3.1 电离平衡 学案（含解析）

第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第一节 电离平衡
【学法指导】
1．从电离、离子反应和化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。
2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡。
3.了解电离平衡常数的含义。
4.能用化学用语表示弱电解质水溶液中的电离平衡；能从电离的角度分析溶液的导电性。
5.能利用电离平衡常数进行相关计算。
【基础梳理】
知识回顾：电解质和非电解质
定义
种类
本质区别
相同点
电解质
在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物
酸、碱、盐活泼金属氧化物和水等
在水溶液里或熔融状态下自身能否发生电离
均为化合物
非电解质
在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物
多数有机化合物、非金属氧化物（水除外）和氨等
一、强电解质和弱电解质
实验3-1
酸
0.1mol/L盐酸
0.1mol/L醋酸
pH
1
＞1
导电能力
强
较强
与镁条反应的装置
实验现象
?????????????????????????????????????????????????? ?
???????????????????????????????? ?????????????
实验结论
①Mg与盐酸的反应速率大，而与相同物质的量浓度的醋酸的反应速率小，表明相同物质的量浓度时盐酸中的c(H+)较大，说明在水溶液中，HCl?????????电离，CH3COOH?????????????电离；
②由相同物质的量浓度的盐酸与醋酸的pH、导电能力及与活泼金属反应的剧烈程度知，在稀溶液中，HCl?????????电离，CH3COOH????????电离。
归纳总结
(1)根据电解质在水溶液中 ，可把电解质分为强电解质和弱电解质。
(2)强电解质：在水溶液中能够 的电解质称为强电解质。
(3)弱电解质：在水溶液中只有 的电解质称为弱电解质。
(4)常见的强电解质有 、 、 。常见弱电解质有弱酸、弱碱、极少数的盐［Pb(Ac)2］、 。
【典例1】正误判断。
(1) 在水溶液中能够电离出阴、阳离子的化合物是强电解质 ( )
(2) 非电解质的水溶液一定不导电 ( )
(3) 强电解质的水溶液的导电能力一定比弱电解质的强( )
(4) 相同条件下，pH相同的盐酸和CH3COOH溶液的导电能力相同( )
(5) 难溶于水的盐都是弱电解质，可溶于水的盐都是强电解质( )
(6) 0.5 mol/L的一元酸溶液中H+浓度一定为0.5 mol/L( )
(7) 强酸溶液中的H+浓度一定大于弱酸溶液中的H+浓度( )
(8) 电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的阴、阳离子( )
答案：×××√×××√
【典例2】下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是( )
A.强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物，弱电解质都是难溶性化合物
C.强电解质在熔融状态下都能完全电离，弱电解质在水溶液中部分电离
D.强电解质不一定能导电，弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质弱
答案：D
解析：HCl是共价化合物，但它是强电解质，A错误；电解质的强、弱与其溶解度无关，B错误；有些强电解质在熔融状态下不能电离，如，C错误；电解质导电是有条件的，溶液的导电能力与溶液中离子浓度、离子所带电荷数有关，D正确。

【典例3】现有：①硫酸铜溶液 ② ③石墨 ④KOH ⑤
⑥ ⑦ ⑧
其中属于强电解质的是 （填序号，下同），属于弱电解质的是 ，属于非电解的是 ，既不是电解质也不是非电解质的是 。
答案：④⑧；⑤⑦；②⑥；①③
解析：强电解质一般是强酸、强碱和大部分盐类等，KOH、属于强电解质；弱电解质一般是弱酸、弱碱和水等，、属于弱电解质；单质和混合物既不是电解质，也不是非电解质，、是非电解质。
?名师点拨
(1)电解质的强弱与其溶解度无关。如某些难溶(微溶)于水的盐(BaSO4、AgCl等)，虽然溶解度很小，但是强电解质；某些少数盐能溶于水，但是弱电解质，如(CH3COO)2Pb等。
(2)电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系，即强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的导电能力强。溶液的导电能力是由单位体积内自由移动的离子数目的多少（即自由移动的离子浓度的大小）和离子所带电荷数的多少决定的。
(3)电解质的强弱与化学键没有必然联系。一般强电解质含有离子键或强极性共价键，但含有强极性共价键的化合物不一定是强电解质，如HF就是弱电解质。
二、弱电解质的电离
1、电离方程式
(1)电离：电解质在 状态下产生 的离子的过程叫电离。
(2)电离方程式：表示电解质在水溶液中或熔融状态下电离成能够自由移动的离子式子叫做电离方程式。
2、电离方程式的书写
(1)强电解质：完全电离，不可逆过程，只有电离出的离子，不存在电解质分子，用“=”。如
(2)弱电解质：部分电离，可逆过程，既有电离出的离子，又存在电解质分子，用“”。如
思考讨论
如何书写H2CO3、Cu(OH)2的电离反应方程式？

【典例4】试写出下列电解质在水溶液中的电离反应方程式。
1.
2.
3.
4.
5.
答案：；；
；、、；
【典例5】下列电离方程式的书写正确的是( )
A.熔融状态下的电离：
B.的电离：
C.的电离：
D.水溶液中的电离：
答案：C
解析：熔融状态下的电离方程式为，水溶液中的电离方程式为，A、D项错误；为二元弱酸，不能完全电离，且多元弱酸的电离分步进行，以第一步为主，B项错误； 是多元弱碱，电离方程式一步写成，C项正确。
3、电离平衡
(1)电离平衡的建立
以CH3COOH的电离过程为例：
C(CH3COOH)
C(CH3COO-)
C(H+)
CH3COOH溶于水时
????????????????????????
0
0
达到平衡前
???????????????????????
???????????????????????
增大
达到平衡时
???????????????????????
不变
??????????????.
(2)电离平衡
在一定条件下，当 的速率和 的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态。
(3)电离平衡的特征
(4)电离平衡的影响因素
①内因：电解质 决定了弱电解质在水中达到电离平衡时电离程度的大小。
②外因
A.温度：一般情况下，由于弱电解质的电离过程 ，因此升高温度，电离平衡向 方向移动，电离程度 。
B.浓度：同一弱电解质，增大溶液的浓度，电离平衡向 方向移动，但电离程度 ；稀释溶液时，电离平衡向 方向移动，且电离程度 ，但往往会使溶液中离子的浓度 。
C.加人其他试剂
a.同离子效应：增大(或减小)弱电解质电离出的某离子的浓度，可抑制(或促进)弱电解质电离。
如向CH3COOH溶液中加人CH3COONa固体，增大了c(CH3COO-)，电离平衡 移动，电离程度 。
b.加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质：电离平衡向电离方向移动，电离程度增大。
如向CH3COOH溶液中加入NaOH固体，因H+与OH-反应生成H2O，使c(H+) ，平衡向 方向移动，电离程度 。
【典例6】以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例：
实例
(稀溶液)
CH3COOHH＋＋CH3COO－????ΔH>0
移动方向
c(CH3COOH)
n(H+)
c(H+)
c(CH3COO-)
导电能力
电离程度
Ka
加水稀释








加CH3COONa(s)








加少量冰醋酸








加HCl(g)








加NaOH(s)








加入镁粉








升高温度








答案：右移，减小，增大，减小，减小，减弱，增大，不变；左移，增大，减小，减小，增大，增强，减小，不变；右移，增大，增大，增大，增大，增强，减小，不变；左移，增大，增大，增大，减小，增强，减小，不变；右移，减小，减小，减小，增大，增强，增大，不变；右移，减小，减小，减小，增大，增强，增大不变；右移，减小，增大，增大，增大，增强，增大，增大。
解析：加水稀释，平衡右移，c(CH3COOH)减小，n(H+)增大，c(H+)减小，c(CH3COO-)减小，导电能力减弱，电离程度增大，Ka不变。加CH3COONa(s)，平衡左移，c(CH3COOH)增大，n(H+)减小，c(H+)减小，c(CH3COO-)增大，导电能力增强，电离程度减小，Ka不变。加少量冰醋酸，平衡右移，c(CH3COOH)增大，n(H+)增大，c(H+)增大，c(CH3COO-)增大，导电能力增强，电离程度减小，Ka不变。加入HCl(g)，平衡左移，c(CH3COOH)增大，n(H+)增大，c(H+)增大，c(CH3COO-)减小，导电能力增强，电离程度减小，Ka不变。加入NaOH(s)，平衡右移，c(CH3COOH)减小，n(H+)减小，c(H+)减小，c(CH3COO-)增大，导电能力增强，电离程度增大，Ka不变。加入镁粉，平衡右移，c(CH3COOH)减小，n(H+)减小，c(H+)减小，c(CH3COO-)增大，导电能力增强，电离程度增大，Ka不变。升高温度，c(CH3COOH)减小，n(H+)增大，c(H+)增大，c(CH3COO-)增大，导电能力增强，电离程度增大，Ka增大。
【典例7】溶于水的电离方程式为____________。
（1）向溶液中加入溶液时，电离平衡向_________移动，__________，_____________；
（2）向溶液中加入NaOH固体时，电离平衡向_____________移动，_________，_______________；
（3）若将溶液加热至沸腾，则______________。
答案：、
（1）右；增大；减小
（2）右；减小；增大
（3）减小
解析：是二元弱酸，在水溶液中是分两步电离的，其电离方程式应为、。
（1）当加入溶液时，因发生反应，使电离平衡右移，则增大，但减小；
（2）当加入NaOH固体时，因发生反应，使电离平衡右移，则减小，但增大；
（3）当加热溶液至沸腾时，挥发，使减小。
?名师点拨
弱电解质溶液与稀释过程分析
开始加水时，电离平衡向右移动，离子数目增多，离子浓度增大，导电能力增强；离子浓度增大到最大后再加水稀释，电离平衡向右移动，离子数目增多，电离程度增大，但离子浓度减小，导电能力减弱。例如，溶解冰醋酸并稀释溶液的过程中，c（H+）与加水量的关系如图所示。
三、电离常数
1、概念
在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，溶液里各组分的浓度之间存在一定的关系。对一元弱酸或元弱碱来说，溶液中弱电解质电离 的乘积，与溶液中 之比是个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数。弱酸、弱碱的电离常数通常分别用 、 表示。
2、表达方式

(1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数


(2)多元弱酸、多元弱碱的电离常数
多元弱酸的电离分步进行，各步的电离常数通常分别用Ka1、Ka2、Ka3等来表示。如：






一般多元弱酸各步电离常数的大小为Ka1?Ka2?Ka3
3、影响因素
①电离平衡常数只与 有关，升高温度，K值增大。
②在相同条件下，弱酸的电离常数越大，酸性越 。
③多元弱酸的各级电离常数的大小关系是 ，所以其酸性决定于 电离。
4、意义
CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1的大小比较
实验操作
向盛有2?mL?1mol/L?醋酸的试管中滴加1?mol/L?Na2CO3溶液
实验现象

原理

结论

?名师点拨
1、相同温度下，等浓度的弱酸（或弱碱）的电离常数[对于多元弱酸（或弱碱）来说，通常只考虑第一步电离的电离常数]越大，其酸性（或碱性）越强；
2、相同温度下，弱酸（或弱碱）的酸性（或碱性）越强，其电离常数或第一步电离的电离常数越大。
3、一定温度下，电离常数越大，弱电解质越容易电离，由此判断弱电解质的相对强弱。
【典例8】下列说法正确的是( )
A.电离平衡常数受溶液浓度的影响
B.电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱
C.大的酸溶液中一定比小的酸溶液中的大
D. 的电离常数表达式为
答案：B
解析：对于同一弱电解质的稀溶液来说，电离平衡常数是温度的函数，与溶液浓度无关，A项错误；电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，B项正确；酸溶液中既跟酸的电离常数有关，也跟酸溶液的浓度有关，C项错误；碳酸是分步电离的，第一步电离常数的表达式为，第二步电离常数的表达式为，D项错误。
【典例9】下列关于电离常数（）的说法中正确的是( )
A.电离常数（）越小，表示弱电解质的电离能力越弱
B.电离常数（）与温度无关
C.不同浓度的同一弱电解质，其电离常数（）不同
D.多元弱酸各步电离常数相互关系为
答案：A
解析：加热能促进弱电解质的电离，故升高温度，电离常数（）增大，B错误；对于同一弱电解质的稀溶液来说，电离常数只与温度有关，与浓度无关，C错误；多元弱酸各步电离常数的大小关系为，D错误。
【典例10】由表格中电离常数判断下列反应可以发生的是( )
弱酸
HClO

电离平衡常数（25℃）



A.
B.
C.
D.
答案：B
解析：由题表中数据可知，酸性：。因酸性，则反应不能发生，A项错误；因酸性，则反应能发生，B项正确；因酸性，则反应不能发生，C项错误；因酸性，则反应不能发生，D项错误。
四、电离度
1、定义：弱电解质在溶液中达到电离平衡状态时，已电离的电解质分子数占原有电解质分子总数（包括已电离和未电离）的百分率，称为电离度。
2、表达式：电离度通常用ɑ表示。
3、意义：电离度实质上表示的是弱电解质达到电离平衡时的转化率，即表示弱电解质在水中的电离程度。
特别提示
①温度相同，浓度相同时，不同弱电解质的电离度不同。若不同的一元弱酸的a.越大，表示其酸性相对越强。
②同一弱电解质的浓度不同，电离度也不同，溶液越稀，电离度越大。
【典例11】电离度可表示电解质的相对强弱，电离度（已电离的电解质的浓度/溶液中原有电解质的浓度）×100%。已知25 ℃ 时几种物质（微粒）的电离度（溶液浓度均为0.1）如表所示：
编号
物质（微粒）
电离度α
A
硫酸溶液（第一步完全电离）：第二步
10%
B
硫酸氢钠溶液：
29%
C
醋酸：
1.33%
D
盐酸：
100%
（1）25 ℃ 时，上述几种溶液中从大到小的顺序是___________（填序号）。
（2）25 ℃ 时，0.1硫酸溶液中的电离度小于相同温度下0.l 硫酸氢钠溶液中的电离度，其原因是_________________。
（3）醋酸的电离平衡常数的表达式是____________，则物质的量浓度为的醋酸的电离平衡常数与电离度α的关系为_____________（用含的代数式表示）。
答案：（1）ADBC
（2）硫酸的第一步电离抑制了硫酸氢根离子的电离
（3）
解析：（1）硫酸第一步完全电高，第二步部分电离，硫酸中；硫酸氢钠溶液中；醋酸中；盐酸中，所以由大到小的顺序是ADBC。
（2）硫酸溶液中，硫酸第一步电离出氢离子，第二步又电离出氢离子，第一步电离出的氢离子抑制了第二步的电离，而硫酸氢钠溶液中硫酸氢根离子的电离不受抑制，所以溶液中的电离度小于溶液中的电离度。
（3）在溶液中存在电离平衡：，则；醋酸中，则。

【课后练习】
1.醋酸铅因有甜味而被称为“铅糖”，有毒但能入药，又知易溶于水，硝酸铅溶液与醋酸钠溶液反应的离子方程式为。下列有关说法不正确的是( )
A.0.1的“铅糖”溶液中
B.“铅糖”是强电解质
C.“铅糖”是共价化合物
D.“铅糖”溶液的导电性可能很弱
2.下列物质在水溶液中的电离方程式不正确的是( )
A.
B.
C.
D.
3.在醋酸溶液中存在电离平衡，要使电离平衡右移且增大，应采取的措施是( )
A.加入NaOH（s） B.加入盐酸
C.加蒸馏水 D.升高温度
4.向醋酸溶液中逐滴加入氨水至过量时，溶液的导电能力将发生相应的变化，其电流强度随加入氨水的体积变化的曲线关系是下图中的( )
A.B.C.D.
5.已知人体体液中存在如下平衡：，以维持体液pH的相对稳定。下列说法不合理的是( )
A.当强酸性物质进入体液后，上述平衡向左移动，以维持体液pH的相对稳定
B.当强碱性物质进入体液后，上述平衡向右移动，以维持体液pH的相对稳定
C.若静脉滴注大量生理盐水，则体液的pH减小
D.进行呼吸活动时，如果进入血液，会使体液的pH减小
6.已知25℃，醋酸溶液中各微粒存在下述关系：
下列有关说法可能成立的是( )
A.25℃条件下，向该溶液中加人一定量的盐酸时，
B.25℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，
C.标准状况下，醋酸溶液中
D.升高到一定温度，
7.已知：25℃时，HCOOH的电离平衡常数，的电离平衡常数，。下列说法不正确的是( )
A.向溶液中加入甲酸有气泡产生
B.25℃时，向甲酸溶液中加入NaOH溶液， HCOOH的电离程度和均增大
C.向甲酸溶液中加入蒸馏水，减小
D.向碳酸溶液中加入固体，减小
8.在0.1的HCN溶液中存在如下电离平衡：，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 的HCl溶液，溶液中减小
D.加入少量NaCN固体，平衡正向移动
9.已知、的相关电离常数有如下关系：，下列化学方程式一定正确的是(???)
A. B. C. D.
10.下表是几种常见弱酸的电离平衡常数（25℃）。
弱酸
电离方程式
电离平衡常数



















回答下列问题：
（1）当温度升高时，值 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）在温度相同时，各弱酸的值不同，那么值的大小与酸性的相对强弱有何关系？ 。
（3）若把、、、、、、都看作酸，其中酸性最强的是 ，最弱的是 。
（4）多元弱酸是分步电离的，每一步都有相应的电离衡常数。对于同一种多元弱酸的、、之间存在的关系是 ，出现该关系的原因是 。
（5）用食醋可清除水壶中的水垢，通过该事实 （填“能”或“不能”）比较醋酸与碳酸的酸性强弱，请另设计一个简单的实验验证醋酸与碳酸的酸性强弱。方案为 。
答案及解析
1.答案：B
解析：溶液中存在电离平衡，属于弱电解质；弱电解质部分电离，故0.1的“铅糖”溶液中，A项正确、B项错误；因为离子化合物均是强电解质，故“铅糖”是共价化合物，C项正确；因“铅糖”是弱电解质，其电离程度较小，故其稀溶液的导电性很弱，D项正确。
2.答案：BC
解析：氢氧化钡是可溶性强碱，在水溶液中完全电离，A正确；碳酸的电离方程式分步书写，正确的电离方程式为，，B错误；硫酸氢钠为强电解质，在水溶液中完全电离，电离方程式应用“===”连接，C错误；碳酸钠为强电解质，在水溶液中完全电离，D正确。
3.答案：D
解析：加入NaOH（s）、蒸馏水、升高温度均能使平衡右移，但加入NaOH（s）、蒸馏水时减小，升高温度时增大；加入盐酸，电离平衡左移，增大。
4.答案：B
解析：由知，醋酸溶液中，A错误；根据，在逐滴加入氨水的过程中，和增大，溶液的导电能力逐渐增强，逐渐增大，C错误；完全反应后再加入氨水，由于是弱电解质，此时相当于溶液的稀释，溶液的导电能力逐渐减弱，逐渐减小，故B正确，D错误。
强，D正确。
5.答案：C
解析：若静脉滴注大量生理盐水，则体液被稀释，平衡虽然正向移动，但减小，体液的pH增大。
6.答案：D
解析：题中为醋酸电离常数，由于电离常数不随浓度变化而变化，只随温度变化而变化，所以A、B项错误。醋酸的电离是吸热过程，所以升高温度，增大，降低温度，减小，标准状况下（0℃），温度低于25℃，则小于，所以C项错误。
7.答案：B
解析：酸的电离平衡常数越大，酸的酸性越强，则酸性，向溶液中加入甲酸有气泡产生，A正确。25℃时，向甲酸中加入NaOH溶液，NaOH电离出的和甲酸电离出的反应而促进 HCOOH电离，则 HCOOH电离程度增大，温度不变，电离平衡常数不变，B错误。向甲酸溶液中加入蒸馏水，减小，C正确；向碳酸溶液中加入固体，增大，抑制碳酸电离，导致溶液中减小，D正确。
8.答案：A
解析：加入NaOH固体，与HCN电离产生的反应，平衡正向移动，A项正确；加水，平衡正向移动，B项错误；滴加少量0.1的HCl溶液，增大，C项错误；加入少量 NaCN固体，增大，平衡逆向移动，D项错误。
9.答案：A
解析：根据电离常数的大小进行酸性强弱的判断。A项，符合强酸制弱酸的原理，A项正确；
B项，因为电离常数：，故与反应生成NaHA和NaHB，B项错误；C项，不符合强酸制弱酸的原理，C项错误；D项，不符合强酸制弱酸的原理，D项错误。
10.答案：（1）增大
（2）在温度相同时，值越大，电离出的氢离子浓度越大，酸性越强
（3）；
（4）；上一级电离产生的对下一级电离有抑制作用
（5）能；向盛有少量溶液的试管中加入适量溶液，产生无色气泡，证明醋酸酸性强于碳酸（答案合理即可）
解析：（1）弱电解质的电离是吸热过程，升高温度能促进弱电解质的电离，故升高温度，值增大。
（2）在相同温度下，值越大，说明电离出的氢离子浓度越大，该酸越易电离，酸性越强。
（3）值越大，对应酸的酸性越强，在题述几种酸中，的值最大，的值最小，故酸性最强的是，酸性最弱的是。
（4）由题表中、、的数据可知，酸的每一级电离都产生，故上一级电离产生的对下一级电离有抑制作用，使得上一级的电离常数远大于下一级的电离常数。