2021届高考化学一轮复习 第八章 第1讲 弱电解质的电离平衡教案（含解析）

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第1讲　弱电解质的电离平衡
[考纲要求]　1.了解电解质在水溶液中的电离以及电解质溶液的导电性。2.了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。3.了解电离平衡常数。
考点一　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．弱电解质的电离平衡
(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)电离平衡的特征

(3)外界条件对电离平衡的影响
①内因：弱电解质本身的性质。
②外因：浓度、温度、加入试剂等。
(4)电离过程是可逆过程，可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例：CH3COOHCH3COO－＋H＋(正向吸热)。

实例(稀溶液)
CH3COOHH＋＋CH3COO－　ΔH>0
改变条件
平衡移动方向
n(H＋)
c(H＋)
导电能力
Ka
加水稀释
→
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
→
增大
增大
增强
不变
加HCl(g)
←
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
→
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
→
减小
减小
增强
不变
升高温度
→
增大
增大
增强
增大
深度思考
1．电离平衡右移，电解质分子的浓度一定减小吗？离子的浓度一定增大吗？
答案　都不一定。如对于CH3COOHCH3COO－＋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，都会引起平衡右移，但c(CH3COOH)、c(H＋)都比原平衡时要小。
2．稀释一弱电解质溶液时，所有粒子浓度都会减小吗？
答案　不是所有粒子浓度都会减小。对于弱酸或弱碱溶液，只要对其稀释，电离平衡均会发生右移，例如HA溶液稀释时，c(HA)、c(H＋)、c(A－)均减小(参与平衡建立的微粒)；平衡右移的目的是为了减弱c(H＋)、c(A－)的减小，但c(OH－)会增大。
3．在下列溶液中①氨水　②氯水　③NaHSO4溶液　④盐酸，所含微粒种类由多到少的顺序是________(填序号)。
答案　②①③④
解析　氨水：NH3、H2O、NH3·H2O、NH、OH－、H＋共6种；氯水：H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－共7种；NaHSO4溶液：H2O、Na＋、H＋、SO、OH－共5种；盐酸：H＋、Cl－、OH－、H2O共4种。
4．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)强电解质溶液中不存在溶质分子，弱电解质溶液中存在溶质分子 (　　)
(2)氨气溶于水，当c(OH－)＝c(NH)时，表明NH3·H2O电离处于平衡状态 (　　)
(3)弱电解质一定是共价化合物 (　　)
(4)由0.1 mol·L－1一元碱BOH的pH＝10，可知溶液中存在BOH===B＋＋OH－ (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
解析　(2)NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，NH3·H2O电离出的c(OH－)与c(NH)永远相等，不能表明NH3·H2O电离处于平衡状
态；(3)某些离子化合物是弱电解质，如(CH3COO)2Pb等；(4)由于OH－的浓度小于0.1 mol·L－1，所以BOH应属于弱碱，应为BOHB＋＋OH－。

题组一　改变条件，平衡移动，判结果变化
1．(2011·新课标全国卷，10)将浓度为0.1 mol·L－1 HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是 (　　)
A．c(H＋) B．Ka(HF)
C. D.
答案　D
解析　HF为弱酸，存在电离平衡：HFH＋＋F－。根据勒夏特列原理：当改变影响平衡的一个条件，平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动，但平衡的移动不能完全消除这种改变，故加水稀释，平衡正向移动，但c(H＋)减小，A错误；电离平衡常数只受温度的影响，温度不变，电离平衡常数Ka不变，B错误；当溶液无限稀释时，c(F－)不断减小，但c(H＋)接近10－7 mol·L－1，所以减小，C错误；＝，由于加水稀释，平衡正向移动，所以溶液中n(H＋)增大，n(HF)减小，所以增大，D正确。
2．(2012·上海，17)将100 mL 1 mol·L－1 的NaHCO3溶液等分为两份，其中一份加入少许冰醋酸，另外一份加入少许Ba(OH)2固体，忽略溶液体积变化。两份溶液中c(CO)的变化分别是 (　　)
A．减小、减小 B．减小、增大
C．增大、增大 D．增大、减小
答案　B
解析　在NaHCO3溶液中存在如下电离平衡，HCOH＋＋CO，当加入少许冰醋酸时，HCO与冰醋酸电离出的H＋反应生成CO2和H2O，上述平衡向左移动，c(CO)减小。当加入少量Ba(OH)2固体时发生如下反应，Ba2＋＋2OH－＋2HCO===BaCO3↓＋CO＋2H2O，因而c(CO)增大。选项B正确。
题组二　平衡移动，结果变化，判采取措施
3．稀氨水中存在着下列平衡：NH3·H2ONH＋OH－，若要使平衡向逆反应方向移动，同时使c(OH－)增大，应加入的物质或采取的措施是 (　　)
①NH4Cl固体　②硫酸　③NaOH固体　④水　⑤加热　⑥加入少量MgSO4固体
A．①②③⑤ B．③⑥
C．③ D．③⑤
答案　C
解析　若在氨水中加入NH4Cl固体，c(NH)增大，平衡向逆反应方向移动，c(OH－)减小，①不合题意；硫酸中的H＋与OH－反应，使c(OH－)减小，平衡向正反应方向移动，②不合题意；当在氨水中加入NaOH固体后，c(OH－)增大，平衡向逆反应方向移动，符合题意，③正确；若在氨水中加入水，稀释溶液，平衡向正反应方向移动，但c(OH－)减小，④不合题意；电离属吸热过程，加热平衡向正反应方向移动，c(OH－)增大，⑤错；加入MgSO4固体发生反应Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，溶液中c(OH)－减小，⑥错。
4．已知0.1 mol·L－1的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，要使溶液中c(H＋)/c(CH3COOH)的值增大，可以采取的措施是 (　　)
①加少量烧碱溶液　②升高温度　③加少量冰醋酸
④加水
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
答案　C
解析　本题中提供的四种措施都会使醋酸的电离平衡正向移动，但①③项会使c(H＋)/c(CH3COOH)的值减小。
考点二　电离平衡常数

1．(1)填写下表
弱电解质
电离方程式
电离常数
NH3·H2O
NH3·H2ONH＋OH－
Kb＝1.7×10－5
CH3COOH
CH3COOHCH3COO－＋H＋
Ka＝1.7×10－5
HClO
HClOH＋＋ClO－
Ka＝4.7×10－8
(2)CH3COOH酸性大于HClO酸性(填“大于”、“小于”或“等于”)，判断的依据：相同条件下，电离常数越大，电离程度越大，c(H＋)越大，酸性越强。
(3)电离平衡常数的意义：弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。电离平衡常数越大，电离程度越大。多元弱酸的电离以第一步电离为主，各级电离平衡常数的大小差距较大。
(4)外因对电离平衡常数的影响：电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关，与电解质的浓度无关，升高温度，K值增大，原因是电离是吸热过程。
2．碳酸是二元弱酸
(1)电离方程式是H2CO3H＋＋HCO，HCOH＋＋CO。
(2)电离平衡常数表达式：Ka1＝，Ka2＝。
(3)比较大小：Ka1>Ka2。
深度思考
1．H2CO3的电离平衡常数Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝5.6×10－11，它的Ka1、Ka2差别很大的原因(从电离平衡的角度解释)：
________________________________________________________________________。
答案　第一步电离产生的H＋对第二步的电离起抑制作用
2．在Na2CO3中加醋酸产生CO2气体，试从电离平衡常数的角度解释原因(已知：K(CH3COOH)＝1.7×10－5；K(H2CO3)＝4.3×10－7。)：
________________________________________________________________________。
答案　醋酸的电离平衡常数大，酸性强，较强的酸可制备较弱的酸。

题组一　影响电离平衡常数的因素及其应用
1．25 ℃时，部分物质的电离平衡常数如表所示：
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
1.7×10－5
K1＝4.3×10－7
K2＝5.6×10－11
3.0×10－8
请回答下列问题：
(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为
________________________________________________________________________。
(2)同浓度的CH3COO－、HCO、CO、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。
(3)物质的量浓度均为0.1 mol·L－1的下列四种物质的溶液：a.Na2CO3，b.NaClO，c.CH3COONa，d.NaHCO3，pH由大到小的顺序是____________(填编号)。
(4)常温下0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中，下列表达式的数据一定变小的是________(填字母序号，下同)。
A．c(H＋)
B．c(H＋)/c(CH3COOH)
C．c(H＋)·c(OH－)
D．c(OH－)/c(H＋)
E.
若该溶液升高温度，上述5种表达式的数据增大的是
________________________________________________________________________。

(5)体积为10 mL pH＝2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1 000 mL，稀释过程中pH变化如图所示，则HX的电离平衡常数______(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数；理由是
________________________________________________________________________，
稀释后，HX溶液中由水电离出来的c(H＋)________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸溶液中由水电离出来的c(H＋)，理由是
________________________________________________________________________。
答案　(1)CH3COOH>H2CO3>HClO
(2)CO>ClO－>HCO>CH3COO－
(3)a>b>d>c
(4)A　ABCE
(5)大于　稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的大，酸性强，电离平衡常数大　大于　HX酸性强于CH3COOH的，稀释后HX溶液中的c(H＋)小于CH3COOH溶液中的c(H＋)，所以其对水电离的抑制能力也较弱
解析　电离平衡常数越大，酸性越强，电离平衡常数越小，其对应酸根离子结合H＋能力越强，水解程度越大，碱性越强。
(4)醋酸是弱电解质，稀释后电离程度增大，但CH3COOH、CH3COO－、H＋的浓度却都减小，c(OH－)却是增大的，且CH3COOH的浓度减小的程度最大。升温促进电离，Kw、Ka均增大，c(H＋)增大，c(H＋)/c(CH3COOH)增大，c(OH－)/c(H＋)减小。
(5)根据图像分析知道，起始是两种溶液中c(H＋)相同，c(较弱酸)>c(较强酸)，稀释过程中较弱酸的电离程度增大，故在整个稀释过程中较弱酸的c(H＋)一直大于较强酸的c(H＋)，稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的大，故HX酸性强，电离平衡常数大；HX酸性强于CH3COOH的，稀释后HX溶液中c(H＋)小于CH3COOH溶液中的c(H＋)，所以对水电离的抑制能力减弱。


题组二　有关电离平衡常数的定量计算
2．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。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO＋H＋的平衡常数K1＝________。(已知：10－5.60＝2.5×10－6)
答案　4.2×10－7
解析　H2CO3H＋＋HCO
K1＝＝≈4.2×10－7。
3．在25 ℃下，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH)＝c(Cl－)，则溶液显__________性(填“酸”、“碱”或“中”)；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝
________________________________________________________________________。
答案　中　
解析　氨水与HCl等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因c(NH)＝c(Cl－)，故有c(H＋)＝c(OH－)，溶液显中性。
NH3·H2O　　　 NH　 　＋　　OH－
(－) mol·L－1 mol·L－1 10－7 mol·L－1
Kb＝＝。
考点三　强酸与弱酸的比较




浓度均为0.01 mol·L－1的强酸HA与弱酸HB
pH均为2的强酸
HA与弱酸HB
pH或物质的量浓度
＝pHHAHB
HA＝HB
水的电离程度
HAa>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　解答本题要注意以下三点：
(1)HCl、H2SO4都是强酸，但H2SO4是二元酸。
(2)CH3COOH是弱酸，在水溶液中不能完全电离。
(3)醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋的电离平衡。
2．今有室温下四种溶液，有关叙述不正确的是 (　　)

序号
①
②
③
④
pH
11
11
3
3
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大
B．②③两溶液等体积混合，所得溶液中c(H＋)＞c(OH－)
C．分别加水稀释10倍，四种溶液的pH ①＞②＞④＞③
D．V1 L ④与V2 L ①混合，若混合后溶液pH＝7，则V1＜V2
答案　D
解析　醋酸钠溶液显碱性，所以A正确，也可以从平衡移动角度分析，CH3COONa电离出的CH3COO－：a.与盐酸中的H＋结合生成CH3COOH；b.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋左移，两溶液中H＋浓度均减小，所以pH均增大；假设均是强酸强碱，且物质的量浓度相同，等体积混合后溶液呈中性，但③醋酸是弱酸，其浓度远远大于②，即混合后醋酸过量，溶液显酸性，c(H＋)>c(OH－)，B正确；分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的pH均为10，但稀释氨水使平衡NH3·H2ONH＋OH－右移，使①pH>10，同理醋酸稀释后pHV2，D错误。
题组二　判断弱电解质的方法
3．为了证明醋酸是弱电解质，甲、乙、丙、丁四人分别选用下列试剂进行实验：0.1 mol·L－1醋酸溶液、0.1 mol·L－1盐酸、pH＝3的盐酸、pH＝3的醋酸、CH3COONa晶体、NaCl晶体、CH3COONH4晶体、蒸馏水、锌粒、pH试纸、酚酞、NaOH溶液等。
(1)甲取出10 mL 0.1 mol·L－1的醋酸溶液，用pH试纸测出其pH＝a，确定醋酸是弱电解质，则a应该满足的关系是
________________________________________________________________________，
理由是
________________________________________________________________________。
(2)乙分别取pH＝3的醋酸和盐酸各1 mL，分别用蒸馏水稀释到100 mL，然后用pH试纸分别测定两溶液的pH，则可认定醋酸是弱电解质，判断的依据是
________________________________________________________________________。
(3)丙分别取pH＝3的盐酸和醋酸各10 mL，然后加入质量相同的锌粒，醋酸放出H2的速率快，则认定醋酸是弱电解质，你认为这一方法正确吗？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)丁用CH3COONa晶体、NaCl晶体、蒸馏水和酚酞试验，也论证了醋酸是弱酸的事实，该同学的试验操作和现象是
________________________________________________________________________。
答案　(1)a>1　因醋酸是弱酸，不能完全电离　(2)盐酸的pH＝5，醋酸的pH1。
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加水稀释10倍后，1