cl固体
c.通入 NH3 d.加入少量浓盐酸
(2) +常温下,有 c(H )相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液,采取以下措施:
①加适量醋酸钠晶体后,两溶液中的 c(H+)变化是醋酸溶液中 c(H+)________(填“增
+
大”“减小”或“不变”,下同),盐酸中 c(H )________。
+
②加水稀释 10倍后,醋酸溶液中的 c(H )________(填“>”“=”或“<”,下同)盐酸中
的 c(H+)。
③加等浓度的 NaOH溶液至恰好中和,所需 NaOH溶液的体积:醋酸________盐酸。
+
④使温度都升高 20℃,溶液中 c(H ):醋酸________盐酸。
⑤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
____________(填字母)。(①表示盐酸,②表示醋酸)
(3)将 0.1 mol·L- 1 的 CH3COOH 加水稀释,有关稀释后醋酸溶液的说法中,正确的是
________(填字母)。
a.电离程度增大 b.溶液中离子总数增多
c.溶液导电性增强 d.溶液中醋酸分子增多
答案 (1)bd (2)①减小 减小 ②> ③> ④> ⑤c (3)ab
7.(1)25℃时,a mol·L-1CH3COOH溶液中 c(H+)=10-b mol·L-1,用含 a和 b的代数式表示
CH3COOH的电离常数 K=______。
(2)已知 25 ℃时,K(CH3COOH)=1.8×10-5,K(HSCN)=0.13。在该温度下将 20 mL 0.1
mol·L-1CH3COOH溶液和 20 mL 0.1 mol·L-1HSCN溶液分别与 20 mL 0.1 mol·L-1NaHCO3溶
液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如下,反应初始阶段,两种溶
液产生 CO2气体的速率存在明显差异的原因是______________________________________。
(3)下表是几种弱酸常温下的电离常数:
CH3COOH H2CO3 H2S H3PO4
K1=7.1 -×10 3
K 4.4 10-1= × 7 K1=9.1×10-8
K 1.8 10-5 K 6.3 10-= × 2= × 8
K2=4.7×10-11 K2=1.1×10-12
K3=4.2×10-13
①CH3COOH、H2CO3、H2S、H3PO4四种酸的酸性由强到弱的顺序为
________________________________________________________________________。
②多元弱酸的二级电离程度远小于一级电离的主要原因是
_______________________________________________________(从电离平衡常数角度考虑)。
CH COO- HCO- - - +③同浓度的 3 、 3、CO32 、S2 结合 H 的能力由强到弱的顺序为
________________________________________________________________________。
10-2b
答案 (1)
a 10-- b
(2)K(CH3COOH)+
液的 c(H )大于 CH3COOH溶液的 c(H+),故 HSCN与 NaHCO3反应速率快
(3)①H3PO4>CH3COOH>H2CO3>H2S
②一级电离产生的氢离子对二级电离起抑制作用
③S2->CO2-3 >HCO- -3 >CH3COO