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第三章 水溶液中的离子平衡
知识回顾:
电解质:
非电解质:
在水溶液中或熔融状态下能导电的
化合物。包括酸、碱、盐、水、金属氧化物。
在水溶液中和熔融状态时都不能导电的化合物。包括有机物、非金属氧化物、NH3等。
【注意】
①电解质、非电解质都是化合物;
单质和混合物(如溶液)既不属于电解质,也不属于
非电解质。
②电解质本身不一定导电(如固态NaCl、液态HCl不导电).电解质是在水溶液或熔熔状态下本身能电离出离子。
③能导电的物质不一定是电解质(例Cu、NaCl溶液)。电解质应是本身导电,而不是发生了化学反应后生成的物质导电(如SO2、CO2、NH3等)。
讨论分析下列物质哪些是电解质?哪些是非电解质?
①金属铜 ②固态NaCl ③O2 ④H2SO4
⑤碳棒 ⑥酒精水溶液 ⑦KOH水溶液
⑧熔融状态的KNO3 ⑨葡萄糖 ⑩ 氨气
电解质:②④⑧
非电解质:⑨ ⑩
能导电:①⑤⑦⑧
体积相同,浓度相同的盐酸和醋酸与
等量镁条反应,并测量溶液的pH值。
一、强弱电解质
实验3-1
快
慢
2
5
弱电解质
完全电离
1.电解质
强电解质
部分电离
0.01mol/LHCl 0.01mol/LCH3COOH
与镁条反应现象
溶液的pH值
离子化合物
大部分的盐类
强 碱
共价化合物
强 酸
弱 酸
弱 碱
水
弱
电
解
质
强电解质
多数金属氧化物
电解质
非
电
解
质
多数有机物
某些非金属氧化物
化合物
2.强弱电解质与物质类型的关系:
(包括难溶性盐)
BaSO4,CaCO3等难溶于水的盐是否是强电解质?
是,因为溶于水的部分完全电离!
强电解质溶液的导电能力一定强于弱电解质溶液的导电能力?
导电能力主要要看溶液中离子的浓度大小和离子所带电荷的多少。
练习1:
下列电解质中, ① NaCl、 ② NaOH,
③ NH3·H2O、 ④ CH3COOH, ⑤ BaSO4 、
⑥ AgCl 、 ⑦ Na2O 、 ⑧ K2O, ⑨ H2O
哪些是强电解质,那些是弱电解质?
强电解质:
① ② ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
弱电解质:
③ ④ ⑨
练习2:现有如下各化合物:①酒精,②氯化
铵,③氢氧化钡,④氨水,⑤蔗糖,⑥高氯
酸,⑦氢硫酸,⑧硫酸氢钾,⑨磷酸,⑩硫酸。
请用物质的序号填写下列空白。
Ⅰ.属于电解质的有___________________;
Ⅱ.属于强电解质的有_________________;
Ⅲ.属于弱电解质的有_________________。
②③⑥⑦⑧⑨
②③⑥⑧
⑦⑨
练习2
甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是
A. 1 mol·L-1的甲酸溶液的c(H+)约为0.01 mol·L-1
B. 甲酸与水以任意比例互溶
10 mL 1 mol·L-1甲酸恰好与
10 mL 1 mol·L-1NaOH溶液完全反应
D. 在相同条件下,甲酸的导电性比一元强酸溶液的弱
AD
复习:强电解质的电离
HCl
H+ +
Cl-
(1)完全电离,不可逆
(2)微粒:
(3)于离子方程式中:
(4)电离方程式中用 “ ”
阴、阳离子
可溶性的要拆
二、弱电解质的电离
CH3COOH
H+ +
CH3COO-
(1)部分电离,可逆
(2)微粒:
(3)于离子方程式中:
不拆
(4)电离方程式用 “ ”
阴、阳离子、分子
①多元弱酸:
分步电离,且以第一步为主
②多元弱碱:
H2S
H+ +
HS-
H+ +
S2-
例:
HS-
③两性氢氧化物:
用一步电离表示
例:Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH—
双向电离
例:
(4)电离方程式用 “ ”
Al3+ + 3OH—
A1(OH)3
H+ + AlO2— + H2O
④酸式盐的电离
a、强酸的酸式盐完全电离
b、弱酸的酸式盐先全部电离,后部分电离
例:NaHSO4 =
例:NaHCO3 =
HCO3—
Na+ + H+ + SO42—
Na+ + HCO3—,
H+ + CO32—
写出下列物质在水溶液中的电离方程式。
Na2SO4、 CH3COONa、CH3COONH4、KHSO4、KHCO3 、 HClO、NH3·H2O 、 H3PO4
【练习4】
写出H3PO4 在水溶液中的电离方程式。
H3PO4
H+ + H2PO4- (1)
H2PO4-
H+ + HPO42- (2)
HPO42-
H+ + PO43- (3)
思考:在磷酸溶液中存在哪些微粒?
【练习5】
还有微量OH-
【练习6】
三、弱电解质的电离平衡
反应速率
v(电离)
v(结合)
v(电离)=v(结合) 电离平衡状态
弱电解质电离平衡状态建立示意图
时间
符合勒夏特列原理
三、弱电解质的电离平衡
1.概念:
在一定条件(如温度、浓度)下,当
电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态。
2.特点:
逆、等、动、定、变
3.电离平衡的移动
3.电离平衡的移动
(1)升温:
(2)稀释:
(3)同离子效应:
(4)加入与离子反应的物质:
促进电离(电离是吸热过程)
促进电离
抑制电离
促进电离
逆
正
逆
正
正
CH3COOH CH3COO-+H+
加入物质 氯化氢 NaOH
固体 醋酸钠
固体 水 加热
平衡移动方向
4.定量描述——
电离平衡常数K
(2)表示方法
注:c指平衡时各组分的浓度;K不写单位。
(1) 概念:在一定温度下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度幂之积跟溶液中未电离的分子浓度幂的比是一个常数,这个常数叫电离平衡常数。
练习8:写出HAc (醋酸简写)、NH3·H2O的
电离平衡常数的表达式。
练习9:写出H2S 的电离平衡常数的表达式。
★多元弱酸是分步电离的,K1》K2》K3
(2)影响因素:
T ,K 。
①弱电解质本身性质(内因)
②温度(电离为吸热过程):
(3)K的意义:
K ,电离程度 ,
可判断弱电解质的相对强弱。
草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸
酸性强弱:
1.K只与温度有关,当温度升高时,K值 。
增大
4.多元弱酸是分步电离的,每一步都有相应的电离平衡常数,对于同一种多元弱酸的K1、K2 、K3之间存在着数量上的规律是: 。
2.在温度相同时,各弱酸的K值不同,K值越大酸的酸性 。
越强
3.若把CH3COOH ,H2CO3,HCO3-,H2S,HS- ,H3PO4;H2PO4-;HPO42-都看成酸,其中酸性最强的是 ;酸性最弱的是 。
H3PO4
HPO42-
K1》K2 》K3
【练习10】
【练习11】
弱电解质电离程度相对大小的
另一种参数------
电离度α
【知识拓展】
(1)表达式:
(2)与K的关系:
弱电解质加水稀释时,电离程度_____,离子
浓度________?(填变大、变小、不变或不
能确定)
变大
不能确定
用水稀释冰醋酸时离子
浓度随加水量的变化曲线。
【稀释注意】
B、稀溶液的稀释(如稀释稀醋酸):电离程度____,而离子浓度始终_____。
稀释弱电解质溶液(温度不变),电离程度 ,平衡向 移动,自由离子数目 ;离子浓度 ,溶液导电能力 。
增大
电离方向
增多
增大或减小
增强或减弱
A、浓溶液的稀释(如稀释冰醋酸):加水溶解并不断稀释的过程中,电离程度 __平衡向 __移动,自由离子浓度先_____后 ;
增大
电离方向
大
小
增大
减小
练习7:冰醋酸加水溶解并不断稀释过程
中,溶液导电能力与加入水的体积有如
下变化关系:试回答:
冰醋酸中只
存在醋酸分子,无离子。
C
(1)“0”点导电能力为0的理由是:
(2)a、b、c三点中电离程度最大的是____。
电离平衡常数的关系:
(3)若使c点溶液中[Ac-]、pH值均
增大,可采取的措施有:
①加碱②加碳酸钠③加镁或锌
④加醋酸钠
相等。
已知电离度是已电离的弱电解质分子数
占电解质分子总数的百分数。在1L浓度为cmol/L的弱酸HA溶液中,HA、H+和A-的物质的量之和ncmol,则HA的电离度是( )
C
【练习12】
1、1mol/L的盐酸、醋酸、硫酸各1L,分别加入足量的铁。
开始反应时产生氢气的速率__________________,
最终收集到的氢气的物质的量_________________。
2、pH都为1的盐酸、醋酸、硫酸各1L,分别加入足量的铁。
开始反应时产生氢气的速率 __________________,
最终收集到的氢气的物质的量__________________。
硫酸>盐酸>醋酸
硫酸>盐酸=醋酸
三者相等
醋酸>硫酸=盐酸
【常见题型】
3、在a、b两支试管中,分别装上形态相同、质量相等的一颗锌粒,然后向两支试管中分别加入相同物质的量、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空白:
(2) a、b两支试管中生成气体的体积开始时是a 于b,反应完毕后生成气体的总体积是a b,原因是 。
(1) 都产生气泡,Zn溶解;a产生气泡、Zn溶解速度都快; HCl完全电离,HCl中的c(H+)大于CH3COOH中的c(H+)
(2) 大;等于; a中c(H+)大于b中的c(H+),而酸的总量相等
4.下列物质的导电性最差的是( )A.0.1mol/L的盐酸
B.0.1mol/L的氢氟酸
C.0.1mol/L的氢氰酸
D.石墨棒
C
6、用水稀释0.1 mol·L-1氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是
A. c(OH-)/c(NH3·H2O) B. c(NH3·H2O)/c(OH-)
C. c(H+)和c(OH-)的乘积 D. OH-的物质的量
B
5、在RNH2·H2O RNH3++OH-形成的平衡中,
要使RNH2·H2O的电离程度及c(OH-)都增大,
可采取的措施是
A.通入HCl B.加少量NaOH固体 C.加水 D.升温
D