高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 弱电解质的电离 盐类的水解第1课时导学案

第2节　弱电解质的电离　盐类的水解

第1课时　弱电解质的电离平衡

1．电离平衡常数

(1)定义：在一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离生成的各种离子的浓度(次方)的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数，这个常数称为电离平衡常数，简称电离常数。

(2)表达式：一元弱酸：CH3COOHCH3COO－＋H＋

Ka＝。

一元弱碱：NH3·H2ONH＋OH－

Kb＝。

(3)意义：电离常数表征了弱电解质的电离能力，根据相同温度下电离常数的大小可以判断弱电解质电离能力的相对强弱。

(4)电离平衡常数的特点

①电离平衡常数只与温度有关，与浓度无关，且升高温度K值增大。

②相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，对应的酸性(或碱性)越强。

③多元弱酸是分步电离，逐级减小且一般相差很大，Ka1≫Ka2，故溶液中的

c平(H＋)主要由第一步电离程度决定。

④多元弱碱的电离比较复杂，一般看作是一步电离。

2．电离度

(1)定义：弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数的百分率，称为电离度，用α表示。

(2)表达式：α＝×100%。

(3)影响因素：弱电解质的电离度与溶液的浓度有关，一般而言，浓度越大，电离度越小；浓度越小，电离度越大。

3．影响电离平衡的因素

(1)弱电解质的电离平衡

①概念：在一定条件(如温度、浓度)下，当弱电解质分子电离出离子的速率与离子结合成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，叫做电离平衡。

②特点：电离平衡是动态平衡，服从化学平衡的一般规律。

(2)内因：由弱电解质本身的性质决定的。

(3)外因

微点拨：弱电解质电离遵循“越稀越电离，越热越电离”的规律。

1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)当CH3COOH在水溶液中达到电离平衡时：c平(CH3COOH)＝c平(H＋)＝c平(CH3COO－)。(　　)

(2)向氨水中滴加酚酞变红色，说明NH3·H2O是弱电解质。(　　)

(3)NaHCO3溶液中存在电离平衡：NaHCO3Na＋＋HCO。(　　)

(4)H2CO3的电离常数表达式Ka＝。(　　)

(5)相同温度下，Ka(HF)＞Ka(CH3COOH)，说明酸性：HF＞CH3COOH。(　　)

提示：(1)×　弱电解质电离平衡时，溶质分子浓度和离子浓度不一定相等。

(2)×　氨水使酚酞变红，说明溶液中含有OH－，不能说明NH3·H2O部分电离。

(3)×　NaHCO3的电离方程式为NaHCO3===Na＋＋HCO，HCOH＋＋CO。

(4)×　Ka1(H2CO3)＝，Ka2(HCO)＝。

(5)√

2．下列关于电离常数(Ka)的说法正确的是(　　)

A．电离常数只与温度有关，升高温度，Ka值减小

B．电离常数Ka与温度无关

C．相同温度下，电离常数(Ka)越小，表示弱电解质的电离能力越弱

D．多元弱酸各步电离常数大小关系为Ka1<Ka2<Ka3

C　[电离常数只与温度有关，与浓度、压强等无关，电离属于吸热过程，升高温度，促进电离，Ka值增大，A、B错误；电离常数可衡量弱电解质的电离能力，Ka值越大，电离程度越大，则同温下电离常数越小，表示弱电解质的电离能力越弱，C正确；多元弱酸分步电离，且以第一步电离为主，每一步电离对下一步电离起抑制作用，则各步电离常数大小关系为Ka1>Ka2>Ka3，D错误。]

3．在0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中，要促进醋酸电离，且使c平(H＋)增大，应采取的措施是(　　)

A．升高温度

B．加适量水

C．加入0.1 mol·L－1NaOH溶液

D．加入0.1 mol·L－1HCl溶液

A　[CH3COOHCH3COO－＋H＋为吸热过程，升高温度平衡正向移动，c平(H＋)增大。]

电离平衡常数的应用

(素养养成——证据推理与模型认知)

某化学兴趣小组欲探究盐溶液的酸碱性，他们选择了三种试剂分别为0.1 mol·L－1的NaHSO4溶液、0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液和0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液。

1．三种溶液中哪种溶液呈酸性？设计简单的实验证明。

提示：NaHSO4溶液呈酸性。可取适量溶液于一试管中，向其中加入适量的紫色石蕊试液，溶液变红，或加入适量碳酸氢钠溶液产生气泡。

2．三种溶液中哪种溶液碱性最强？用离子方程式说明它呈碱性的原因。

提示：碱性最强的是Na2CO3溶液。原因是CO＋H2OHCO＋OH－，HCO＋H2OH2CO3＋OH－。

3．在预测NaHCO3溶液的酸碱性时，甲同学认为NaHCO3为酸式盐，应呈酸性；乙同学认为HCO会水解，溶液应呈碱性；丙同学认为HCO既会发生电离又会发生水解，溶液的酸碱性取决于电离程度、水解程度的相对大小。上述三位同学的观点哪个是正确的？

提示：丙同学。在NaHCO3溶液中：HCOH＋＋CO、HCO＋H2OH2CO3＋OH－，由于HCO的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性。

1．判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，相同温度下，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。

2．判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律，如25 ℃时，Ka(HCOOH)＝1.77×10－4 mol·L－1，Ka(HCN)＝4.9×10－10 mol·L－1，故知HCOOH＋NaCN===HCN＋HCOONa。

3．利用电离常数可近似计算出弱酸、弱碱溶液中c平(H＋)或c平(OH－)(忽略水的电离)。

1．在相同温度下，三种弱酸的电离常数(mol·L－1)如下：HF(6.8×10－4)、CH3COOH(1.7×10－5)、HClO(4.7×10－8)。则三种酸的酸性最强的是(　　)

A．HF　　 B．CH3COOH

C．HClO D．无法确定

A　[Ka(HF)＞Ka(CH3COOH)＞Ka(HClO)，故酸性：HF＞CH3COOH＞HClO。]

2．相同温度下，根据三种酸的电离平衡常数，下列判断正确的是(　　)

A．三种酸的酸性强弱关系：HX>HY>HZ

B．反应HZ＋Y－===HY＋Z－能够发生

C．由电离平衡常数可以判断，HZ属于强酸，HX和HY属于弱酸

D．相同温度下，1 mol·L－1 HX溶液的电离平衡常数大于0.1 mol·L－1HX溶液的电离平衡常数

B　[电离平衡常数越大，酸性越强，三种酸的酸性强弱关系：HX<HY<HZ，故A错误；根据强酸制弱酸原理，反应HZ＋Y－===HY＋Z－能够发生，故B正确；由电离平衡常数可以判断，HZ、HX、HY都属于弱酸，故C错误；电离平衡常数只与温度有关，与酸的浓度无关，故D错误。    ]

3．已知三个数据：①7.2×10－4mol·L－1、②4.6×10－4mol·L－1、③4.9×10－10

mol·L－1分别是三种酸的电离平衡常数。若这些酸可发生反应：NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2，NaCN＋HF===HCN＋NaF，NaNO2＋HF===HNO2＋NaF，则下列叙述正确的是(　　)

A．HF的电离平衡常数是①

B．HNO2的电离平衡常数是①

C．HCN的电离平衡常数是②

D．HNO2的电离平衡常数是③

A　[根据题中给出的三个反应，利用“强酸制弱酸”的规律，可判断酸性：HF＞HNO2＞HCN，酸性越强电离平衡常数越大，由此推出HF的电离平衡常数为7.2×10－4mol·L－1，HNO2的电离平衡常数为4.6×10－4mol·L－1，HCN的电离平衡常数为4.9×10－10mol·L－1。]

外界条件对弱电解质电离平衡的影响

(素养养成——变化观念与平衡思想)

弱电解质电离过程中正、逆反应速率随时间的变化

1．根据上图及化学平衡理论，写出一元弱酸(HA)和一元弱碱(BOH)的电离方程式。

提示：HAH＋＋A－，BOHB＋＋OH－。

2．若在t1时刻升高一定温度，画出再次达到平衡时的v­t图像。

提示：

1．弱电解质电离平衡的五大特点

2．电离平衡的影响因素

实例：CH3COOHH＋＋CH3COO－　ΔH＞0

【例题】　现有0.1 mol·L－1氨水10 mL，加蒸馏水稀释到1 L 后，下列变化中正确的是(　　)

①电离程度增大　②c平(NH3·H2O)增大　③NH数目增多　④c平(OH－)增大　⑤导电性增强　⑥增大　⑦减小

A．①②③   B．①③⑤

C．①③⑥ D．②④⑥

C　[氨水中的溶质属于弱电解质，存在电离平衡：NH3·H2ONH＋OH－，加水稀释，平衡正向移动，电离程度增大，NH和OH－的物质的量增多，但c平(NH3·H2O)、c平(OH－)均减小，溶液的导电性减弱，故①③正确，②④⑤错误；稀氨水稀释过程中，由于n(NH)增多，n(NH3·H2O)减少，故增大，⑥正确；Kb＝加水稀释时，Kb不变，⑦错误。]

电离平衡认识误区

(1)弱电解质的电离是微弱的，在溶液中主要以弱电解质分子形式存在。

(2)对弱电解质溶液升温一般指的是微热，此时电离程度增大，电离常数增大，但是水的离子积一般认为不变。

(3)电离平衡发生正向移动，弱电解质的电离程度不一定增大，如醋酸溶液中加冰醋酸。

(4)多元弱酸分步电离，电离常数逐渐减小，上一步电离产生的H＋对下一步的电离起到抑制作用。

(5)弱电解质溶液加水稀释，电离程度增大，但是弱电解质电离出的离子浓度却不是增大，而是减小的。

1．已知弱电解质在水中达到电离平衡状态时，已电离的电解质分子数占原有电解质分子总数的百分率称为电离度。在相同温度时100 mL 0.01 mol·L－1醋酸溶液与10 mL 0.1 mol·L－1醋酸溶液相比较，下列数值前者大于后者的是    (　　)

A．中和时所需NaOH的量

B．电离度

C．H＋的物质的量浓度

D．CH3COOH的物质的量

B　[100 mL 0.01 mol·L－1醋酸溶液与10 mL 0.1 mol·L－1醋酸溶液中醋酸的物质的量相等，因此中和时消耗的NaOH的量相等，A项错误；醋酸为弱电解质，溶液浓度越大，电离度越小，故电离度：前者大于后者，B项正确；酸的浓度越大，c平(H＋)越大，故c平(H＋)：前者小于后者，C项错误；电离度：前者大于后者，故溶液中CH3COOH的物质的量：前者小于后者，D项错误。]

2．(双选)H2S水溶液中存在电离平衡H2SH＋＋HS－和HS－H＋＋S2－。若向H2S溶液中(　　)

A．加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度减小

B．通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH增大

C．滴加新制氯水，平衡向右移动，溶液pH减小

D．加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化)，溶液中所有离子浓度都减小

AC　[加水稀释酸性溶液，c平(H＋)一定减小，A项正确；通入过量SO2，最后溶液变为饱和H2SO3溶液，酸性增强，B项错误；由H2S＋Cl2===2HCl＋S↓可知，弱酸生成强酸HCl，酸性增强，C项正确；加入CuSO4生成CuS沉淀，使平衡右移，c平(H＋)增大，D项错误。]

一元强酸与一元弱酸的比较

(素养养成——变化观念与平衡思想)

HCl与CH3COOH溶液酸性强弱的比较：

1．表面积相同的两粒锌粒分别加入相同浓度的HCl、CH3COOH溶液中，产生H2的速率相同吗？为什么？

提示：不相同。因为HCl在溶液中全部电离，而CH3COOH在溶液中部分电离，前者c平(H＋)比后者大，因此前者产生H2的速率比后者快。

2．若取pH相同、体积相同的盐酸与CH3COOH溶液做相同的实验，两者反应过程中产生H2的量谁更大？

提示：pH相同时，CH3COOH溶液的浓度大。

1．相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较

2．相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较

1．下列实验事实不能证明醋酸是弱电解质的是(　　)

A．相同pH的醋酸溶液和盐酸分别与同样的锌反应时，产生H2的起始速率相等

B．常温下，测得0.1 mol·L－1的醋酸溶液的pH＝4

C．常温下，将pH＝1的醋酸溶液稀释1 000倍，测得其pH<4

D．在相同条件下，物质的量浓度相同的醋酸溶液的导电性比盐酸的弱

A　[强、弱电解质的本质区别是看其溶于水后能否完全电离，若完全电离则为强电解质；若部分电离则为弱电解质。A项，pH相同，说明两溶液中的c平

(H＋)相同，与同样的锌反应时产生H2的起始速率相同，无法证明醋酸是否完全电离；B项，若醋酸为强酸，则常温下0.1 mol·L－1的醋酸溶液的pH＝1，而醋酸溶液的pH＝4，证明醋酸未完全电离，是弱电解质；C项，若醋酸为强酸，常温下pH＝1的醋酸溶液稀释1 000倍后，溶液的pH＝4，而pH＝1的醋酸溶液稀释1 000倍后pH<4，证明醋酸在稀释过程中可以继续电离，原溶液中存在醋酸分子，醋酸未完全电离，是弱电解质；D项，相同条件下，物质的量浓度相同的CH3COOH溶液的导电性比盐酸的弱，证明其溶液中的离子浓度小，即醋酸未完全电离，是弱电解质。]

2．下列叙述不正确的是(　　)

A．pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后，前者的pH大于后者

B．pH相等、体积相等的盐酸和醋酸分别中和0.1 mol·L－1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积相等

C．等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应，开始时前者产生H2的速率大于后者，最终产生H2的量相等

D．等浓度、等体积的盐酸和醋酸分别中和0.1 mol·L－1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积相等

B　[pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后，由于醋酸是弱酸，稀释过程中电离程度变大，稀释后醋酸的酸性强，pH小，A正确；pH相等、体积相等的盐酸和醋酸，由于醋酸是弱酸，浓度比盐酸大，在和盐酸体积相同时，消耗NaOH溶液体积大，B不正确；等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应，由于醋酸是弱酸，开始时c平(H＋)小，开始时醋酸产生H2的速率小，但是由于二者浓度相等，所以最终产生H2的量相等，C正确；浓度相等、体积相等，则物质的量就相等，二者消耗的同浓度的NaOH溶液体积相等，D正确。]

3．下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是(　　)

A．相同浓度的两溶液中c平(H＋)相同

B．100 mL 0.1 mol·L－1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠

C．pH＝3的两溶液稀释100倍后，pH都为5

D．相同浓度时醋酸导电能力强

B　[A项，由于盐酸为强酸，醋酸为弱酸，当两者浓度相同时，溶液中c平

(H＋)不同，应为c平(H＋)盐酸>c平(H＋)醋酸，故A错；B项，由于两溶液中溶质的物质的量相等，且均为一元酸，所以两溶液能中和等物质的量的NaOH，故B对；C项，pH＝3的盐酸稀释100倍后，pH＝5，而pH＝3的醋酸稀释100倍后，由于在稀释过程中，溶液中未电离的醋酸分子继续电离出H＋，导致稀释后溶液的pH<5，故C错；D项，由于相同浓度时，两溶液中自由移动的离子浓度不同，则导电能力不同，由A项知，c平(H＋)盐酸>c平(H＋)醋酸，所以，盐酸导电能力强，故D错。]

蚊虫、蚂蚁等昆虫叮咬人时常向人体血液内注入一种人们称之为蚁酸(主要成分为HCOOH)的有机酸。当人受到蚊叮蚁咬时，皮肤上常起小疱。若不治疗，过一段时间小疱也会自行痊愈。

1．被蚂蚁等昆虫咬后皮肤为什么会起小疱？

提示：皮肤上起小疱，是因为人体血液中酸碱平衡被破坏所致。

2．不治疗，过一段时间小疱为什么会自行痊愈？

提示：过一段时间，血液中又恢复了原先的酸碱平衡，小疱会自行消失。

通过本情境素材中的酸碱平衡的认知，提升了利用所学知识解决实际问题的能力，培养了“变化观念与平衡思想”的学科素养。

1．下列说法正确的是(　　)

A．电离平衡常数受溶液浓度的影响

B．电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱

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

D．H2CO3的电离常数表达式为Ka＝

B　[电离平衡常数是温度的函数，与溶液的浓度无关，A项错误；电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，B项正确；酸溶液中c平(H＋)既跟酸的电离常数有关，还跟酸的浓度有关，C项错误；碳酸是分步电离的，第一步电离常数表达式为Ka1＝，第二步电离常数表达式为Ka2＝，D项错误。]

2．甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是 (　　)

A．1 mol·L－1的甲酸溶液的c平(H＋)约为0.01 mol·L－1

B．甲酸与水以任意比例互溶

C．10 mL 1 mol·L－1甲酸恰好与10 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液完全反应

D．用甲酸溶液做导电实验，灯泡很暗

A　[如果甲酸为强酸，将完全电离，则在1 mol·L－1溶液中c平(H＋)＝1

mol·L－1，而题目中的c平(H＋)约为0.01 mol·L－1远小于1 mol·L－1，说明甲酸只部分电离，是弱电解质，A正确；只叙述了甲酸在水中的溶解性，而电解质的强弱与溶解性无关，B错误；因强酸、弱酸都能与碱按化学系数比进行定量反应，只说明甲酸是一元酸，不能说明酸性的强弱，C错误；没有指明甲酸的浓度，也没有与强酸对照，所以无法证明它是弱电解质，D错误。]

3．稀氨水中存在着下列平衡：NH3·H2ONH＋OH－，若要使平衡向逆反应方向移动，同时使c平(OH－)增大，应加入的物质或采取的措施是(不考虑气体逸出)(　　)

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．③

C．③④⑥  D．③⑤

B　[①若在氨水中加入NH4Cl固体，c平(NH)增大，平衡向逆反应方向移动，c平(OH－)减小，错误；②硫酸中的H＋与OH－反应，使c平(OH－)减小，平衡向正反应方向移动，错误；③当在氨水中加入NaOH固体后，c平(OH－)增大，平衡向逆反应方向移动，符合题意，正确；④若在氨水中加入水，稀释溶液，平衡向正反应方向移动，c平(OH－)减小，错误；⑤电离属于吸热过程，加热平衡向正反应方向移动，c平(OH－)增大，错误；⑥加入MgSO4固体，发生反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，平衡向正反应方向移动，溶液中c平(OH－)减小，错误。]

4．(双选)用水稀释0.1 mol·L－1CH3COOH时，溶液中随着水量的增加而减小的是(　　)

A.   B.

C.c平(H＋)和c平(OH－)的乘积 D.OH－的物质的量

AB　[醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水稀释，平衡正向移动，n(CH3COOH)减小，c平(H＋)减小，c平(OH－)增大，A、B项正确，D项错误；温度不变，KW不变，C项错误。]

5．(素养题)已知25 ℃时几种物质的电离度(溶液的浓度为0.1 mol·L－1时所得数据)如下表所示(已知硫酸的第一步电离是完全的)：

(1)25 ℃时，0.1 mol·L－1的上述四种溶液中c平(H＋)由大到小的顺序是_________________________________________________________(填序号)。

(2)25 ℃时，c平(H＋)相同的上述四种溶液中溶质的物质的量浓度由大到小的顺序是________(填序号)。

(3)25 ℃时，将足量锌粉放入等体积、c平(H＋)为0.1 mol·L－1的上述四种溶液中，产生H2的体积(同等压强下)由大到小的顺序是_________________(填序号)。

(4)25 ℃时，0.1 mol·L－1的H2SO4溶液中HSO的电离度小于0.1 mol·L－1的NaHSO4溶液中HSO的电离度的原因是__________________________________

___________________________________________________________________。

[答案]　(1)①④②③　(2)③②④①　(3)③②①④　(4)H2SO4一级电离产生的H＋抑制了其二级电离