3.1 电离平衡（第1课时 弱电解质的电离平衡）-2023-2024学年高二化学同步素养目标精品讲义（人教版选择性必修1）

 第三章 第一节 电离平衡
第1课时 弱电解质的电离平衡
【学习目标】
1．结合真实情境中的应用实例，认识电解质在水溶液中存在电离平衡。
2．能用化学用语正确表示水溶液中的电离平衡。
【素养目标】
1．能从宏观的物质类别判断电解质的强弱，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过认识弱电解质的电离有一定限度，是可以调控的，能运用电离平衡原理解决简单的实际问题，培养学生“变化观念与平衡思想”“科学态度和社会责任”学科素养。
3．通过建立电离平衡的认知模型，并能运用该模型解释化学现象。培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
必备知识与关键能力
知识点一：电解质
1．强弱电解质的比较

强电解质
弱电解质
化合物类型
离子化合物及具有强极性键的共价化合物(除HF)
某些具有弱极性键的共价化合物
电离程度
全部电离
部分电离
电离过程
不可逆过程
可逆过程，存在电离平衡
溶液中存在微粒(水分子不计)
只有电离出的阴、阳离子，不存在电解质分子
既有电离出的阴、阳离子，又有电解质分子
2．电解质电离方程式书写方法
(1)强电解质用“===”表示，弱电解质用“”表示。
(2)多元弱酸分步电离；多元弱碱一步写出。
(3)弱酸酸式盐分步电离，第一步用“”，第二步用“”，强酸酸式盐一步写出。
【点拨】1．电解质的强弱与溶解性无关
某些盐如BaSO4、CaCO3等，虽难溶于水却是强电解质；而如CH3COOH、NH3·H2O尽管易溶于水，却部分电离，是弱电解质。
2．电解质的强弱与溶液的导电性没有必然联系
溶液导电能力的强弱由溶液中自由移动的离子的浓度和离子所带电荷的多少决定，很稀的强电解质溶液导电性可能很弱，浓度较大的弱电解质溶液导电性可能较强。
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。
典例1．下列物质的水溶液能导电，且属于强电解质的是( )
A．CH3COOH B．Cl2 C．NH4HCO3 D．SO2
【答案】C
【解析】A项，CH3COOH在水溶液中能部分电离出醋酸根离子和氢离子，是弱电解质，错误；B项，Cl2是单质，既不是电解质，也不是非电解质，错误；C项，NH4HCO3在水溶液中能完全电离出自由移动的铵根离子和碳酸氢根离子而导电，正确；D项，SO2在水溶液中与水反应生成亚硫酸，亚硫酸能部分电离出自由移动的氢离子和亚硫酸氢根离子而导电，二氧化硫自身不能电离，是非电解质，错误。
典例2．下列电离方程式中书写正确的是( )
A．NaHSO4Na＋＋H＋＋SO
B．NaHCO3Na＋＋H＋＋CO
C．HClO===H＋＋ClO－
D．H2SH＋＋HS－，HS－H＋＋S2－
【答案】D
【解析】A项，NaHSO4为强电解质，应用“===”；B项“HCO”不能拆开且用“===”；C项，HClO为弱酸，应用“”。
知识点二：弱电解质电离平衡的建立与特征
1．电离平衡的建立
在一定条件下(如温度、压强等)，当弱电解质分子电离产生离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时，电离过程达到了平衡。电离平衡建立过程如图所示：

(1)开始时，v(电离)最大，而v(结合)为。
(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。
2．电离平衡的特征

典例3．在醋酸溶液中，CH3COOH的电离达到平衡的标志是(　　)
A．溶液显电中性 B．溶液中无CH3COOH
C．氢离子浓度恒定不变 D．c(H+)=c(CH3COO−)
【答案】C
【解析】溶液呈电中性，即阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数相等，与是否达到电离平衡无关；CH3COOH是弱电解质，溶液中一定存在CH3COOH；依据电离方程式：CH3COOHCH3COO−+H+，不管是否达到平衡，都有c(H+)=c(CH3COO−)。
典例4．下列事实一定能说明亚硝酸(HNO2)是弱电解质的是(　　)
①常温下HNO2溶液中存在的微粒有：H+、NO2-、HNO2、OH-、H2O
②用HNO2溶液做导电性实验，灯泡很暗
③10 mL 1 mol·L-1 HNO2溶液恰好与10 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液完全反应
④0.1 mol·L-1 HNO2溶液中c(H+)a>c　(2)b>a＝c　(3)c>a>b　(4)c>a＝b (5)a＝b＝c　a＝b>c　(6)c>a＝b
【解析】(1)硫酸为二元酸，盐酸为强酸，醋酸为弱酸，则物质的量浓度相同时，c(H＋)由大到小的顺序是b＞a＞c。(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸，醋酸和盐酸的物质的量相等，但硫酸为二元酸，则中和同物质的量浓度的NaOH溶液的体积由大到小的顺序是b＞a＝c。(3)相同浓度时电离产生的c(H＋)越大，则c(H＋)相同时所需的物质的量浓度越小，所以物质的量浓度最小的是硫酸，最大的是醋酸。(4)酸与足量的锌反应时，相同状况下产生气体的体积与酸最终电离出H＋的物质的量成正比，当三者c(H＋)相同且体积也相同时，盐酸、硫酸完全电离，只有醋酸部分电离，所以这三种酸在相同状况下分别与足量锌反应时生成气体体积由大到小的顺序是c＞a＝b。(5)反应速率与c(H＋)成正比，开始时c(H＋)相等，所以其反应速率相等，即a＝b＝c；反应过程中，硫酸和盐酸不再电离出H＋，醋酸继续电离生成H＋，所以反应过程中醋酸中c(H＋)大于硫酸、盐酸中c(H＋)，则醋酸反应速率最大，盐酸和硫酸反应速率相等，则反应所需时间的长短关系是a＝b＞c。(6)加水稀释时，醋酸继续电离出H＋，硫酸和盐酸不再电离出H＋，所以稀释100倍后，c(H＋)由大到小的顺序是c＞a＝b。

核心价值与学科素养
【思想建模】 pH相同的一元酸或碱加水稀释的图像分析
　　
典例9．碳酸饮料(汽水)是指在一定条件下充入二氧化碳气体的饮料。其主要成分包括：碳酸水、柠檬酸等酸性物质。

二氧化碳溶于水生成碳酸，那么碳酸的电离方程式如何书写？电离出几种离子？
【答案】H2CO3HCO＋H＋，HCOCO＋H＋，故电离出三种离子H＋、HCO、CO。
典例10．蚊虫、蚂蚁等叮咬人时，常向人体血液注入一种含有蚁酸(甲酸，HCOOH)的液体，皮肤上会起小疱。

(1)已知SO2＋H2O＋HCOONa===NaHSO3＋HCOOH，HCOOH属于强电解质还是弱电解质？写出甲酸在溶液中的电离方程式。
(2)蚊虫叮咬后皮肤上所起的小疱，即使不治疗，过一段时间小疱也能自行痊愈，其原因是什么？
(3)被蚊虫叮咬后可在皮肤上涂稀氨水或肥皂水用于缓解皮肤痒痛的说法正确吗？
【答案】(1)弱电解质　HCOOHH＋＋HCOO－。
(2)蚊虫、蚂蚁等叮咬人时，向人体血液中注入了HCOOH，增加了血液中H＋浓度，使H2CO3的电离平衡向生成CO2的方向移动，从而导致皮肤上出现小疱。一段时间后，小疱内的CO2和H2O作用重新达到电离平衡状态，血液中恢复原先的酸碱平衡而自行痊愈。
(3)正确　由于稀氨水或肥皂水都是碱性溶液，能与HCOOH反应从而起到治疗作用。

【跟踪练习】 基础过关
1． 醋酸的下列性质中，可以证明它是弱电解质的是(　　)
①1 mol·L－1的CH3COOH溶液中c(H＋)＝10－2mol·L－1
②CH3COOH以任意比与H2O互溶
③在相同条件下，CH3COOH溶液的导电性比盐酸弱
④10 mL 1 mol·L－1的CH3COOH溶液恰好与10 mL 1 mol·L−1的NaOH溶液完全反应
⑤同浓度同体积的CH3COOH溶液和HCl溶液与Fe反应时，CH3COOH溶液中放出H2的速率慢
⑥CH3COOH溶液中CH3COOH、CH3COO－、H＋同时存在
A．①③⑤⑥ B．②③④⑤
C．①④⑤⑥ D．③⑤⑥
2． 常温下，0.1 mol·L－1醋酸溶液的pH＝a，下列能使溶液pH＝a＋1的措施是(　　)
A．将溶液稀释到原体积的10倍
B．加入适量的醋酸钠固体
C．加入等体积的0.2 mol·L－1盐酸
D．提高溶液的温度
3． 有关0.1 mol/L NH3·H2O溶液中，下列说法中正确的是(　　)
A．NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O===NH＋OH－
B．溶液中有：c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)
C．溶液中：c(NH3·H2O)＝0.1 mol/L
D．加入少量NaOH固体，溶液碱性增强，c(H＋)与c(OH－)的乘积将增大
4． 醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHH＋＋CH3COO－，下列叙述正确的是(　　)

A．图甲表示向CH3COOH溶液中逐步加入CH3COONa固体后，溶液pH的变化
B．图乙表示向CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化，则CH3COOH溶液的pH：a>b
C．醋酸溶液中离子浓度的关系满足：c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)
D．0.10 mol·L－1的CH3COOH溶液中加水稀释，溶液所有离子的浓度均减小
5． 相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应，下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是(　　)

能力达成
6． 一定条件下，向冰醋酸中加水的过程中，溶液导电能力变化如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．醋酸是弱电解质，但导电能力不能为零，所以图中曲线起点应在O点之上
B．b变化到c过程中，c(OH-)增大
C．a、b、c三点对应的溶液中，CH3COOH电离程度最大的是b
D．a、b、c三点对应的溶液中，c(H+)由大到小顺序为a、b、c
7． 浓度均为0.10 mol·L－1、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lg
的变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．MOH的碱性强于ROH的碱性
B．ROH的电离程度：b点大于a点
C．若两溶液无限稀释，则它们的c(OH－)相等
D．当lg＝2时，若两溶液同时升高温度，则增大
8． 现有pH＝2的醋酸甲和pH＝2的盐酸乙：
(1)取10 mL甲溶液，加入等体积的水，醋酸的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”，下同)移动；若加入少量的冰醋酸，醋酸的电离平衡________移动，若加入少量无水醋酸钠固体，待固体溶解后，溶液中的值将____________(填“增大”“减小”或“无法确定”)。
(2)相同条件下，取等体积的甲、乙两溶液，各稀释100倍。稀释后的溶液，其pH大小关系为pH(甲)________(填“大于”“小于”或“等于”)pH(乙)。若将甲、乙两溶液等体积混合，溶液的pH＝________。
(3)各取25 mL的甲、乙两溶液，分别用等浓度的NaOH稀溶液中和至pH＝7，则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲)________(填“大于”“小于”或“等于”)V(乙)。
(4)取25 mL的甲溶液，加入等体积pH＝12的NaOH溶液，反应后溶液中c(Na＋)、c(CH3COO－) 的大小关系为c(Na＋)________(填“大于”“小于”或“等于”)c(CH3COO－)。