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第14讲 水的电离 电解质在水溶液中的存在形态-2023-2024学年高二化学同步精品讲义(鲁科选择性必修1)
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第14讲 水的电离 电解质在水溶液中的存在形态
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课程标准
课标解读
1.理解水的电离过程以及水的离子积常数的含义,并能应用水的离子积常数进行相关计算。
2.知道强、弱电解质的区别,理解弱电解质电离平衡的含义。
3.能够书写常见弱电解质的电离方程式。
1.认识水的电离存在电离平衡;了解水的电离平衡的影响因素,会分析水的电离平衡移动;理解水的离子积常数,并能进行相关计算。
2.通过分析、推理等方法了解强、弱电解质的电离特点,会书写常见弱电解质的电离方程式。
知识精讲
知识点01 水的电离
1.水的电离
(1)电离特点:微弱,可逆过程。
(2)电离方程式:H2OH++OH-
(3)电离热效应:吸热过程
2.水的离子积常数
(1)表达式:KW=c平(H+)·c平(OH-)
(2)影响因素
影响因素
条件改变
平衡移动
c平(H+)
c平(OH-)
KW
温度
升高温度
向右
增大
增大
变大
降低温度
向左
减小
减小
变小
酸碱性
加酸
向左
增大
减小
不变
加碱
向左
减小
增大
不变
【即学即练1】在水中存在H2OH++OH-平衡,下列操作中不会使这一平衡发生移动的是( )。
A.加入NaOH B.加入CH3COOH
C.加入NaCl D.升温
【解析】选C。因电离是吸热过程,所以升高温度可使平衡向右移动。加入酸(H+)或碱(OH-),溶液中c(H+)或c(OH-)增大,水的电离平衡向左移动;加入NaCl时,溶液中c(H+)或c(OH-)不变,Na+和Cl-对水的电离平衡无影响,平衡不发生移动。
知识点02 电解质在水溶液中的存在状态
1.强、弱电解质的概念
(1)强电解质:在稀的水溶液中完全电离的电解质。
(2)弱电解质:溶于水时部分电离的电解质。
2.电解质与物质类别及在水溶液中的存在形态
(1)强电解质和弱电解质
(2)电离方程式
①连接符号:强电解质用“”,弱电解质用“”。
②实例
电解质
电离方程式
NaCl
NaClNa++Cl-
醋酸
CH3COOHCH3COO-+H+
一水合氨
NH3·H2ONH4++OH-
3.溶剂化作用
(1)概念:溶质分子或离子与溶剂分子相互吸引的作用。
(2)电解液中的溶质微粒形态存在:水合离子或水合分子。
【即学即练2】(2021年1月•浙江学考真题)下列物质属于强电解质的是( )。
A.KOH B.H2CO3 C.SO3 D.C2H6
【解析】选A。KOH为强电解质,H2CO3为弱电解质,SO3和C2H6都是非电解质
能力拓展
考法01 水的电离平衡移动
【典例1】(双选)已知,25℃时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-ΔH>0,下列叙述正确的是( )。
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c平(OH-)降低
B.将水加热,KW 不变
C.向水中加入少量固体Na,平衡正向移动,c平(H+)降低
D.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c平(H+)增大,KW不变
【解析】选CD。水的电离平衡遵循化学平衡的一般规律,因此在水中加入物质,若增加OH-或H+,则水的电离平衡逆向移动;若消耗OH-或H+,则水的电离平衡正向移动。加入稀氨水,OH-浓度增大,平衡逆向移动,故A 错误;加入的金属钠结合H+生成H2使H+浓度降低,平衡正向移动,故C正确;因水的电离正向是吸热的,故升高温度,KW增大;温度不变,KW不变;故 B错误,D正确。
【知识拓展】水的电离平衡及影响因素
1.水的电离方程式:H2OH++OH- ΔH>0
2.水的电离平衡移动
影响因素
水的电离平衡移动
影响结果
方向
原因
KW
c平(H+)
变化
c平(OH-)
变化
c平(H+)与c平(OH-)
的关系
温度
升温
右移
水的电离过程吸热
增大
增大
增大
c平(H+)=c平(OH-)
降温
左移
减小
减小
减小
c平(H+)=c平(OH-)
外加
酸碱
加酸
左移
增大c平(H+)
不变
增大
减小
c平(H+)>c平(OH-)
加碱
左移
增大c平(OH-)
不变
减小
增大
c平(H+)<c平(OH-)
外加活泼金属
右移
金属消耗水电离出的H+
不变
减小
增大
c平(H+)<c平(OH-)
3.特别提醒
(1)影响水的电离平衡的酸和碱,不只有强酸、强碱,弱酸、弱碱也能影响水的电离平衡;水中加入酸(或碱)后,溶液中c平(H+)[或c平(OH-)]虽然增大,但Kw仍不变。
(2)不管是纯水还是在酸、碱、盐溶液中,水电离产生的c水(H+)和c水(OH-)始终相等。
考法02 强电解质和弱电解质
【典例2】醋酸铅因有甜味而被称为“铅糖”,它有毒但能入药,又知(CH3COO)2Pb可溶于水,硝酸铅与醋酸钠溶液反应的离子方程式为Pb2++2CH3COO-(CH3COO)2Pb。下列有关说法中不正确的是( )。
A.0.1mol·L-1的“铅糖”溶液中c(Pb2+)<0.1mol·L-1
B.“铅糖”是强电解质
C.“铅糖”是共价化合物
D.“铅糖”的溶液可能不导电
【解析】选B。醋酸铅是弱电解质,存在部分电离,0.1mol·L-1的“铅糖”溶液中c(Pb2+)<0.1mol·L-1,A正确;(CH3COO)2Pb溶液中存在电离平衡,属于弱电解质,B错误;醋酸铅是弱电解质,溶液中存在分子,是共价化合物,C正确;醋酸铅是弱电解质,醋酸铅是共价化合物,溶解性小,溶液中离子浓度很小,“铅糖”的溶液可能不导电,D正确。
【知识拓展】电解质的分类与电离
1.强电解质和弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
概念
溶于水时完全电离的电解质
溶于水后只有部分电离的电解质
化合物类型
离子化合物、共价化合物
共价化合物
电离程度
完全电离
部分电离
溶液中存
在的微粒
溶质阴阳离子、水分子、无溶质分子
溶质阴阳离子、溶质分子、
以及水分子
典型
代表物
强酸:HNO3、H2SO4等;
强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等;
大多数盐(包括难溶性盐);
弱酸:H2CO3、CH3COOH、HClO等;
弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2等;
水:H2O
(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离子的浓度和离子所带电荷多少决定,很稀的强电解质溶液导电性很弱,浓度较大的弱电解质溶液导电性可能较强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱。
考法03 电离方程式的书写及判断
【典例3】(2021•四川乐山高二检测)在以下各种情形下,下列电离方程式的书写正确的是( )。
A.熔融状态下的NaHSO4电离:NaHSO4Na++H++SO42-
B.Fe(OH)3的电离:Fe(OH)3Fe3++3OH-
C.H2CO3的电离:H2CO32H++CO32-
D.水溶液中的NaHSO4电离:NaHSO4Na++HSO4-
【解析】选B。硫酸氢根离子在熔融状态下不能拆,熔融状态下的NaHSO4电离,电离方程式:NaHSO4Na++HSO42-,故A错误;氢氧化铁为弱电解质,部分电离,Fe(OH)3的电离,电离方程式:Fe(OH)3Fe3++3OH-,故B正确;碳酸为多元弱酸分步电离,以第一步为主,H2CO3的电离,电离方程式:H2CO3H++HCO32-,故C错误;硫酸氢根离子在水溶液中完全电离,水溶液中的NaHSO4电离,电离方程式:NaHSO4Na++H++SO42-,故D错误。
【知识拓展】电离方程式的书写
1.强电解质
(1)特点:完全电离,电离方程式写“”
(2)典型实例
①H2SO42H++SO42-
②NaOHNa++OH-
③NaHSO4Na++H++SO42-
2.弱电解质
(1)一元弱酸或弱碱:不完全电离,电离方程式写“”
①CH3COOHCH3COO-+H+
②NH3·H2ONH4++OH-
(2)多元弱酸:分步电离,以第一步为主,电离方程式写“”
①H2CO3H++HCO3-(主)
②HCO3-H++CO32-(次)
(3)多元弱碱:分步电离,用一步电离表示,且电离方程式写“”
①Cu(OH)2Cu2++2OH-
②Fe(OH)3Fe3++3OH-
考法04 水电离出的c平(H+)或c平(OH-)
【典例4】(双选)在相同温度下,0.01mol·L-1NaOH溶液和0.01mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是( )。
A.由水电离出的c平(H+)相等
B.由水电离出的c平(H+)都是1.0×10-12mol·L-1
C.由水电离出的c平(OH-)都是0.01mol·L-1
D.两者都抑制了水的电离
【解析】选AD。向水中加入NaOH溶液和盐酸,水的电离平衡都逆向移动,都抑制水的电离。若该温度下水的离子积常数为Kw,则在0.01mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离的c平(H+)==mol·L-1。在0.01mol·L-1的HCl溶液中,由水电离出的c平(H+)=c平(OH-)=mol·L-1,二者由水电离出的c平(H+)和c平(OH-)相等,在25℃时都等于1.0×10-12mol·L-1,但是不等于0.01mol·L-1。
【知识拓展】水电离出的c平(H+)或c平(OH-)的计算思路
KW表达式中c平(H+)、c平(OH-)均表示整个溶液中总物质的量浓度,但是一般情况下有:
(1)稀酸溶液中,c平(OH-)来自水的电离,故水电离出的c平(H+)水=c平(OH-)溶液=。当忽略水电离出的c平(H+)水时,c平(H+)溶液=c平(H+)酸。
(2)稀碱溶液中,c平(H+)来自水的电离,故水电离出的c平(OH-)水=c平(H+)溶液=。当忽略水电离出的c平(OH-)水时,c平(OH-)溶液=c平(OH-)碱。
(3)反应条件改变,水的电离平衡发生移动;但由水电离出的c平(H+)与水电离出的c平(OH-)一定相等。
(4)相同温度下,若酸溶液中的c平(H+)等于碱溶液中的c平(OH-),则酸溶液与碱溶液中水电离出的c平(H+)或c平(OH-)相等。
分层提分
题组A 基础过关练
1.下列物质分类组合正确的是( )。
A
B
C
D
强电解质
HBr
FeCl3
H3PO4
Ca(OH)2
弱电解质
HF
HCOOH
BaSO4
HI
非电解质
NH3
Cu
H2O
C2H5OH
【解析】选A。B项,Cu既不是电解质也不是非电解质;C项,H3PO4为弱酸(弱电解质),BaSO4为强电解质;D项,HI为强电解质。
2.区别强弱电解质的根本标准是( )。
A.电离程度 B.化学价键类型
C.物质状态 D.溶液导电能力
【解析】选A。强电解质在水溶液中能够完全电离,而弱电解质在水溶液中能够部分电离,所以区别它们的根本标准是电离程度。
3.(2021~2022学年宝鸡高二上学期期中检测)在某温度时,测得纯水中的c平(H+)=2.4×10-7mol/L,则纯水中的c平(OH-)为( )。
A.2.4×10-7mol/L B.0.1×10-7mol/L
C.mol/L D.c平(OH-)无法确定
【解析】选A。纯水中水电离出的c平(H+)=c平(OH-)=2.4×10-7mol/L。
4.纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度,前者和后者的关系是( )。
A.前者大 B.相等 C.前者小 D.不能肯定
【解析】C。由于水的电离过程是一个吸热的过程,故而,升高温度,会促进水的电离,80℃的水要比25℃时的水电离程度大,故而氢离子浓度也较大。
5.常温下,在0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,水的离子积是( )。
A.1×10-14mol2·L-2 B.1×10-13 mol2·L-2
C.1.32×10-14mol2·L-2 D.1.32×10-15mol2·L-2
【解析】选A。在一定温度下,水的离子积是一个常数,它不仅适用于纯水,也适用于稀的酸、碱、盐的溶液。
6.(2022·上海金山区高二检测)在水溶液中,书写正确的电离方程式是( )。
A.CH3COOHCH3COO-+H+
B.KHSO4H++HSO4-
C.H2CO32H++CO32-
D.H2SO32H++SO32-
【解析】选A。醋酸是弱酸,不能完全电离,要用可逆号,电离方程式为:CH3COOHCH3COO-+H+,A项正确;硫酸氢钾是强酸酸式盐,在水溶液中能完全电离出氢离子、钾离子和硫酸根离子,B项错误;碳酸是二元弱酸,分两步电离,H2CO3H++HCO3-,HCO3-H++CO32-,C项错误;亚硫酸是二元弱酸,分两步电离,H2SO3H++HSO3-,HSO3-H++SO32-,D项错误。
7.已知95℃时水的离子积Kw=1×10-12,25℃时Kw=1×10-14,回答下列问题:
(1)95℃时水的电离常数____(填“>”“=”或“<”)25℃时水的电离常数。
(2)95℃纯水中c平(H+)____(填“>”、“=”或“<”)c平(OH-)。
【解析】(1)因为此温度下的KW=1.0×10-12大于25℃时的KW=1.0×10-14,说明此温度高于25℃;(2)只要是纯水中,不管温度高低,水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度是相等的,即95℃纯水中c平(H+)=c平(OH-)。
【答案】(1)>(2)=
8.自然界中到处都存在着电解质,各种各样的电解质已经在工农业生产和社会生活中起到了愈来愈广泛的应用。据此,分析以下关于电解质的几个问题。
(1)现有以下物质:a.NaCl晶体;b.液态SO2;c.液态醋酸;d.汞;e.固体BaSO4;f.稀硫酸;g.乙醇(C2H5OH);h.熔融的KNO3;i.NH4Cl晶体。请根据以上各物质的类别及特点回答下列问题(用字母序号)。
①以上物质能导电的是______________;
②以上物质属于电解质的是___________,属于强电解质的是_________;
③以上物质属于非电解质的是______________;
④以上物质除f外溶于水后形成的水溶液能导电的是___________,只能在水溶液中导电的电解质是______________。
(2)写出下列物质的电离方程式。
①HClO________________________________。
②H2CO3________________________________。
③NaHSO4溶液_________________________________________。
④NaHSO3溶液___________________________________。
⑤熔融NaHSO4_____________________________________。
【解析】(1)能否导电是看其是否存在自由移动的离子或自由电子,电解质和非电解质是依据化合物在水溶液中或熔融状态下能否导电而对化合物进行的分类,混合物和单质既不是电解质也不是非电解质。(2)可发生电离的共价化合物只有在水溶液中,在水分子的作用下才能电离。
【答案】(1)①d、f、h②a、c、e、h、i;a、e、h、i
③b、g④a、b、c、h、i;c、i
(2)①HClOH++ClO-
②H2CO3H++HCO3-,HCO3-H++CO32-
③NaHSO4Na++H++SO42-
④NaHSO3Na++HSO3-
⑤NaHSO4Na++HSO4-
题组B 能力提升练
1.(2021·潍坊高二检测)1mol·L-1的下列物质的溶液导电性最强的是( )。
A.CuSO4 B.NaCl C.CH3COOH D.NH3·H2O
【解析】选A。CuSO4和NaCl是强电解质,CH3COOH和NH3·H2O是弱电解质,相同浓度时CuSO4和NaCl溶液的导电性比CH3COOH和NH3·H2O溶液强。CuSO4和NaCl溶液的自由移动离子浓度相同,但CuSO4中的离子所带电荷多,所以导电性最强。
2.(2022•许昌高二检测)下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是( )。
A.强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物
C.强电解质熔化时都完全电离,弱电解质在水溶液中部分电离
D.强电解质不一定能导电,弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质弱
【解析】选D。HCl等共价化合物也属于强电解质,故A错误;强弱电解质与物质的溶解性没有必然的联系,如硫酸钡难溶于水却是强电解质,故B错误;强电解质熔化时不一定电离,如液态氯化氢,在水溶液中完全电离;弱电解质部分电离,溶液中还含有电解质分子,故C错误;强电解质不一定能导电,如固态氢氧化钠不导电;溶液的导电能力取决于溶液中自由移动离子浓度的大小,和电解质的强弱无直接关系,故D正确。
3.(2021•福建南安高二检测)对下列物质:①镁;②石墨;③熔融氯化钠;④盐酸;⑤稀硫酸;⑥氨水;⑦白磷;⑧硫酸钡;⑨冰醋酸;⑩二氧化碳,分类正确的是( )。
A.Ⅰ包含的物质有③④⑤⑧
B.Ⅱ中包含的物质是③
C.Ⅲ中包含的物质是①②③⑤⑥⑧
D.Ⅳ中包含的物质是⑥⑨⑩
【解析】选B。I为强电解质,④盐酸 和⑤稀硫酸属于混合物,不是化合物,故不是电解质,故A错误;③熔融氯化钠既能导电,又是强电解质,故B正确;金属单质①镁能导电,非金属单质②石墨能导电,③熔融氯化钠能导电,④盐酸和⑤稀硫酸能导电,⑥氨水也能导电,⑧硫酸钡无自由移动的离子,不能导电,故C错误;⑥氨水是混合物,不是电解质,⑨冰醋酸为弱酸,属于弱电解质,⑩二氧化碳自身不能电离,属于非电解质,故D错误。
4.(2021~2022河北保定高二上学期期末检测)在-50℃液氨中有电离平衡关系:2NH3(液)NH4++NH2-,两离子的平衡浓度均为1×10-15mol/L,下列对-50℃时液氨的离子积的表达中正确的是( )。
A.离子积是1×10-15
B.不加入其他物质,液氨中c(NH4+)=c(NH2-)
C.若液氨中放入NaNH2,其离于积不变
D.此液氨中放入NH4Cl,其离子积数值增加
【解析】BC。本题把水的离子积迁移到液氨中来。联系离子积的含义以及特点,则液氨的离子积应为c(NH4+)×c(NH2-)=10-30;离子积的大小只受温度影响,温度改变,则离子积改变,所以在加入NaNH2、NH4Cl等物质时,离子积不发生变化,但是影响其电离平衡。
5.已知:H2OOH-+H+,在25℃和100℃时水的Kw分别为1.0×10-14、2.5×10-13。下列说法不正确的是( )。
A.25℃时,纯水的pH=7呈中性
B.100℃时,纯水的pH<7呈酸性
C.纯水的c(H+)100℃大于25℃
D.100℃的纯水中c(H+)=c(OH-)
【解析】选B。25℃时,Kw=c(H+)×c(OH-)=1.0×10-14,c(H+)=10-7mol/L,pH=7,水呈中性,A项正确;100℃时,Kw=c(H+)×c(OH-)=2.5×10-13,c(H+)>10-7mol/L,pH<7,水呈酸性,B项错误;根据上述分析,c(H+)=10-7mol/L,100℃时c(H+)>10-7mol/L,所以纯水的c(H+)100℃大于25℃,C项正确;纯水呈中性,c(H+)=c(OH-),D项正确。
6.(双选)(2021·哈尔滨高二检测)如图表示溶液中c平(H+)与c平(OH-)的关系,下列判断错误的是( )。
A.两条曲线上任意点均有c平(H+)×c平(OH-)=Kw(T1)[或Kw(T2)]
B.M区域内任意点均有c平(H+)<c平(OH-)
C.图中T1>T2
D.XZ线上任意点均有c(H+)=10-7
【解析】选CD。由图象知,两曲线上的任意点均是平衡点,则在对应温度下,其水的离子积都相同,A正确;XZ连线的斜率是1,存在c平(H+)=c平(OH-),在X、Z连线的上方,c平(H+)<c平(OH-),在X、Z连线的下方,c平(H+)>c平(OH-),B正确;水的电离是吸热反应,升温促进水电离,c平(H+)、c平(OH-)及Kw都增大,所以T1<T2,C错误;X点时c平(H+)=10-7mol·L-1,Z点时c平(H+)>10-7mol·L-1,D错误。
7.水中存在着水的电离平衡。请回答下列问题:
(1)向水中加入0.1mol·L-1的盐酸,水的电离平衡向______方向移动(填“正”或“逆”)。
(2)25℃时,0.1mol·L-1的盐酸中,c平(H+)=________mol·L-1,c平(OH-)=____________mol·L-1,水电离出来的c水(H+)=____________mol·L-1。
(3)某温度下测得纯水中c平(H+)=2×10-7mol·L-1,则此时c平(OH-)=__________;该温度下向纯水中加盐酸使c平(H+)=5×10-6mol·L-1,则此时c平(OH-)=________。
【解析】(1)酸会抑制水的电离,水的电离平衡向逆向移动。(2)加入盐酸,抑制水的电离,水电离出的H+可忽略不计,溶液中c平(H+)=0.1mol·L-1,溶液中的c平(OH-)=mol·L-1=1.0×10-13mol·L-1,水电离出来的c水(H+)=c平(OH-)=1.0×10-13mol·L-1。(3)纯水中c平(H+)=c平(OH-),则c平(OH-)=2×10-7mol·L-1,则该温度下Kw=4×10-14mol2·L-2,加入盐酸后,c平(OH-)=mol·L-1=8×10-9mol·L-1。
【答案】(1)逆(2)0.1;1.0×10-13;1.0×10-13
(3)2×10-7mol·L-1;8×10-9mol·L-1
8.双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但H2O2比H2O更 显酸性。
(1)若把H2O2看成二元弱酸,请写出它在水中的电离方程式:__________________,______________________________。
(2)鉴于H2O2显弱酸性,它能同强碱作用生成正盐,在一定条件下也能生成酸式盐。请写出H2O2与Ba(OH)2作用生成盐的化学方程式__________________。
(3)水电离生成H3O+和OH-叫做水的自偶电离。同水一样,H2O2也有极弱的自偶电离,其自偶电离的方程式为____________________________________。
【解析】(1)H2O2看成是二元弱酸,电离方程式分两步进行,即H2O2H++HO2-,HO2-H++O22-。(2)H2O2相应的钡盐有两种:BaO2和Ba(HO2)2,相应反应的化学方程式为:H 2O2+Ba(OH)2BaO2+2H2O或2H2O2+Ba(OH)2Ba(HO2)2+2H2O。(3)根据H2O+H2OH3O++OH-的自偶电离知H2O2自偶电离的方程式为H2O2+H2O2H3O2++HO2-。
【答案】(1)H2O2H++HO2-;HO2-H++O22-
(2)H2O2+Ba(OH)2BaO2+2H2O或2H2O2+Ba(OH)2Ba(HO2)2+2H2O
(3)2H2O2H3O2++HO2-
题组C 培优拔尖练
1.实验表明,液态时,纯硫酸的导电性强于纯水。已知液态电解质都能像水那样自身电离而建立电离平衡(即像H2O+H2OH3O++OH-那样),且在一定温度下都有各自的离子积常数。则在25℃时,纯硫酸的离子积常数K和水的离子积常数KW关系为( )。
A.K>KW B.K=KW C.K<KW D.无法比较
【解析】选A。将纯硫酸类比于水找出纯硫酸的电离平衡是解此题的关键。类比于水,纯硫酸的电离平衡可写成:H2SO4+H2SO4H3SO4++HSO4-,则其离子积常数K=c(H3SO4+)·c(HSO4-)。根据题意,纯硫酸的导电性强于水,则硫酸中离子浓度大于纯水中离子的浓度,即K>KW。
2.(2021·余杭高二检测)HgCl2的稀溶液可作手术刀的消毒剂。已知熔融状态下的HgCl2不能导电,但HgCl2的稀溶液有弱的导电能力,下列关于HgCl2的叙述中正确的是( )。
A.HgCl2属于离子化合物
B.熔融状态下的HgCl2中存在Hg2+
C.HgCl2中只存在共价键
D.HgCl2中可能含有离子键
【解析】选C。熔融状态下的HgCl2不能导电 说明HgCl2是共价化合物,在熔融状态下不能电离出自由移动的Hg2+和Cl-。又因为HgCl2的稀溶液有弱的导电能力,说明HgCl2在水中部分电离,属于弱电解质。共价化合物中只含有共价键,不含有离子键,而离子化合物中一定含离子键,可能含共价键,也可能不含共价键,综上,只有C选项正确。
3.电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。下图是用KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。A、B、C、D示意图中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是( )。
【解析】选D。HCl为强电解质,CH3COOH为弱电解质,滴加NH3·H2O溶液,NH3·H2O先与HCl反应,生成同样为强电解质的NH4Cl,但溶液体积不断增大,溶液稀释了,所以电导率下降。当HCl被中和完后,NH3·H2O继续与CH3COOH弱电解质反应,生成CH3COONH4强电解质,所以电导率增大。HCl与CH3COOH均反应完后,继续滴加NH3·H2O弱电解质,电导率变化不大,因为溶液被稀释,有下降趋势。
4.常温下pH=6的盐酸和pH=6的NH4Cl溶液,其中由水电离出的c(H+)分别为xmol/L、ymol/L,则x与y的关系是( )。
A.x=y B.x>y C.x=10-2y D.x=102y
【解析】选C。常温下,pH=6的盐酸由水电离出的c(H+)为10-8,pH=6的NH4Cl溶液由水电离出的c(H+)为10-6,因此,x与y的关系是x=10-2y。
5.现有下列物质:①100℃纯水;②25℃0.1mol·L-1HCl溶液;③25℃0.1mol·L-1KOH溶液;④25℃0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液。
(1)这些物质与25℃纯水相比,能促进水的电离的是__________(填序号,下同),能抑制水的电离的是________,水电离的c水(OH-)等于溶液中c平(OH-)的是____________,水电离的c水(H+)等于溶液中c平(H+)的是____________。
(2)从②和③溶液中水的电离程度相等,进而可推出的结论是同一温度下,____________时,水的电离度相等。
【解析】水的电离过程吸热,升温时促进水的电离,酸或碱抑制水的电离;强酸溶液中,由于酸电离出的c酸(H+)远大于水电离出的c水(H+),酸电离的c酸(H+)可看成溶液中的c平(H+);强碱溶液中,由于碱电离的c碱(OH-)远大于水电离的c水(OH-),碱电离的c碱(OH-)可看成溶液中的c平(OH-)。
【答案】(1)①;②③④;①②;①③④(2)酸溶液中的c酸(H+)等于碱溶液中的c碱(OH-)
6.(1)向水中加入NaOH溶液,水的电离平衡_____移动(填“向左”、“向右”、“不”,下同)。向水中加入Na、,水的电离平衡_____移动。向水中加入Na2CO3溶液,水的电离平衡_____移动。
(2)向水中加入氨水,水的电离平衡_____移动。向水中通入氨气,水的电离平衡_____移动。
(3)氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,加入少量固体NaCl,水的电离平衡_____移动。
(4)用惰性电极电解硫酸铜溶液过程中,溶液的pH逐渐_____(填“变大”、“变小”或“不变”),水的电离平衡_____移动。
【解析】(1)水中存在如下电离平衡:H2OH++OH-,NaOH溶液,增大了c(OH-),水的电离平衡逆向移动。加入Na,Na与水电离出的H+反应,使溶液中的c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。加入Na2CO3溶液,CO32-结合水电离出的H+,使水的电离平衡向右移动。(2)水中存在如下电离平衡:H2OH++OH-,加入氨水,增大了c(OH-),水的电离平衡逆向移动。通入氨气,氨气结合水电离出的H+,使溶液中的c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。(3)氯气溶于水存在如下平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,当加入饱和NaCl溶液时,c(Cl-)增大,使平衡逆向移动,c(H+)减小,则水的电离平衡H2OH++OH-正向移动。(4)水的电离平衡为:H2OH++OH-,用惰性电极电解硫酸铜溶液过程中,OH-移向阳极,发生氧化反应生成O2,水的电离平衡向右移动,使溶液c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性,pH逐渐变小。
【答案】(1)向左,向右,向右(2)向左,向右(3)向右(4)变小,向右
第14讲 水的电离 电解质在水溶液中的存在形态
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1.理解水的电离过程以及水的离子积常数的含义,并能应用水的离子积常数进行相关计算。
2.知道强、弱电解质的区别,理解弱电解质电离平衡的含义。
3.能够书写常见弱电解质的电离方程式。
1.认识水的电离存在电离平衡;了解水的电离平衡的影响因素,会分析水的电离平衡移动;理解水的离子积常数,并能进行相关计算。
2.通过分析、推理等方法了解强、弱电解质的电离特点,会书写常见弱电解质的电离方程式。
知识精讲
知识点01 水的电离
1.水的电离
(1)电离特点:微弱,可逆过程。
(2)电离方程式:H2OH++OH-
(3)电离热效应:吸热过程
2.水的离子积常数
(1)表达式:KW=c平(H+)·c平(OH-)
(2)影响因素
影响因素
条件改变
平衡移动
c平(H+)
c平(OH-)
KW
温度
升高温度
向右
增大
增大
变大
降低温度
向左
减小
减小
变小
酸碱性
加酸
向左
增大
减小
不变
加碱
向左
减小
增大
不变
【即学即练1】在水中存在H2OH++OH-平衡,下列操作中不会使这一平衡发生移动的是( )。
A.加入NaOH B.加入CH3COOH
C.加入NaCl D.升温
【解析】选C。因电离是吸热过程,所以升高温度可使平衡向右移动。加入酸(H+)或碱(OH-),溶液中c(H+)或c(OH-)增大,水的电离平衡向左移动;加入NaCl时,溶液中c(H+)或c(OH-)不变,Na+和Cl-对水的电离平衡无影响,平衡不发生移动。
知识点02 电解质在水溶液中的存在状态
1.强、弱电解质的概念
(1)强电解质:在稀的水溶液中完全电离的电解质。
(2)弱电解质:溶于水时部分电离的电解质。
2.电解质与物质类别及在水溶液中的存在形态
(1)强电解质和弱电解质
(2)电离方程式
①连接符号:强电解质用“”,弱电解质用“”。
②实例
电解质
电离方程式
NaCl
NaClNa++Cl-
醋酸
CH3COOHCH3COO-+H+
一水合氨
NH3·H2ONH4++OH-
3.溶剂化作用
(1)概念:溶质分子或离子与溶剂分子相互吸引的作用。
(2)电解液中的溶质微粒形态存在:水合离子或水合分子。
【即学即练2】(2021年1月•浙江学考真题)下列物质属于强电解质的是( )。
A.KOH B.H2CO3 C.SO3 D.C2H6
【解析】选A。KOH为强电解质,H2CO3为弱电解质,SO3和C2H6都是非电解质
能力拓展
考法01 水的电离平衡移动
【典例1】(双选)已知,25℃时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-ΔH>0,下列叙述正确的是( )。
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c平(OH-)降低
B.将水加热,KW 不变
C.向水中加入少量固体Na,平衡正向移动,c平(H+)降低
D.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c平(H+)增大,KW不变
【解析】选CD。水的电离平衡遵循化学平衡的一般规律,因此在水中加入物质,若增加OH-或H+,则水的电离平衡逆向移动;若消耗OH-或H+,则水的电离平衡正向移动。加入稀氨水,OH-浓度增大,平衡逆向移动,故A 错误;加入的金属钠结合H+生成H2使H+浓度降低,平衡正向移动,故C正确;因水的电离正向是吸热的,故升高温度,KW增大;温度不变,KW不变;故 B错误,D正确。
【知识拓展】水的电离平衡及影响因素
1.水的电离方程式:H2OH++OH- ΔH>0
2.水的电离平衡移动
影响因素
水的电离平衡移动
影响结果
方向
原因
KW
c平(H+)
变化
c平(OH-)
变化
c平(H+)与c平(OH-)
的关系
温度
升温
右移
水的电离过程吸热
增大
增大
增大
c平(H+)=c平(OH-)
降温
左移
减小
减小
减小
c平(H+)=c平(OH-)
外加
酸碱
加酸
左移
增大c平(H+)
不变
增大
减小
c平(H+)>c平(OH-)
加碱
左移
增大c平(OH-)
不变
减小
增大
c平(H+)<c平(OH-)
外加活泼金属
右移
金属消耗水电离出的H+
不变
减小
增大
c平(H+)<c平(OH-)
3.特别提醒
(1)影响水的电离平衡的酸和碱,不只有强酸、强碱,弱酸、弱碱也能影响水的电离平衡;水中加入酸(或碱)后,溶液中c平(H+)[或c平(OH-)]虽然增大,但Kw仍不变。
(2)不管是纯水还是在酸、碱、盐溶液中,水电离产生的c水(H+)和c水(OH-)始终相等。
考法02 强电解质和弱电解质
【典例2】醋酸铅因有甜味而被称为“铅糖”,它有毒但能入药,又知(CH3COO)2Pb可溶于水,硝酸铅与醋酸钠溶液反应的离子方程式为Pb2++2CH3COO-(CH3COO)2Pb。下列有关说法中不正确的是( )。
A.0.1mol·L-1的“铅糖”溶液中c(Pb2+)<0.1mol·L-1
B.“铅糖”是强电解质
C.“铅糖”是共价化合物
D.“铅糖”的溶液可能不导电
【解析】选B。醋酸铅是弱电解质,存在部分电离,0.1mol·L-1的“铅糖”溶液中c(Pb2+)<0.1mol·L-1,A正确;(CH3COO)2Pb溶液中存在电离平衡,属于弱电解质,B错误;醋酸铅是弱电解质,溶液中存在分子,是共价化合物,C正确;醋酸铅是弱电解质,醋酸铅是共价化合物,溶解性小,溶液中离子浓度很小,“铅糖”的溶液可能不导电,D正确。
【知识拓展】电解质的分类与电离
1.强电解质和弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
概念
溶于水时完全电离的电解质
溶于水后只有部分电离的电解质
化合物类型
离子化合物、共价化合物
共价化合物
电离程度
完全电离
部分电离
溶液中存
在的微粒
溶质阴阳离子、水分子、无溶质分子
溶质阴阳离子、溶质分子、
以及水分子
典型
代表物
强酸:HNO3、H2SO4等;
强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等;
大多数盐(包括难溶性盐);
弱酸:H2CO3、CH3COOH、HClO等;
弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2等;
水:H2O
(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离子的浓度和离子所带电荷多少决定,很稀的强电解质溶液导电性很弱,浓度较大的弱电解质溶液导电性可能较强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱。
考法03 电离方程式的书写及判断
【典例3】(2021•四川乐山高二检测)在以下各种情形下,下列电离方程式的书写正确的是( )。
A.熔融状态下的NaHSO4电离:NaHSO4Na++H++SO42-
B.Fe(OH)3的电离:Fe(OH)3Fe3++3OH-
C.H2CO3的电离:H2CO32H++CO32-
D.水溶液中的NaHSO4电离:NaHSO4Na++HSO4-
【解析】选B。硫酸氢根离子在熔融状态下不能拆,熔融状态下的NaHSO4电离,电离方程式:NaHSO4Na++HSO42-,故A错误;氢氧化铁为弱电解质,部分电离,Fe(OH)3的电离,电离方程式:Fe(OH)3Fe3++3OH-,故B正确;碳酸为多元弱酸分步电离,以第一步为主,H2CO3的电离,电离方程式:H2CO3H++HCO32-,故C错误;硫酸氢根离子在水溶液中完全电离,水溶液中的NaHSO4电离,电离方程式:NaHSO4Na++H++SO42-,故D错误。
【知识拓展】电离方程式的书写
1.强电解质
(1)特点:完全电离,电离方程式写“”
(2)典型实例
①H2SO42H++SO42-
②NaOHNa++OH-
③NaHSO4Na++H++SO42-
2.弱电解质
(1)一元弱酸或弱碱:不完全电离,电离方程式写“”
①CH3COOHCH3COO-+H+
②NH3·H2ONH4++OH-
(2)多元弱酸:分步电离,以第一步为主,电离方程式写“”
①H2CO3H++HCO3-(主)
②HCO3-H++CO32-(次)
(3)多元弱碱:分步电离,用一步电离表示,且电离方程式写“”
①Cu(OH)2Cu2++2OH-
②Fe(OH)3Fe3++3OH-
考法04 水电离出的c平(H+)或c平(OH-)
【典例4】(双选)在相同温度下,0.01mol·L-1NaOH溶液和0.01mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是( )。
A.由水电离出的c平(H+)相等
B.由水电离出的c平(H+)都是1.0×10-12mol·L-1
C.由水电离出的c平(OH-)都是0.01mol·L-1
D.两者都抑制了水的电离
【解析】选AD。向水中加入NaOH溶液和盐酸,水的电离平衡都逆向移动,都抑制水的电离。若该温度下水的离子积常数为Kw,则在0.01mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离的c平(H+)==mol·L-1。在0.01mol·L-1的HCl溶液中,由水电离出的c平(H+)=c平(OH-)=mol·L-1,二者由水电离出的c平(H+)和c平(OH-)相等,在25℃时都等于1.0×10-12mol·L-1,但是不等于0.01mol·L-1。
【知识拓展】水电离出的c平(H+)或c平(OH-)的计算思路
KW表达式中c平(H+)、c平(OH-)均表示整个溶液中总物质的量浓度,但是一般情况下有:
(1)稀酸溶液中,c平(OH-)来自水的电离,故水电离出的c平(H+)水=c平(OH-)溶液=。当忽略水电离出的c平(H+)水时,c平(H+)溶液=c平(H+)酸。
(2)稀碱溶液中,c平(H+)来自水的电离,故水电离出的c平(OH-)水=c平(H+)溶液=。当忽略水电离出的c平(OH-)水时,c平(OH-)溶液=c平(OH-)碱。
(3)反应条件改变,水的电离平衡发生移动;但由水电离出的c平(H+)与水电离出的c平(OH-)一定相等。
(4)相同温度下,若酸溶液中的c平(H+)等于碱溶液中的c平(OH-),则酸溶液与碱溶液中水电离出的c平(H+)或c平(OH-)相等。
分层提分
题组A 基础过关练
1.下列物质分类组合正确的是( )。
A
B
C
D
强电解质
HBr
FeCl3
H3PO4
Ca(OH)2
弱电解质
HF
HCOOH
BaSO4
HI
非电解质
NH3
Cu
H2O
C2H5OH
【解析】选A。B项,Cu既不是电解质也不是非电解质;C项,H3PO4为弱酸(弱电解质),BaSO4为强电解质;D项,HI为强电解质。
2.区别强弱电解质的根本标准是( )。
A.电离程度 B.化学价键类型
C.物质状态 D.溶液导电能力
【解析】选A。强电解质在水溶液中能够完全电离,而弱电解质在水溶液中能够部分电离,所以区别它们的根本标准是电离程度。
3.(2021~2022学年宝鸡高二上学期期中检测)在某温度时,测得纯水中的c平(H+)=2.4×10-7mol/L,则纯水中的c平(OH-)为( )。
A.2.4×10-7mol/L B.0.1×10-7mol/L
C.mol/L D.c平(OH-)无法确定
【解析】选A。纯水中水电离出的c平(H+)=c平(OH-)=2.4×10-7mol/L。
4.纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度,前者和后者的关系是( )。
A.前者大 B.相等 C.前者小 D.不能肯定
【解析】C。由于水的电离过程是一个吸热的过程,故而,升高温度,会促进水的电离,80℃的水要比25℃时的水电离程度大,故而氢离子浓度也较大。
5.常温下,在0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,水的离子积是( )。
A.1×10-14mol2·L-2 B.1×10-13 mol2·L-2
C.1.32×10-14mol2·L-2 D.1.32×10-15mol2·L-2
【解析】选A。在一定温度下,水的离子积是一个常数,它不仅适用于纯水,也适用于稀的酸、碱、盐的溶液。
6.(2022·上海金山区高二检测)在水溶液中,书写正确的电离方程式是( )。
A.CH3COOHCH3COO-+H+
B.KHSO4H++HSO4-
C.H2CO32H++CO32-
D.H2SO32H++SO32-
【解析】选A。醋酸是弱酸,不能完全电离,要用可逆号,电离方程式为:CH3COOHCH3COO-+H+,A项正确;硫酸氢钾是强酸酸式盐,在水溶液中能完全电离出氢离子、钾离子和硫酸根离子,B项错误;碳酸是二元弱酸,分两步电离,H2CO3H++HCO3-,HCO3-H++CO32-,C项错误;亚硫酸是二元弱酸,分两步电离,H2SO3H++HSO3-,HSO3-H++SO32-,D项错误。
7.已知95℃时水的离子积Kw=1×10-12,25℃时Kw=1×10-14,回答下列问题:
(1)95℃时水的电离常数____(填“>”“=”或“<”)25℃时水的电离常数。
(2)95℃纯水中c平(H+)____(填“>”、“=”或“<”)c平(OH-)。
【解析】(1)因为此温度下的KW=1.0×10-12大于25℃时的KW=1.0×10-14,说明此温度高于25℃;(2)只要是纯水中,不管温度高低,水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度是相等的,即95℃纯水中c平(H+)=c平(OH-)。
【答案】(1)>(2)=
8.自然界中到处都存在着电解质,各种各样的电解质已经在工农业生产和社会生活中起到了愈来愈广泛的应用。据此,分析以下关于电解质的几个问题。
(1)现有以下物质:a.NaCl晶体;b.液态SO2;c.液态醋酸;d.汞;e.固体BaSO4;f.稀硫酸;g.乙醇(C2H5OH);h.熔融的KNO3;i.NH4Cl晶体。请根据以上各物质的类别及特点回答下列问题(用字母序号)。
①以上物质能导电的是______________;
②以上物质属于电解质的是___________,属于强电解质的是_________;
③以上物质属于非电解质的是______________;
④以上物质除f外溶于水后形成的水溶液能导电的是___________,只能在水溶液中导电的电解质是______________。
(2)写出下列物质的电离方程式。
①HClO________________________________。
②H2CO3________________________________。
③NaHSO4溶液_________________________________________。
④NaHSO3溶液___________________________________。
⑤熔融NaHSO4_____________________________________。
【解析】(1)能否导电是看其是否存在自由移动的离子或自由电子,电解质和非电解质是依据化合物在水溶液中或熔融状态下能否导电而对化合物进行的分类,混合物和单质既不是电解质也不是非电解质。(2)可发生电离的共价化合物只有在水溶液中,在水分子的作用下才能电离。
【答案】(1)①d、f、h②a、c、e、h、i;a、e、h、i
③b、g④a、b、c、h、i;c、i
(2)①HClOH++ClO-
②H2CO3H++HCO3-,HCO3-H++CO32-
③NaHSO4Na++H++SO42-
④NaHSO3Na++HSO3-
⑤NaHSO4Na++HSO4-
题组B 能力提升练
1.(2021·潍坊高二检测)1mol·L-1的下列物质的溶液导电性最强的是( )。
A.CuSO4 B.NaCl C.CH3COOH D.NH3·H2O
【解析】选A。CuSO4和NaCl是强电解质,CH3COOH和NH3·H2O是弱电解质,相同浓度时CuSO4和NaCl溶液的导电性比CH3COOH和NH3·H2O溶液强。CuSO4和NaCl溶液的自由移动离子浓度相同,但CuSO4中的离子所带电荷多,所以导电性最强。
2.(2022•许昌高二检测)下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是( )。
A.强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物
C.强电解质熔化时都完全电离,弱电解质在水溶液中部分电离
D.强电解质不一定能导电,弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质弱
【解析】选D。HCl等共价化合物也属于强电解质,故A错误;强弱电解质与物质的溶解性没有必然的联系,如硫酸钡难溶于水却是强电解质,故B错误;强电解质熔化时不一定电离,如液态氯化氢,在水溶液中完全电离;弱电解质部分电离,溶液中还含有电解质分子,故C错误;强电解质不一定能导电,如固态氢氧化钠不导电;溶液的导电能力取决于溶液中自由移动离子浓度的大小,和电解质的强弱无直接关系,故D正确。
3.(2021•福建南安高二检测)对下列物质:①镁;②石墨;③熔融氯化钠;④盐酸;⑤稀硫酸;⑥氨水;⑦白磷;⑧硫酸钡;⑨冰醋酸;⑩二氧化碳,分类正确的是( )。
A.Ⅰ包含的物质有③④⑤⑧
B.Ⅱ中包含的物质是③
C.Ⅲ中包含的物质是①②③⑤⑥⑧
D.Ⅳ中包含的物质是⑥⑨⑩
【解析】选B。I为强电解质,④盐酸 和⑤稀硫酸属于混合物,不是化合物,故不是电解质,故A错误;③熔融氯化钠既能导电,又是强电解质,故B正确;金属单质①镁能导电,非金属单质②石墨能导电,③熔融氯化钠能导电,④盐酸和⑤稀硫酸能导电,⑥氨水也能导电,⑧硫酸钡无自由移动的离子,不能导电,故C错误;⑥氨水是混合物,不是电解质,⑨冰醋酸为弱酸,属于弱电解质,⑩二氧化碳自身不能电离,属于非电解质,故D错误。
4.(2021~2022河北保定高二上学期期末检测)在-50℃液氨中有电离平衡关系:2NH3(液)NH4++NH2-,两离子的平衡浓度均为1×10-15mol/L,下列对-50℃时液氨的离子积的表达中正确的是( )。
A.离子积是1×10-15
B.不加入其他物质,液氨中c(NH4+)=c(NH2-)
C.若液氨中放入NaNH2,其离于积不变
D.此液氨中放入NH4Cl,其离子积数值增加
【解析】BC。本题把水的离子积迁移到液氨中来。联系离子积的含义以及特点,则液氨的离子积应为c(NH4+)×c(NH2-)=10-30;离子积的大小只受温度影响,温度改变,则离子积改变,所以在加入NaNH2、NH4Cl等物质时,离子积不发生变化,但是影响其电离平衡。
5.已知:H2OOH-+H+,在25℃和100℃时水的Kw分别为1.0×10-14、2.5×10-13。下列说法不正确的是( )。
A.25℃时,纯水的pH=7呈中性
B.100℃时,纯水的pH<7呈酸性
C.纯水的c(H+)100℃大于25℃
D.100℃的纯水中c(H+)=c(OH-)
【解析】选B。25℃时,Kw=c(H+)×c(OH-)=1.0×10-14,c(H+)=10-7mol/L,pH=7,水呈中性,A项正确;100℃时,Kw=c(H+)×c(OH-)=2.5×10-13,c(H+)>10-7mol/L,pH<7,水呈酸性,B项错误;根据上述分析,c(H+)=10-7mol/L,100℃时c(H+)>10-7mol/L,所以纯水的c(H+)100℃大于25℃,C项正确;纯水呈中性,c(H+)=c(OH-),D项正确。
6.(双选)(2021·哈尔滨高二检测)如图表示溶液中c平(H+)与c平(OH-)的关系,下列判断错误的是( )。
A.两条曲线上任意点均有c平(H+)×c平(OH-)=Kw(T1)[或Kw(T2)]
B.M区域内任意点均有c平(H+)<c平(OH-)
C.图中T1>T2
D.XZ线上任意点均有c(H+)=10-7
【解析】选CD。由图象知,两曲线上的任意点均是平衡点,则在对应温度下,其水的离子积都相同,A正确;XZ连线的斜率是1,存在c平(H+)=c平(OH-),在X、Z连线的上方,c平(H+)<c平(OH-),在X、Z连线的下方,c平(H+)>c平(OH-),B正确;水的电离是吸热反应,升温促进水电离,c平(H+)、c平(OH-)及Kw都增大,所以T1<T2,C错误;X点时c平(H+)=10-7mol·L-1,Z点时c平(H+)>10-7mol·L-1,D错误。
7.水中存在着水的电离平衡。请回答下列问题:
(1)向水中加入0.1mol·L-1的盐酸,水的电离平衡向______方向移动(填“正”或“逆”)。
(2)25℃时,0.1mol·L-1的盐酸中,c平(H+)=________mol·L-1,c平(OH-)=____________mol·L-1,水电离出来的c水(H+)=____________mol·L-1。
(3)某温度下测得纯水中c平(H+)=2×10-7mol·L-1,则此时c平(OH-)=__________;该温度下向纯水中加盐酸使c平(H+)=5×10-6mol·L-1,则此时c平(OH-)=________。
【解析】(1)酸会抑制水的电离,水的电离平衡向逆向移动。(2)加入盐酸,抑制水的电离,水电离出的H+可忽略不计,溶液中c平(H+)=0.1mol·L-1,溶液中的c平(OH-)=mol·L-1=1.0×10-13mol·L-1,水电离出来的c水(H+)=c平(OH-)=1.0×10-13mol·L-1。(3)纯水中c平(H+)=c平(OH-),则c平(OH-)=2×10-7mol·L-1,则该温度下Kw=4×10-14mol2·L-2,加入盐酸后,c平(OH-)=mol·L-1=8×10-9mol·L-1。
【答案】(1)逆(2)0.1;1.0×10-13;1.0×10-13
(3)2×10-7mol·L-1;8×10-9mol·L-1
8.双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但H2O2比H2O更 显酸性。
(1)若把H2O2看成二元弱酸,请写出它在水中的电离方程式:__________________,______________________________。
(2)鉴于H2O2显弱酸性,它能同强碱作用生成正盐,在一定条件下也能生成酸式盐。请写出H2O2与Ba(OH)2作用生成盐的化学方程式__________________。
(3)水电离生成H3O+和OH-叫做水的自偶电离。同水一样,H2O2也有极弱的自偶电离,其自偶电离的方程式为____________________________________。
【解析】(1)H2O2看成是二元弱酸,电离方程式分两步进行,即H2O2H++HO2-,HO2-H++O22-。(2)H2O2相应的钡盐有两种:BaO2和Ba(HO2)2,相应反应的化学方程式为:H 2O2+Ba(OH)2BaO2+2H2O或2H2O2+Ba(OH)2Ba(HO2)2+2H2O。(3)根据H2O+H2OH3O++OH-的自偶电离知H2O2自偶电离的方程式为H2O2+H2O2H3O2++HO2-。
【答案】(1)H2O2H++HO2-;HO2-H++O22-
(2)H2O2+Ba(OH)2BaO2+2H2O或2H2O2+Ba(OH)2Ba(HO2)2+2H2O
(3)2H2O2H3O2++HO2-
题组C 培优拔尖练
1.实验表明,液态时,纯硫酸的导电性强于纯水。已知液态电解质都能像水那样自身电离而建立电离平衡(即像H2O+H2OH3O++OH-那样),且在一定温度下都有各自的离子积常数。则在25℃时,纯硫酸的离子积常数K和水的离子积常数KW关系为( )。
A.K>KW B.K=KW C.K<KW D.无法比较
【解析】选A。将纯硫酸类比于水找出纯硫酸的电离平衡是解此题的关键。类比于水,纯硫酸的电离平衡可写成:H2SO4+H2SO4H3SO4++HSO4-,则其离子积常数K=c(H3SO4+)·c(HSO4-)。根据题意,纯硫酸的导电性强于水,则硫酸中离子浓度大于纯水中离子的浓度,即K>KW。
2.(2021·余杭高二检测)HgCl2的稀溶液可作手术刀的消毒剂。已知熔融状态下的HgCl2不能导电,但HgCl2的稀溶液有弱的导电能力,下列关于HgCl2的叙述中正确的是( )。
A.HgCl2属于离子化合物
B.熔融状态下的HgCl2中存在Hg2+
C.HgCl2中只存在共价键
D.HgCl2中可能含有离子键
【解析】选C。熔融状态下的HgCl2不能导电 说明HgCl2是共价化合物,在熔融状态下不能电离出自由移动的Hg2+和Cl-。又因为HgCl2的稀溶液有弱的导电能力,说明HgCl2在水中部分电离,属于弱电解质。共价化合物中只含有共价键,不含有离子键,而离子化合物中一定含离子键,可能含共价键,也可能不含共价键,综上,只有C选项正确。
3.电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。下图是用KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。A、B、C、D示意图中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是( )。
【解析】选D。HCl为强电解质,CH3COOH为弱电解质,滴加NH3·H2O溶液,NH3·H2O先与HCl反应,生成同样为强电解质的NH4Cl,但溶液体积不断增大,溶液稀释了,所以电导率下降。当HCl被中和完后,NH3·H2O继续与CH3COOH弱电解质反应,生成CH3COONH4强电解质,所以电导率增大。HCl与CH3COOH均反应完后,继续滴加NH3·H2O弱电解质,电导率变化不大,因为溶液被稀释,有下降趋势。
4.常温下pH=6的盐酸和pH=6的NH4Cl溶液,其中由水电离出的c(H+)分别为xmol/L、ymol/L,则x与y的关系是( )。
A.x=y B.x>y C.x=10-2y D.x=102y
【解析】选C。常温下,pH=6的盐酸由水电离出的c(H+)为10-8,pH=6的NH4Cl溶液由水电离出的c(H+)为10-6,因此,x与y的关系是x=10-2y。
5.现有下列物质:①100℃纯水;②25℃0.1mol·L-1HCl溶液;③25℃0.1mol·L-1KOH溶液;④25℃0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液。
(1)这些物质与25℃纯水相比,能促进水的电离的是__________(填序号,下同),能抑制水的电离的是________,水电离的c水(OH-)等于溶液中c平(OH-)的是____________,水电离的c水(H+)等于溶液中c平(H+)的是____________。
(2)从②和③溶液中水的电离程度相等,进而可推出的结论是同一温度下,____________时,水的电离度相等。
【解析】水的电离过程吸热,升温时促进水的电离,酸或碱抑制水的电离;强酸溶液中,由于酸电离出的c酸(H+)远大于水电离出的c水(H+),酸电离的c酸(H+)可看成溶液中的c平(H+);强碱溶液中,由于碱电离的c碱(OH-)远大于水电离的c水(OH-),碱电离的c碱(OH-)可看成溶液中的c平(OH-)。
【答案】(1)①;②③④;①②;①③④(2)酸溶液中的c酸(H+)等于碱溶液中的c碱(OH-)
6.(1)向水中加入NaOH溶液,水的电离平衡_____移动(填“向左”、“向右”、“不”,下同)。向水中加入Na、,水的电离平衡_____移动。向水中加入Na2CO3溶液,水的电离平衡_____移动。
(2)向水中加入氨水,水的电离平衡_____移动。向水中通入氨气,水的电离平衡_____移动。
(3)氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,加入少量固体NaCl,水的电离平衡_____移动。
(4)用惰性电极电解硫酸铜溶液过程中,溶液的pH逐渐_____(填“变大”、“变小”或“不变”),水的电离平衡_____移动。
【解析】(1)水中存在如下电离平衡:H2OH++OH-,NaOH溶液,增大了c(OH-),水的电离平衡逆向移动。加入Na,Na与水电离出的H+反应,使溶液中的c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。加入Na2CO3溶液,CO32-结合水电离出的H+,使水的电离平衡向右移动。(2)水中存在如下电离平衡:H2OH++OH-,加入氨水,增大了c(OH-),水的电离平衡逆向移动。通入氨气,氨气结合水电离出的H+,使溶液中的c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。(3)氯气溶于水存在如下平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,当加入饱和NaCl溶液时,c(Cl-)增大,使平衡逆向移动,c(H+)减小,则水的电离平衡H2OH++OH-正向移动。(4)水的电离平衡为:H2OH++OH-,用惰性电极电解硫酸铜溶液过程中,OH-移向阳极,发生氧化反应生成O2,水的电离平衡向右移动,使溶液c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性,pH逐渐变小。
【答案】(1)向左,向右,向右(2)向左,向右(3)向右(4)变小,向右
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