专题3 水溶液中的离子反应
第一单元 弱电解质的电离平衡
第1课时 强电解质和弱电解质 弱电解质的电离平衡
基础过关练
题组一 强电解质和弱电解质
1.(经典题)下列实验操作或做法中,能比较HClO与CH3COOH的酸性强弱的是( )
A.用pH试纸分别测定0.10 mol·L-1的HClO溶液和CH3COOH溶液的pH
B.相同条件下,分别测定等物质的量浓度的HClO溶液和CH3COOH溶液的导电能力
C.将CH3COOH溶液和氯水分别加入碳酸氢钠溶液,看是否有气泡产生
D.查阅资料,看CH3COOH和HClO沸点的高低
2.关于强、弱电解质的有关叙述错误的是( )
A.强电解质在水溶液中完全电离成阴、阳离子
B.在溶液中,导电能力强的电解质是强电解质
C.对同一弱电解质来说,当溶液的温度和浓度不同时,其导电能力也不相同
D.纯净的强电解质在液态时,有的导电,有的不导电
题组二 弱电解质的电离平衡
3.在HNO2溶液中存在平衡:HNO2 H++N,向该溶液中加入少量的下列物质后,能使电离平衡正向移动的是( )
A.水 B.硫酸 C.NaNO2固体 D.NaHSO4固体
4.已知H2S是一种二元弱酸,CuS为沉淀。
(1)H2S溶于水的电离方程式为 。
(2)向H2S溶液中加入少量CuSO4溶液时,电离平衡向 (填“左”或“右”)移动,c(H+) (填“增大”或“减小”,下同),c(S2-) 。
(3)向H2S溶液中加入NaOH固体时,电离平衡向 (填“左”或“右”)移动,c(H+) (填“增大”或“减小”,下同), c(S2-) 。
(4)若要增大H2S溶液中c(S2-),最好加入 。
题组三 电离平衡常数和电离度
5.醋酸的电离方程式为CH3COOH(aq) H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔH>0。25 ℃时,0.10 mol/L醋酸溶液中,醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5。下列说法正确的是 ( )
A.常温下0.10 mol/L的醋酸溶液,加水稀释,溶液中c(H+)增大
B.醋酸溶液中加少量的CH3COONa固体,醋酸的电离平衡正向移动
C.该温度下0.01 mol/L醋酸溶液中,醋酸的电离常数Ka<1.75×10-5
D.升高温度,c(H+)增大,Ka变大
6.图中曲线,可以描述乙酸(甲,Ka=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3)在水中的电离度与浓度关系的是( )
能力提升练
题组一 弱电解质的电离平衡
1.H2S水溶液中存在电离平衡:H2S HS-+H+和HS- S2-+H+。下列说法正确的是( )
A.若向溶液中加入少量稀硫酸,平衡向右移动,溶液中H+浓度增大
B.若向溶液中通入少量SO2气体,平衡向左移动,溶液pH增大
C.若向溶液中通入氯气,溶液pH增大
D.若向溶液中加入少量硫酸铜固体(忽略溶液体积变化),溶液中所有离子浓度都减小
2.在一定温度下,冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示,请填写下列空白。
(1)写出醋酸的电离方程式: 。
(2)a、b、c三点对应的溶液中,c(H+)由大到小的顺序为 (用a、b、c表示,下同),醋酸的电离程度由大到小的顺序为 。
(3)若使c点溶液中c(CH3COO-)增大,可采取的措施是 (填字母)。
A.加水 B.加入少量固体CH3COONa
C.加少量浓盐酸 D.加入少量浓氨水
(4)25 ℃时,醋酸的电离平衡常数Ka=1.8×10-5,0.1 mol·L-1醋酸溶液中c(H+)= (已知:=1.34)。
(5)c(H+)相同、体积相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的锌反应,生成的H2在相同状况下的体积分别为V1和V2,则V1 V2(填“>” “<”或“=”,下同);物质的量浓度相同、体积相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的锌反应,生成的H2在相同状况下的体积分别为V3和V4,则V3 V4。
题组二 电离平衡常数的应用
3.(经典题)常温下,几种弱酸的电离常数如表所示。
酸 HClO H2CO3 H2SO3 HCN
Ka 3.0×10-8 K1=4.3×10-7, K2=5.6×10-11 K1=1.5×10-2, K2=1.0×10-7 4.9×10-10
下列离子方程式正确的是( )
A.向“84”消毒液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O C+2HClO
B.向漂粉精溶液中通入少量SO2:Ca2++2ClO-+SO2+H2O CaSO3↓+ 2HClO
C.向KCN溶液中通入少量SO2:CN-+SO2+H2O HCN+HS
D.向Na2SO3溶液中通入少量CO2:S+CO2+H2O HC+HS
4.(经典题)常温下,用蒸馏水稀释 0.5 mol·L-1的醋酸溶液至0.05 mol·L-1,随着溶液的稀释,下列各项中始终保持减小趋势的是( )
A. B.
C. D.
5.下列说法正确的是( )
A.保持温度不变,向稀氨水中缓慢通入CO2,溶液中的值 增大
B.用c(OH-)均为10-3 mol/L的NaOH溶液和氨水分别中和等体积等物质的量浓度的盐酸,消耗氨水的体积较大
C.用浓度均为10-2 mol/L的盐酸和醋酸分别中和等物质的量的NaOH,消耗醋酸的体积更大
D.常温下,向0.1 mol/L醋酸溶液中加水,溶液中增大
6.正常人血液的pH维持在7.35~7.45,小于7.2会引起酸中毒。H2CO3-HC缓冲体系可稳定血液的pH,其缓冲作用可表示为H+(aq)+HC(aq) H2CO3(aq) CO2(aq)+H2O(l),H2CO3的Ka1=4.3×10-7。下列说法错误的是( )
A.缓冲体系中增加少量强酸时,变大
B.缓冲体系中加入少量强碱时,主要反应为:HC+OH- C+H2O
C.血浆中=4.3时,会引起酸中毒
D.酸中毒时,可以注射少量NaHCO3溶液缓解症状
7.常温下,分别向体积相同、浓度均为1 mol·L-1的HA、HB两种酸溶液中不断加水稀释,酸溶液的pH与酸溶液浓度的对数(lgc)间的关系如图。下列对该过程相关分析正确的是( )
A.HB的电离常数(Ka)数量级为10-3
B.酸性:HA>HB
C.a、b两点溶液中,水的电离程度:b
D.常温下,当lgc=-7时,两种酸溶液的pH均为7
8.电离度可表示电解质的相对强弱,电离度α=×100%。已知25 ℃时几种物质(微粒)的电离度如表所示(其溶液浓度均为0.1 mol/L)。
编号 物质(微粒) α
A 硫酸(第一步完全电离): 第二步HS S+H+ 10%
B 硫酸氢钠:HS S+H+ 29%
C 醋酸:CH3COOH CH3COO-+H+ 1.33%
D HCl:HCl H++Cl- 100%
(1)25 ℃时,上述几种物质的溶液中c(H+)从大到小的顺序是 (填编号)。
(2)25 ℃时,0.1 mol/L硫酸溶液中HS的电离度小于相同温度下 0.1 mol/L硫酸氢钠溶液中HS的电离度,其原因是 。
(3)醋酸的电离平衡常数的表达式是Ka= ,则物质的量浓度为c mol/L的醋酸的电离平衡常数Ka与电离度α的关系为Ka= (用含c、α的代数式表示)。
答案与分层梯度式解析
专题3 水溶液中的离子反应
第一单元 弱电解质的电离平衡
第1课时 强电解质和弱电解质 弱电解质的电离平衡
基础过关练
1.B HClO溶液具有漂白性,所以不能用pH试纸测定HClO溶液的pH,应该用pH计,A项错误;HClO和CH3COOH均是一元弱酸,在相同条件下,溶液的导电性越强,则对应酸的酸性越强,B项正确;CH3COOH与 NaHCO3溶液反应生成CO2,说明CH3COOH的酸性强于碳酸,氯水中存在HCl和HClO,加入NaHCO3溶液,是HCl与NaHCO3反应生成CO2,所以不能比较HClO和CH3COOH的酸性强弱,C项错误;沸点属于物理性质,酸性属于化学性质,不能依据沸点高低来判断酸性强弱,D项错误。
2.B 强电解质在水溶液中完全电离,A项正确;导电能力与离子浓度和离子所带电荷数有关,有些弱电解质溶液中离子浓度很大,导电能力也很强解题技法,B项错误;对同一弱电解质来说,其导电能力与温度、浓度有关,C项正确;液态的NaCl可以导电,液态的HCl不导电,D项正确。
3.A 加水平衡正向移动,A项正确;加入硫酸,H+浓度增大,平衡逆向移动,B项错误;加入NaNO2固体,N浓度增大,平衡逆向移动,C项错误;加入NaHSO4固体,H+浓度增大,平衡逆向移动,D项错误。
4.答案 (1)H2S H++HS-、HS- H++S2-
(2)右 增大 减小
(3)右 减小 增大
(4)NaOH固体
解析 (1)H2S是二元弱酸,在水溶液中分两步电离,其电离方程式为H2S H++HS-、HS- H++S2-。(2)向H2S溶液中加入少量CuSO4溶液时,因发生反应Cu2++S2- CuS↓,使电离平衡右移,导致c(H+)增大,但c(S2-)减小。(3)向H2S溶液中加入NaOH固体时,因发生反应H++OH- H2O,使电离平衡右移,导致c(H+)减小,但c(S2-)增大。(4)若要增大H2S溶液中c(S2-),最好加入NaOH固体,消耗H+,使得c(H+)减小,平衡H2S H++HS-、HS- H++S2-向右移动。
5.D 加水稀释,c(H+)减小,A错误;向该溶液中加入少量CH3COONa固体,溶液中c(CH3COO-)增大而抑制醋酸电离,所以醋酸的电离平衡逆向移动,B错误;CH3COOH的电离常数只与温度有关,与溶液浓度无 关易错点,所以该温度下醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5,C错误;醋酸的电离是吸热过程,升高温度促进醋酸电离,则c(H+)增大,Ka变大,D正确。
6.B 相同浓度的一元弱酸溶液中,酸的电离平衡常数越大,酸的电离程度越大,则酸的电离度越大,乙酸(甲)的电离平衡常数小于一氯乙酸(乙),则相同浓度时甲的电离度小于乙;同一种酸,酸的浓度越大其电离程度越小,即电离度越小,则这两种酸的电离度随着浓度的增大而减小,符合条件的只有B。
能力提升练
1.B 向H2S溶液中加入少量稀硫酸,H2SO4电离产生H+,溶液中H+浓度增大,抑制H2S电离,平衡向左移动,A错误;SO2和H2S溶液反应的化学方程式为SO2+2H2S 3S↓+2H2O,向H2S溶液中通入少量SO2,平衡向左移动,且反应后生成水,所以溶液中H+浓度减小,溶液的pH增大,B正确;氯气和H2S的反应为Cl2+H2S S↓+2HCl,通入氯气,平衡向左移动,盐酸的酸性强于氢硫酸,所以溶液的pH减小,C错误;加入少量硫酸铜固体发生反应CuSO4+H2S H2SO4+CuS↓,硫酸的酸性强于氢硫酸,所以H+浓度增大,D错误。
2.答案 (1)CH3COOH CH3COO-+H+ (2)b>a>c c>b>a (3)BD (4)1.34×10-3 mol·L-1 (5)< =
解析 (1)醋酸是弱酸,电离方程式为CH3COOH CH3COO-+H+。 (2)醋酸溶液中离子浓度越大,溶液导电能力越强,所以c(H+)的大小顺序为b>a>c,溶液浓度越小,越有利于醋酸电离,所以醋酸的电离程度:c>b>a。(3)加水,有利于醋酸电离,但溶液体积增大,c(CH3COO-)减小;CH3COONa是强电解质,加入少量固体CH3COONa,c(CH3COO-)增大;加少量浓盐酸,c(H+)增大,抑制醋酸电离,c(CH3COO-)减小;加入少量浓氨水,发生反应:CH3COOH+NH3·H2O CH3COONH4+H2O,CH3COONH4是强电解质,c(CH3COO-)增大,B、D正确。(4)Ka=≈=1.8×10-5,c(CH3COOH)≈0.1 mol·L-1,则c(H+)=1.34× 10-3 mol·L-1。(5)c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液,c(HCl)3.D 由电离常数可知,酸性:H2SO3>H2CO3>HS>HClO>HCN>HC。HClO的酸性弱于H2CO3,但强于HC,由“强酸制弱酸”可知,ClO-与CO2、H2O反应的离子方程式为ClO-+CO2+H2O HC+HClO,与CO2的量无关,A项错误;SO2具有还原性,与Ca(ClO)2发生氧化还原反应,B项错误;由电离常数可知,HCN的酸性弱于HS,由“强酸制弱酸”可知, KCN溶液与少量SO2反应生成HCN和K2SO3,反应的离子方程式为2CN-+SO2+H2O 2HCN+S,C项错误;H2CO3的酸性弱于H2SO3,但强于 HS,所以CO2、H2O与S反应能够生成HS,而HS的酸性强于 HC,即HS与C能反应生成HC和S,则少量CO2与S反应不能生成C,反应的离子方程式为S+CO2+H2O HC+HS,D项正确。
4.C 稀释过程中,c(H+)减小,Ka不变,增大,A项错误;==,稀释过程中,c(H+)减小,Ka不变,增大,B项错误;==,稀释过程中,c(CH3COO-)逐渐减小,则逐渐减小,C项正确;稀释过程中,c(CH3COOH)逐渐减小,则逐渐增大,D项错误。
5.D 向稀氨水中通入CO2,溶液中c(N)增大,==,温度不变,Kb(NH3·H2O)不变,c(N)增大,减小解题技法,A错误;NH3·H2O是弱碱,在溶液中只能部分电离,当c(OH-)=10-3 mol/L时,氨水中c(NH3·H2O)>10-3 mol/L,NaOH是强碱,在溶液中完全电离,当c(OH-)=10-3 mol/L时,c(NaOH)=10-3 mol/L,中和等体积等物质的量浓度的盐酸,消耗氨水的体积较小,B错误;中和等物质的量的NaOH,消耗等浓度的盐酸和醋酸的体积相同,C错误;==,加水,溶液中c(CH3COO-)减小,温度不变,Ka(CH3COOH)不变,增大,D正确。
6.B ==破题关键,缓冲体系中增加少量强酸时, c(H+)增大,温度不变H2CO3的Ka1不变,则溶液中变大,故变大,A正确;缓冲体系中加入少量强碱时,主要为H2CO3转化为HC,B错误;根据H2CO3的Ka1=4.3×10-7可知,血浆中= 4.3时溶液中c(H+)= mol/L=10-7 mol/L,此时血浆的pH<7.2,会引起酸中毒,C正确;酸中毒时,c(H+)较大,可以注射少量NaHCO3溶液缓解症状,D正确。
7.B 由题图可知,b点时HB溶液中c(HB)=10-3 mol·L-1,pH=3,则 pH=6,溶液中c(H+)=10-6 mol·L-1,c(B-)=10-6 mol·L-1,则HB的电离常数Ka==10-9,A错误;a点的坐标近似为(-3,1.8),根据A选项的分析,HA的电离常数Ka==10-4.2>HB的电离常数,则酸性HA>HB,B正确;酸性越强,越抑制水的电离,a、b两点溶液中,水的电离程度:b>a,C错误;HA、HB溶液均为酸溶液,酸溶液无限稀释,pH只能无限接近于7,D错误。
8.答案 (1)ADBC
(2)硫酸第一步电离产生的H+抑制了HS的电离
(3)
解析 (1)硫酸第一步完全电离,第二步部分电离,0.1 mol/L硫酸溶液中c(H+)=(0.1+0.1×10%)mol/L=0.11 mol/L;0.1 mol/L NaHSO4溶液中,c(H+)=(0.1×29%)mol/L=0.029 mol/L;0.1 mol/L醋酸溶液中,c(H+)=(0.1×1.33%)mol/L=0.001 33 mol/L;0.1 mol/L盐酸中, c(H+)=0.1 mol/L;所以c(H+)由大到小的顺序是ADBC。(2)硫酸溶液中,硫酸第一步完全电离H2SO4 H++HS,第二步部分电离HS S+H+,第一步电离出的H+使第二步的电离平衡逆向移动,即抑制了第二步的电离,而NaHSO4溶液中HS的电离没有被抑制,所以 0.1 mol/L硫酸中的HS的电离度小于0.1 mol/L NaHSO4溶液中 HS的电离度。(3)醋酸在溶液中存在电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+,则Ka=;醋酸溶液中c(H+)≈c(CH3COO-)=cα mol/L,则Ka===。
2第2课时 水的电离平衡
基础过关练
题组一 水的电离和水的离子积常数
1.水是生命之源,生产、生活都离不开水。下列有关说法正确的是( )
A.水是一种非电解质
B.水的电离是放热过程
C.纯水的pH一定等于7
D.纯水中c(H+)=c(OH-)
2.现向10 mL 0.1 mol·L-1的氨水中加水稀释至1 000 mL,下列说法正确的是( )
A.水的电离程度始终增大
B.先增大再减小
C.水的离子积常数始终减小
D.溶液中始终存在c(N)+c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
3.下列说法正确的是( )
A.水是极弱的电解质,它能微弱电离出H+,所以严格地说纯水呈微酸性
B.向水中加入稀氨水,水的电离平衡逆向移动,c(OH-)减小
C.25 ℃纯水中KW=c(OH-)×c(H+)=10-14,稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)× c(H+)≠10-14
D.H2O H++OH-是吸热过程,所以温度升高,平衡向电离方向移动,KW随之增大
题组二 外界条件对水的电离平衡的影响
4.(经典题)已知水的电离方程式:H2O H++OH-。下列叙述中,正确的是( )
A.升高温度,KW增大,pH不变
B.向水中加入氨水,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)减小
C.向水中加入少量硫酸,c(H+)增大,KW不变
D.向水中加入少量CH3COOH,平衡向逆反应方向移动,c(H+)降低
5.将纯水加热至较高温度,下列叙述正确的是( )
A.水的离子积不变
B.水的pH变小,呈酸性
C.水中的c(H+)=c(OH-)>1×10-7 mol·L-1
D.水的pH变大,呈中性
6.水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的是( )
A.pH=6的水呈酸性
B.温度升高,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)减小
C.一定温度下,向水中加入酸或碱,可抑制水的电离,使水的离子积减小
D.25 ℃时某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1,该溶液可能呈酸性
7.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.A、C两点可能为纯水
B.从A点到C点,可采用的方法:升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体
C.从C点到D点,可采用的方法:降低温度,同时在水中加入少量硫酸氢钠固体
D.从A点到D点,可采用的方法:温度不变,同时在水中加入少量碱
能力提升练
题组一 影响水的电离平衡的因素
1.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的措施是( )
A.向纯水中投入一小块金属钠
B.将水加热至沸腾
C.向水中通入SO2
D.向水中加入NaCl
2. 25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:①NaCl溶液 ②NaOH溶液 ③H2SO4溶液,其中水的电离程度按由大到小顺序排列正确的是( )
A.③>②>① B.②>③>①
C.①>②>③ D.③>①>②
3.(经典题)常温下,有关50 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液和50 mL 0.05 mol/L H2SO4溶液的说法正确的是 ( )
A.两者都促进了水的电离
B.两溶液中由水电离出的c(H+)相等
C.0.05 mol/L的H2SO4溶液中:c(OH-)=1.00×10-13 mol/L
D.加入等体积的水稀释后溶液的pH:CH3COOH溶液题组二 水的离子积常数及其影响因素
4.已知pOH=-lgc(OH-),不同温度下水的电离平衡图像如下所示。下列说法正确的是( )
A.各点对应的水的离子积:KW(f)>KW(b)=KW(d)
B.T1>T2
C.向b点溶液中加入少量NaOH,其组成由b点向d点移动
D.在T2温度下,pH=10的NaOH溶液中由水电离出的c水(OH-)=1×10-10 mol/L
5.水的电离平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
A.图中对应点的温度关系:a>b
B.水的离子积常数KW大小关系:b>d
C.温度不变,加入少量NaOH可使溶液从c点变到a点
D.b点对应温度下,将pH=2的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液显酸性
6.已知T ℃时,0.01 mol/L NaOH溶液的pH=11,0.1 mol/L的HA溶液中=109。请回答下列问题:
(1)该温度下,水的离子积KW= ,0.1 mol/L的HA溶液中水电离出的c(OH-)= 。
(2)在室温下,将pH之和为14的NaOH溶液和HA溶液等体积混合后,所得溶液呈 (填“酸”“碱”或“中”)性。
(3)在室温下,用蒸馏水稀释0.01 mol/L HA溶液时,下列呈减小趋势的是 。
A.水的电离程度
B.
C.溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积
D.溶液中c(A-)·c(HA)的值
(4)室温下,取pH=2的盐酸和HA溶液各100 mL,向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图所示。
设盐酸中加入Zn的质量为m1,HA溶液中加入Zn的质量为m2,则m1 (填“>”“<”或“=”)m2。
室温下,取0.01 mol/L的盐酸和HA溶液各100 mL,分别滴加0.01 mol/L NaOH溶液至恰好完全反应,所需NaOH溶液的体积前者
(填“>”“<”或“=”)后者。
题组三 水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
7.室温时,在由水电离产生的c水(H+)和c水(OH-)的乘积的值为1×10-20的溶液中,一定能大量共存的离子组是 ( )
A.C、Na+、Cl-、S
B.Na+、K+、Fe3+、Cl-
C.Na+、Al3+、Cl-、ClO-
D.Na+、K+、Cl-、S
8.某温度下,纯净水中的c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则该温度下 0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH为( )
A.2 B.6
C.10 D.12
9.在相同温度下,0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的盐酸相比较,下列说法正确的是( )
A.两溶液的pH之和等于14
B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol/L
C.由水电离出的c(OH-)相等
D.若将0.01 mol/L的盐酸换成同浓度的醋酸溶液,对水的电离的影响不变
10.25 ℃时,在等体积的①0.5 mol·L-1的H2SO4溶液、②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③1 mol·L-1的NaCl溶液、④纯水中,发生电离的水的物质的量之比是 ( )
A.1∶10∶107∶107
B.107∶107∶1∶1
C.107∶106∶2∶2
D.107∶106∶107∶2
11.已知室温时,0.1 mol/L某一元酸HA溶液在水中仅有0.1%发生电离,下列叙述错误的是( )
A.该溶液的pH=4
B.升高温度,溶液的pH减小
C.此酸的电离平衡常数约为1×10-4
D.该溶液中HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
12.已知T ℃时,0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH=a,0.1 mol·L-1的HA溶液中=10b,则0.1 mol·L-1的HA溶液中水电离出的c(OH-)为( )
A.10-(13-a+b) mol·L-1
B.10-(11+a-b) mol·L-1
C.1 mol·L-1
D.1 mol·L-1
答案与分层梯度式解析
第2课时 水的电离平衡
基础过关练
1.D 水能微弱电离,是弱电解质,A错误;水的电离过程吸热,B错误;常温下纯水的pH等于7,若升高温度,纯水的电离程度增大,c(H+)增大,pH小于7,C错误;纯水是中性的,c(H+)=c(OH-),D正确。
2.A NH3·H2O N+OH-,氨水中水的电离被抑制,稀释过程中溶液中c(OH-)始终在减小,因此对水的电离抑制作用一直在减弱,水的电离程度始终增大,A项正确;Kb(NH3·H2O)=,Kb只受温度影响,稀释过程中溶液中c(OH-)始终在减小,因此始终增大,B项错误;水的离子积常数仅与温度有关,稀释时KW不变,C项错误;根据电荷守恒c(N)+c(H+)=c(OH-),D项错误。
3.D 水是极弱的电解质,它能微弱电离出等浓度的H+和OH-,故纯水呈中性,A项错误;向水中加入稀氨水,NH3·H2O电离出N和OH-,则溶液中c(OH-)增大,B项错误;25 ℃时,纯水中KW=c(OH-)×c(H+)= 10-14,KW只与温度有关,温度不变,KW不变,故稀酸、稀碱溶液中KW= c(OH-)×c(H+)=10-14,C项错误;水的电离是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动,H+和OH-浓度增大,KW随之增大,D项正确。
4.C 水的电离为吸热过程,升高温度,促进水的电离,c(H+)和c(OH-)均增大,KW增大,pH减小,A项错误;向水中加入氨水,NH3·H2O电离出OH-,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动,B项错误;向水中加入少量硫酸,硫酸电离出H+,c(H+)增大,但温度不变,则KW不变,C项正确;向水中加入少量CH3COOH,醋酸电离出H+,c(H+)增大,平衡向逆反应方向移动,D项错误。
5.C 水的电离是吸热过程,将纯水加热至较高温度,促进了水的电离,H+和OH-浓度增大,pH减小,水的离子积增大,水中的c(H+)= c(OH-)>1×10-7 mol·L-1,呈中性,C正确,A、B、D错误。
6.D 常温下水的pH为7,加热促进水的电离,pH=6的水仍呈中性,A错误;温度升高,促进水电离,c(H+)、c(OH-)都增大,B错误;温度一定时,水中加入酸或碱,可抑制水的电离,但水的离子积只与温度有关,温度不变,KW不变,C错误;25 ℃时,由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1,即水的电离受到抑制,该溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,D正确。
7.D A、C两点c(OH-)=c(H+),所以A、C两点可能为纯水,A项正确。从A点到C点,可采用的方法:升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体,氯化钠对水的电离平衡无影响,B项正确。从C点到D点,可采用的方法:降低温度(KW减小),同时在水中加入少量硫酸氢钠固体, NaHSO4为强电解质,其电离方程式为NaHSO4 H++Na++S,c(H+)增大,C项正确。温度不变,在水中加入少量碱,c(OH-)增大,c(H+)减小,不能从A点到D点,D项不正确。
能力提升练
1.C 加入金属钠,钠和水电离出的氢离子反应,氢离子浓度减小,水的电离平衡正向移动,c(H+)c(OH-),酸对水的电离起抑制作用,C正确;向水中加入NaCl,NaCl对水的电离平衡无影响,c(H+)=c(OH-),D错误。
2.C NaOH、H2SO4抑制水的电离,NaCl不影响水的电离平衡,H2SO4为二元强酸,电离产生的c(H+)大于NaOH电离产生的c(OH-),对水的抑制程度更大,故水的电离程度:①>②>③。
3.C 醋酸和硫酸电离出的H+对水的电离有抑制作用,所以两者都抑制水的电离,A项错误;醋酸是弱酸,电离出的c(H+)小于0.1 mol/L,硫酸是二元强酸,电离出的c(H+)等于0.1 mol/L,c(H+)越大,对水电离的抑制作用越强,两溶液对水的电离的抑制程度不同,所以两溶液中由水电离出的c(H+)不相等,B项错误;0.05 mol/L的硫酸溶液中, c(H+)=0.1 mol/L,则c(OH-)=1.00×10-13 mol/L,C项正确;加入等体积的水稀释,虽然促进醋酸的电离,但电离的程度是微弱的,醋酸溶液中c(H+)依然比硫酸溶液中c(H+)小,所以pH:CH3COOH溶液>H2SO4溶液,D项错误。
4.D b和d所处温度相同,水的离子积相同,各点对应的水的离子积:KW(f)5.B 认识水的电离平衡曲线:
依据图像分析可知,a点水的离子积小于b点水的离子积,a点的温度低于b点,A错误;由图像可知b点KW=10-12,d点KW=10-14,所以水的离子积常数KW:b>d,B正确;温度不变,KW不变,加入少量NaOH,c(OH-)增大,c(H+)减小,溶液不能从c点变到a点,C错误;b点对应温度下, pH=2的H2SO4溶液中c(H+)和pH=10的NaOH溶液中c(OH-)相等,等体积混合后溶液呈中性,D错误。
6.答案 (1)1×10-13 10-11 mol/L (2)酸 (3)BD (4)< (5)=
解析 (1)已知T ℃时,0.01 mol/L NaOH溶液的pH=11,则该温度下,水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-13;0.1 mol/L的HA溶液中=109,则该温度下c(H+)=10-2 mol/L,c(OH-)=10-11 mol/L,酸抑制水的电离,则0.1 mol/L的HA溶液中水电离出的c(OH-)=10-11 mol/L。(2)HA是弱酸,pH之和为14的等体积的NaOH溶液和HA溶液,酸的量更多,故在室温下,将pH之和为14的NaOH溶液和HA溶液等体积混合后,所得溶液呈酸性。(3)用蒸馏水稀释0.01 mol/L HA溶液,溶液的酸性减弱,水的电离程度增大,A项错误;Ka=,稀释HA溶液的过程中,c(H+)减小,Ka不变,则减小,B项正确;温度不变,水的离子积常数不变,溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积不变,C项错误;加水稀释,c(A-)、c(HA)均减小,故溶液中c(A-)·c(HA)的值减小,D项正确。(4)HA是弱酸,HCl是强酸,由图示可知,完全反应后,HA溶液和盐酸的pH相等,则参加反应的n(HA)>n(HCl),所以m17.D 室温时,在由水电离产生的c水(H+)和c水(OH-)的乘积为1×10-20的溶液中,水电离产生的c水(H+)=c水(OH-)=1×10-10 mol/L,水的电离受到抑制,溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液。若溶液呈酸性,则C不能大量存在,A不符合题意;若溶液呈碱性,Fe3+不能大量存在,B不符合题意;若溶液呈酸性,则ClO-不能大量存在,若溶液呈碱性,则Al3+不能大量存在,C不符合题意;不管溶液呈酸性还是碱性,Na+、K+、Cl-、S都可以大量共存,D符合题意。
8.C 某温度下纯净水中的c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则c(OH-)=1× 10-6 mol·L-1,则该温度下的KW=1×10-12,0.01 mol·L-1的NaOH溶液中,c(OH-)=1×10-2 mol·L-1,则c(H+)== mol·L-1=1× 10-10 mol·L-1,所以pH=10,C项正确。
9.C 不同温度下水的离子积常数不同,温度未知,两溶液的pH之和不一定等于14,A项错误;虽然二者对水的电离抑制效果相同,但不同温度下水的离子积常数不同,温度未知,计算出的水电离出的氢离子浓度不一定是1.0×10-12 mol/L,B项错误;0.01 mol/L的NaOH溶液中水电离出的c(OH-)= mol/L,0.01 mol/L的盐酸中水电离出的c(OH-)= mol/L,所以0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的盐酸中,由水电离出的c(OH-)相等,C项正确;醋酸为弱酸,0.01 mol/L的醋酸溶液和同浓度的盐酸,醋酸溶液中c(H+)小,醋酸对水的电离抑制作用较弱,D项错误。
10.A 设各液体的体积为1 L。①0.5 mol·L-1的H2SO4溶液中, c(H+)=1.0 mol·L-1,c(OH-)=1.0×10-14 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-14 mol;②0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中,c(OH-)= 0.1 mol·L-1,c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-13 mol;③1 mol·L-1 NaCl溶液中c(H+)=c(OH-)=1.0× 10-7 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-7 mol;④纯水中c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0× 10-7 mol;故①②③④中电离的水的物质的量之比为1.0×10-14 mol∶ 1.0×10-13 mol∶1.0×10-7 mol∶1.0×10-7 mol=1∶10∶107∶107。
11.C 该溶液中HA电离出的c(H+)为0.1 mol/L×0.1%=10-4 mol/L,则pH=-lg10-4=4,A项正确;温度升高促进弱酸的电离,c(H+)变大,则pH变小,B项正确;HA H++A-,c(H+)=c(A-)=10-4 mol/L,则电离平衡常数Ka=≈1×10-7,C项错误;HA电离出的c(H+)为10-4 mol/L,水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-10 mol/L,则由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍,D项正确。
12.C T ℃时,0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH=a,由于c(H+)==10-a mol·L-1,则KW=10-(a+2),0.1 mol·L-1的HA溶液中===10b,因此溶液中c(OH-)=1 mol·L-1,等于水电离出的c(OH-),C项正确。
1(共22张PPT)
1.电解质与非电解质
(1)电解质:在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物。
(2)非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物。
2.强电解质和弱电解质
(1)强电解质:在水溶液中完全电离的电解质。
(2)弱电解质:在水溶液中部分电离的电解质。
第一单元 弱电解质的电离平衡
必备知识 清单破
知识点 1 强电解质和弱电解质
1.在一定温度下,当弱电解质分子在水溶液中电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相
等,溶液中弱电解质分子和离子的浓度都不再发生变化,弱电解质的电离就达到了电离平衡
状态。
2.影响弱电解质的电离平衡的外界因素:温度、浓度等。(详见定点2)
3.书写弱电解质的电离方程式时用“ ”,如CH3COOH、NH3·H2O的电离方程式分别为
CH3COOH CH3COO-+H+、NH3·H2O N +OH-。
知识点 2 弱电解质的电离平衡
1.电离平衡常数的定义
在一定温度下,当弱电解质达到电离平衡时,弱电解质电离出的各离子浓度幂之积与溶
液中未电离的分子浓度的比值,称为电离平衡常数,简称电离常数。
电离平衡常数可表示弱电解质的电离程度。一定温度下,电离平衡常数越大,弱电解质的电
离程度越大。
2.电离平衡常数的表达式
一元弱酸HA的电离平衡常数的表达式为Ka= ;一元弱碱BOH的电离平衡常数的
表达式为Kb= 。
知识点 3 电离平衡常数、电离度
α= ×100%
弱电解质溶液浓度一定时,温度越高,电离度越大;温度越低,电离度越小。温度一定时,弱电解
质溶液的浓度越大,电离度越小;弱电解质溶液的浓度越小,电离度越大。
3.电离度
1.水的电离
(1)水是一种极弱的电解质,可发生微弱的电离。
(2)水的电离方程式为2H2O H3O++OH-,可简写为H2O H++OH-。
2.水的离子积常数
水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-),25 ℃时,KW=1.0×10-14,KW不仅适用于纯水也适用于稀的电解
质水溶液。
KW只与温度有关,与溶液的浓度无关,升高温度,KW增大,降低温度,KW减小。
知识点 4 水的电离平衡
知识辨析
1.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的强。这种说法对吗
2.三氧化硫溶于水能导电,所以三氧化硫是电解质。这种说法对吗
3.在稀释醋酸溶液时,醋酸的电离平衡正向移动,溶液中所有微粒浓度都会减小。这种说法对
吗
4.在醋酸溶液中加入CH3COONa晶体,增大了CH3COO-浓度,醋酸电离平衡逆向移动,电离程
度减小;通入HCl气体,平衡也会逆向移动,电离程度也减小。这种说法对吗
一语破的
1.不对。溶液的导电能力的强弱不仅与电解质强弱有关,也与溶液中离子浓度及离子所带电
荷的多少有关,所以即使是强电解质溶液,如果离子浓度很小,导电能力也会很弱。
2.不对。判断化合物是否是电解质,主要看其本身能否电离出离子,三氧化硫溶于水能导电,是因为三氧化硫与水反应生成的硫酸电离出离子,不是本身电离出离子,三氧化硫是非电解质。
3.不对。稀释醋酸溶液时,由于体积增大,溶液中醋酸分子、氢离子和醋酸根离子的浓度都减
小,但由于水的离子积常数在温度一定时为定值,故氢氧根离子浓度会增大,所以并不是所有
微粒的浓度都减小。
4.对。醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH CH3COO-+H+,加入CH3COONa晶体,溶液中
c(CH3COO-)增大,醋酸的电离平衡逆向移动,所以醋酸的电离程度减小;通入HCl气体,c(H+)增
大,抑制醋酸电离,醋酸的电离程度减小。
1.强、弱电解质比较
关键能力 定点破
定点 1 强、弱电解质的判断
强电解质 弱电解质
电离程度 完全电离 部分电离
电解质的 存在形式 溶液中存在电解质电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子 溶液中既有电解质电离出的阴、阳离子,又有电解质分子
实例 ①大多数盐(包括难溶性盐); ②强酸:HNO3、HCl、HClO4、H2SO4等; ③强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等 ①弱酸:H2CO3、CH3COOH、
HClO等;
②弱碱:NH3·H2O等;③水
2.注意事项
电解质的强弱与溶液导电性、物质的溶解性无必然联系。某些难溶的盐如AgCl、CaCO3等,
溶于水的部分能完全电离,是强电解质;某些易溶的电解质如CH3COOH、NH3·H2O等在溶液
中电离程度较小,是弱电解质。
典例 下列关于醋酸性质的描述,不能证明它是弱电解质的是 ( )
A.0.1 mol·L-1的醋酸溶液中H+浓度约为10-3 mol·L-1
B.醋酸溶液中存在CH3COOH分子,pH<7
C.20 mL pH=2的醋酸溶液与足量锌粉反应生成H2 224 mL(标准状况)
D.5 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液与5 mL 0.1 mol·L-1的KOH溶液恰好完全中和
D
解析：A项,根据溶液中c(H+)远小于c(CH3COOH)可知,醋酸在溶液中部分电离,属于弱电解
质;B项,醋酸溶液中存在CH3COOH分子,且pH<7,即CH3COOH在溶液中存在电离,但不能完全
电离,属于弱电解质;C项,20 mL pH=2的醋酸溶液中已经电离出的n(H+)=0.01 mol·L-1×
0.02 L=2×10-4 mol,生成的氢气的物质的量为 =0.01 mol,需要消耗H+ 0.02 mol,大于溶液中最初电离出的n(H+),说明醋酸只能部分电离出H+,属于弱电解质;D项,醋酸与 KOH的物质的量相等,恰好完全反应,无法证明醋酸是弱电解质。
1.外界条件对电离平衡的影响
(1)升高温度,电离平衡正向移动,因为电离一般是吸热过程。
(2)降低弱电解质的浓度,电离平衡正向移动。
(3)在弱电解质溶液中加入与弱电解质含有相同离子的强电解质时,电离平衡逆向移动。
(4)加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时,电离平衡正向移动。
定点 2 外界因素对弱电解质的电离平衡的影响
条件改变 平衡移动方向 c(H+) n(H+) 电离程度 导电能力
升高温度 正向移动 增大 增大 增大 增强
加H2O 正向移动 减小 增大 增大 减弱
通HCl 逆向移动 增大 增大 减小 增强
加少量NaOH(s) 正向移动 减小 减小 增大 增强
加少量 CH3COONa(s) 逆向移动 减小 减小 减小 增强
加少量 CH3COOH 正向移动 增大 增大 减小 增强
2.条件改变对醋酸电离平衡的影响和溶液中微粒浓度的变化
1.电离常数的影响因素
电离常数由电解质本身的性质决定,外界条件也影响电离平衡常数的大小。
(1)电离常数随温度变化而变化,但由于电离过程热效应较小,温度改变对电离常数影响不大,
其数量级一般不变,所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。
(2)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关。同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离
常数不改变。
2.判断弱酸(弱碱)的相对强弱
电离常数越大,表示该弱电解质越易电离,所对应的弱酸(弱碱)的酸(碱)性越强。从Ka(Kb)的大
小,可以判断弱酸(弱碱)的相对强弱,例如弱酸的相对强弱:H2SO3(Ka1=1.5×10-2)>H3PO4(Ka1=
7.5×10-3)>HF(Ka=3.53×10-4)>H2S(Ka1=9.1×10-8)。
定点 3 电离常数的影响因素与应用
3.多元弱酸溶液中的离子浓度大小比较
多元弱酸分步电离,各步电离常数K1 K2 K3,酸性主要由第一步电离决定,第一步电离产生
的H+对第二步电离起抑制作用。如H3PO4分三步电离,第一步最强(Ka1=7.5×10-3),第二步较弱
(Ka2=6.2×10-8),第三步最弱(Ka3=2.2×10-13),则有c(H+)>c(H2P )>c(HP )>c(P )。
4.弱电解质加水稀释时微粒浓度比值变化
加水稀释,溶液中弱电解质的离子和分子的浓度均减小,电离平衡常数不变,利用电离平
衡常数,可判断溶液中微粒浓度比值的变化。如0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释时,
= = ,由于c(H+)减小,Ka不变,则 增大。
5.判断电离平衡的移动方向
如在一定浓度的CH3COOH溶液中Ka= ;稀释至两倍后,假设平衡不移动,则
Qc= = Ka,Qc典例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
增大,可以采取的措施是 ( )
①加少量烧碱固体 ②升高温度 ③加少量冰醋酸 ④加水 ⑤加少量醋酸钠固体
A.②④ B.②③⑤
C.③④⑤ D.①②
A
思路点拨：本题可结合影响电离平衡移动的因素进行分析。分析微粒浓度比的变化一般可
将微粒浓度比转化为含平衡常数的表达式,转化为只含一个变量的式子。
解析： = ,若恒温,分析 的变化,只要分析c(CH3COO-)的
变化。①加少量烧碱固体,OH-和H+反应,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,溶液中
减小,错误;②升高温度,促进CH3COOH电离,c(H+)增大,c(CH3COOH)减小,故 增
大,正确;③加少量冰醋酸,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大, 减小,错误;④加水稀
释,c(CH3COO-)减小, 增大,正确;⑤加少量醋酸钠固体,c(CH3COO-)增大,
减小,错误。
典例2 常温下,常见弱电解质的电离常数如表,下列说法正确的是 ( )
弱酸 H2SO3 H2S HClO
电离 常数 Ka1=1.4×10-2 Ka2=6.0×10-8 Ka1=1.1×10-7 Ka2=1.3×10-13 Ka=4.0×10-8
A.浓度均为0.1 mol·L-1 H2SO3和H2S溶液,后者酸性强
B.0.25 mol·L-1 HClO溶液中c(H+)约为1×10-4 mol·L-1(忽略水的电离)
C.增大弱电解质浓度,上述弱酸的电离程度均增大
D.将H2S通入少量NaHSO3中,发生反应的离子方程式:H2S+HS HS-+H2O+SO2
B
思路点拨：解答本题应理解电离平衡常数的意义,会利用相关公式进行计算,能利用“较强
酸制较弱酸”原理分析化学方程式的正误。
解析：Ka1(H2SO3)>Ka1(H2S),H2SO3酸性更强,A错误;HClO溶液中存在:HClO H++ClO-,Ka(HClO)=
= ,c2(H+)≈0.25×4.0×10-8 mol2·L-2=10-8 mol2·L-2,故c(H+)约为1× 10-4 mol·L-1,B正确;增大弱电解质浓度,题述弱酸的电离程度均减小,C错误;H2S酸性弱于H2SO3,H2S+HS HS-+H2O+SO2不能发生,D错误。
1.KW=c(H+)·c(OH-),c(H+)、c(OH-)均表示溶液中H+、OH-的总物质的量浓度,但是一般情况下
有:
(1)酸溶液中KW=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。
(2)碱溶液中KW=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。
(3)外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但由水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相
等。
(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
定点 4 外界因素对水电离的影响
改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) 水的电离程度 KW
升高温度 正移 增大 增大 增大 增大
加入酸 逆移 增大 减小 减小 不变
加入碱 逆移 减小 增大 减小 不变
加入活泼金属 (如Na) 正移 减小 增大 增大 不变
2.外界条件的改变对水电离平衡的影响
典例 在相同温度下,0.01 mol·L-1 NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是
( )
A.两溶液中由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol·L-1
B.NaOH溶液和盐酸中由水电离出的c(OH-)分别为1.0×10-2 mol·L-1、1.0×10-12 mol·L-1
C.两溶液中由水电离出的c(H+)相等
D.两溶液中水的电离均被促进
C
思路点拨：酸或碱电离出的H+或OH-会使水的电离平衡逆移,从而抑制水的电离。
解析：NaOH溶液中的OH-和盐酸中的H+浓度相同,对水电离抑制程度相同,水电离出的c(H+)
相同,均为 mol·L-1,由于未指明温度,KW不确定,则溶液中水电离出的c(H+)不一定是1.0×
10-12 mol·L-1,两溶液中水的电离均被抑制,A、B、D错误,C正确。