专题3 第1单元 第1课时 强电解质和弱电解质 弱电解质的电离平衡（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

第一单元　弱电解质的电离平衡 第1课时　强电解质和弱电解质　弱电解质的电离平衡 课程标准 核心素养目标 1.知道强、弱电解质的区别。 2．认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡，以及影响电离平衡移动的因素。 3．能够书写常见弱电解质的电离方程式。 变化观念与平衡思想：知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡，能正确书写弱电解质的电离方程式。 [对应学生用书P89] 一、强电解质和弱电解质 1．电解质和非电解质 (1)电解质 ①定义：在水溶液中或熔融状态下能够产生自由移动的离子的化合物。 ②常见物质：酸、碱、盐、活泼金属氧化物、水等。 (2)非电解质 ①定义：在水溶液中和熔融状态下都不能产生自由移动的离子的化合物。 ②常见物质：CO2、苯、乙醇、葡萄糖等。 2．强电解质和弱电解质 (1) (2) 二、弱电解质的电离平衡 1．电离平衡 在一定温度下，当弱电解质分子在水溶液中电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等，溶液中弱电解质分子和离子的浓度都不再发生变化，弱电解质的电离达到了电离平衡。与化学平衡一样，具有弱、等、动、定、变的特征。 2．图像描述 弱电解质电离过程中离子生成和结合成分子的速率随时间的变化，如图所示 3．电离方程式 弱电解质的电离过程是可逆的，其电离方程式用“⥫⥬”表示。例如： CH3COOH：CH3COOH⥫⥬CH3COO－＋H＋； NH3·H2O：NH3·H2O⥫⥬NH＋OH－。 4．电离平衡的特征 三、电离平衡常数 1．定义：在一定温度下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中电离的各离子浓度幂的乘积与未电离的分子的浓度幂的比值是一个常数。 2．表达式：对于HA⥫⥬H＋＋A－，K＝。 3．影响因素 (1)电离平衡常数只与温度有关，升高温度，K值增大。 (2)在相同条件下，弱酸的电离常数越大，酸性越强。 (3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是Ka1≫Ka2，所以其酸性决定于第一步电离。 四、电离度 1．定义：电离达到平衡时，可用弱电解质已电离部分的浓度与其起始浓度的比值来表示电离的程度，简称电离度，用符号α表示。 2．表达式：α＝×100% 3．意义：电离度实质上是一种平衡转化率，表示弱电解质在水中的电离程度。 (1)相同温度时，弱电解质溶液的浓度越小，电离度越大。 (2)一定浓度的弱电解质溶液，温度越高，电离度越大。 [对应学生用书P90] 探究一 电解质及其强弱 实验探究盐酸和醋酸的电离程度 取相同体积、1 mol·L－1的盐酸和醋酸溶液于两只锥形瓶中，比较它们pH 的大小，试验其导电能力，并分别与等量镁条反应。观察、比较并记录现象，分析现象不同的原因是什么？ 酸溶液 盐酸 醋酸溶液 pH 较小 较大 导电能力 较强 较弱 与镁条反应的现象 产生无色气泡较快，气球变大比较快 产生无色气泡较慢，气球缓慢变大 实验结论 实验表明盐酸中c(H＋)更大，说明盐酸的电离程度大于醋酸的电离程度 [问题设计] (1)根据上表信息，分析以下问题： ①当酸溶液的物质的量浓度相同时，溶液中H＋浓度是否相等？ 提示：不相等。活泼金属与酸的反应实质是金属与H＋的反应，在温度相同的条件下，反应速率主要取决于H＋浓度的大小。盐酸与醋酸反应速率不同，说明溶液中H＋浓度不相等。 ②物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，pH不同，由此可得出什么结论？ 提示：物质的量浓度相同时，HCl比醋酸更易电离出H＋，两者的电离程度不同，HCl完全电离属于强电解质，而醋酸部分电离，属于弱电解质。 (2)电解质导电的条件是什么？电解质导电实质是什么？ 提示：导电条件是熔化或溶于水；导电实质是电离生成自由移动的阴、阳离子。 (3)BaSO4、CaCO3、AgCl等物质均难溶于水，它们的“水溶液”不能导电，它们是强电解质吗？ 提示：强、弱电解质的判断标准不是导电能力的强弱，而是看其在水溶液中是否能够完全电离。因此，BaSO4、CaCO3、AgCl这些物质溶解度虽然很小，但溶解的那部分却完全电离，是强电解质。 (4)醋酸是弱电解质，HCl是强电解质，醋酸溶液的导电性一定比盐酸的弱吗？ 提示：不一定。溶液的导电性与溶液中自由移动离子的浓度及离子所带的电荷数有关。强电解质的导电性不一定强，弱电解质的导电性不一定弱。但在相同条件(温度和浓度)下，因HCl在水溶液中完全电离，所以导电性强。 (5)导电能力强的电解质溶液中的溶质一定是强电解质吗？ 提示：不一定。电解质溶液的导电能力与电解质的强弱没有必然联系，溶液的导电能力主要取决于离子的浓度及离子所带电荷数。如果强电解质溶液的浓度很小，而弱电解质溶液的浓度很大，则弱电解质溶液中自由移动离子的浓度可能相对于强电解质溶液中的更大，其导电能力就可能比强电解质溶液的导电能力强。 1．电解质的分类 2．强电解质和弱电解质的比较 比较项目 强电解质 弱电解质 电离过程 不可逆过程，全部电离 可逆过程，部分电离 溶液中存在的微粒(水分子不计) 只有电离出的阴、阳离子，不存在电解质分子 既有电离出的阴、阳离子，又有电解质分子 化合物类型 离子化合物、共价化合物 共价化合物 电离方程式 以HCl为例：HCl===H＋＋Cl－ 以CH3COOH为例：CH3COOH⥫⥬H＋＋CH3COO－ 共同特点 在水溶液中能产生自由移动的阴、阳离子 3.电解质强弱的注意事项 (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，属于弱电解质。 (2)电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系 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数的多少决定，很稀的强电解质溶液导电能力很弱，浓度较大的弱电解质溶液导电能力可能较强。 (3)电解质的强弱与化学键没有必然联系 一般强电解质含有离子键或强极性共价键，但含有强极性共价键的化合物不一定是强电解质，如HF就是弱电解质。 【例1】 现有①硫酸铜晶体、②碳酸钙固体、③纯磷酸、④硫化氢、⑤三氧化硫、⑥金属镁、⑦石墨、⑧固态苛性钾、⑨氨水、⑩熟石灰固体，其中： (1)属于强电解质的是 (填标号，下同)； (2)属于弱电解质的是 ； (3)属于非电解质的是 ； (4)既不是电解质，又不是非电解质的是 ； (5)能导电的是 。 答案：(1)①②⑧⑩　(2)③④　(3)⑤　(4)⑥⑦⑨　(5)⑥⑦⑨ 解析：(1)强电解质是溶于水全部电离的电解质，①②⑧⑩是强电解质； (2)③④是溶于水部分电离的电解质，属于弱电解质； (3)⑤属于化合物，它的水溶液虽然导电，但并不是它自身电离使溶液导电，所以是非电解质； (4)⑥⑦都是单质，⑨是混合物，既不是电解质也不是非电解质； (5)⑥⑦中均有能够自由移动的电子，⑨中有自由移动的离子，都能导电，其他物质都没有自由移动的电子或离子，所以不导电。 1．下列说法正确的一组是(　　) ①难溶于水的盐都是弱电解质 ②可溶于水的盐都是强电解质 ③0.5 mol·L－1的一元酸溶液中H＋浓度一定为0.5 mol·L－1 ④强酸溶液中的H＋浓度一定大于弱酸溶液中的H＋浓度 ⑤电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的阴、阳离子 ⑥电解质在熔融状态下都能导电 A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥ C．只有⑤ D．只有⑥ C　解析：电解质的强弱与溶解性无关，难溶于水的盐可能是强电解质，如硫酸钡，可溶于水的盐可能是弱电解质，如醋酸铅，①②错误；0.5 mol·L－1一元酸溶液中H＋浓度不一定为0.5 mol·L－1，如醋酸溶液，③错误；H＋浓度与酸的浓度、种类以及电离程度等有关，则强酸溶液中的H＋浓度不一定大于弱酸溶液中的H＋浓度，④错误；电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的阴、阳离子，⑤正确；酸在熔融状态下均不能导电，⑥错误。 探究二 弱电解质的电离平衡 Ⅰ .强电解质和弱电解质电离行为微观示意图对比 Ⅱ.向0.1 mol·L－1醋酸溶液中加入CH3COONH4固体，用pH传感器记录溶液pH变化。 (已知：CH3COONH4水溶液呈中性) [问题设计] (1)为什么加入醋酸铵固体？ 提示：不影响溶液的体积，同时CH3COONH4水溶液呈中性，醋酸铵溶液的酸碱性不影响醋酸溶液的酸碱性。 (2)t1时间后为什么溶液的pH升高？用什么原理解释？ 提示：由于存在电离平衡：CH3COOH⥫⥬CH3COO－＋H＋，加入醋酸铵固体，CH3COO－浓度增大，平衡逆向移动，H＋浓度减小，溶液的pH升高。 (3)①25 ℃时，0.10 mol·L－1 HA溶液中有1%的HA电离，则HA的电离平衡常数Ka为 。 ②25 ℃时，a mol·L－1 CH3COOH溶液中c(H＋)＝10－b mol·L－1，用a和b的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka＝ 。 提示：①1.0×10－5　② 1．外界条件对电离平衡的影响 影响因素 原因分析 电离平衡移动方向 电离程度变化 温度 电离是吸热的 升高温度，正向移动 变大 改变弱电解质的浓度 加水稀释 正向移动 变大 增大弱电解质的浓度 正向移动 变小 同离子的效应 增大了生成的离子的浓度 逆向移动 变小 化学反应 减小了生成的离子的浓度 正向移动 变大 2.多元弱酸、多元弱碱的电离常数 ①多元弱酸或多元弱碱的每一步电离都有电离常数，这些电离常数各不相同，通常用Ka1、Ka2或Kb1、Kb2等加以区别。例如25 ℃时，H2CO3的电离分两步： H2CO3⥫⥬H＋＋HCO， Ka1＝＝4.30×10－7， HCO⥫⥬H＋＋CO， Ka2＝＝5.61×10－11。 ②一般多元弱酸或多元弱碱各步电离常数的大小为Ka1≫Ka2，Kb1≫Kb2，因此，多元弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)主要由第一步电离决定(八字诀：分步进行，一步定性)。 3．电离常数的意义：衡量弱电解质的电离程度 (1)一定温度下，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大。 (2)相同温度下，等浓度的弱酸或弱碱的电离常数(对于多元弱酸或多元弱碱来说，只看其第一步电离的电离常数)越大，其酸性或碱性越强。 4.证明电解质是弱电解质的常用方法 常用方法 实验操作 结果 (1)测定同浓度、同体积的溶液的导电性强弱 等体积、浓度均为0.5 mol·L－1的盐酸和醋酸溶液的导电性实验 盐酸的导电能力比醋酸溶液的导电能力大得多，说明醋酸是弱酸 (2)测定同浓度溶液的pH大小 在常温下，用pH试纸测定0.1 mol·L－1的盐酸和醋酸溶液的pH 盐酸的pH为1，醋酸溶液的pH约为3。表明盐酸是完全电离的强酸，醋酸是部分电离的弱酸 (3)比较同浓度、同体积的溶液与同一种物质反应速率的大小 分别用3.25 g锌与体积都为200 mL、浓度都为1 mol·L－1的盐酸和醋酸溶液反应 观察到锌与盐酸反应剧烈，产生H2的速率大，锌很快反应完；锌与醋酸溶液反应慢，产生H2的速率较小，锌在较长一段时间内才消耗完，说明醋酸是弱酸 (4)测定同浓度的酸对应的钠盐溶液的pH大小 在常温下，用pH试纸测定0.1 mol·L－1的NaCl和CH3COONa溶液的酸碱性 NaCl溶液的pH等于7，而CH3COONa溶液的pH大于7。这就表明盐酸是强酸，醋酸是弱酸 (5)比较体积相同、pH相同的酸溶液同倍数稀释后，溶液的pH变化大小 将等体积、pH都为2的盐酸和醋酸溶液分别加蒸馏水稀释相同的倍数(如100倍)。然后分别用pH试纸测定稀释后溶液的pH 盐酸稀释后pH变化幅度大(pH＝4)，醋酸溶液稀释后，pH变化幅度小(pH≈3.30)。这表明醋酸溶液在稀释过程中，除H＋浓度减小外，还存在CH3COOH⥫⥬H＋＋ CH3COO－，电离平衡正向移动，电离出更多的H＋，由此说明盐酸是完全电离的强酸，醋酸是部分电离的弱酸 (6)比较同体积、同pH的溶液分别与同种物质发生完全反应时，消耗的物质的量的多少 体积都为10 mL、pH都为2的盐酸和醋酸溶液，分别向浓度均为0.01 mol·L－1的NaOH溶液进行中和滴定 醋酸溶液消耗的NaOH溶液的体积比盐酸大得多。这表明醋酸溶液与NaOH溶液中和时，随c(H＋)的减少，电离平衡CH3COOH⥫⥬H＋＋CH3COO－正向移动，直至所有的醋酸分子被耗尽。这说明醋酸是部分电离的弱酸 (7)向酸溶液中加入与之相应的钠盐，引起溶液pH变化的大小 在100 mL 0.01 mol·L－1的盐酸里加入少许NaCl固体，用pH试纸测定溶液pH的变化；另在100 mL 0.01 mol·L－1醋酸溶液里加入少许冰醋酸固体，用pH试纸测定溶液pH的变化 NaCl溶液无明显变化表明盐酸里不存在电离平衡；醋酸溶液pH明显变大，这表明醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH⥫⥬H＋＋CH3COO－，由于CH3COO－浓度的增大，使电离平衡向逆反应方向移动，H＋浓度减小，pH增大 【例2】 (1)室温下向10 mL pH＝3的醋酸溶液中加入水稀释后，溶液中的c(H＋) (填“增大”“减小”或“不变”，下同)；n(H＋) ； 。 (2)将浓度为0.1 mol·L－1HF溶液加水不断稀释 ； 。(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (3)改变0.1 mol·L－1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中的H2A、HA－、A2－的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)＝]。 lg[Ka2(H2A)]＝ 。 答案：(1)减小　增大　不变　(2)减小　增大　(3)－4.2 解析：(1)加水稀释，平衡正向移动，H＋物质的量增加，但浓度受溶液体积增大的影响减小；由Kw＝c(H＋)·c(OH－)知，c(OH－)＝，所以＝＝，因此不变； (2)无限稀释，H＋浓度变化慢，变小；Ka不变，F－浓度减小，因此变大。 (3)pH＝4.2时，c(A2－)＝c(HA－)，根据第二步电离HA－⥫⥬H＋＋A2－，得出：Ka2(H2A)＝＝c(H＋)＝10－4.2。 电离常数计算常用方法 (1)弱酸HA或弱碱MOH水溶液中通常忽略水的电离，从而使c(H＋)＝c(A－)或c(OH－)＝c(M＋)，且如果弱酸或弱碱的电离程度很小(通常原始浓度是电离浓度的100倍以上)，原始酸碱的浓度等于平衡浓度(注意：若电离程度大就不能做如此近似计算)。 (2)在水溶液中有时选取pH＝7的状态计算，此时c(H＋)或c(OH－)等于10－7mol·L－1，由电荷守恒计算c(A－)或c(M＋)。 (3)在图像中有时选取合理的点计算，如交叉点、起始点或pH＝7的点计算。 [深度思考]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－)，则溶液呈中性，用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝ 。 答案：Kb＝＝＝＝ 2．(2023·江苏宿迁高二质检)(1)25 ℃时，0.1 mol·L－1的HA溶液中＝1010，0.01 mol·L－1的BOH溶液pH＝12。请回答下列问题： ①HA是 (填“强电解质”或“弱电解质”)。 ②pH＝3的HA溶液100 mL和pH＝3的盐酸100 mL分别与足量的铁粉反应产生氢气大小关系是HA溶液 盐酸(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)某一元弱酸(用HA表示)在水中的电离方程式是HA⥫⥬H＋＋A－。回答下列问题： ①向溶液中加入适量NaA固体，以上平衡将向 (填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是 。 ②若向溶液中加入适量NaCl溶液，以上平衡将向 (填“正”或“逆”)反应方向移动，溶液中c(A－)将 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)， 。 答案：(1)①弱电解质　②大于　(2)①逆　c(A－)增大，平衡向减小c(A－)的方向即逆反应方向移动　②正　减小　不变 [对应学生用书P94] 1．室温下，对于1 L 0.1 mol·L－1醋酸溶液。下列判断正确的是(　　) A．该溶液中含有的CH3COO－的微粒数为6.02×1022 B．加入少量CH3COONa固体后，溶液的pH降低 C．滴加NaOH溶液过程中，n(CH3COO－)与n(CH3COOH)之和始终为0.1 mol D．与Na2CO3溶液反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑ C　解析：1 L 0.1 mol·L－1醋酸溶液中醋酸的物质的量为0.1 mol，醋酸属于弱酸，是弱电解质，在溶液中部分电离，存在电离平衡，则CH3COO－的微粒数小于6.02×1022，A错误；根据同离子效应，加入少量CH3COONa固体后，溶液中CH3COO－的浓度增大，会抑制醋酸的电离，溶液中的氢离子浓度减小，酸性减弱，碱性增强，则溶液的pH升高，B错误；1 L 0.1 mol·L－1醋酸溶液中醋酸的物质的量为0.1 mol，滴加NaOH溶液过程中，溶液中始终存在元素守恒，n(CH3COO－)＋n(CH3COOH)＝0.1 mol，C正确；醋酸的酸性强于碳酸，则根据强酸制取弱酸，醋酸与Na2CO3溶液反应生成醋酸钠、二氧化碳和水，醋酸是弱电解质，离子反应中不能拆写，则离子方程式为CO＋2CH3COOH===H2O＋CO2↑＋2CH3COO－，D错误。 2．某弱酸HA溶液中主要成分的分布分数随pH的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该酸－lg Ka≈4.7 B．NaA的水解平衡常数Kh＝ C．弱酸HA溶液中加入碱液，电离常数增大 D．某c(HA)∶c(A－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4 C　解析：观察曲线的交点为c(HA)＝c(A－)时，此时溶液的pH＝4.7，该酸Ka＝＝c(H＋)≈10－4.7，故－lg Ka≈4.7，A正确；电离常数只与温度有关，C错误；根据图像可知，c(HA)为0.8，c(A－)为0.2时，pH约为4，故某c(HA)∶c(A－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4，D正确。 3．在一定温度下，有a.盐酸，b.硫酸，c.醋酸三种酸(用a、b、c填空)。 (1)当三种酸物质的量浓度相同时，c(H＋)由大到小的顺序是 。 (2)同体积、同物质的量浓度的三种酸，中和同物质的量浓度的NaOH溶液的能力由大到小的顺序是 。 (3)若三者c(H＋)相同时，物质的量浓度由大到小的顺序是 。 (4)当三者c(H＋)相同且体积也相同时，分别放入足量的锌，相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是 。 (5)当三者c(H＋)相同且体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌，则开始时反应速率的大小关系为 ，若产生相同体积的H2(相同状况)，反应所需时间的长短关系是 。 (6)将c(H＋)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后，c(H＋)由大到小的顺序是 。 (1)b>a>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：(1)硫酸为二元强酸，盐酸为强酸，醋酸为弱酸，则物质的量浓度相同时，c(H＋)由大到小的顺序是b＞a＞c。(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸，醋酸和盐酸的物质的量相等，但硫酸为二元酸，则中和同物质的量浓度的NaOH溶液的体积由大到小的顺序是b＞a＝c。(3)相同浓度时电离产生的c(H＋)越大，则c(H＋)相同时所需的物质的量浓度越小，所以物质的量浓度最小的是硫酸，最大的是醋酸。(4)酸与足量的锌反应时，相同状况下产生气体的体积与酸最终电离出H＋的物质的量成正比，当三者c(H＋)相同且体积也相同时，盐酸、硫酸完全电离，只有醋酸部分电离，所以这三种酸在相同状况下分别与足量锌反应时生成气体体积由大到小的顺序是c＞a＝b。(5)反应速率与c(H＋)成正比，开始时c(H＋)相等，所以其反应速率相等，即a＝b＝c；反应过程中，硫酸和盐酸不再电离出H＋，醋酸继续电离生成H＋，所以反应过程中醋酸中c(H＋)大于硫酸、盐酸中c(H＋)，则醋酸反应速率最大，盐酸和硫酸反应速率相等，则反应所需时间的长短关系是a＝b＞c。(6)加水稀释时，醋酸继续电离出H＋，硫酸和盐酸不再电离出H＋，所以稀释100倍后，c(H＋)由大到小的顺序是c＞a＝b。 学科网（北京）股份有限公司 $$