内容正文:
化学 选择性必修1 SJ
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
1.能从强电解质和弱电解质的角度对化合物进行分类。2.能在理解化学平衡基本原理的基础上从宏观和微观两方面认识弱电解质的电离平衡,以及影响电离平衡移动的因素。
一、强电解质和弱电解质
1.实验探究
酸溶液
1 mol·L-1的醋酸溶液
1 mol·L-1的盐酸
溶液的pH
醋酸溶液的pH大于盐酸的pH
与镁条(已打磨)的反应(相同体积)
开始阶段醋酸溶液与镁的反应速率小于盐酸与镁的反应速率,盐酸产生气泡速率较快,且气球体积较大。反应结束时二者气球体积相等
结论
①浓度相同时,盐酸电离出来的氢离子浓度大于醋酸电离出来的氢离子浓度,即盐酸的电离程度大于醋酸;②随着反应的进行,醋酸还能继续电离出H+,最终提供的H+数与盐酸相同
2.强电解质和弱电解质
(1)强电解质
①定义:在水溶液中能够完全电离的电解质。
②常见的强电解质:强酸、强碱和绝大多数盐。
(2)弱电解质
①定义:在水溶液中仅能部分电离的电解质。
②常见的弱电解质:弱酸、弱碱和水。
二、弱电解质的电离平衡
1.弱电解质的电离方程式
弱电解质在水溶液中的电离过程是可逆的,电离的程度也是有限的。
例如:
CH3COOH:CH3COOHCH3COO-+H+;
NH3·H2O:NH3·H2ONH+OH-。
2.弱电解质的电离平衡
在一定温度下,弱电解质在水溶液中电离达到最大限度时,弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电解质分子的速率相等,此时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状态。
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图:
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)BaSO4难溶于水,但BaSO4是强电解质。( )
(2)强电解质在溶液中不存在溶质分子,而弱电解质在溶液中存在溶质分子。( )
(3)电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大。( )
(4)25 ℃时,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,各离子浓度均减小。( )
(5)H2S的电离方程式为H2S2H++S2-。( )
(6)NaHSO4在水溶液中电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
解析:(3)如CH3COOHCH3COO-+H+,加水稀释电离平衡右移,但c(CH3COO-)、c(H+)均减小。
知识点一 强电解质和弱电解质
1.强电解质与弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
概念
溶于水后能完全电离的电解质
溶于水后只有部分电离的电解质
化合物类型
离子化合物、共价化合物
共价化合物
电离程度
完全电离
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
实例
强酸:HNO3、H2SO4等;强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等;绝大多数盐(包括难溶性盐)
弱酸:H2CO3、CH3COOH、HClO等;弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等;水;极少数盐
2.对强、弱电解质的理解
(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尽管易溶于水,却部分电离,是弱电解质。
(2)电解质的强弱与溶液的导电性没有必然联系
溶液导电能力的强弱由溶液中自由移动离子的浓度和离子所带电荷多少决定,很稀的强电解质溶液导电性很弱,浓度较大的弱电解质溶液导电性可能较强。
3.证明HA为一元弱酸的方法
角度
依据(实验设计或现象)
酸溶液的pH
①0.1 mol·L-1的HA溶液pH>1(室温下)
②将pH=2的HA溶液稀释100倍,稀释后2<pH<4
溶液的导电性
一定温度下,0.1 mol·L-1的盐酸和HA溶液,前者的导电能力明显强
与金属反应的速率
相同体积、相同浓度的盐酸和HA溶液,与相同(形状、颗粒大小)的金属反应,前者的反应速率快
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.强电解质不一定导电,弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质溶液弱
答案:D
解析:HCl是共价化合物也是强电解质,A错误;电解质的强弱与溶解性无关,B错误;有的强电解质是共价化合物,熔化时不能电离,C错误。
2.醋酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是( )
A.1 mol/L的醋酸溶液中,c(H+)=0.01 mol/L
B.醋酸能以任意比与水互溶
C.10 mL 1 mol/L的醋酸溶液恰好与10 mL 1 mol/L的NaOH溶液完全反应
D.醋酸溶液的导电性比盐酸弱
答案:A
解析:A项中若醋酸完全电离,则c(H+)=1 mol/L,而现在c(H+)=0.01 mol/L,说明醋酸部分电离,为弱电解质;B项中电解质的强弱与溶解性无关;C项是醋酸与强碱的反应,不能说明其电离程度的大小;D项必须是在温度及酸的浓度相同条件下比较二者导电性强弱。
知识点二 弱电解质的电离平衡
1.电离平衡的特征
2.电离方程式的书写
(1)强电解质完全电离,在写电离方程式时,用“===”;弱电解质部分电离,在写电离方程式时,用“”。
(2)多元弱酸分步电离,必须分步写出,不可合并(其中以第一步电离为主,写多元弱酸的电离方程式时只写第一步即可)。如
H2CO3H++HCO(主要),
HCOH++CO(次要)。
(3)多元弱碱也是分步电离,但一步写出。如
Cu(OH)2Cu2++2OH-。
(4)酸式盐
①强酸的酸式盐完全电离,一步完成。
如:NaHSO4===Na++H++SO(水溶液中),NaHSO4===Na++HSO(熔融状态)。
②弱酸的酸式盐强中有弱,分步完成。
如:NaHCO3===Na++HCO,HCOH++CO。
3.外界条件对电离平衡的影响(以CH3COOHCH3COO-+H+为例)
条件改变
平衡移动方向
电离程度
c(H+)
c(CH3COO-)
导电能力
加入浓盐酸
左移
减小
增大
减小
增强
加入冰醋酸
右移
减小
增大
增大
增强
加入氢氧化钠固体
右移
增大
减小
增大
增强
加入醋酸钠固体
左移
减小
减小
增大
增强
加水
右移
增大
减小
减小
减弱
升高温度
右移
增大
增大
增大
增强
加入氯化钠固体
不移动
不变
不变
不变
增强
[注意] 弱电解质溶液加水稀释时,要注意离子浓度与离子物质的量的变化。判断离子浓度比值变化时,只考虑物质的量的比值即可。
如0.1 mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)均减小,但稀释促进电离,所以n(CH3COOH)减小,n(H+)、n(CH3COO-)增大。
3.下列对氨水中存在的电离平衡NH3·H2ONH+OH-叙述正确的是( )
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量浓盐酸,溶液中c(OH-)增大
C.加入少量浓氢氧化钠溶液,电离平衡正向移动
D.加入少量氯化铵固体,溶液中c(NH)减小
答案:A
4.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(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.c(H+)=10-3 mol·L-1的两溶液稀释100倍,c(H+)均为10-5 mol·L-1
D.向两溶液中分别加入少量对应的钠盐,c(H+)均明显减小
答案:B
解析:醋酸是弱电解质,部分电离,故盐酸中c(H+)较大,A错误;等浓度、等体积的HCl与CH3COOH提供的n(H+)相同,故中和NaOH物质的量相同,B正确;醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,加水稀释促进电离,所以稀释100倍,醋酸的c(H+)>1×10-5mol·L-1,C错误;HCl完全电离,向盐酸中加入NaCl不影响HCl电离,所以c(H+)不变,D错误。
知识点三 一元强酸与一元弱酸的比较
1.相同体积、相同物质的量浓度的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
比较项目
酸
c(H+)
酸性
中和碱的能力
与足量活泼金属反应产生H2的总量
与同一金属反应时的起始反应速率
一元强酸
大
强
相同
相同
大
一元弱酸
小
弱
小
2.相同体积、相同c(H+)的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
比较项目
酸
c(H+)
酸性
中和碱的能力
与足量活泼金属反应产生H2的总量
与同一金属反应时的起始反应速率
一元强酸
相同
相同
小
少
相同
一元弱酸
大
多
5.对室温下c(H+)相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施后,有关叙述正确的是( )
A.加适量的醋酸钠晶体后,两溶液的c(H+)均减小
B.使温度升高20 ℃后,两溶液的c(H+)均不变
C.加水稀释2倍后,两溶液的c(H+)均增大
D.加足量的锌充分反应后,两溶液产生的氢气一样多
答案:A
解析:向盐酸中加入醋酸钠,CH3COO-可结合H+生成醋酸,c(H+)减小,向醋酸中加入醋酸钠,抑制醋酸电离,导致其溶液中c(H+)减小,A正确;升温有利于CH3COOH的电离,CH3COOH溶液中c(H+)增大,B错误;加水稀释,两种溶液的c(H+)均减小,C错误;两种溶液中c(H+)相同,但是CH3COOH溶液中还有未电离的CH3COOH,所以最终醋酸产生的氢气比盐酸多,D错误。
6.某温度下,等体积、c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,溶液中的c(H+)随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅱ表示的是盐酸的变化曲线
B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C.取等体积的a点、b点对应的溶液,消耗的NaOH的量相同
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
答案:B
解析:醋酸属于弱电解质,在稀释时会电离出H+,故稀释相同倍数时醋酸溶液中c(H+)的变化要比盐酸中c(H+)的变化小一些,即曲线Ⅰ表示盐酸的变化曲线,曲线Ⅱ表示醋酸的变化曲线,A错误;溶液的导电性与溶液中离子的浓度有关,离子浓度:b点>c点,故导电性:b点>c点,B正确;a点、b点表示溶液稀释相同倍数,溶质的量没有发生变化,都等于稀释前的物质的量,稀释前两溶液中c(H+)相同,但CH3COOH为弱酸,则c(CH3COOH)>c(HCl),故稀释前n(CH3COOH)>n(HCl),即CH3COOH消耗NaOH多,C错误;由上述分析可知,a点酸的总浓度大于b点酸的总浓度,D错误。
本课总结
自我反思:
随堂提升
1.下列各组物质全部是弱电解质的是( )
A.H2O NH3·H2O HClO HF
B.Cu(OH)2 CH3COOH C2H5OH CH3COONa
C.H2SO3 Ba(OH)2 BaSO4
D.H2SiO3 H2S CO2
答案:A
2.下列说法中正确的是( )
A.在水溶液里能够电离出阴、阳离子的化合物是强电解质
B.非电解质的水溶液一定不导电
C.强电解质的水溶液的导电能力一定比弱电解质的强
D.相同条件下,OH-浓度相同的氢氧化钠溶液和氨水的导电能力相同
答案:D
解析:弱电解质在水溶液中也能发生电离,A错误;溶于水能生成电解质的非电解质(如SO3),其水溶液导电,B错误;电解质导电是有条件的,溶解度非常小的强电解质,在水溶液中的离子浓度太小而使其导电能力很弱,而弱电解质的浓度若较大,其导电能力也会较强,C错误;相同条件下,OH-浓度相同的氢氧化钠溶液和氨水中的总离子浓度及阴阳离子所带电荷数均相同,故导电能力相同,D正确。
3.下列物质在水溶液中的电离方程式正确的是( )
A.NH3·H2O===NH+OH-
B.NaHCO3===Na++HCO,HCOH++CO
C.H2CO32H++CO
D.KClO3===K++Cl5++3O2-
答案:B
4.向1 mol冰醋酸中加入一定量的蒸馏水最终得到1 L溶液。下列各项中,表明已达到电离平衡状态的是( )
A.醋酸的浓度达到1 mol·L-1
B.H+的浓度达到0.5 mol·L-1
C.醋酸分子的浓度、醋酸根离子的浓度、H+的浓度均为0.5 mol·L-1
D.醋酸分子电离成离子的速率和离子重新结合成醋酸分子的速率相等
答案:D
5.在0.1 mol·L-1的HCN溶液中存在如下电离平衡:HCNH++CN-,下列叙述正确的是( )
A.加入少量NaOH固体,平衡正向移动
B.加水,平衡逆向移动
C.滴加少量0.1 mol·L-1的HCl溶液,溶液中c(H+)减小
D.加入少量NaCN固体平衡正向移动
答案:A
课时作业
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于强、弱电解质的叙述中,错误的是( )
A.强电解质在水溶液中完全电离,不存在电离平衡
B.溶液导电能力强的电解质是强电解质,导电能力弱的电解质是弱电解质
C.同一弱电解质的溶液,当温度、浓度不同时,其导电能力也不同
D.强电解质在液态时,有的导电,有的不导电
答案:B
2.下列电离方程式正确的是( )
A.Fe(OH)3Fe(OH)+OH-(第一步)
B.HClO===H++ClO-
C.CH3COOH+H2OCH3COO-+H3O+
D.H3PO43H++PO
答案:C
3.下列事实可以证明NH3·H2O是弱碱的是( )
A.氨水能跟CuCl2溶液反应生成Cu(OH)2沉淀
B.铵盐受热易分解,放出氨气
C.0.1 mol·L-1的氨水可以使酚酞试液变红
D.0.1 mol·L-1的氨水中,c(OH-)约为0.01 mol·L-1
答案:D
解析:0.1 mol·L-1的氨水中,c(OH-)约为0.01 mol·L-1,说明NH3·H2O只有部分发生了电离,可证明NH3·H2O是弱碱。
4.在0.2 mol·L-1的CH3COOH溶液中,当CH3COOHH++CH3COO-已达平衡时,若要使CH3COOH的电离程度减小,溶液中的c(H+)增大,应加入( )
A.CH3COONa固体 B.氨水
C.HCl D.H2O
答案:C
解析:若要使CH3COOH的电离程度减小,改变条件使平衡逆向移动;要使溶液中c(H+)增大,加入的物质中应该能电离出H+,故C正确。
5.下列实验操作或做法中,能比较HClO与CH3COOH的酸性强弱的是( )
A.用pH试纸分别测定0.10 mol·L-1的HClO溶液和CH3COOH溶液的pH
B.相同条件下,分别测定等物质的量浓度的HClO溶液和CH3COOH溶液的导电能力
C.将CH3COOH溶液和氯水分别加入碳酸氢钠溶液,看是否有气泡产生
D.查阅资料,看CH3COOH和HClO沸点的高低
答案:B
解析:HClO溶液具有漂白性,所以不能用pH试纸测定HClO溶液的pH,应该用pH计,A错误;HClO和CH3COOH均是一元弱酸,在相同条件下,溶液的导电性越强,则对应酸的酸性越强,B正确;CH3COOH与NaHCO3溶液反应生成CO2,说明CH3COOH的酸性强于碳酸,氯水中存在HCl和HClO,加入NaHCO3溶液,是HCl与NaHCO3反应生成CO2,所以不能比较HClO和CH3COOH的酸性强弱,C错误;沸点属于物理性质,酸性属于化学性质,不能依据沸点高低来判断酸性强弱,D错误。
6.常温下,稀释0.5 mol·L-1的醋酸溶液,图中的纵坐标不能表示( )
A.CH3COOH的电离程度
B.溶液中H+的数目
C.溶液中OH-的浓度
D.溶液中CH3COOH的浓度
答案:D
7.下列说法正确的是( )
A.根据溶液中有CH3COOH、CH3COO-和H+即可证明CH3COOH达到电离平衡状态
B.根据溶液中CH3COO-和H+的物质的量浓度相等即可证明CH3COOH达到电离平衡状态
C.当NH3·H2O达到电离平衡时,溶液中NH3·H2O、NH和OH-的浓度相等
D.H2CO3是分步电离的,电离程度依次减小
答案:D
8.下列说法正确的是( )
A.25 ℃时,将pH=5的醋酸溶液与pH=5的盐酸等体积混合,混合后溶液pH>5
B.25 ℃时,等浓度的盐酸与醋酸分别稀释相同倍数,稀释后溶液pH:盐酸<醋酸
C.25 ℃时,等体积、等pH的盐酸与醋酸分别用等浓度的NaOH溶液中和,盐酸消耗NaOH溶液多
D.25 ℃时,pH=3的一元酸HA溶液与pH=11的一元碱MOH溶液等体积混合后溶液呈酸性,则HA是强酸
答案:B
解析:pH=5的醋酸溶液与pH=5的盐酸中氢离子浓度相同,都是10-5 mol/L,等体积混合后,氢离子浓度不变,故pH为5,A错误;等体积、等pH的盐酸与醋酸,其中醋酸的浓度大,消耗的氢氧化钠较多,C错误;混合后溶液呈酸性,说明酸的浓度较大,则酸HA为弱酸,MOH是相对较强的碱,但是不一定是强碱,D错误。
9.向某氨水中加入醋酸溶液,其导电能力(I)与加入醋酸溶液的体积(V)关系正确的是( )
答案:C
解析:氨水是弱电解质的水溶液,导电能力较弱,随着醋酸的加入,发生反应:CH3COOH+NH3·H2O===CH3COONH4+H2O,生成了强电解质CH3COONH4,导电能力增强,恰好反应完全时,溶液导电能力最强,继续加入醋酸,随着溶液体积的增大,离子浓度减小,溶液导电能力减弱,但溶液中存在离子,导电能力不可能为0,所以A、B、D错误。
10.把1 L 0.1 mol·L-1的醋酸溶液用蒸馏水稀释到10 L,下列叙述正确的是( )
A.c(CH3COOH)变为原来的
B.c(H+)变为原来的
C.的比值增大
D.溶液的导电性增强
答案:C
解析:由于加水稀释,CH3COOH的电离程度增大,故c(CH3COOH)应小于原来的,c(H+)应大于原来的,=,n(CH3COO-)增大,
n(CH3COOH)减小,故的比值增大;加水稀释后离子浓度减小,导电性减弱。
11.体积相同的盐酸和醋酸两种溶液,n(Cl-)=n(CH3COO-)=0.01 mol,下列叙述错误的是( )
A.与NaOH完全中和时,醋酸所消耗的NaOH多
B.分别与足量CaCO3反应时,放出的CO2一样多
C.两种溶液的pH相等
D.分别用水稀释相同倍数时,n(Cl-)<n(CH3COO-)
答案:B
解析:体积相同的盐酸和醋酸两种溶液,n(Cl-)=n(CH3COO-)=0.01 mol,根据二者的电离方程式可知,二者电离出的c(H+)相同,故pH相等,C正确;由于CH3COOH不能完全电离,因此n(CH3COOH)>n(HCl),故与NaOH完全中和时,醋酸消耗的NaOH多,分别与足量CaCO3反应时,醋酸参与的反应放出的CO2多,A正确,B错误;分别用水稀释相同倍数时,醋酸的电离程度增大,n(CH3COO-)增大,而n(Cl-)不变,D正确。
二、非选择题
12.在一定温度下,冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示。
回答下列问题。
(1)写出醋酸的电离方程式:____________________________________________。
(2)a、b、c三点对应的溶液中,c(H+)由大到小的顺序为__________(用a、b、c表示,下同),醋酸的电离程度由大到小的顺序为__________。
(3)若使c点溶液中c(CH3COO-)增大,可采取的措施是________(填字母)。
A.加水
B.加入少量固体CH3COONa
C.加少量浓盐酸
D.加入少量浓氨水
(4)c(H+)相同、体积相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的锌反应,生成的H2在相同状况下的体积分别为V1和V2,则V1________V2(填“>”“<”或“=”,下同);物质的量浓度相同、体积相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的锌反应,在相同状况下生成的H2的体积分别为V3和V4,则V3________V4。
答案:(1)CH3COOHCH3COO-+H+ (2)b>a>c c>b>a (3)BD (4)< =
解析:(2)醋酸溶液中离子浓度越大,溶液导电能力越强,所以c(H+)的大小顺序为b>a>c,溶液浓度越小,越有利于醋酸电离,所以醋酸的电离程度:c>b>a。
(3)加水,有利于醋酸电离,但溶液体积增大,c(CH3COO-)减小;CH3COONa是强电解质,加入少量固体CH3COONa,c(CH3COO-)增大;加少量浓盐酸,c(H+)增大,抑制醋酸电离,c(CH3COO-)减小;加入少量浓氨水,发生反应:CH3COOH+NH3·H2O===CH3COONH4+H2O,CH3COONH4是强电解质,c(CH3COO-)增大。
(4)c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液,c(HCl)<c(CH3COOH),体积相同时,锌足量,则在相同状况下醋酸生成的H2的体积大。等体积等物质的量浓度的盐酸与醋酸溶液,HCl和CH3COOH的物质的量相等,与足量的锌反应,在相同状况下生成H2的体积相等。
13.现有①盐酸、②醋酸、③硫酸三种稀溶液,用序号回答下列问题。
(1)若三种酸的物质的量浓度相等:
a.三种溶液中的c(H+)大小关系为__________。
b.取等体积上述三种溶液,分别用同浓度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液体积大小关系为____________。
c.若取等质量Zn分别跟这三种溶液反应,使Zn恰好完全反应时,消耗三种酸的体积大小关系为____________。
(2)若三种溶液的c(H+)相等:
a.三种酸的物质的量浓度大小关系为__________。
b.取等体积上述三种溶液,分别用同浓度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液体积大小关系为____________。
c.若取等质量Zn分别跟这三种溶液反应,使Zn恰好完全反应时,消耗三种酸的体积大小关系为____________。
答案:(1)a.③>①>② b.③>①=② c.①=②>③
(2)a.②>①>③ b.②>①=③ c.①=③>②
解析:(1)a.H2SO4为二元强酸,盐酸为一元强酸,在溶液中均全部电离;CH3COOH为弱酸,在溶液中部分电离,故③>①>②。b.三种酸的物质的量相等,盐酸和醋酸消耗的NaOH相等,但H2SO4为二元酸,所以消耗NaOH是盐酸和醋酸的两倍,所以③>①=②。c.等质量的Zn完全反应,消耗的盐酸和醋酸相等,消耗的H2SO4最少,所以①=②>③。
(2)a.CH3COOH是弱酸,c(CH3COOH)≫c(H+),c(H2SO4)=c(H+),c(HCl)=c(H+),所以②>①>③;b.等体积的三种溶液中,n(CH3COOH)>n(HCl),而HCl和H2SO4都是强电解质,两溶液中的n(H+)相等,消耗NaOH一样多,所以②>①=③;c.等质量的Zn完全反应,消耗的n(H+)相等,所以溶液中c(H+)大的消耗的体积最小,H2SO4与HCl的c(H+)相等,而CH3COOH在反应中会继续电离产生H+,所以消耗体积最小,所以①=③>②。
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