内容正文:
考点17 电离平衡常数
【核心考点梳理】
一、电离平衡常数
1.电离平衡常数
2.多元弱酸(或弱碱)的电离常数
(1)电离特点:多元弱酸(或弱碱)的每一步都有电离常数
(2)碳酸电离
①一级电离:H2CO3H++HCO3- Ka1=;
②二级电离:HCO3-H++CO32- Ka2=
③一步电离:H2CO32H++CO32-,Ka==Ka1×Ka2。
(3)电离常数关系:Ka1≫Ka2,计算多元弱酸中的c(H+)或比较多元弱酸的酸性的相对强弱,通常只考虑第一步电离。
3.电离度
(1)概念:弱电解质在水中的电离达到平衡状态时,已电离的溶质分子数占原有溶质分子数的百分率。
(2)表达式:α=×100%=×100%。
二、电离平衡常数的有关计算
1.有关电离平衡常数的计算模板(以弱酸HA为例)
HA
H+
+
A-
起始mol/L
c(HA)
0
0
变化mol/L
c(H+)
c(H+)
c(H+)
平衡mol/L
c(HA)-c(H+)
c(H+)
c(H+)
Ka==
2.近似处理:由于弱酸只有极少部分电离,c(H+)的数值很小,可做近似处理:c(HA)-c(H+)≈c(HA)。
(1)已知c(HA)和c(H+),求电离平衡常数:K=
(2)已知c(HA)和电离平衡常数,求c(H+):
①一元弱酸:c(H+)=
②一元弱碱:c(OH-)=
3.已知电离平衡常数,求电离度(α):
(1)依据公式:α=,Ka=
(2)推导过程:Ka==≈=c平(H+)α
(3)结论:α=
三、电离平衡常数的应用
1.比较弱酸的酸性强弱
(1)相同条件下,K值越大,电离程度越大,酸性越强。
(2)酸性越强,越容易电离;其相应的酸根离子结合H+越困难,碱性越弱。
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
/(mol·L-1)
1.7×10-5
Ka1=4.2×10-7
Ka2=5.6×10-11
4.7×10-8
①酸性强弱顺序:CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3-
②结合H+的能力:CH3COO-<HCO3-<ClO-<CO32-
2.判断复分解反应能否进行
(1)适用范围:复分解反应(经验规律)
①基本规律:强酸制弱酸,强碱制弱碱
②特殊情况:弱酸制强酸,弱碱制强碱
CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4 NaI+H3PO4(浓)NaH2PO4+HI↑ 2HClO2HCl+O2↑
(2)通式:弱酸盐+强酸→强酸盐+弱酸
(3)必须同时满足:强酸制弱酸,强碱制弱碱,产物不能反应
(4)判断反应的产物
弱酸
CH3COOH
HClO
H2CO3
电离常数
1.8×l0-5
3.0×l0-8
K1=4.3×l0-7
K2=5.6×l0-11
①酸的酸性:CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3-
②盐的碱性:CH3COO-<HCO3-<ClO-<CO32-
③向NaClO溶液中通入少量CO2的反应:NaClO+CO2+H2O→HClO+NaHCO3
(5)根据产物判断酸碱性强弱
①向NaX溶液中通入少量CO2:NaX+CO2+H2O=HX+NaHCO3
②向NaY溶液中通入少量CO2:2NaY+CO2+H2O=2HY+Na2CO3
③HX、HY、H2CO3的酸性强弱:H2CO3>HX>HY
3.判断粒子浓度比值的变化
(1)适用范围:分子、分母等变大或变小
(2)常用方法:分子和分母同乘以某个相同的量,尽可能转化成含平衡常数的代数式
(3)应用举例:加水稀释弱酸HA溶液,c平(H+)、c平(A-)、c平(HA)减小,不容易判断变化趋势
①变形:==
②判断:稀释时Ka(HA)不变,c(H+)减小,则变大
4.判断平衡移动方向
(1)方法:比较Q和K的大小
①Q>K:平衡逆向移动 ②Q=K:平衡不移动 ③Q<K:平衡正向移动
(2)实例:一定浓度的CH3COOH溶液,稀释一倍
①Ka=,Q==K
②Q<Ka:平衡正向移动
【典型例题】
例1.(2023春·湖北黄冈·高二校联考期中)下列说法正确的是
A.pKa(CH3COOH)>pKa(CCl3COOH) B.pKa(CCl3COOH)>pKa(CHCl2COOH)
C.pKa(H3PO4)<pKa(H3AsO4) D.pKa(HCOOH)>pKa(CH3COOH)
例2.(2023秋·高二课时练习)下列曲线中,可以描述乙酸(甲,Ka=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3)在水中的电离度与浓度关系的是
A. B. C. D.
例3.(2023秋·高二课时练习)已知在25 ℃时,氨水中NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5