2020版新一线高考化学（人教版）一轮复习教学案：第8章第1节　弱电解质的电离平衡

第一节　弱电解质的电离平衡

考点一| 弱电解质的电离平衡

1．弱电解质的电离平衡

(1)电离平衡的概念

一定条件(如温度、浓度)下，弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时，电离过程达到平衡状态。

(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。

2．影响电离平衡的因素

(1)内因：弱电解质本身的性质——决定因素。

(2)外因

①温度：温度升高，电离平衡正向移动，电离程度增大。

②浓度：稀释溶液，电离平衡正向移动，电离程度增大。

③同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡逆向移动，电离程度减小。

④加入能反应的物质：电离平衡正向移动，电离程度增大。

[深度归纳]　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，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。

(3)电离平衡右移，离子的浓度不一定增大，如在CH3COOH溶液中加水稀释或加少量NaOH固体，都会引起平衡右移，但c(CH3COOH)、c(H＋)都比原平衡时要小。

(4)电离平衡右移，电离程度也不一定增大，如增大弱电解质的浓度，电离平衡向右移动，弱电解质的电离程度减小。

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)NaCl投入水中，当c(Na＋)不变时，说明NaCl在水中达到电离平衡状态。

  (　　)

(2)稀释某一弱电解质溶液时，所有离子的浓度都会减小。 (　　)

(3)向CH3COOH水溶液中加入CH3COOH或H2O均增大CH3COOH的电离程度。               (　　)

(4)降低温度和加水稀释都会使电离平衡发生移动，且移动方向相同。(　　)

答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×

2．填表。

答案：①减小　增大　减弱　增大

②减小　增大　增强　减小

③增大　减小　增强　减小

④减小　增大　增强　增大

⊙考法☆　电离平衡及其影响因素

1．一定温度下，将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中，溶液的导电能力变化如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．a、b、c三点溶液的pH：c<a<b

B．a、b、c三点CH3COOH的电离程度：c<a<b

C．若用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，测量结果偏小

D．a、b、c三点溶液用1 mol·L－1 NaOH溶液中和，消耗NaOH溶液体积：c<a<b

C　[A项，由导电能力知c(H＋)：b>a>c，故pH：c>a>b；B项，加水体积越大，越利于CH3COOH电离，故电离程度：c>b>a；C项，用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，相当于稀释a点溶液，c(H＋)增大，pH偏小；D项，a、b、c三点n(CH3COOH)相同，用NaOH中和时消耗n(NaOH)相同，故消耗V(NaOH)：a＝b＝c。]

2．常温下将浓度为0.1 mol·L－1 HF溶液加水稀释，下列各量如何变化？(填“变大”“变小”或“不变”)

(1)c(H＋)________、c(OH－)________、c(F－)________、c(HF)________。

(2)________、________、________。

(3)______、______。

答案：(1)变小　变大　变小　变小　(2)变大　变大　变大　(3)不变　不变

判断某粒子浓度比值时，可采用粒子物质的量之比判断，或换算出与常数表达式有关的浓度关系，进而判断。如HF电离＝或＝＝。

考点二| 电离常数与电离度

1．电离常数

(1)电离常数表达式

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＝。

③H2CO3的第一步电离常数为Ka1＝，第二步电离常数为Ka2＝。

(2)电离常数意义：相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性或碱性相对越强。

(3)电离常数的特点

②多元弱酸是分步电离的，各级电离常数的大小关系是K1≫K2≫K3……，其理由是前一步电离出的H＋抑制下一步的电离，故其酸性主要决定于第一步电离。

2．电离度(α)

(1)表达式

α＝×100%

或α＝×100%

(2)影响因素

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)弱酸加水稀释，平衡右移，电离常数增大。 (　　)

(2)电离常数大的酸溶液中的c(H＋)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H＋)大。  (　　)

(3)升温，弱电解质的电离度和电离常数均增大。 (　　)

(4)弱酸的浓度越大，酸性越强，电离度和电离常数均越大。 (　　)

(5)弱酸加水稀释，电离度增大。  (　　)

答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√

2．25 ℃ 0.01 mol·L－1的HA溶液的pH为5，则HA的电离度为________，电离常数为________。

答案：0.1%　1×10－8

⊙考法1　电离常数及应用

1．(2019·宿州模拟)硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应：H3BO3(aq)＋H2O(l) [B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)。下列说法正确的是(　　)

A．将一滴碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中一定能观察到有气泡产生

B．将一滴醋酸溶液滴入碳酸钠溶液中一定能观察到有气泡产生

C．等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较，pH：前者>后者

D．等物质的量浓度的碳酸钠溶液和醋酸钠溶液比较，pH：前者>后者

D　[由电离常数可知酸性：CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HCO。则A项中生成HCO，B项中CH3COOH少量，也只生成HCO，C项中碳酸pH小，D项中，CH3COO－水解程度小于CO的水解程度，醋酸钠溶液pH较小。]

2．下表是几种常见弱酸的电离常数(25 ℃)

(1)25 ℃时，CH3COOH、H2CO3、HCO、H2S、HS－的电离程度(即酸性)由强到弱的顺序为_______________________________________________。

(2)将CH3COOH溶液加入少量Na2CO3溶液中，反应的离子方程式为___________________________________________________________

___________________________________________________________。

(3)将少量CO2通入足量的Na2S溶液中，反应的离子方程式为______________________________________________________________

___________________________________________________________。

(4)将H2S通入Na2CO3溶液中，反应的离子方程式为

___________________________________________________________

___________________________________________________________。

解析：根据电离常数越大，电离程度越大，相应的粒子酸性越强，可知酸性为CH3COOH>H2CO3>H2S>HCO>HS－。根据“强酸制弱酸”原理，可以写出有关离子方程式。

答案：(1)CH3COOH>H2CO3>H2S>HCO>HS－

(2)2CH3COOH＋CO===2CH3COO－＋CO2↑＋H2O

(3)CO2＋2S2－＋H2O===2HS－＋CO

(4)H2S＋CO===HS－＋HCO

⊙考法2　电离度与电离常数的有关计算

3．pH是溶液中c(H＋)的负对数，若定义pC是溶液中微粒物质的量浓度的负对数，则常温下，某浓度的草酸(H2C2O4)水溶液中pC(H2C2O4)、pC(HC2O)、pC(C2O)随着溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．曲线Ⅰ代表HC2O的浓度随着pH增大先变小后变大

B．草酸的电离常数Ka1＝1×10－1.3；Ka2＝1×10－4.3

C．pH＝4时，c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4)

D.＝10－3

A　[曲线Ⅰ代表HC2O的浓度随着pH增大先变大后变小，pC(HC2O)越大，HC2O的浓度越小，A错误；当pH＝1.3时，c(HC2O)＝c(H2C2O4)，草酸的电离常数Ka1＝＝c(H＋)＝1×10－1.3，当pH＝4.3时，c(HC2O)＝c(C2O)，同理Ka2＝＝c(H＋)＝1×10－4.3，B正确；pH＝4时，作垂线交三条曲线，得三个点，pC(HC2O)<pC(C2O)<pC(H2C2O4)，故c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4)，C正确；＝＝＝＝10－3，D正确。]

4．25 ℃，0.01 mol·L－1的HA酸液的电离常数为1×10－8，则溶液的c(H＋)约为________，电离度为________。

解析：≈＝1×10－8，c(H＋)＝1×10－5 mol·L－1，α＝×100%＝0.1%。

答案：1×10－5 mol·L－1　0.1%

5．(1)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5 mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO＋H＋的电离常数K1＝________(已知：10－5.60＝2.5×10－6)。

(2)25 ℃时，将a mol·L－1的CH3COONa溶液与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合，溶液呈中性，则CH3COOH的电离常数为________(用含a的代数式表示)。

(3)25 ℃时，向含a mol NH4NO3的溶液中滴加b L氨水呈中性，则所滴加氨水的浓度为________mol·L－1[已知Kb(NH3·H2O)＝2×10－5]。

(4)25 ℃时，将a mol·L－1 CH3COOH溶液与0.01 mol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合，溶液中2c(Ba2＋)===c(CH3COO－)，则CH3COOH的Ka为________。

解析：(1)由H2CO3H＋＋HCO得

K1＝＝≈4.2×10－7。

(2)根据电荷守恒知

c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(Cl－)＋c(CH3COO－)

因溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)＝10－7 mol·L－1，

c(CH3COO－)＝(－) mol·L－1

c(CH3COOH)＝＝ mol·L－1

Ka＝＝(a－0.01)×10－5。

(3)根据溶液呈中性可知c(OH－)＝c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，

n(NH)＝n(NO)＝a mol

设加入氨水的浓度为c mol·L－1，混合溶液的体积为V L

由Kb＝

＝＝2×10－5 mol·L－1，

得c＝ mol·L－1。

(4)根据电荷守恒知：c(H＋)＋2c(Ba2＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，因为2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)故c(H＋)===c(OH－)＝10－7 mol·L－1，c(CH3COO－)＝2× mol·L－1。根据物料守恒知c(CH3COOH)＝ mol·L－1＝mol·L－1。

所以，Ka＝＝。

答案：(1)4.2×10－7　(2)(a－0.01)×10－5　(3)　(4)

课堂反馈　真题体验

1．(2016·全国卷Ⅲ，T13)下列有关电解质溶液的说法正确的是(　　)

A．向0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中加入少量水，溶液中减小

B．将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃，溶液中增大

C．向盐酸中加入氨水至中性，溶液中>1

D．向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3，溶液中不变

D　[A项，CH3COOHCH3COO－＋H＋，K＝，则＝，加水稀释，K不变，c(CH3COO－)减小，故比值变大。B项，CH3COONa溶液中存在水解平衡：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，K＝，升高温度，水解平衡正向移动，K增大，则(1/K)减小。C项，溶液呈中性，则c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒可知，c(Cl－)＝c(NH)。D项，向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3，沉淀溶解平衡逆向移动，由于＝＝，Ksp仅与温度有关，故不变。]

2．(2017·全国卷Ⅰ，改编)下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是(　　)

A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以

B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸

C．0.10 mol·L－1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1

D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸

D　[A能：氢硫酸不能与NaHCO3溶液反应，说明酸性：H2S<H2CO3；而亚硫酸能，则说明酸性：H2SO3>H2CO3。

B能：相同浓度时导电能力越强，说明溶液中离子浓度越大，酸的电离程度越大，故可判断酸性：H2S<H2SO3。

C能：pH：H2S>H2SO3，则c(H＋)：H2S<H2SO3，故酸性：H2S<H2SO3。

D不能：还原性的强弱与酸的强弱无必然联系。]

3．(2016·全国卷Ⅱ，T26(4))联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知：N2H4＋H＋N2H的K＝8.7×107；Kw＝1.0×10－14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为____________。

解析：将H2OH＋＋OH－　Kw＝1.0×10－14、N2H4＋H＋N2H　K＝8.7×107相加，可得：N2H4＋H2ON2H＋OH－　Kal＝Kw·K＝1.0×10－14×8.7×107＝8.7×10－7。类比NH3与H2SO4形成酸式盐的化学式NH4HSO4可知，N2H4与H2SO4形成的酸式盐的化学式应为N2H6(HSO4)2。

答案：8.7×10－7　N2H6(HSO4)2