【备战2023高考】化学总复习——第23讲《弱电解质的电离平衡》讲义

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第23讲  弱电解质的电离平衡目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1  考查弱电解质的电离特点高频考点2  考查溶液导电性图像分析高频考点3  考查外界条件对电离平衡的影响高频考点4  考查强、弱电解质的判断与比较高频考点5  考查电离常数的应用高频考点6　考查电离平衡常数的有关计算高频考点7  考查弱电解质的判断方法正文第一部分：网络构建（总览全局）   第二部分：知识点精准记忆知识点一  弱电解质的电离平衡1.弱电解质(1)概念(2)与化合物类型的关系强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物，弱电解质主要是某些共价化合物。2.弱电解质的电离概念(1)电离平衡的建立在一定条件下(如温度、压强等)，当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程达到了平衡。(2)电离平衡的建立与特征①开始时，v(电离)最大，而v(结合)为0。②平衡的建立过程中，v(电离)＞v(结合)。③当v(电离)＝v(结合)时，电离过程达到平衡状态。3.影响因素(1)内因：弱电解质本身的性质。(2)外因①温度：温度越高，电离程度越大。②浓度：在一定温度下同一弱电解质溶液中，溶液浓度越小，越易电离。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。④化学反应：加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时，可使电离平衡向电离方向移动。如：以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋H＋　ΔH＞0的影响。改变条件平衡移动方向n(H＋)c(H＋)导电能力Ka加水稀释向右增大减小减弱不变加入少量冰醋酸向右增大增大增强不变通入HCl(g)向左增大增大增强不变加NaOH(s)向右减小减小增强不变加CH3COONa(s)向左减小减小增强不变加入镁粉向右减小减小增强不变升高温度向右增大增大增强增大4.电离方程式的书写(1)多元弱酸分步电离，且第一步电离程度远远大于第二步，如H2CO3的电离方程式：H2CO3H＋＋HCO，HCOH＋＋CO。(2)多元弱碱电离方程式一步写成，如Fe(OH)3的电离方程式：Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。(3)强酸的酸式盐完全电离，如NaHSO4的电离方程式：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。(4)弱酸的酸式盐中酸式酸根不能完全电离，如NaHCO3的电离方程式：NaHCO3===Na＋＋HCO，HCOH＋＋CO。5.电解质溶液的导电性(1)电解质导电的条件电解质的导电条件是在水溶液中或高温熔融状态，共价化合物只能在水溶液中导电，离子化合物在熔融状态和溶液中均可导电。(2)导电性强弱知识点二  电离度和电离平衡常数1.电离度(1)概念在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时，已经电离的电解质分子数占原电解质总数的百分比。(2)表示方法α＝×100%也可表示为α＝×100%(3)意义：衡量弱电解质的电离程度，在相同条件下(浓度、温度相同)，不同弱电解质的电离度越大，弱电解质的电离程度越大。(4)影响因素1）内因：弱电解质本身的性质。2）外因：①相同温度下，同一弱电解质，浓度越大，其电离度(α)越小。②相同浓度下，同一弱电解质，温度越高，其电离度(α)越大。2.电离常数(1)表达式①一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为Ka＝。②一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Kb＝。(2)特点①电离常数与温度有关，与浓度无关。升高温度，K值增大。②电离常数反映弱电解质电离程度的相对强弱，K越大，表示弱电解质越易电离，酸性或碱性越强。③多元弱酸的各级电离常数的大小关系是K1≫K2≫K3……，故其酸性取决于第一步电离。(3)影响因素①内因：弱电解质本身的性质。②外因：温度越高，K值越大。(4)电离常数的四大应用①判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。②判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，酸性(或碱性)越弱。③判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。④计算弱酸、弱碱溶液中的c(H＋)、c(OH－)。稀溶液中、弱酸溶液中，c(H＋)＝，弱碱溶液中c(OH－)＝。(5)电离度和电离常数的关系α≈或K≈cα2。知识点三  强酸(碱)与弱酸(碱)的比较1.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较   比较项目酸c(H＋)pH中和碱的能力与活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率盐酸大小相同相同大醋酸溶液小大小(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较    比较项目酸c(H＋)c(酸)中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率盐酸相同小小少相同醋酸溶液大大多2.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数，醋酸的pH大加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多(2)相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数，盐酸的pH大加水稀释到相同的pH，醋酸加入的水多3.判断HA为一元弱酸的两种常用方法(1)常温下，测量NaA溶液的pH，若pH＞7，则证明HA为一元弱酸。(2)配制0.01 mol·L－1的HA的溶液，测量溶液的pH，若pH＞2，则证明HA为一元弱酸。知识点四  自偶电离1.定义：液态状况下溶剂分子在溶剂中自发发生的电离称为自偶电离。2.条件：只要是液态极性共价分子化合物就可发生自偶电离，在部分酸的浓水溶液（如浓硝酸）也可发生类似反应。分子的极性越强则自偶电离的程度越大。3.实例(1)极性共价化合物的自偶电离HNO3+HNO3H2NO3++NO3-BrF3+BrF3BrF4⁻+ BrF2⁺NH3+NH3NH4++NH2-CH3CH2OH+CH3CH2OHCH3CH2OH2++CH3CH2O-H2O+H2OH3O++OH-SOCl2SOCl++Cl⁻N2O4NO++NO3-3HFH2F++HF2-2SO2SO2++SO32-3HClH2Cl++HCl2-（2）非极性共价分子在溶液中时也偶有自偶电离例如：2PCl5PCl6- + PCl4+PBr5PBr4++ Br_第三部分：典型例题剖析高频考点1  考查弱电解质的电离特点例1．下列有关电离平衡的叙述中正确的是A．电解质达到电离平衡后，各种离子的浓度相等B．电离平衡时，由于分子和离子的浓度不断发生变化，所以说电离平衡是动态平衡C．电离平衡是相对的、暂时的，外界条件改变时，平衡就会发生移动D．电解质在溶液里达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度相等【易错警示】(1)电离平衡向右移动，电离程度不一定增大。(2)加水稀释电解质，电解质分子的浓度不一定减小。(3)溶液的导电能力(电导率)与电解质的强弱无关，它取决于溶液中自由移动的离子浓度大小以及离子所带电荷的多少。【变式训练】在醋酸溶液中，CH3COOH电离达到平衡的标志是A．溶液显电中性 B．氢离子浓度恒定不变C．c(H+) = c(CH3COO¯) D．溶液中检测不出CH3COOH分子存在高频考点2  考查溶液导电性图像分析例2．（2022·北京一七一中三模）用0.100mol·L-1的NaOH溶液分别滴定体积均为10.00mL、浓度均为0.100mol·L-1的HCl和CH3COOH溶液。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率(电导率越大表示溶液导电性越强)变化如图所示。下列说法正确的是A．曲线①代表向HCl中滴加NaOH B．A点溶液的pH小于C点溶液的pHC．A、B两点水的电离程度：A>B D．C→D发生了反应：H++OH-=H2O【方法归纳】影响电解质溶液的导电能力的主要因素电解质溶液的导电能力主要取决于离子的浓度、离子在电场中的运动速率以及离子所带的电荷数目。(1)相同条件下溶液的离子浓度越大，其导电能力越强。(2)相同离子浓度时，离子所带的电荷数越多，溶液的导电能力越强。(3)温度越高，溶液的导电能力越强。【变式训练】常温下，向的HR溶液中逐滴滴入的溶液，所得溶液pH及导电性变化如图所示。下列分析不正确的是A．a～b点导电能力增强说明HR为弱酸B．c点溶液存在C．b点溶液，此时溶液显酸性D．b～c任意点溶液均有高频考点3   考查外界条件对电离平衡的影响例3．CH3COOH溶液存在电离平衡，下列有关叙述不正确的是A．向CH3COOH溶液中加水稀释，溶液中c(OH−)减小B．向CH3COOH溶液中加入少量的CH3COONa固体，电离平衡向左移动C．CH3COOH溶液中离子浓度的关系：c(H+)=c(OH−)＋c(CH3COO−)D．常温下，pH=2的CH3COOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH<7【易错提醒】外界条件对电离平衡影响的四个“不一定”(1)稀醋酸加水稀释时，溶液中不一定所有的离子浓度都减小。因为温度不变，Kw＝c(H＋)·c(OH－)是定值，稀醋酸加水稀释时，溶液中的c(H＋)减小，故c(OH－)增大。(2)电离平衡右移，电解质分子的浓度不一定减小，离子的浓度不一定增大，电离程度也不一定增大。如对于CH3COOHCH3COO－＋H＋，平衡后，加入冰醋酸，c(CH3COOH)增大，平衡右移，根据勒夏特列原理，只能“减弱”而不能“消除”，再次平衡时，c(CH3COOH)比原平衡时大；加水稀释或加少量NaOH固体，都会使平衡右移，但 c(CH3COOH)、c(H＋)都比原平衡时要小；加水稀释或增大弱电解质的浓度，都使平衡右移，但加水稀释时弱电解质的电离程度增大，而增大弱电解质的浓度时弱电解质的电离程度减小。【变式训练】H2S水溶液中存在电离平衡H2SH++HS-和HS-H++S2-。下列关于H2S溶液的说法正确的是A．滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH减小B．加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大C．通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH增大D．加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化)，溶液中所有离子的浓度都减小高频考点4  考查强、弱电解质的判断与比较例4.（2022·北京昌平·高三期末）某温度下，将pH和体积均相同的HCl和CH3COOH溶液分别加水稀释，其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是A．稀释前溶液的浓度：c(HCl) ＞c(CH3COOH)B．溶液中水的电离程度：b点＜c点C．从b点到d点，溶液中c(H+)c(OH－)逐渐增大D．在d点和e点均存在：c(H+)＜c(酸根阴离子)【名师助学】我们在做有关强酸、弱酸、强碱、弱碱的试题时，不妨用假设法给自己搭建一个平台，用这个平台进行分析。如题中的A选项，分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的浓度均为原来的，然后再根据电离平衡移动进行分析，其它选项也可以采用类似的方法处理。【变式训练】（2022·上海松江·二模）相同条件下，取pH=2的HCl溶液和pH=2的CH3COOH溶液各100mL，分别加入0.65g锌粉充分反应，有关叙述正确的是A．CH3COOH与锌反应起始速率快 B．HCl与锌粉反应放出H2多C．HCl与锌反应起始速率快 D．CH3COOH与锌粉反应放出H2多高频考点5 　考查电离常数的应用例5．部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3电离平衡常数(25 ℃)Ki=1.77×10-4Ki=4.9×10-10Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11下列选项错误的是A．2CN-＋H2O＋CO2=2HCN＋COB．2HCOOH＋CO=2HCOO-＋H2O＋CO2↑C．由数据可知酸性：HCOOH>H2CO3>HCN>HCOD．25 ℃时，在等浓度的CH3COOH溶液和HCN溶液中，水的电离程度后者大【规律总结】电离常数的应用(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，酸性(或碱性)越弱。(3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。【变式训练】常温下，CH3COOH、HCOOH(甲酸)的电离常数数值分别为1.7×10-5、1.8×10-4，以下关于0.1mol/LCH3COOH溶液、0.1mol/LHCOOH溶液的说法正确的是A．c(H+)：CH3COOH＞HCOOHB．等体积的两溶液中，分别加入过量的镁，产生氢气的体积：HCOOH＞CH3COOHC．HCOOH可能与NaOH发生反应：H++OH-=H2OD．将CH3COOH溶液稀释100倍过程中，保持不变高频考点6　 考查电离平衡常数的有关计算例6.（2022·河南开封·一模）25℃时，将1.0Lx mol ·L-1 CH3COOH溶液与0. 1 mol NaOH固体混合，使之充分反应。然后向该混合溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体(忽略体积和温度变化)，溶液pH随通入(或加入)物质的物质的量的变化如图所示。下列叙述正确的是A．水的电离程度：①>②>③B．点②对应的混合溶液中：c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=x mol·L-1C．点③对应的混合溶液中：c(Na+)> c(CH3COO-)D．该温度下，CH3COOH的电离平衡常数Ka=【方法归纳】溶液中离子浓度比值变化的判断方法(1)将浓度之比转化为物质的量之比；(2)“凑常数”：将某些离子的浓度比值乘以或除以某些离子的浓度，转化为一个Ka或Kb或KW等常数与某种离子浓度乘积或相除的关系；(3)“假设法”：假设无限稀释，则c(H＋)、c(OH－)趋于不变，其他离子浓度趋于0。【变式训练】常温下，用0.1mol·L-1的NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1HA溶液。溶液中A-(或HA)的分布系数δ、NaOH溶液体积V与pH的关系如图所示[已知：δ(HA)=]。下列叙述错误的是A．曲线a表示的是HA的分布系数变化曲线B．HA的电离平衡常数的数量级为10-6C．p点对应的溶液中，c(A-)＜3c(HA)D．p、n、q中，水的电离程度最大的是q点高频考点7   考查弱电解质的判断方法例7．（2022·北京·北师大实验中学三模）常温下，下列实验事实能证明醋酸是一元酸的是A．0.1mol·L-1醋酸溶液pH= 3B．向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液，溶液变红C．完全中和25mL 0.1mol·L-1醋酸溶液需要25mL 0.1mol·L-1NaOH溶液D．等物质的量浓度时，醋酸溶液的导电性弱于盐酸【方法归纳】判断弱电解质的三个思维角度角度一：弱电解质的定义，即弱电解质不能完全电离，如0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液的pH>1。角度二：弱电解质溶液中存在电离平衡，条件改变，平衡移动，如pH＝1的CH3COOH溶液加水稀释10倍后，1<pH<2。角度三：弱电解质形成的盐能水解，如判断CH3COOH为弱酸可用下面两个实验：(1)配制某浓度的醋酸钠溶液，向其中加入几滴酚酞溶液，溶液变为浅红色。(2)用玻璃棒蘸取一定浓度的醋酸钠溶液滴在pH试纸上，测其pH，pH>7。 【变式训练】下列事实中一定能证明是弱电解质的是①用溶液做导电实验，灯炮很暗②溶液的③等等体积的硫酸、溶液和足量锌反应，放出的氢气较多④醋酸溶液恰好与溶液完全反应⑤的溶液稀释至1000倍，A．①②④⑤ B．②③⑤ C．②③④⑤ D．①②⑤