高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 弱电解质的电离平衡第1课时学案
展开第1课时 弱电解质的电离平衡
[核心素养发展目标] 1.通过对电解质的分类,进一步掌握物质分类的方法,并能从微观层面理解强、弱电解质的本质。2.掌握电离平衡的影响因素,能在理解化学基本原理的基础上从宏观和微观两方面认识弱电解质的电离平衡。3.了解电解质溶液的导电性。
一、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够产生自由移动的离子的化合物。
非电解质:在水溶液中和熔融状态下不能产生自由移动的离子的化合物。
2.强电解质和弱电解质
(1)实验探究:
用等体积、物质的量浓度均为1 ml·L-1的盐酸和醋酸溶液分别做如下实验,结合教材P81图3-1完成下表:
(2)强电解质和弱电解质的概念
①强电解质:在水溶液中能完全电离的电解质。如HCl溶于水完全电离成H+和Cl-。
②弱电解质:在水溶液中仅能部分电离的电解质。如醋酸溶液中只有少部分醋酸分子电离成H+和CH3COO-,大部分仍以CH3COOH的形式存在。
(3)常见的强电解质和弱电解质
(1)盐酸能导电,所以盐酸是电解质( )
(2)NH3溶于水能导电,所以NH3是电解质( )
(3)强电解质在溶液中不存在溶质分子,而弱电解质在溶液中存在溶质分子( )
(4)HClO为弱酸,故NaClO为弱电解质( )
(5)H2CO3溶液中存在H2CO3、HCOeq \\al(-,3)和COeq \\al(2-,3)( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
1.根据经验判断相同浓度的氢氧化钠溶液和氨水中一水合氨的电离程度,如何设计简单实验加以证明?
提示 氢氧化钠在水中完全电离,一水合氨在水中部分电离。
方案1:用pH试纸(或pH计)测定0.1 ml·L-1两种溶液的pH,NaOH溶液的pH较大。
方案2:用同浓度的两种碱溶液做导电性实验(或测电导率),NaOH溶液的导电能力较强。
2.BaSO4饱和溶液和0.1 ml·L-1醋酸溶液导电能力都很弱,因而它们都是弱电解质,这个观点正确吗?简述理由。
提示 不正确。BaSO4是难溶性盐,其溶液中自由移动的离子浓度很小,但溶于水的BaSO4完全电离成Ba2+和SOeq \\al(2-,4),故BaSO4是强电解质。醋酸部分电离,0.1 ml·L-1醋酸溶液中离子浓度较小,因而醋酸是弱电解质。
1.下列说法中,可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.1 ml·L-1的醋酸溶液中,c(H+)=1 ml·L-1
B.醋酸与水以任意比互溶
C.10 mL 1 ml·L-1的醋酸溶液恰好与10 mL 1 ml·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
解析 A项中若醋酸完全电离,则c(H+)=1 ml·L-1,说明醋酸为强电解质,不符合题意;C项是与强碱的反应,不能说明其电离程度的大小;D项是在相同条件下,比较二者导电性强弱,醋酸溶液的导电性弱,说明醋酸溶液中离子浓度小,即醋酸的电离程度小,盐酸中的HCl是完全电离的,故说明醋酸是部分电离,为弱电解质。
2.下列各组关于强电解质、弱电解质、非电解质的归类,完全正确的是( )
答案 C
解析 A项,Fe既不是电解质也不是非电解质,错误;B项,NH3是非电解质,BaSO4是强电解质,错误;D项,H2O是弱电解质,错误。
3.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 ⑪CO2
答案 ①④⑦⑧⑨ ⑤⑩⑪ ①④⑧ ⑦⑨
1CO2、SO2、NH3等物质溶于水能导电,是因为溶于水后生成H2CO3、H2SO3、NH3·H2O等电解质导电,不是其本身电离出离子,故CO2、SO2、NH3应为非电解质。单质既不是电解质,也不是非电解质。
2电解质的强弱与其溶解性无关。难溶的盐如AgCl、CaCO3等,溶于水的部分能完全电离,是强电解质。易溶的如CH3COOH、NH3·H2O等在溶液中电离程度较小,是弱电解质。
二、弱电解质的电离平衡
1.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:CH3COOHCH3COO-+H+,
NH3·H2O:NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+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:H2CO3H++HCOeq \\al(-,3)(主),HCOeq \\al(-,3)H++COeq \\al(2-,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)3Fe3++3OH-。
2.电离平衡状态
(1)概念:在一定温度下,当弱电解质在水溶液中的电离达到最大限度时,电离过程并未停止。此时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,弱电解质的电离达到了电离平衡状态。
(2)建立过程
(3)电离平衡的特征
3.外界条件对弱电解质的电离平衡的影响
(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,电离平衡向电离的方向移动,电离程度增大。
(1)电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大( )
(2)25 ℃时,0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,各离子浓度均减小( )
(3)电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度一定增大( )
(4)H2S的电离方程式为H2S2H++S2-( )
(5)BaSO4溶于水,导电性很弱,故电离方程式为BaSO4Ba2++SOeq \\al(2-,4)( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
分析改变下列条件对醋酸电离平衡的影响,填写下表:
1.下列对氨水中存在的电离平衡NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-叙述正确的是( )
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量浓盐酸,溶液中c(OH-)增大
C.加入少量浓氢氧化钠溶液,电离平衡正向移动
D.加入少量氯化铵固体,溶液中c(NHeq \\al(+,4))减小
答案 A
解析 A项,加水使NH3·H2O电离平衡正向移动,n(OH-)增大,正确;B项,加入少量浓盐酸使c(OH-)减小,错误;C项,加入浓NaOH溶液,电离平衡逆向移动,错误;D项,加入NH4Cl固体,c(NHeq \\al(+,4))增大,错误。
2.在0.1 ml·L-1的CH3COOH溶液中,要促进醋酸电离且使H+浓度增大,应采取的措施是( )
A.升温 B.加水
C.加入烧碱溶液 D.加入稀盐酸
答案 A
解析 醋酸的电离是吸热过程,升高温度能促进醋酸的电离,且H+浓度增大,故A正确;加水促进醋酸的电离,但c(H+)减小,故B错误;加入氢氧化钠溶液,OH-和H+反应生成水,能促进醋酸的电离,但H+浓度减小,故C错误;加入稀盐酸,H+浓度增大,但抑制醋酸的电离,故D错误。
(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 ml·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(CH3COO-)增大。
题组一 强电解质与弱电解质的判断
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
解析 A项,CO2为非电解质;C项,NH4NO3为强电解质;D项,BaSO4为强电解质。
2.北魏贾思勰《齐民要术·作酢法》这样描述苦酒:“乌梅苦酒法:乌梅去核,一升许肉,以五升苦酒渍数日,曝干,捣作屑。欲食,辄投水中,即成醋尔。”下列有关苦酒主要成分的说法正确的是( )
A.苦酒的主要溶质是非电解质
B.苦酒的主要溶质是强电解质
C.苦酒的主要溶质是弱电解质
D.苦酒的溶液中只存在分子,不存在离子
答案 C
解析 苦酒的主要溶质是乙酸,属于弱电解质,在水中部分电离,所以既有电解质分子CH3COOH,又有H+和CH3COO-。
题组二 电离方程式书写的正误判断
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++SOeq \\al(2-,4)
B.H2CO3的电离:H2CO32H++COeq \\al(2-,3)
C.Fe(OH)3的电离:Fe(OH)3Fe3++3OH-
D.水溶液中的NaHSO4电离:NaHSO4===Na++HSOeq \\al(-,4)
答案 C
解析 熔融状态下NaHSO4的电离方程式为NaHSO4===Na++HSOeq \\al(-,4),水溶液中NaHSO4的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SOeq \\al(2-,4),A、D错误;H2CO3作为二元弱酸,电离分步进行,以第一步为主,B项错误;Fe(OH)3是多元弱碱,通常以一步电离表示,故C项正确。
4.下列各项中电解质的电离方程式正确的是( )
A.氨水:NH3·H2O===NHeq \\al(+,4)+OH-
B.NaHCO3的水溶液:NaHCO3===Na++HCOeq \\al(-,3)
C.HF的水溶液:HF===H++F-
D.H2S 的水溶液:H2S2H++S2-
答案 B
解析 氨水的电离方程式应为NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-;HF属于弱酸,应是部分电离:HFH+
+F-;H2S属于二元弱酸,应分步电离:H2SH++HS-、HS-H++S2-。
5.下列物质在水溶液中的电离方程式正确的是( )
A.H2SO4===H++SOeq \\al(2-,4)
B.CH3COOH===CH3COO-+H+
C.NaHSO4===Na++HSOeq \\al(-,4)
D.2H2OH3O++OH-
答案 D
解析 H2SO4是强酸,在溶液中1个H2SO4分子完全电离出2个H+和1个SOeq \\al(2-,4),故电离方程式为H2SO4===2H++SOeq \\al(2-,4),故A项错误;CH3COOH是弱酸,故用可逆号,电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+,故B项错误;NaHSO4在溶液中完全电离为Na+、H+和SOeq \\al(2-,4),故电离方程式为NaHSO4===Na++H++SOeq \\al(2-,4),故C项错误;H2O是弱电解质,部分电离为氢离子和氢氧根离子,氢离子又能和水分子结合为H3O+,故电离方程式可以写为2H2OH3O++OH-,故D项正确。
题组三 弱电解质的电离平衡及其影响因素
6.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、NHeq \\al(+,4)和OH-的浓度相等
D.H2CO3是分步电离的,电离程度依次减小
答案 D
解析 溶液中除电解质电离出的离子外,还存在电解质分子,能证明该电解质是弱电解质,但不能说明达到电离平衡状态,A项错误;根据CH3COOHCH3COO-+H+知,即使CH3COOH未达到平衡状态,CH3COO-和H+的浓度也相等,B项错误;NH3·H2O达到电离平衡时,溶液中各粒子的浓度不变,而不是相等,NH3·H2O的电离程度是很小的,绝大多数以NH3·H2O的形式存在,C项错误;H2CO3是二元弱酸,分步电离且电离程度依次减小,D项正确。
7.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的( )
①NaOH(固体) ②H2O ③HCl ④CH3COONa(固体)
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
答案 D
解析 由题意可知,要使反应速率减小,而不改变生成H2的量,则要求c(H+)减小,而n(H+)不变,可采取的措施是加水或加CH3COONa固体。
8.把1 L 0.1 ml·L-1的醋酸溶液用蒸馏水稀释到10 L,下列叙述正确的是( )
A.c(CH3COOH)变为原来的eq \f(1,10)
B.c(H+)变为原来的eq \f(1,10)
C.eq \f(cCH3COO-,cCH3COOH)的比值增大
D.溶液的导电性增强
答案 C
解析 由于加水稀释,CH3COOH的电离程度增大,故而c(CH3COOH)应小于原来的eq \f(1,10),c(H+)
应大于原来的eq \f(1,10),eq \f(cCH3COO-,cCH3COOH)=eq \f(nCH3COO-,nCH3COOH),n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,故eq \f(cCH3COO-,cCH3COOH)的比值增大;加水稀释后离子浓度减小,导电性减弱。
9.(2020·汉口检测)醋酸铅因有甜味而被称为“铅糖”,它有毒但能入药,又知(CH3COO)2Pb可溶于水,硝酸铅与醋酸钠溶液反应的离子方程式为Pb2++2CH3COO-===(CH3COO)2Pb。下列有关说法不正确的是( )
A.0.1 ml·L-1的“铅糖”溶液中c(Pb2+)<0.1 ml·L-1
B.“铅糖”是强电解质
C.“铅糖”是共价化合物
D.“铅糖”的溶液可能导电性很弱
答案 B
解析 由离子反应条件知,题述反应能发生至少应满足下列四个条件中的一种:有难溶性物质、难电离的物质、挥发性气体生成或有电子转移。由于(CH3COO)2Pb可溶于水,不挥发,此反应没有电子的转移,所以(CH3COO)2Pb是弱电解质,A项正确、B项错误;因为离子化合物均是强电解质,故“铅糖”只能是共价化合物,C项正确;若“铅糖”电离程度很小,则其溶液导电性很弱,D项正确。
10.(2020·唐山高二上期末)亚硫酸与氢硫酸都是二元弱酸,下列事实中,不能比较亚硫酸与氢硫酸的酸性强弱的是( )
A.亚硫酸的还原性比氢硫酸弱
B.相同条件下,导电能力亚硫酸强于氢硫酸
C.0.10 ml·L-1的亚硫酸和氢硫酸溶液的pH分别为2.1和4.5
D.亚硫酸可以与碳酸氢钠溶液反应,而氢硫酸不能
答案 A
解析 氢硫酸的还原性强于亚硫酸,不能用于比较二者酸性的强弱,A错误;相同条件下,氢硫酸的导电能力弱于亚硫酸,说明亚硫酸的电离程度大,则亚硫酸的酸性强于氢硫酸,B正确;0.10 ml·L-1的亚硫酸和氢硫酸溶液的pH分别为2.1和4.5,说明亚硫酸的电离程度大,酸性较强,C正确;氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以,说明亚硫酸的酸性比氢硫酸的酸性强,D正确。
11.(2020·杭州期末)已知:①H2S是二元弱酸;②CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4。向H2S溶液中通入或加入少量的以下物质:①CuSO4;②SO2;③Cl2。其中能使溶液中c(H+)增大的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
答案 B
解析 H2S溶液中存在平衡:H2SH++HS-、HS-H++S2-。向其中加入少量的CuSO4时,Cu2+会与S2-结合生成CuS沉淀,c(S2-)减小,平衡正向移动,溶液中c(H+)增大;SO2能与H2S反应生成S和H2O,平衡逆向移动,c(H+)减小;Cl2与H2S反应生成S和HCl,HCl是强酸,溶液中c(H+)增大。
12.双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但H2O2比H2O更显酸性。
(1)若把H2O2看成是二元弱酸,请写出在水中的电离方程式:___________________。
(2)鉴于H2O2显弱酸性,它能同强碱作用形成正盐,在一定条件下也可形成酸式盐。请写出H2O2与Ba(OH)2作用形成盐的化学方程式:__________________________________。
(3)水电离生成H3O+和OH-叫做水的自偶电离。同水一样,H2O2也有极微弱的自偶电离,请写出其自偶电离的方程式:_________________________________________________。
答案 (1)H2O2H++HOeq \\al(-,2)、HOeq \\al(-,2)H++Oeq \\al(2-,2)
(2)H2O2+Ba(OH)2===BaO2+2H2O[或2H2O2+Ba(OH)2===Ba(HO2)2+2H2O]
(3)H2O2+H2O2H3Oeq \\al(+,2)+HOeq \\al(-,2)
解析 (1)H2O2看成是二元弱酸,电离方程式要分步写,即H2O2H++HOeq \\al(-,2)、HOeq \\al(-,2)H++Oeq \\al(2-,2)。(3)根据水自偶电离的方程式H2O+H2OH3O++OH-知H2O2自偶电离的方程式为H2O2+H2O2H3Oeq \\al(+,2)+HOeq \\al(-,2)。
13.已知硫化氢的水溶液为氢硫酸,它是一种二元弱酸。
(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+)
______,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+)______,c(S2-)________。
(4)若要增大H2S溶液中c(S2-),最好加入________。
答案 (1)H2SH++HS-、HS-H++S2-
(2)右 增大 减小 (3)右 减小 增大
(4)NaOH固体(答案合理即可)
解析 (1)H2S是二元弱酸,在水溶液中是分两步电离的,其电离方程式为H2SH++HS-、HS-H++S2-。
(2)当加入CuSO4溶液时,因发生反应Cu2++S2-===CuS↓,电离平衡右移,导致c(H+)增大,c(S2-)减小。
(3)当加入NaOH固体时,因发生反应H++OH-===H2O,电离平衡右移,导致c(H+)减小,c(S2-)增大。
(4)增大c(S2-)最好是加入只与H+反应的物质,加入强碱如NaOH固体最适宜。
14.用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案:
甲:①称取一定质量的HA配制100 mL 0.1 ml·L-1的溶液;
②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。
乙:①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100 mL;
②分别取这两种溶液各10 mL,加水稀释至100 mL;
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。
(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是___________________________________。
(2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH______(填“>”“<”或“=”)1。
乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是______(填字母)。
A.装盐酸的试管中放出H2的速率快
B.装HA溶液的试管中放出H2的速率快
C.两个试管中产生气体的速率一样快
(3)请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处分别是______________、____________
___________________________________________________________________________。
答案 (1)100 mL容量瓶 (2)> B (3)配制pH=1的HA溶液难以实现 加入的锌粒难以做到表面积相同
解析 若HA为弱酸,则100 mL 0.1 ml·L-1的HA溶液中,c(H+)<0.1 ml·L-1,pH>1。100 mL pH=1的HA溶液和盐酸比较,若HA为强酸,c(HA)=0.1 ml·L-1,若HA为弱酸,则c(HA)>0.1 ml·L-1。分别取10 mL pH=1的盐酸和HA溶液,同时加水稀释到100 mL,稀释后,盐酸中c(H+)=0.01 ml·L-1,若HA为弱酸,则溶液中c(H+)>0.01 ml·L-1,因为加水稀释时,有一部分HA分子会电离出H+,因此在稀释后100 mL盐酸和100 mL HA溶液中分别加入纯度相同的锌粒时,HA溶液产生氢气的速率快。盐酸
醋酸溶液
结论与解释
pH
较小
较大
(1)等浓度的盐酸比醋酸溶液电离出的c(H+)大,盐酸的电离程度大于醋酸。
(2)随反应的进行,醋酸还能继续电离H+,最终提供的氢离子数与盐酸相同
与等量的镁反应的现象
开始阶段盐酸产生气泡速度较快,且气球体积较大。反应结束时二者气球的体积一样大
强电解质
弱电解质
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);
②强酸,如HCl、H2SO4等;
③强碱,如KOH、Ba(OH)2等
①弱酸,如CH3COOH、HClO等;
②弱碱,如NH3·H2O等;
③水
选项
A
B
C
D
强电解质
Fe
NaCl
CaCO3
HNO3
弱电解质
CH3COOH
NH3
H3PO4
Fe(OH)3
非电解质
C12H22O11(蔗糖)
BaSO4
C2H5OH
H2O
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
向右移动
增大
增大
增大
增强
加H2O
向右移动
减小
增大
增大
减弱
通HCl
向左移动
增大
增大
减小
增强
加少量NaOH(s)
向右移动
减小
减小
增大
增强
加少量CH3COONa (s)
向左移动
减小
减小
减小
增强
加少量CH3COOH
向右移动
增大
增大
减小
增强
加入镁粉
向右移动
减小
减小
增大
增强
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