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第一节 电离平衡
课标要点
核心素养
1.结合真实情境中的应用实例,认识电解质在水溶液中存在电离平衡
2.能用化学用语正确表示水溶液中的电离平衡
3.能通过实验证明水溶液中存在的电离平衡
4.了解电离平衡常数的含义
1.宏观辨识与微观探析
2.变化观念与平衡思想
3.证据推理与模型认知
能从宏观的物质类别判断电解质的强弱,并解决实际问题
认识弱电解质的电离有一定限度是可以调控的。能运用电离平衡原理解决简单的实际问题
建立电离平衡的认知模型,并能运用该模型解释化学现象
[知识梳理]
[知识点一] 强电解质和弱电解质
1.实验探究
酸
1.0 mol·L-1盐酸
1.0 mol·L-1醋酸
pH大小
小
大
导电能力
强
弱
与镁
反应
现象
剧烈反应,产生气体
缓慢反应,产生气体
结论
Mg与盐酸反应速率大,表明盐酸中c(H+)较 大 ,说明在水中盐酸的电离程度 大于 醋酸的电离程度
实验
结论
盐酸比醋酸电离程度 大
2.电解质的分类
[易错提醒] ①电解质的强弱与溶液导电能力没有必然联系。 电解质溶液的导电能力与离子浓度和离子所带电荷数有关,强电解质溶液的导电能力不一定强。②电解质的强弱与其溶解度无关。某些难溶盐,虽然溶解度小,但其溶于水的部分完全电离,仍属于强电解质。有少数盐尽管能溶于水,但只有部分电离,属于弱电解质,如(CH3COO)2Pb等。
[知识点二] 弱电解质的电离平衡
1.弱电解质的电离平衡
在一定条件下(如温度和浓度),弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率 相等 时,电离过程达到电离平衡状态。如图所示:
2.影响电离平衡的条件
(1)温度:由于电离过程吸热,升高温度,电离平衡向 电离 的方向移动;降低温度,电离平衡向逆反应方向移动。
(2)浓度:电解质溶液的浓度越小,它的电离程度就 越大 。
(3)其他因素:加入含有弱电解质离子的强电解质时,电离平衡向逆反应方向移动;加入能与弱电解质离子反应的物质时,电离平衡向正反应方向移动。
3.弱电解质的电离方程式
(1)弱电解质的电离方程式的书写用“”表示。如NH3·H2O的电离方程式是 NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH- 、CH3COOH的电离方程式为 CH3COOHCH3COO-+H+ 。
(2)多元弱酸是分步电离的,电离程度逐步减弱,可分步书写电离方程式。如H2CO3的电离方程式是 H2CO3H++HCOeq \o\al(-,3) HCOeq \o\al(-,3)H++COeq \o\al(2-,3) 。
(3)多元弱碱的电离也是分步进行的,但是一般按一步电离的形式书写。如Fe(OH)3的电离方程式是 Fe(OH)3Fe3++3OH- 。
[知识点三] 电离平衡常数
1.含义:在一定条件下,当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数。
2.表示方法:对于ABA++B-。
Ka或Kb=eq \f(cA+·cB-,cAB)。(酸用Ka,碱用Kb)
3.K的意义:它能表示弱电解质的电离能力。
[自我评价]
1.判断对错(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”)
(1)氯化钾溶液在电流作用下电离成钾离子和氯离子。( × )
(2)二氧化硫溶于水能部分转化成离子,故二氧化硫属于弱电解质。( × )
(3)碳酸钡难溶于水,所以碳酸钡属于弱电解质。( × )
(4)纯净的强电解质在液态时,有的导电有的不导电。( √ )
(5)强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物。( × )
(6)强电解质溶液的导电能力强,弱电解质溶液的导电能力弱。( × )
2.想一想
(1)试用简单的实验证明在醋酸溶液中存在着CH3COOHCH3COO-+H+的电离平衡(要求写出简要操作、实验现象及实验能说明的问题)。
提示:在醋酸溶液中滴入石蕊溶液,溶液呈红色,加热溶液颜色明显变深。说明加热能促进醋酸的电离,c(H+)增大,红色加深,即可证明醋酸溶液中存在电离平衡。
(2)实验[3-2]向盛有2 mL 1 mol·L-1醋酸的试管中滴加1 mol·L-1Na2CO3溶液。观察现象。你能否由此推测CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1的大小?
提示:有无色气体产生的变化现象。说明醋酸的酸性强于碳酸,即CH3COOH的Ka大于H2CO3的Ka1。
3.填一填
写出下列电解质在水溶液中的电离方程式
(1)H2SO4: ____________________________________;
(2)HClO: _________________________________________;
(3)NH3·H2O: _______________________________________;
(4)NaHCO3: ________________________________________;
(5)NaHSO4: ______________________________________。
答案:(1)H2SO4===2H++SOeq \o\al(2-,4)
(2)HClOH++ClO-
(3)NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH-
(4)NaHCO3===Na++HCOeq \o\al(-,3),HCOeq \o\al(-,3)H++COeq \o\al(2-,3)
(5)NaHSO4===Na++H++SOeq \o\al(2-,4)
电解质的分类与电离
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
[实验素材]
某化学课外活动小组设计实验探究溶液导电性与离子浓度的关系。实验装置如下图所示,根据所学知识回答下列问题。
[思考探究]
1.溶液为什么能导电?
提示:溶液中存在自由移动的离子。
2.接通电源后a,b两个灯泡哪个更亮?试分析原因。
提示:b灯泡更亮。CH3COOH是弱电解质,HCl是强电解质。相同浓度的盐酸和醋酸溶液中,盐酸中离子浓度更大,溶液导电性更强。
3.向烧杯①中加入适量NaOH(s)与CH3COOH恰好完全反应,能看到什么现象?试分析原因。
提示:a灯泡变亮。CH3COOH+NaOH===CH3COONa+H2O,原溶液CH3COOH为弱电解质,部分电离,恰好完全反应后生成CH3COONa,为强电解质,使烧杯①的溶液中离子浓度增大,溶液导电性增强。
[核心突破]
1.强电解质与弱电解质比较
类别
项目
强电解质
弱电解质
电离程度
完全电离
部分电离
化学键类型
离子键、共价键
共价键
电离过程
不可逆,用“===”表示
可逆,用“”表示
溶液中的
存在形式
水合离子
分子、水合离子
相同点
都是化合物,在溶液中都能电离,都能导电,与溶解度无关
2.电离方程式的书写
(1)强电解质一步完全电离,一步写出,用“===”;弱电解质用“”。
(2)多元弱酸分步部分电离,分步写出,用“”;
如:H2SHS-+H+,HS-S2-+H+。
(3)多元弱碱分步部分电离,一步写出,用“”;
如:Fe(OH)3Fe3++3OH-。
(4)强酸酸式盐一步完全电离,用“===”;
如:NaHSO4===Na++H++SOeq \o\al(2-,4)。
(5)弱酸酸式盐分步电离,第一步完全电离出阳离子和弱酸酸根离子,用“===”,第二步弱酸酸根离子部分电离,用“”;如:NaHCO3===Na++HCOeq \o\al(-,3),HCOeq \o\al(-,3)COeq \o\al(2-,3)+H+。
(6)规范书写离子符号,要配平,满足元素原子守恒和电荷守恒。
小结:强等号弱可逆,多元弱酸分步写,多元弱碱一步写,弱酸酸式盐,强中还有弱。
[典例示范]
[典例1] 人体内包含钠、钾和钙等矿物质,人们通过饮食获得它们。血液和尿液等体液中都含有这些矿物质。身体需要一定数量的矿物质和盐(也称为电解质)。然而,有时会因为某些特殊原因导致电解质增加或减少,这种情况就被称为电解质紊乱。临床上常见的水与电解质代谢紊乱有高渗性脱水、低渗性脱水、等渗性脱水、水肿、水中毒、低钾血症和高钾血症等。
现有下列物质
①NaCl晶体 ②液态SO2 ③纯醋酸 ④硫酸钡
⑤铜 ⑥乙醇 ⑦熔化的KCl ⑧NaOH溶液
⑨氯气 ⑩氢氧化铁
请用以上物质回答下列问题。(填序号)
(1)以上物质中属于强电解质且在上述状态下能导电的有哪些?
(2)以上物质属于弱电解质的是哪些?
(3)以上物质中属于非电解质但溶于水能导电的有哪些?
解析:①NaCl晶体是电解质,因没有自由移动的离子,所以不导电,因其在水中能完全电离出自由移动的离子,属于强电解质;②液态SO2中没有自由移动的离子,不导电,在水中反应生成H2SO3发生电离,则属于非电解质;③纯醋酸中没有自由移动的离子,不能导电,但其符合水溶液能导电的化合物,则属于电解质,又在水中不能完全电离,则属于弱电解质;④硫酸钡中没有自由移动的离子,所以不能导电,但其在熔融状态能导电,所以是电解质,又在水中能完全电离,则属于强电解质;⑤铜中存在自由移动的电子,
能导电,但属于单质,则既不是电解质,也不是非电解质;⑥乙醇中不存在带电微粒,不导电,且是在水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物,则属于非电解质;⑦熔化的KCl中存在自由移动的离子,能导电,且属于化合物,则属于电解质,又在水中时完全电离属于强电解质;⑧NaOH溶液中存在自由移动的离子,能导电,但溶液属于混合物,既不是电解质,也不是非电解质;⑨氯气是由分子构成的物质,不导电,且属于单质,既不是电解质,也不是非电解质;⑩氢氧化铁中带电的微粒不能自由移动,不能导电,但其在熔融状态能导电,所以是电解质,又在水中不能完全电离,则属于弱电解质。
答案:(1)⑦ (2)③⑩ (3)②
判断电解质强弱时注意的问题
(1)电解质的强弱与溶液导电能力没有必然联系。电解质溶液的导电能力与离子浓度和离子所带电荷总数有关,强电解质溶液的导电能力不一定强。
(2)电解质的强弱与其溶解度无关。某些难溶盐,虽然溶解度小,但其溶于水的部分完全电离,属于强电解质,如BaSO4等。有少数盐尽管能溶于水,但只有部分电离,属于弱电解质,如(CH3COO)2Pb等。
(3)强电解质不一定是离子化合物,某些具有强极性键的化合物也是强电解质,如HCl。
(4)强电解质在熔融状态下不一定电离。若电解质为离子化合物,在熔融状态能电离,若电解质为共价化合物,在液态不电离。
[学以致用]
1.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:D [HCl等共价化合物属强电解质,故A错;强弱电解质与溶解性无关,故B错;强电解质熔化时不一定电离,如液态HCl,故C错。]
2.下列事实不能证明CH3COOH是弱酸的是( )
A.CH3COOH溶液能使石蕊试液变红
B.0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中H+浓度小于0.01 mol·L-1
C.物质的量浓度相同的CH3COOH溶液的导电能力比盐酸弱
D.0.01 mol·L-1CH3COOH溶液中有两种分子存在
解析:A [无论醋酸是强酸还是弱酸都能使石蕊试液变红,故A符合题意;0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中c平(H+)<0.1 mol·L-1,说明醋酸不能完全电离,是弱酸,故B不符合题意;物质的量浓度相同的CH3COOH溶液的导电能力比盐酸弱,说明醋酸不能完全电离,是弱酸,故C不符合题意;D项,0.01 mol·L-1CH3COOH溶液中有两种分子存在,即溶液中存在CH3COOH分子和H2O分子,说明醋酸不能完全电离,是弱酸,故D不符合题意。]
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)
[情境素材]
弱电解质电离过程中正、逆反应速率随时间的变化
[思考探究]
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v-t图像。
提示:
[核心突破]
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
影响
因素
平衡
移动
方向
n(H+)
c平(H+)
c平(CH3COO-)
Ka
pH
导电
能力
升温(不考
虑挥发)
右
增大
增大
增大
增大
减小
增强
加冰醋酸
右
增大
增大
增大
不变
减小
增强
加入其他物质
CH3
COONa
固体
左
减小
减小
增大
不变
增大
增强
通HCl
气体
左
增大
增大
减小
不变
减小
增强
NaOH
固体
右
减小
减小
增大
不变
增大
增强
加水稀释
右
增大
减小
减小
不变
增大
减弱
[典例示范]
[典例2] 室温下向10 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液中加水稀释后,下列说法正确的是( )
A.溶液中导电离子的数目减小
B.溶液中eq \f(c平H+·c平CH3COO-,c平CH3COOH)不变
C.醋酸的电离程度增大,c平(H+)也增大
D.醋酸的电离常数K随醋酸浓度减小而减小
[解题指南] 解答本题时要注意以下两点:
(1)弱电解质电离平衡的影响因素。
(2)电离平衡常数的表达方式以及影响因素。
解析:B [加水稀释,醋酸的电离平衡正向移动,溶液中离子数目增多,因此溶液中导电离子的数目增多,A错误;
eq \f(c平H+·c平CH3COO-,c平CH3COOH)表示醋酸的电离平衡常数,温度不变,则常数不变,B正确;加水稀释,醋酸的电离平衡正向移动,醋酸的电离程度增大,溶液酸性减弱,所以c平(H+)减小,C错误;醋酸的电离常数Ka只与温度有关系,温度不变,常数不变,D错误。]
[刨根问底]
(1)A项改为溶液中导电离子的浓度都减小,对吗?
提示:不对。加水稀释,c平(H+)减小,Kw不变,c平(OH-)增大。
(2)10 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液升高温度,溶液中eq \f(c平H+·c平CH3COO-,c平CH3COOH)不变,对吗?
提示:不对。升温电离程度增大,电离常数K增大。
[易错警示] 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。
[学以致用]
3.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
③NHeq \o\al(+,4)数目增多 ④c平(OH-)增大 ⑤导电性增强 ⑥eq \f(c平NH\o\al(+,4),c平NH3·H2O)增大
⑦eq \f(c平NH\o\al(+,4)·c平OH-,c平NH3·H2O)减小
A.①②③
B.①③⑤
C.①③⑥
D.②④⑥
解析:C [氨水中的溶质属于弱电解质,存在电离平衡:NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH-,加水稀释,平衡正向移动,电离程度增大,NHeq \o\al(+,4)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(NHeq \o\al(+,4))增多,n(NH3·H2O)减少,故eq \f(c平NH\o\al(+,4),c平NH3·H2O)增大,⑥正确;Kb=eq \f(c平NH\o\al(+,4)·c平OH-,c平NH3·H2O)加水稀释时,Kb不变,⑦错误。]
4.(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
解析: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。]
电离平衡常数的理解和应用
(素养养成——证据推理与模型认知)
[思考探究]
1.同一多元弱酸的Ka1、Ka2、Ka3之间存在着数量上的规律,此规律是什么?产生此规律的原因是什么?
提示:Ka1≫Ka2≫Ka3。因为第一步电离出的H+对第二步、第三步电离有抑制作用。
2.升高温度对醋酸的电离产生怎样影响?H+浓度如何变化?
提示:醋酸的电离是吸热过程,升高温度能促进醋酸的电离,且H+浓度增大。
[核心突破]
1.电离平衡常数的应用
(1)比较弱酸的酸性强弱。
相同条件下,K值越大,电离程度越大,酸性越强。如:25 ℃时部分弱酸的电离常数如下表:
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
则酸性由强到弱的顺序为CH3COOH>H2CO3>HClO>HCOeq \o\al(-,3)
(2)判断反应能否进行。
先依据电离常数K判断出酸的相对强弱,再利用相对强的酸制取相对弱的酸的反应原理,判断反应能否进行以及反应产物。
如:利用(1)中表格中的电离常数可判断出H2CO3、HClO、HCOeq \o\al(-,3)的酸性强弱顺序为H2CO3>HClO>HCOeq \o\al(-,3)。
因此,向Na2CO3溶液中加入次氯酸,会生成NaHCO3和NaClO,而不会生成H2CO3。
(3)比较溶液稀释时粒子浓度比值的变化。
弱酸(如HA)溶液中,存在的粒子有:H+、OH-、A-、HA。加水稀释时c平(H+)、c平(A-)、c平(HA)减小,c平(OH-)增大,但eq \f(c平H+,c平HA)或eq \f(c平A-,c平HA)的变化可借助电离常数进行比较,即eq \f(c平H+,c平HA)=eq \f(c平H+·c平A-,c平HA·c平A-)=eq \f(Ka,c平A-),加水稀释,Ka不变,c平(A-)减小,则eq \f(c平H+,c平HA)增大。
[典例示范]
[典例3] 常温时,0.1 mol·L-1 HF溶液的pH=2,则Ka的数值大约是( )
A.2 mol·L-1
B.0.1 mol·L-1
C.0.01 mol·L-1
D.0.001 mol·L-1
[思维建模] 解答本类试题的思维流程如下:
eq \x(\a\al(根据题干找出,溶液中的H+或,OH-浓度))―→eq \x(\a\al(列出Ka和,Kb的表, 达式))―→eq \x(\a\al(代入数据求,算平衡常数))
解析:D [由HFH++F-可知Ka(HF)=eq \f(c平H+·c平F-,c平HF)=
eq \f(10-2 mol·L-1×10-2 mol·L-1,0.1 mol·L-1)=0.001 mol·L-1。]
[学以致用]
5.已知室温时,0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中的电离度α=0.1%,下列叙述错误的是( )
A.该溶液的pH=4
B.升高温度,溶液的pH增大
C.此酸的电离常数约为1×10-7 mol·L-1
D.由HA电离出的c平(H+)约为水电离出的c平(H+)的106倍
解析:B [c平(H+)=0.1%×0.1 mol·L-1=10-4 mol·L-1,pH=4;因HA在水中有电离平衡,升高温度促进平衡向电离的方向移动,c平(H+)将增大,pH会减小;C选项可由电离常数表达式算出Ka=eq \f(c平H+·c平A-,c平HA)≈1×10-7 mol·L-1;c平(H+)=10-4 mol·L-1,所以水电离出的c平(H+)=10-10 mol·L-1,前者是后者的106倍。]
6.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( )
酸
HX
HY
HZ
电离平衡常数Ka
9×10-7
9×10-6
1×10-2
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-1HX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
解析: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。]
[素养提升]
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。
[思考探究]
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。
1.下列物质的水溶液能导电,且属于强电解质的是( )
A.CH3COOH
B.Cl2
C.NH4HCO3
D.SO2
解析:C [CH3COOH在水溶液中能部分电离出CH3COO-和H+,为弱电解质,故A错误;Cl2是单质,既不是电解质,也不是非电解质,故B错误;NH4HCO3在水溶液中能完全电离出自由移动的NHeq \o\al(+,4)和HCOeq \o\al(-,3)而导电,NH4HCO3是强电解质,故C正确;SO2在水溶液中与水反应生成亚硫酸,亚硫酸部分电离出自由移动的H+和HSOeq \o\al(-,3)而导电,二氧化硫自身不能电离,属于非电解质,故D错误。]
2.下列电离方程式书写正确的是( )
A.NaHCO3===Na++H++COeq \o\al(2-,3)
B.HF===H++F-
C.KAl(SO4)2===K++Al3++2SOeq \o\al(2-,4)
D.CH3COONH4CH3COO-+NHeq \o\al(+,4)
解析:C [NaHCO3是弱酸酸式盐,是强电解质,完全电离,但HCOeq \o\al(-,3)不能拆成离子形式;CH3COONH4为强电解质,完全电离用“===”;HF为弱电解质,部分电离,用“”。]
3.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-1NaOH溶液完全反应
D.用甲酸溶液做导电实验,灯泡很暗
解析: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。]
4.稀氨水中存在着下列平衡:NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+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
解析:B [①若在氨水中加入NH4Cl固体,c平(NHeq \o\al(+,4))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。]
5.(1)将6 g CH3COOH溶于水制成1 L溶液,经测定溶液中CH3COO-的物质的量浓度为1.4×10-3mol·L-1,则此温度下醋酸的电离常数Ka= ________ ;温度升高,Ka将 ________ (填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)1.0 mol·L-1醋酸溶液的c平(H+)=4.0×10-3 mol·L-1,将此溶液稀释到0.10 mol·L-1,则稀释后溶液的pH约为 ________ 。(结果精确到0.1,可能用到的数据:lg1.2=0.079 lg1.3=0.11 lg1.4=0.15)
解析:(1)初始时,c始(CH3COOH)=
eq \f(6 g,60 g·mol-1×1 L)=0.1 mol·L-1;CH3COOH是弱电解质,则
CH3COOHCH3COO-+H+
eq \a\vs4\al(起始/,mol·L-1) 0.1 0 0
eq \a\vs4\al(平衡/,mol·L-1)0.1-1.4×10-3 1.4×10-3 1.4×10-3
所以Ka=eq \f(c平CH3COO-·c平H+,c平CH3COOH)=
eq \f(1.4×10-3 mol·L-1×1.4×10-3 mol·L-1,0.1 mol·L-1-1.4×10-3 mol·L-1)≈
1.99×10-5 mol·L-1。
(2) CH3COOHCH3COO-+H+
eq \a\vs4\al(起始/,mol·L-1) 1.0 0 0
eq \a\vs4\al(转化/,mol·L-1) 4.0×10-3 4.0×10-3 4.0×10-3
平衡/
(mol·L-1) 1.0-4.0×10-3 4.0×10-3 4.0×10-3
Ka=eq \f(c平H+·c平CH3COO-,c平CH3COOH)
=eq \f(4.0×10-32 mol2·L-2,1.0-4.0×10-3 mol·L-1)≈1.6×10-5 mol·L-1;稀释后,溶液的温度不变,电离平衡常数不变,Ka=eq \f(c\o\al(2,平)H+,0.10 mol·L-1-c平H+)=1.6×10-5 mol·L-1,解得c平(H+)≈1.3×10-3 mol·L-1,则pH=-lg c平(H+)≈3-lg 1.3≈2.9。
答案:(1)1.99×10-5 mol·L-1 变大 (2)2.9
[课堂小结]
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