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鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 弱电解质的电离 盐类的水解说课课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 弱电解质的电离 盐类的水解说课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，必备知识，自我检测，问题探究，归纳拓展，应用体验，答案B，答案A，答案D，答案C等内容，欢迎下载使用。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.了解弱电解质的电离平衡常数和电离平衡常数与电离程度的关系,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2.理解影响弱电解质电离平衡的因素及对电离平衡移动的影响,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。3.了解常见弱酸和弱碱的电离常数大小,能比较它们的电离能力强弱,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
一、电离平衡常数1.弱电解质的电离平衡(1)定义: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,符合化学平衡的一般规律。
2.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。电离常数服从化学平衡常数的一般规律。(2)表达式(弱酸电离常数通常用Ka表示,弱碱电离常数通常用Kb表示):
多元弱酸的电离是分步进行的,每一步电离都有各自的电离常数,通常用Ka1、Ka2……来表示,Ka1≫Ka2,即以第一步电离为主。
(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判断弱电解质电离能力的相对强弱。
(4)影响因素。同一弱电解质,电离常数K的大小只与温度有关,与浓度无关,温度升高时,电离常数增大。
3.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。通常用α表示。
(3)影响因素:弱电解质的电离度除了与温度有关外,还与溶液的浓度有关,一般而言,浓度越大,电离度越小;浓度越小,电离度越大。
二、影响电离平衡的因素1.弱电解质电离程度的大小主要是由电解质本身的性质决定的。2.外界条件对弱电解质电离平衡的影响
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(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)向氨水中滴加酚酞溶液变红色,说明NH3·H2O是弱电解质。( )(3)相同温度下,Ka(HF)>Ka(CH3COOH),说明酸性:HF>CH3COOH。( )(4)0.1 ml·L-1某一元酸HA溶液的pH=3,HA溶液中存在:HA==H++A-。( )(5)温度不变,向CH3COOH溶液中加入CH3COONa, CH3COOH的电离平衡左移。( )
(6)相同条件下,电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱。( )(7)不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数(K)不同。( )(8)电离平衡右移,电离平衡常数一定增大。( )
弱酸酸性强弱的比较:醋酸、碳酸、次氯酸的电离常数分别是:1.7×10-5 ml·L-1、4.2×10-7 ml·L-1(第一步电离)和4.7×10-8 ml·L-1。
1.上述实验中你能观察到什么现象?提示锥形瓶中大理石溶解,有无色气泡产生,试管内澄清溶液变浑浊。2.由电离常数和实验现象,能得出哪些结论?提示(1)相同条件下,弱酸的电离常数越大,酸性越强;(2)三种酸由弱到强的顺序是:次氯酸、碳酸、醋酸;(3)弱酸能与更弱酸的盐反应制取更弱的酸。
1.电离平衡常数的应用(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。
(3)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。给弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但温度不变时电离常数不变,题目中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如把0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液
(4)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”的规律,如25 ℃时,Ka(HCOOH)=1.77×10-4 ml·L-1,Ka(HCN)=6.2×10-10 ml·L-1,故知HCOOH+NaCN==HCN+HCOONa。
2.有关电离平衡常数的计算模板(以弱酸HX为例)(1)已知c始(HX)和c平(H+),求电离平衡常数: HX H+ + X-起始:c始(HX) 0 0平衡:c始(HX)-c平(H+)c平(H+)c平(X-)
由于弱酸只有极少一部分电离,c平(H+)的数值很小,可做近似处理:c始(HX)-c平(H+)≈c始(HX)。
(2)已知c始(HX)和电离平衡常数,求c平(H+): HX H+ + X-起始:c始(HX) 0 0平衡:c始(HX)-c平(H+)c平(H+)c平(X-)
【典例1】已知室温下碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如下表:
下列说法正确的是( )A.相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更强
D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度
的Ka1,但大于其Ka2,因此HClO不能与NaHCO3反应,但HCl是强酸,能与NaHCO3反应,使c平(HCl)减小,促进化学平衡Cl2+H2O HCl+HClO正向移动,从而提高HClO的浓度;尽管HClO的Ka=4.7×10-8 ml·L-1小于H2SO3的Ka1=1.54×10-2 ml·L-1,也小于H2SO3的Ka2=1.02×10-7 ml·L-1,只是说明NaHSO3不能与HClO发生复分解反应,但HClO具有氧化性,NaHSO3具有还原性,二者能够发生氧化还原反应,所以加入NaHSO3溶液不能提高HClO的浓度,故D项错误。
【变式设问】已知Ka1(H2CO3)>Ka(HCN)>Ka2(H2CO3),则向NaCN溶液中通入少量CO2,会发生怎样的反应?试写出反应的离子方程式。
提示 H2O+CO2+CN-==HCN+HC
易错警示 (1)只考虑客观因素时电离常数与化学平衡常数一样,只与温度有关,与其他条件无关。(2)电离常数除了可以比较弱电解质的电离能力外,还能定量判断电离平衡的移动方向。(3)在运用电离常数表达式进行计算时,浓度必须是平衡时的浓度。
变式训练1-1下列说法正确的是( )A.电离常数受溶液浓度的影响B.电离常数可以表示弱电解质的相对强弱C.Ka大的酸溶液中c平(H+)一定比Ka小的酸溶液中的c平(H+)大
解析电离平衡常数是与温度有关的函数,与溶液浓度无关,故A项错误;酸中c平(H+)既跟酸的电离常数有关,也跟酸的浓度有关,故C项错误;碳酸是分步
变式训练1-2下列关于电离平衡常数的说法中正确的是( )A.相同条件下电离平衡常数越小,表示弱电解质电离能力越弱B.电离平衡常数与温度无关C.不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数不同D.三元弱酸各步电离平衡常数相互关系为:Ka1
1.要促进CH3COOH的电离并使溶液pH增大,可采取哪些措施?提示要促进CH3COOH的电离即使平衡向右移动,pH增大即c平(H+)减小,因此采取的措施应是c平(H+)减小引起的平衡右移。故加水稀释、加入Na2CO3固体、加入NaOH、加入Zn等活泼金属,都能促进醋酸电离,且使溶液pH增大。
2.溶解冰醋酸并不断稀释的过程中,用图示表示溶液中c平(H+)随加水量的变化关系。
提示 开始加水时,电离平衡不断向右移动,H+数目增多较快,H+浓度增大;H+浓度增大到一定程度后再加水稀释,电离平衡依旧向右移动,H+数目增多,电离程度增大,但c平(H+)减小,溶液导电能力减弱。
电离平衡属于化学平衡之一,可用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中CH3COOH的电离[CH3COOH CH3COO-+H+(正向吸热)]为例。
【典例2】常温下向10 mL 0.1 ml·L-1氨水中缓缓加蒸馏水稀释到1 L后,下列变化中正确的是( )①电离程度增大 ②c平(H+)增大 ③导电性增强 ④ 不变 ⑤OH-数目增大,H+数目减小 ⑥pH增大 ⑦c平(H+)与c平(OH-)的乘积减小A.①②④ B.①⑤⑥C.除②外都正确D.①④⑤⑥⑦
解析①因加水促进弱电解质的电离,则NH3·H2O的电离程度增大,故①正确;②加水时氨水碱性减弱,即c平(OH-)减小,但水的离子积KW=c平(H+)·c平(OH-)不变,所以c平(H+)增大,故②正确;加水稀释时溶液中导电离子总浓度减小,则导电性减弱,故③错误;④加水稀释时溶液温度不变,所以电离平衡常数也不变,即 不变,故④正确;⑤随着溶液的稀释,NH3·H2O的电离平衡向正向移动,电离程度增大,OH-数量在增大,但浓度在减小,对水的电离抑制作用减弱,氢离子的数量在增加,浓度增大,故⑤错误;⑥c平(H+)增大,则pH减小,故⑥错误;⑦温度不变,则水的离子积不变,即c平(H+)与c平(OH-)的乘积不变,故⑦错误。
易错警示 (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的形式存在。(2)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。(3)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。(4)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。
变式训练2-1已知0.1 ml·L-1的醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,要使溶液中 值增大,可以采取的措施是( )①加少量烧碱固体 ②升高温度 ③加少量冰醋酸④加水 ⑤加少量醋酸钠固体A.①② B.②③⑤C.③④⑤D.②④
变式训练2-2(2021辽宁沈阳高二月考)一定条件下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示,下列说法正确的是( )
A.最开始导电能力为0,说明冰醋酸不能导电,是非电解质B.a、b、c三点对应的溶液中,电离程度最大的是cC.a、b、c三点对应的溶液中,pH最大的是bD.b→c的过程中,H+的浓度在增加
解析 醋酸是弱电解质,由分析可知,冰醋酸中只存在分子,不存在离子,所以最开始导电能力为0,故A错误;醋酸是弱电解质,在溶液中部分电离出醋酸根离子和氢离子,醋酸浓度越小,电离程度越大,由题图可知,c点醋酸浓度最小,电离程度最大,故B正确;醋酸溶液的导电能力越大,溶液中氢离子浓度越大,溶液pH越小,由题图可知,b点导电能力最大,溶液中氢离子浓度最大,溶液pH最小,故C错误;b→c的过程中,导电能力减小,溶液中氢离子的浓度减小,故D错误。
HCl与CH3COOH溶液酸性强弱的比较:
1.将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,前者溶液中H+的浓度比后者大,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(已知锌足量),两者反应过程中产生H2的量谁更大?提示CH3COOH溶液产生H2的量大。
1.等物质的量浓度、等pH的强酸与弱酸的比较
2.判断电解质强弱的方法(1)在相同条件下,与强电解质溶液进行导电性对比实验,导电性弱的为弱电解质。(2)在相同浓度、相同温度下,比较反应速率的快慢,如将相同规格的锌粒投入到等浓度的盐酸和CH3COOH溶液中,反应速率前者比后者快,说明CH3COOH是弱酸。(3)浓度与pH的关系,如0.01 ml·L-1 CH3COOH溶液的pH>2,说明CH3COOH是弱酸。(4)稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系。如将pH=2的酸溶液稀释到体积为原来的1 000倍,若pH小于5,则证明该酸为弱酸;若pH为5,则证明该酸为强酸。
(5)采用实验证明存在电离平衡。如向CH3COOH溶液中滴入石蕊溶液变红,再加CH3COONH4晶体,颜色变浅,说明醋酸是弱酸。(6)相同pH的两种酸溶液,分别加入对应酸的钠盐固体,溶液的pH增大的是弱酸,pH几乎不变的是强酸。(7)pH相同、体积相同的两种酸与同一种碱反应时,消耗碱多的为弱酸。
【典例3】下列叙述不正确的是( )A.pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液加水稀释到体积为原来的10倍,前者的pH大于后者B.用pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液分别中和0.1 ml·L-1的NaOH溶液,恰好完全中和时消耗NaOH溶液体积相等C.等浓度、等体积的盐酸和CH3COOH溶液与足量的锌粉反应,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CH3COOH溶液分别中和0.1 ml·L-1的NaOH溶液,完全中和时消耗NaOH溶液体积相等
解析 pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释到体积为原来的10倍后,由于CH3COOH是弱酸,稀释过程中电离程度变大,稀释后CH3COOH溶液的酸性强,pH小,A正确;pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液,由于CH3COOH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CH3COOH溶液与足量的锌粉反应,由于醋酸是弱酸,开始时H+的浓度小,则开始时CH3COOH溶液产生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,则物质的量相等,完全中和时二者消耗的同浓度的NaOH溶液体积相等,D正确。
规律方法 pH相等的强酸(如盐酸)、弱酸(如醋酸),只能说明两溶液中H+的浓度相等,而由于弱酸不完全电离,故弱酸能够提供的H+总数远远大于强酸的。如在pH相等、溶液体积也相等时,若活泼金属(如锌)过量时,弱酸产生的气体体积总量大于强酸的,或与碱溶液(如NaOH溶液)反应时,中和能力弱酸大于强酸;另外在与活泼金属反应时,开始反应速率相等,之后过程中弱酸产生气体的速率大。
变式训练3-1下列关于盐酸与CH3COOH溶液两种稀溶液的说法正确的是( )A.相同浓度的两溶液中H+的浓度相同B.100 mL 0.1 ml·L-1的两种溶液能中和等物质的量的氢氧化钠C.pH=3的两溶液稀释到体积为原来的100倍,pH都为5D.两溶液中分别加入少量对应的钠盐,H+的浓度均明显减少
解析 因为HCl是强酸,完全电离:HCl==H++Cl-,醋酸是弱酸,部分电离:CH3COOH CH3COO-+H+。相同浓度的两溶液中,盐酸中H+的浓度大于醋酸中H+的浓度。100 mL 0.1 ml·L-1的盐酸和醋酸都能中和0.01 ml的NaOH,B正确。pH=3的盐酸稀释到体积为原来的100倍后溶液的pH=5,而pH=3的CH3COOH稀释到体积为原来的100倍后,溶液的pH范围是3
答案A解析如果甲酸为强酸,将完全电离,则在1 ml·L-1溶液中H+的浓度应为1 ml·L-1,而题目中H+的浓度约为0.01 ml·L-1远小于1 ml·L-1,说明甲酸只部分电离,即甲酸是弱电解质,A正确;甲酸在水中的溶解性与酸性强弱无关,B错误;因强酸、弱酸都能与碱按化学方程式中的系数比进行定量反应,不能说明酸性的强弱,C错误; D项中由于没有指明甲酸的浓度,也没有相应的对比实验,所以无法证明甲酸是弱电解质,D错误。
1.(2021广东高二期末)CH3COOH是食醋的主要成分,CH3COOH溶液中存在电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,下列叙述不正确的是( )A.该电离过程ΔH>0,则升高温度,平衡正向移动B.氢离子浓度相同的CH3COOH溶液和盐酸分别与相同的镁条反应,盐酸中镁条反应速率快C.温度不变,向CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,pH增大 ml·L-1的CH3COOH溶液加少量水稀释,c(H+)减小,n(H+)增大
解析 电离过程ΔH>0,则升高温度时平衡正向移动,故A正确;氢离子浓度相同的CH3COOH溶液和盐酸,分别与相同的镁条反应,开始时反应速率一样快,反应开始后CH3COOH溶液与镁条反应速率快,故B错误;温度不变,CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,醋酸根离子浓度增大,CH3COOH电离平衡逆向移动,氢离子浓度降低,pH增大,故C正确;0.10 ml·L-1的CH3COOH溶液加少量水稀释,H+的浓度减小,CH3COOH浓度越小,电离程度越大,所以n(H+)增大,故D正确。
2.下列曲线中,可以描述乙酸(甲,Ka=1.7×10-5 ml·L-1)和一氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3 ml·L-1)在水中的电离度与浓度关系的是(已知:电离度
答案B解析根据甲、乙两种酸的电离平衡常数可知,这两种物质都是弱电解质,在温度不变、浓度相等时,电离程度CH3COOH
解析 加水稀释会促进CH3COOH的电离,电离程度增大,但H+的浓度减小,A错误;加入CH3COONa,CH3COO-的浓度增大,醋酸电离度减小,H+的浓度减小,B错误;加入氨水会消耗H+,醋酸电离度增大,C错误;加入H2SO4时溶液中H+的浓度增大,电离平衡向左移动,电离度减小,D正确。
4.(2021河北正定中学高二月考)H2S水溶液中存在电离平衡H2S H++HS-和HS- H++S2-。对H2S溶液进行如下操作,有关描述正确的是( )A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大B.滴加NaOH溶液,平衡向左移动,溶液pH增大C.滴加新制氯水,平衡向左移动,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
解析 加水稀释,平衡右移,但由于水增多溶液体积变大,H+的浓度减小,A错误;滴加NaOH溶液,H+的浓度减小,平衡向右移动,B错误;滴加氯水和硫化氢反应的化学方程式为Cl2+H2S ==S↓+2HCl,则滴加氯水时H2S的电离平衡向左移动,HCl为强酸,所以溶液的pH减小,C正确;加入硫酸铜固体发生反应H2S+CuSO4==H2SO4+CuS↓,生成的硫酸的酸性强于氢硫酸,所以H+的浓度增大,D错误。
5.已知在25 ℃时,氨水中NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5 ml·L-1,回答下列问题:(1)氨水中NH3·H2O的电离常数表达式Kb= 。 (2)当向该氨水中加入一定量的NaOH溶液时,Kb值是否会发生变化? (填“会”或“不会”)。 (3)若该氨水的起始浓度为0.01 ml·L-1,则达到电离平衡时溶液中OH-的物质的量浓度为 。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.了解弱电解质的电离平衡常数和电离平衡常数与电离程度的关系,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2.理解影响弱电解质电离平衡的因素及对电离平衡移动的影响,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。3.了解常见弱酸和弱碱的电离常数大小,能比较它们的电离能力强弱,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
一、电离平衡常数1.弱电解质的电离平衡(1)定义: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,符合化学平衡的一般规律。
2.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。电离常数服从化学平衡常数的一般规律。(2)表达式(弱酸电离常数通常用Ka表示,弱碱电离常数通常用Kb表示):
多元弱酸的电离是分步进行的,每一步电离都有各自的电离常数,通常用Ka1、Ka2……来表示,Ka1≫Ka2,即以第一步电离为主。
(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判断弱电解质电离能力的相对强弱。
(4)影响因素。同一弱电解质,电离常数K的大小只与温度有关,与浓度无关,温度升高时,电离常数增大。
3.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。通常用α表示。
(3)影响因素:弱电解质的电离度除了与温度有关外,还与溶液的浓度有关,一般而言,浓度越大,电离度越小;浓度越小,电离度越大。
二、影响电离平衡的因素1.弱电解质电离程度的大小主要是由电解质本身的性质决定的。2.外界条件对弱电解质电离平衡的影响
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(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)向氨水中滴加酚酞溶液变红色,说明NH3·H2O是弱电解质。( )(3)相同温度下,Ka(HF)>Ka(CH3COOH),说明酸性:HF>CH3COOH。( )(4)0.1 ml·L-1某一元酸HA溶液的pH=3,HA溶液中存在:HA==H++A-。( )(5)温度不变,向CH3COOH溶液中加入CH3COONa, CH3COOH的电离平衡左移。( )
(6)相同条件下,电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱。( )(7)不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数(K)不同。( )(8)电离平衡右移,电离平衡常数一定增大。( )
弱酸酸性强弱的比较:醋酸、碳酸、次氯酸的电离常数分别是:1.7×10-5 ml·L-1、4.2×10-7 ml·L-1(第一步电离)和4.7×10-8 ml·L-1。
1.上述实验中你能观察到什么现象?提示锥形瓶中大理石溶解,有无色气泡产生,试管内澄清溶液变浑浊。2.由电离常数和实验现象,能得出哪些结论?提示(1)相同条件下,弱酸的电离常数越大,酸性越强;(2)三种酸由弱到强的顺序是:次氯酸、碳酸、醋酸;(3)弱酸能与更弱酸的盐反应制取更弱的酸。
1.电离平衡常数的应用(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。
(3)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。给弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但温度不变时电离常数不变,题目中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如把0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液
(4)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”的规律,如25 ℃时,Ka(HCOOH)=1.77×10-4 ml·L-1,Ka(HCN)=6.2×10-10 ml·L-1,故知HCOOH+NaCN==HCN+HCOONa。
2.有关电离平衡常数的计算模板(以弱酸HX为例)(1)已知c始(HX)和c平(H+),求电离平衡常数: HX H+ + X-起始:c始(HX) 0 0平衡:c始(HX)-c平(H+)c平(H+)c平(X-)
由于弱酸只有极少一部分电离,c平(H+)的数值很小,可做近似处理:c始(HX)-c平(H+)≈c始(HX)。
(2)已知c始(HX)和电离平衡常数,求c平(H+): HX H+ + X-起始:c始(HX) 0 0平衡:c始(HX)-c平(H+)c平(H+)c平(X-)
【典例1】已知室温下碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如下表:
下列说法正确的是( )A.相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更强
D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度
的Ka1,但大于其Ka2,因此HClO不能与NaHCO3反应,但HCl是强酸,能与NaHCO3反应,使c平(HCl)减小,促进化学平衡Cl2+H2O HCl+HClO正向移动,从而提高HClO的浓度;尽管HClO的Ka=4.7×10-8 ml·L-1小于H2SO3的Ka1=1.54×10-2 ml·L-1,也小于H2SO3的Ka2=1.02×10-7 ml·L-1,只是说明NaHSO3不能与HClO发生复分解反应,但HClO具有氧化性,NaHSO3具有还原性,二者能够发生氧化还原反应,所以加入NaHSO3溶液不能提高HClO的浓度,故D项错误。
【变式设问】已知Ka1(H2CO3)>Ka(HCN)>Ka2(H2CO3),则向NaCN溶液中通入少量CO2,会发生怎样的反应?试写出反应的离子方程式。
提示 H2O+CO2+CN-==HCN+HC
易错警示 (1)只考虑客观因素时电离常数与化学平衡常数一样,只与温度有关,与其他条件无关。(2)电离常数除了可以比较弱电解质的电离能力外,还能定量判断电离平衡的移动方向。(3)在运用电离常数表达式进行计算时,浓度必须是平衡时的浓度。
变式训练1-1下列说法正确的是( )A.电离常数受溶液浓度的影响B.电离常数可以表示弱电解质的相对强弱C.Ka大的酸溶液中c平(H+)一定比Ka小的酸溶液中的c平(H+)大
解析电离平衡常数是与温度有关的函数,与溶液浓度无关,故A项错误;酸中c平(H+)既跟酸的电离常数有关,也跟酸的浓度有关,故C项错误;碳酸是分步
变式训练1-2下列关于电离平衡常数的说法中正确的是( )A.相同条件下电离平衡常数越小,表示弱电解质电离能力越弱B.电离平衡常数与温度无关C.不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数不同D.三元弱酸各步电离平衡常数相互关系为:Ka1
1.要促进CH3COOH的电离并使溶液pH增大,可采取哪些措施?提示要促进CH3COOH的电离即使平衡向右移动,pH增大即c平(H+)减小,因此采取的措施应是c平(H+)减小引起的平衡右移。故加水稀释、加入Na2CO3固体、加入NaOH、加入Zn等活泼金属,都能促进醋酸电离,且使溶液pH增大。
2.溶解冰醋酸并不断稀释的过程中,用图示表示溶液中c平(H+)随加水量的变化关系。
提示 开始加水时,电离平衡不断向右移动,H+数目增多较快,H+浓度增大;H+浓度增大到一定程度后再加水稀释,电离平衡依旧向右移动,H+数目增多,电离程度增大,但c平(H+)减小,溶液导电能力减弱。
电离平衡属于化学平衡之一,可用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中CH3COOH的电离[CH3COOH CH3COO-+H+(正向吸热)]为例。
【典例2】常温下向10 mL 0.1 ml·L-1氨水中缓缓加蒸馏水稀释到1 L后,下列变化中正确的是( )①电离程度增大 ②c平(H+)增大 ③导电性增强 ④ 不变 ⑤OH-数目增大,H+数目减小 ⑥pH增大 ⑦c平(H+)与c平(OH-)的乘积减小A.①②④ B.①⑤⑥C.除②外都正确D.①④⑤⑥⑦
解析①因加水促进弱电解质的电离,则NH3·H2O的电离程度增大,故①正确;②加水时氨水碱性减弱,即c平(OH-)减小,但水的离子积KW=c平(H+)·c平(OH-)不变,所以c平(H+)增大,故②正确;加水稀释时溶液中导电离子总浓度减小,则导电性减弱,故③错误;④加水稀释时溶液温度不变,所以电离平衡常数也不变,即 不变,故④正确;⑤随着溶液的稀释,NH3·H2O的电离平衡向正向移动,电离程度增大,OH-数量在增大,但浓度在减小,对水的电离抑制作用减弱,氢离子的数量在增加,浓度增大,故⑤错误;⑥c平(H+)增大,则pH减小,故⑥错误;⑦温度不变,则水的离子积不变,即c平(H+)与c平(OH-)的乘积不变,故⑦错误。
易错警示 (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的形式存在。(2)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。(3)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。(4)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。
变式训练2-1已知0.1 ml·L-1的醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,要使溶液中 值增大,可以采取的措施是( )①加少量烧碱固体 ②升高温度 ③加少量冰醋酸④加水 ⑤加少量醋酸钠固体A.①② B.②③⑤C.③④⑤D.②④
变式训练2-2(2021辽宁沈阳高二月考)一定条件下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示,下列说法正确的是( )
A.最开始导电能力为0,说明冰醋酸不能导电,是非电解质B.a、b、c三点对应的溶液中,电离程度最大的是cC.a、b、c三点对应的溶液中,pH最大的是bD.b→c的过程中,H+的浓度在增加
解析 醋酸是弱电解质,由分析可知,冰醋酸中只存在分子,不存在离子,所以最开始导电能力为0,故A错误;醋酸是弱电解质,在溶液中部分电离出醋酸根离子和氢离子,醋酸浓度越小,电离程度越大,由题图可知,c点醋酸浓度最小,电离程度最大,故B正确;醋酸溶液的导电能力越大,溶液中氢离子浓度越大,溶液pH越小,由题图可知,b点导电能力最大,溶液中氢离子浓度最大,溶液pH最小,故C错误;b→c的过程中,导电能力减小,溶液中氢离子的浓度减小,故D错误。
HCl与CH3COOH溶液酸性强弱的比较:
1.将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,前者溶液中H+的浓度比后者大,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(已知锌足量),两者反应过程中产生H2的量谁更大?提示CH3COOH溶液产生H2的量大。
1.等物质的量浓度、等pH的强酸与弱酸的比较
2.判断电解质强弱的方法(1)在相同条件下,与强电解质溶液进行导电性对比实验,导电性弱的为弱电解质。(2)在相同浓度、相同温度下,比较反应速率的快慢,如将相同规格的锌粒投入到等浓度的盐酸和CH3COOH溶液中,反应速率前者比后者快,说明CH3COOH是弱酸。(3)浓度与pH的关系,如0.01 ml·L-1 CH3COOH溶液的pH>2,说明CH3COOH是弱酸。(4)稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系。如将pH=2的酸溶液稀释到体积为原来的1 000倍,若pH小于5,则证明该酸为弱酸;若pH为5,则证明该酸为强酸。
(5)采用实验证明存在电离平衡。如向CH3COOH溶液中滴入石蕊溶液变红,再加CH3COONH4晶体,颜色变浅,说明醋酸是弱酸。(6)相同pH的两种酸溶液,分别加入对应酸的钠盐固体,溶液的pH增大的是弱酸,pH几乎不变的是强酸。(7)pH相同、体积相同的两种酸与同一种碱反应时,消耗碱多的为弱酸。
【典例3】下列叙述不正确的是( )A.pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液加水稀释到体积为原来的10倍,前者的pH大于后者B.用pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液分别中和0.1 ml·L-1的NaOH溶液,恰好完全中和时消耗NaOH溶液体积相等C.等浓度、等体积的盐酸和CH3COOH溶液与足量的锌粉反应,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CH3COOH溶液分别中和0.1 ml·L-1的NaOH溶液,完全中和时消耗NaOH溶液体积相等
解析 pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释到体积为原来的10倍后,由于CH3COOH是弱酸,稀释过程中电离程度变大,稀释后CH3COOH溶液的酸性强,pH小,A正确;pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液,由于CH3COOH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CH3COOH溶液与足量的锌粉反应,由于醋酸是弱酸,开始时H+的浓度小,则开始时CH3COOH溶液产生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,则物质的量相等,完全中和时二者消耗的同浓度的NaOH溶液体积相等,D正确。
规律方法 pH相等的强酸(如盐酸)、弱酸(如醋酸),只能说明两溶液中H+的浓度相等,而由于弱酸不完全电离,故弱酸能够提供的H+总数远远大于强酸的。如在pH相等、溶液体积也相等时,若活泼金属(如锌)过量时,弱酸产生的气体体积总量大于强酸的,或与碱溶液(如NaOH溶液)反应时,中和能力弱酸大于强酸;另外在与活泼金属反应时,开始反应速率相等,之后过程中弱酸产生气体的速率大。
变式训练3-1下列关于盐酸与CH3COOH溶液两种稀溶液的说法正确的是( )A.相同浓度的两溶液中H+的浓度相同B.100 mL 0.1 ml·L-1的两种溶液能中和等物质的量的氢氧化钠C.pH=3的两溶液稀释到体积为原来的100倍,pH都为5D.两溶液中分别加入少量对应的钠盐,H+的浓度均明显减少
解析 因为HCl是强酸,完全电离:HCl==H++Cl-,醋酸是弱酸,部分电离:CH3COOH CH3COO-+H+。相同浓度的两溶液中,盐酸中H+的浓度大于醋酸中H+的浓度。100 mL 0.1 ml·L-1的盐酸和醋酸都能中和0.01 ml的NaOH,B正确。pH=3的盐酸稀释到体积为原来的100倍后溶液的pH=5,而pH=3的CH3COOH稀释到体积为原来的100倍后,溶液的pH范围是3
答案A解析如果甲酸为强酸,将完全电离,则在1 ml·L-1溶液中H+的浓度应为1 ml·L-1,而题目中H+的浓度约为0.01 ml·L-1远小于1 ml·L-1,说明甲酸只部分电离,即甲酸是弱电解质,A正确;甲酸在水中的溶解性与酸性强弱无关,B错误;因强酸、弱酸都能与碱按化学方程式中的系数比进行定量反应,不能说明酸性的强弱,C错误; D项中由于没有指明甲酸的浓度,也没有相应的对比实验,所以无法证明甲酸是弱电解质,D错误。
1.(2021广东高二期末)CH3COOH是食醋的主要成分,CH3COOH溶液中存在电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,下列叙述不正确的是( )A.该电离过程ΔH>0,则升高温度,平衡正向移动B.氢离子浓度相同的CH3COOH溶液和盐酸分别与相同的镁条反应,盐酸中镁条反应速率快C.温度不变,向CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,pH增大 ml·L-1的CH3COOH溶液加少量水稀释,c(H+)减小,n(H+)增大
解析 电离过程ΔH>0,则升高温度时平衡正向移动,故A正确;氢离子浓度相同的CH3COOH溶液和盐酸,分别与相同的镁条反应,开始时反应速率一样快,反应开始后CH3COOH溶液与镁条反应速率快,故B错误;温度不变,CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,醋酸根离子浓度增大,CH3COOH电离平衡逆向移动,氢离子浓度降低,pH增大,故C正确;0.10 ml·L-1的CH3COOH溶液加少量水稀释,H+的浓度减小,CH3COOH浓度越小,电离程度越大,所以n(H+)增大,故D正确。
2.下列曲线中,可以描述乙酸(甲,Ka=1.7×10-5 ml·L-1)和一氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3 ml·L-1)在水中的电离度与浓度关系的是(已知:电离度
答案B解析根据甲、乙两种酸的电离平衡常数可知,这两种物质都是弱电解质,在温度不变、浓度相等时,电离程度CH3COOH
解析 加水稀释会促进CH3COOH的电离,电离程度增大,但H+的浓度减小,A错误;加入CH3COONa,CH3COO-的浓度增大,醋酸电离度减小,H+的浓度减小,B错误;加入氨水会消耗H+,醋酸电离度增大,C错误;加入H2SO4时溶液中H+的浓度增大,电离平衡向左移动,电离度减小,D正确。
4.(2021河北正定中学高二月考)H2S水溶液中存在电离平衡H2S H++HS-和HS- H++S2-。对H2S溶液进行如下操作,有关描述正确的是( )A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大B.滴加NaOH溶液,平衡向左移动,溶液pH增大C.滴加新制氯水,平衡向左移动,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
解析 加水稀释,平衡右移,但由于水增多溶液体积变大,H+的浓度减小,A错误;滴加NaOH溶液,H+的浓度减小,平衡向右移动,B错误;滴加氯水和硫化氢反应的化学方程式为Cl2+H2S ==S↓+2HCl,则滴加氯水时H2S的电离平衡向左移动,HCl为强酸,所以溶液的pH减小,C正确;加入硫酸铜固体发生反应H2S+CuSO4==H2SO4+CuS↓,生成的硫酸的酸性强于氢硫酸,所以H+的浓度增大,D错误。
5.已知在25 ℃时,氨水中NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5 ml·L-1,回答下列问题:(1)氨水中NH3·H2O的电离常数表达式Kb= 。 (2)当向该氨水中加入一定量的NaOH溶液时,Kb值是否会发生变化? (填“会”或“不会”)。 (3)若该氨水的起始浓度为0.01 ml·L-1,则达到电离平衡时溶液中OH-的物质的量浓度为 。
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