第15讲 电离平衡常数-【暑假自学课】2022年新高二化学暑假精品课（人教版选修4）

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    课前导入 一、电离平衡常数的定义在一定条件下，，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，即溶液中电离所生成的各种离子浓度的幂之积与溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，用K表示（通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离平衡常数）。杨sir化学，侵权必究 二、电离平衡常数的表示方法1．一元弱酸、弱碱杨sir化学，侵权必究 电离方程式电离常数表达式CH3COOH  NH3·H2O  【答案】CH3COOH CH3COO- + H+     Ka＝ NH3·H2O + OH-    Kb = 2．多元弱酸、弱碱（1）多元弱酸：多元弱酸的电离是分步进行的，各步都有平衡常数，通常用K1、K2来表示，如H2CO3 H2CO3 H+ +   K1＝_________________________                   H+ +   K2＝_________________________杨sir化学，侵权必究（2）多元弱碱：多元弱碱的电离与多元弱酸的电离情况类似，但多元弱碱的电离可写成一步，如Cu(OH)2 Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH-   K＝_______________________【答案】 ，     ②K＝ 三、电离平衡常数的意义1．意义：相同条件下，K值越大，表示该弱电解质更______电离，所对应的酸性或碱性相对越_______。2．实例：25℃时，CH3COOH的K是1.75×10-5， HCN的K是6.2×10-10，酸性：CH3COOH____HCN。【答案】易  强＞ 四、电离平衡常数的计算 在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.2mol·L-l的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10-3mol·L-l， 试计算该温度下NH3·H2O的电离常数（Kb）。杨sir化学，侵权必究【答案】1.4×10-5【解】NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：NH3·H2O      +   OH-起始浓度/( mol·L-l )        0.200变化浓度/( mol·L-l )      1.7×10-3            1.7×10-3     1.7×10-3平衡浓度/( mol·L-l )     0.2-1.7×10-3         1.7×10-3     1.7×10-3  c(NH3·H2O) =(0.2-1.7×10-3) mol·L-l ≈0.2 mol·L-lKb =≈1.4×10-5答：该温度下， NH3·H2O的电离常数约为1.4×10-5  五、电离平衡常数的影响因素杨sir化学，侵权必究1．在同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，说明电离常数首先由____________________所决定。2．对于同一弱电解质的稀溶液来说，电离常数只与_________有关。杨sir化学，侵权必究例如，CH3COOH在25℃时的K是1.75×10-5，在0℃时K为1.65×10-5。 思考与交流：在0.1mol/L的醋酸溶液中加水，， 有何变化？杨sir化学，侵权必究【答案】不变   变大  3．由于电离过程是________的，故温度升高，K________。（即越热越电离）4． 比较多元弱酸各步电离的电离常数可以发现，对于同一种多元弱酸或多元弱碱，第一步的电离常数远大于第二步的，即：Ka1> Ka2> Ka3>……。当Ka1≫ Ka2时，当计算多元弱酸中的c(H+)，或比较多元弱酸的酸性相对强弱时，通常只考虑第一步电离。多元弱碱的情况与多元弱酸类似。杨sir化学，侵权必究【答案】弱电解质的性质     温度吸热   增大 五、电离度1．概念：当弱电解质在溶液里达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来总分子数的（包括已电离的和未电离的）百分数。杨sir化学，侵权必究2．表达式：电离度=×100%杨sir化学，侵权必究 命题点一：电离常数的表达式【例1】对于碳酸溶液中的电离平衡，下列电离常数的表达式正确的是杨sir化学，侵权必究A． B．C． D．【答案】C【详解】碳酸是分步电离的，、，其中以第一步电离为主，故碳酸的第一步电离的平衡常数，第二步电离的平衡常数。答案选C。 命题点二：电离常数的意义杨sir化学，侵权必究【例2】根据下表数据(均在同温、同压下测定)，可得出弱电解质的强弱顺序为(　  　)酸HXHYHZ电离常数7.2×10－41.8×10－61.8×10－8A．HX＞HY＞HZ B．HZ＞HY＞HXC．HY＞HZ＞HX D．HZ＞HX＞HY【答案】A【详解】在同一情况下，酸的电离常数越大，则酸性越强，故根据表格信息可知，电离常数：HX＞HY＞HZ，则酸性：HX＞HY＞HZ，答案选A。 【变2】在25℃时，的、、、溶液中溶质的电离常数分别为、、、和，其中氢离子浓度最小的是杨sir化学，侵权必究A．溶液 B．溶液 C．溶液 D．溶液【答案】C【详解】酸溶液的电离常数越大，说明该酸在溶液中的电离程度越大，酸性越强，溶液中氢离子浓度越大，反之，溶液中氢离子浓度越小；由电离常数的大小可知，酸性由强到弱的顺序是：，故最小的是溶液。答案选C。 命题点三：电离常数综合杨sir化学，侵权必究【例3】常温下 ，向氨水中加水稀释的过程中，NH3•H2O的电离平衡常数、电离度、溶液导电性的变化正确的是A．增大、增大、减小 B．不变、增大、减小C．不变、减小、减小 D．减小、减小、增大【答案】B【详解】向氨水中加水稀释的过程中，温度不变，则NH3•H2O的电离平衡常数不变；氨水越稀越电离，则电离度增大；但溶液总体积增大，微粒浓度减小，故溶液导电性减小，答案为B。 【例4】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杨sir化学，侵权必究B．CH3COOH的电离常数表达式为Ka=C．电离常数只受温度影响，与浓度无关D．向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，电离常数减小【答案】C【详解】A．弱电解质的电离平衡常数只与温度有关，故A错误；B．醋酸的电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+，所以电离平衡常数表达式为Ka=，故B错误；C．弱电解质的电离平衡常数只与温度有关，与浓度无关，故C正确；D．弱电解质的电离平衡常数只与温度有关，温度不变电离平衡常数不变，故D错误；综上所述答案为C。 【变4】常温下，在pH＝5的HA溶液中存在电离平衡：HAA－＋H＋，对于该平衡，下列叙述正确的是A．加入水时，平衡向右移动，HA电离常数增大.B．加入少量NaA固体，平衡向右移动C．稍微升高溶液温度，溶液中的c(OH－)增大D．加入少量NaOH固体，平衡向右移动，c(H＋)减少【答案】D【详解】A. 加水稀释促进HA电离，所以平衡向右移动，但是电离平衡常数只与温度有关，温度不变电离平衡常数不变，故A错误；B. 加入少量NaA固体，导致溶液中c(A−)增大而抑制HA电离，所以HA电离平衡向左移动，故B错误；C. 电离平衡吸热，稍微升高溶液温度，平衡正向移动，c(H+)增大，酸性增强则c(OH－)减小，故C错误；D. 加入少量NaOH固体，NaOH和H+反应导致溶液中c(H+)减小而促进HA电离，平衡向右移动，故D正确；故选D。 【例5】下表是几种弱酸在常温下的电离平街常数：CH3COOHH2CO3H2SH3PO41.8×10-5Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11Ka1=9.1×10-8Ka2=1.1×10-12Ka1=7.5×10-3Ka2=6.2×10-8Ka3=2.2×10-13则下列说法中不正确的是A．碳酸的酸性强于氢硫酸B．多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定C．常温下，加水稀释醋酸，增大杨sir化学，侵权必究D．向弱酸溶液中加少量NaOH溶液，电离平衡常数不变【答案】D【详解】A．多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。弱酸的电离平衡常数越大，该酸的酸性就越强。由于碳酸的电离平衡常数Ka1=4.3×10-7比H2S氢硫酸的电离平衡常数Ka1= Ka1=9.1×10-8大，所以酸性：碳酸比氢硫酸的酸性强，A正确；B．多元弱酸一级电离产生的氢离子会抑制二级电离，所以多元弱酸的二级电离程度远小于一级电离，故多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定，B正确；C．醋酸是一元弱酸，在溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO-+H+，加水稀释，使电离平衡正向移动，导致溶液中n(H+)有所增加，n(CH3COOH)减小，在同一溶液中，体积相同，所以加水稀释导致增大，C正确；D．向弱酸溶液中加少量NaOH溶液，二者发生中和反应，放出热量，使溶液的温度升高；升高温度，能够促进电解质的电离，使弱电解质电离平衡正向移动，导致其电离平衡常数增大，D错误；故合理选项是D。 【变5】已知H2CO3的电离常数：K1=4.4×10-7，K2=4.7×10-11，HClO的电离常数：2.95×10-8。反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO达到平衡后，要使HClO浓度增大可加入杨sir化学，侵权必究A．NaOH B．NaHCO3 C．Na2CO3 D．H2O【答案】B【分析】根据几种酸的电离常数可知酸性，要使得HClO浓度增大，则反应平衡右移，且加入的物质不与HClO反应。【详解】A．NaOH为强碱，与HCl和HClO均能反应，故A错误；B．根据强酸制弱酸原理能与HCl反应，不与HClO反应，故加入使平衡右移且HClO浓度增大，故B正确；C．加入，均能与HCl和HClO反应，故C错误；D．加水稀释平衡右移，但是HClO浓度降低，故D错误；故选B。 【例6】在一定温度下，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）“O”点时醋酸不能导电的原因是_________________________________________。杨sir化学，侵权必究（2）a、b、c三点对应的溶液中，c(H+)由小到大的顺序为______________________。（3）a、b、c三点对应的溶液中，CH3COOH的电离程度最大的是______________。（4）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____（填标号、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（5）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．CH3COOH分子数    D．【答案】“O”点时还没有发生电离        c    ACEF    BD    【详解】(1)在冰醋酸中，CH3COOH以分子形式存在，未电离，故“O”点时不导电。(2)溶液的导电能力越强，c(H+)、c(CH3COOH)越大，故a、b、c 三点对应的溶液中，c(H+)由小到大的顺序为c＜a＜b。(3)加水稀释，促进CH3COOH的电离，故c点对应的溶液中CH3COOH的电离程度最大。(4)加热可以使CH3COOH的电离平衡右移，c(CH3COO－)增大，A正确；加入NaOH稀溶液，虽然可使CH3COOH的电离平衡右移，但c(CH3COO－)减小，B错误；加入KOH固体，OH-与H+反应使平衡右移，c(CH3COO－)增大，C正确；加水虽然会使平衡右移，但c(CH3COO－)减小，D错误；加入CH3COONa固体虽然会使平衡左移，但c(CH3COO－)增大，E正确；加入锌粒会消耗H+，使平衡右移，c(CH3COO－)增大，F正确。答案为ACEF。(5)A．加水稀释，电离平衡右移，在稀释过程中，溶液体积增大的程度大于氢离子增大的程度，则c(H+)减小，A与题意不符；B．加水稀释，电离平衡右移，n(H+)始终保持增大趋势，B符合题意；C．加水稀释，电离平衡右移，c(CH3COOH)始终保持减小趋势，C与题意不符；D．加水稀释，电离平衡右移，n(H+)始终保持增大趋势，n(CH3COOH)始终保持减小趋势，始终保持增大趋势，D符合题意；答案为BD。 【练1】常温下，在醋酸溶液中加入一定量的醋酸钠固体，下列说法错误的是（    ）杨sir化学，侵权必究A．c(OH-)减小 B．醋酸的电离程度减小C．溶液的pH增大 D．c(Ac-)增大【答案】A【分析】醋酸溶液中存在醋酸的电离平衡CH3COOH CH3COO-+H+，加入醋酸钠固体时，CH3COO-浓度增大，平衡逆向移动。【详解】A.由分析知，平衡逆向移动，氢离子浓度减小，则氢氧根的浓度增大，故A错误；B.由分析知，平衡逆向移动，醋酸的电离程度减小，故B正确； C.由分析知，平衡逆向移动，氢离子浓度减小，酸性减弱，溶液的pH增大，故C正确；D.加入醋酸钠固体，则醋酸根的浓度增大，故D正确；综上所述，答案为A。【练2】下列说法正确的是A．温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数B．弱电解质的电离是一个放热过程C．增大压强，化学平衡一定发生移动D．在一定温度下，当弱酸浓度相同时，电离常数越大，弱酸的电离程度就越大【答案】D【详解】A.平衡常数只和温度有关，与浓度、压强和催化剂都无关，所以只有温度能改变化学平衡常数，故A不选；B.弱电解质的电离是一个吸热过程，故B不选；C.压强的改变是针对有气体参加的反应，如果非气体参加的反应，压强的改变对反应速率基本不影响，所以平衡不移动，故C不选；D.一定温度下，当弱酸的浓度相同时，电离常数越大，说明电离的程度越大，产生的氢离子浓度也越大，所以酸性越强，故D正确。答案选D。【点睛】本题考查影响化学平衡和电离平衡的因素，掌握平衡移动原理等基础知识是解题的关键。 【练3】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杨sir化学，侵权必究C．电离常数大的酸溶液中c(H＋)一定比电离常数小的酸溶液中大D．H2CO3的电离常数表达式：K＝【答案】B【详解】A. 电离平衡常数是温度的函数，与溶液浓度无关，A项错误；B. 电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，B项正确；C. 酸中c(H+)既跟酸的电离常数有关，还跟酸的浓度有关，C项错误；D. H2CO3属于二元弱酸，其电离方程式为：H2CO3⇌HCO3−+H+、HCO3−⇌H++CO32−，K1=，K2=，电离以第一步为主，D项错误；答案选B。【点睛】D项是学生的易错点，要注意多元弱酸是分步进行电离的。 【练4】比较电离度大小：（填“＞”或“＜”）①20℃时，0.01 mol·L－1HCN溶液_______40℃时0.01 mol·L－1HCN溶液。②10℃时0.01 mol·L－1CH3COOH溶液_______10℃时0.1 mol·L－1CH3COOH溶液【答案】＜    ＞    【详解】①弱电解质的电离是一个吸热过程，升高温度会促进弱电解质的电离，故不同温度下，同种物质的电离程度进行比较，温度高的电离度大。答案为：＜；②电离度和温度、浓度有关，当温度相同时，溶液浓度越低，离子相互碰撞而结合成分子的机会越少，电离度就越大。答案为：＞。 【练5】在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.1mol·L-l的一元弱酸HA中，达到电离平衡时，已电离的HA为1.7×10-3mol·L-l， 试计算该温度下HA的电离常数（Ka）。 【答案】2.8×10-5  【练6】25℃时，三种弱电解质的电离平衡常数如表：化学式HCOOHCH3COOHNH3•H2O电离平衡常数1.77×10-41.75×10-51.76×10-5（1）下列方法中，可以使0.10mol•L-1CH3COOH溶液中CH3COOH电离程度增大的是__。a.通入少量HCl气体        b.加入少量冰醋酸c.加入少量醋酸钠固体      d.加入少量水杨sir化学，侵权必究（2）常温下，0.1mol•L-1的NH3•H2O溶液加水稀释过程，下列表达式的数据一定变小的是__。a.c（OH-）                  b.c.c（H+）•c（OH-）          d.【答案】d    a    【详解】（1）a.通入少量HCl气体，溶液中氢离子浓度增大，抑制醋酸的电离，醋酸的电离程度减小，故a不选；b.加入少量冰醋酸，醋酸的电离平衡向正反应方向移动，但醋酸的电离程度减小，故b不选；c.加入少量醋酸钠固体，溶液中c(CH3COO-)增大，平衡逆向进行，CH3COOH电离程度减小，故c不选；d.加入少量水，促进CH3COOH电离，其电离程度增大，故d选，答案为d；（2）a.NH3•H2O溶液加水稀释过程中促进NH3•H2O电离，但c(OH-)减小，故a选；b.NH3•H2O溶液加水稀释过程中促进NH3•H2O电离，溶液中n(OH-)增大，n(NH3•H2O)减小，所以增大，故b不选；c.Kw= c(H+)• c(OH-)，只随温度改变而改变，故c不选；d.NH3•H2O溶液加水稀释过程中促进NH3•H2O电离，c(OH-)减小，c(H+)增大，所以增大，故d不选，答案为a。