内容正文:
化学反应原理
第六讲 弱电解质的电离平衡(答案)
考点清单
考点01 电解质概念
考点02 导电条件的判断
考点03 强、弱电解质化学性质的比较(重点)
考点04 弱电解质的电离及其影响因素
考点05 电离平衡常数
考点06 电离平衡常数的相关计算
考点07 电离平衡常数的应用(重点)
类型一:强酸制弱酸
类型二:溶液中各微粒比值
考点01 电解质概念
1.分类
①先找“双非”(单质/混合物),②电解质:酸碱盐金属氧化物水(小口诀1)
【补充】混合物
纯净水、水玻璃(Na2SiO3水溶液)、医用酒精(75%乙醇)、福尔马林(35%-40%甲醛水溶液)、生理盐水(0.9%NaCl)、铝热剂(Al、Fe2O3)、氨水、氯水(Cl2水溶液)、溴水、碘水、
盐酸(HCl水溶液)、氢氯酸(HCl水溶液)、氢溴酸、氢碘酸、氢硫酸(H2S水溶液)
【例1】现有下列物质:①蔗糖 ②酒精 ③盐酸 ④H2SO4 ⑥Cl2 ⑦SO2 ⑧CO2 ⑨NH3 ⑩氨水 ⑪NH3·H2O ⑫CH3COOH ⑬Na ⑭NaOH ⑮Na2CO3 ⑯CaCO3 ⑰Na2O2 ⑱SiO2 ⑲CaSiO3 ⑳水玻璃
属于电解质的是④⑪⑫⑭⑮⑯⑰⑲
属于非电解质的是①②⑦⑧⑨⑱
属于既不是电解质也不是非电解质的是③⑥⑩⑬⑳
属于强电解质的是④⑭⑮⑯⑰⑲
属于弱电解质的是⑪⑫
【例2】电离方程式的书写
HCl:HCl===H++Cl-
NaOH:NaOH===Na++OH-
CH3COOH:CH3COOHCH3COO-+H+
NH3·H2O:NH3·H2ONH+OH-
【例3】下列电离方程式书写正确的是( )
A.NaHCO3Na++H++C
B.HFH++F-
C.H2SO42H++S
D.CH3COONH4CH3COO-+N
考点02 导电条件的判断
类型一:导不导电问题
电离的条件:溶于水或熔融,与通电无关!
溶于水
熔融
酸 HCl、H2SO4、CH3COOH
√
×
碱 NaOH
√
√
盐
可溶盐 NaCl
√
√
难溶盐 BaSO4
×
√
金属氧化物 Na2O
√
存在自由移动的电子,也能导电:Cu,Fe,Ag,石墨(C)
【例4】现有以下物质:①NaCl晶体、②液态HCl、③CaCO3固体、④熔融KCl、⑤蔗糖、⑥铜、⑦CO2、⑧H2SO4、⑨熔融KOH固体、⑩浓盐酸。
(1)属于既不是电解质也不是非电解质的是
(2)属于电解质的是
(3)属于非电解质的是
(4)能导电的电解质是
(5)能导电的物质有
【答案】
(1) ⑥⑩ (2) ①②③④⑧⑨ (3) ⑤⑦ (4) ④⑨ (5) ④⑥⑨⑩
类型二:导电能力大小问题
导电性强弱比较:①离子浓度②离子电荷量
【例5】在一定温度下,向电解质溶液中加入新物质时溶液的导电能力可能发生变化,实验过程中电流(I)随所加新物质的质量(m)变化的曲线如图所示。
下列各项中与A图变化趋势一致的是____b____(填字母,下同),与B图变化趋势一致的是___ac_____,与C图变化趋势一致的是____d____。
a.向Ba(OH)2溶液中滴入H2SO4溶液至过量 b.向CH3COOH溶液中滴入氨水至过量
c.向澄清石灰水中通入CO2至过量 d.向NH4Cl溶液中逐渐加入适量NaOH固体
考点03 强、弱电解质化学性质的比较(重点)
两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,塞紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L 盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸,测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图3-4所示。
请回答下列问题:
(1)两个反应的反应速率及其变化有什么特点?
等浓度等体积,强电解质的反应速率快,弱电解质的反应速率慢
(2)反应结束时,两个锥形瓶内气体的压强基本相等,由此你能得出什么结论?
产生H2的量不变
考点04 弱电解质的电离及其影响因素
1.电离平衡状态
(1)概念:在一定条件(如温度、浓度)下,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,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离过程就达到了 电离平衡状态 。
(2)建立过程
(3)电离平衡的特征
弱电解质 相等 不变
2.电离平衡的影响因素
因素
影响结果
温度
升高温度,电离平衡 正向 移动
浓度
加水稀释,电离平衡 正向 移动
外加
物质
加入与弱电解质电离出的离子相同的离子,电离平衡 逆向 移动 (同离子效应)
加入能与弱电解质电离出的离子反应的离子,电离平衡 正向 移动 (离子反应效应)
【例6】在醋酸溶液中存在电离平衡 CH3COOH CH3COO-+H+,填写下表格
改变的条件
电离平衡移动方向
电离程度
新平衡后n(H+)
新平衡后c(H+)
升温
正移
增大
增大
增大
加水稀释
正移
增大
增大
减小
加NaOH固体
正移
增大
减小
减小
加CH3COONa固体
逆移
减小
减小
减小
【例7】下列性质中可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.醋酸与水以任意比例互溶
B.1 mol·L-1的醋酸溶液的c(H+)约为0.01 mol·L-1
C.醋酸的导电性比盐酸的弱
D.10 mL 1 mol·L-1醋酸恰好与10 mL 1 mol·L-1NaOH溶液完全反应
【例8】HgCl2的水溶液几乎不导电,即使在很稀的溶液中,它的电离度(已电离的弱电解质浓度与弱电解质的起始浓度的比值)也不超过0.5%;HgCl2熔融状态下不导电。下列说法正确的是( )
A.HgCl2在水中的电离方程式可能是HgCl2HgCl++Cl-
B.HgCl2的水溶液几乎不导电,说明其难溶于水
C.HgCl2中含有金属Hg,一定不是共价化合物
D.HgCl2是强电解质
考点05 电离平衡常数
三、电离平衡常数
1.概念
在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,对一元弱酸或一元弱碱来说,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个 常数 ,这个常数叫作电离平衡常数,简称 电离常数 ,用 K 表示(通常用Ka、Kb分别表示 弱酸、弱碱 的电离平衡常数)。
2.电离平衡常数的表示方法
(1)一元弱酸、弱碱
物质
电离方程式
电离平衡常数表达式
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=
NH3·H2O
NH3·H2ON+OH-
Kb=
(2)多元弱酸
多元弱酸:多元弱酸的电离是分步进行的,各步都有平衡常数,通常用Ka1、Ka2来表示。
写出下列物质的电离方程式和电离平衡常数的表达式。
H2CO3H++HC Ka1=
H++C Ka2=
H3PO4H++ Ka1=
H++ Ka2=
H++ Ka3=
易错提醒
(1)电离常数表达式中各粒子的浓度为平衡时溶液中存在的粒子浓度。
(2)电离常数只随温度变化而变化,与浓度无关。
(3)电离常数的大小反映弱电解质的电离程度。K值越大,弱电解质越易电离,其对应弱酸的酸性(弱碱的碱性)越强;反之,弱电解质越难电离,其对应弱酸的酸性(弱碱的碱性)越弱。即根据K值的大小可判断弱电解质的相对强弱。
(4)多元弱酸是分步电离的,一级电离程度最大,一般有K1≫K2≫K3。
酸
电离方程式
电离平衡常数Ka
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
1.75×10-5
H2CO3
H2CO3H++HC
HCH++C
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
H3PO4
H3PO4H++H2P
H2PH++HP
HPH++P
Ka1=6.9×10-3
Ka2=6.2×10-8
Ka3=4.8×10-13
3.意义
表示弱电解质的电离能力。一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度 越大 。
4.电离常数的影响因素
(1)内因:同一温度下,不同的弱电解质的电离常数不同,说明电离常数首先由物质 本身的性质 所决定。
(2)外因:对于同一弱电解质,电离平衡常数只与 温度 有关,由于电离为吸热过程,因此电离平衡常数随温度升高而 增大 。
【例9】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)BaSO4难溶于水,其水溶液导电性很差,所以BaSO4是弱电解质。 ( )
(2)CO2的水溶液导电能力很弱,所以CO2是弱电解质。 ( )
(3)强电解质在熔融状态下都能完全电离,弱电解质在水溶液中部分电离。 ( )
(4)盐酸与铁粉反应时,向盐酸中加入适量的CH3COONa固体可减小反应速率。 ( )
(5)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。 ( )
(6)H2CO3的电离常数表达式:Ka=。 ( )
(7)根据溶液中CH3COO-和H+的物质的量浓度相等可证明CH3COOH达到电离平衡状态。 ( )
(8)相同温度下,0.01 mol·L-1的醋酸溶液与0.1 mol·L-1的醋酸溶液CH3COOH的Ka一定相同。 ( )
【答案】(1)× (2) × (3) × (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
【例10】下列关于电离平衡常数(K)的说法中正确的是( )
A.电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱
B.电离平衡常数(K)与温度无关
C.相同温度下,不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数(K)不同
D.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为Ka1<Ka2<Ka3
【例11】常温下,向氨水中加水稀释的过程中,NH3·H2O的电离平衡常数、电离度、溶液导电性的变化正确的是( )
A.增大、增大、减小 B.不变、增大、减小
C.不变、减小、减小 D.减小、减小、增大
【例12】下列关于电离常数的说法正确的是( )
A.电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大
B.CH3COOH的电离常数表达式为Ka=
C.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体,电离常数减小
D.电离常数只与温度有关,与浓度无关
考点06 电离平衡常数的相关计算
1. 三段式法
例:25 ℃时,c mol·L-1的CH3COOH溶液:
CH3COOHCH3COO- +H+ Ka
始/(mol·L-1) c 0 0
转/(mol·L-1) x x x
平/(mol·L-1) c-x x x
则Ka= = ≈
电离度α= 00%
①同一物质,温度越高,电离度越大
②弱电解质的电离度与溶液的浓度有关,一般而言,浓度越大,电离度越小;
浓度越小,电离度越大,即越稀越电离
【注意】 > 400 或 α<5%才可以近似计算
【例13】在某温度时,溶质的物质的量浓度为0.20 mol·L-1的氨水中,达到电离平衡时,已电离的NH3·H2O为1.4×10-3 mol·L-1,试计算该温度下NH3·H2O的电离常数Kb。
NH3·H2O +
始/(mol·L-1) 0.20 0 0
转/(mol·L-1) 1.4×10-3 1.4×10-3 1.4×10-3
平/(mol·L-1) 0.201.4×10-3 1.4×10-3 1.4×10-3
Kb= ≈ = 10-5
【例13变式】求0.1 mol·L-1的氨水溶液中NH3·H2O的电离度,Kb(NH3·H2O)=
NH3·H2O +
始/(mol·L-1) 0.1 0 0
转/(mol·L-1) x x x
平/(mol·L-1) 0.1x x x
Kb= ≈ 解得= mol·L-1
α= 00% =1%
考点07 电离平衡常数的应用(重点)
类型一:强酸制弱酸
(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱 。
①同温下,弱酸的Ka越大,电离程度越大,越容易电离出H+,酸性越强。
②同温下,弱碱的Kb越大,电离程度越大,越容易电离出OH-,碱性越强。
(背诵)弱酸中的王者:H2C2O4、H2SO3>H3PO4
(背诵)酸性强弱为:H2SO3>CH3COOH >H2CO3>HClO>苯酚>HC
【例10】已知25 ℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:
HCOOH:Ka=1.77×10-4;HCN:Ka=4.9×10-10;
H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11。
则以下反应不能进行的是( )
A.HCOOH+NaCN=HCOONa+HCN
B.NaHCO3+NaCN=Na2CO3+HCN
C.NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3
D.2HCOOH+C=2HCOO-+H2O+CO2↑
【例11】常温下,三种一元酸的电离平衡常数如下表,下列说法正确的是( )
酸
HCN
CH3COOH
H3PO2
电离常数
6.2×10-10
1.75×10-5
5.9×10-2
A.三种酸的酸性强弱:HCN>CH3COOH>H3PO2
B.反应H3PO2+CH3COO-===CH3COOH+H2PO能够发生
C.由电离常数可以判断,H3PO2属于强酸,HCN和CH3COOH属于弱酸
D.等物质的量浓度、等体积的三种酸溶液与足量锌粉反应,H3PO2产生的H2最多
【例12】写出下列反应的离子方程式
Na2CO3溶液中通入少量Cl2: Cl2+ 2C+ H2O = 2HC+ Cl-+ ClO-
Na2CO3溶液中通入过量Cl2: 2Cl2+ C+ H2O = 2Cl-+ CO2 + 2HClO
苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入少量CO2:C6H5O-+ CO2 + H2O= C6H5OH +HC
苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入过量CO2:C6H5O-+ CO2 + H2O = C6H5OH +HC
类型二:溶液中各微粒比值
根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释, 的变化?
方法一:拼凑Ka或Kb
= · =
加水稀释时,c(H+)减小,Ka不变,则 增大 。
方法二:上下同×体积,化为物质的量
= · =
加水稀释时,平衡正移,增大,减小,则 增大 。
【例13】在一定温度下,加水逐渐稀释1 mol·L-1氨水的过程中,随着水量的增加,请说明溶液中下列含量的变化(填“增大”“减小”或“不变”):
(1) n(OH-) __增大____
(2) c(OH-) __减小____
(3) __增大____
(4) __不变____
【例14】在25 ℃时,用蒸馏水稀释1 mol·L-1氨水至0.01 mol·L-1,随溶液的稀释,下列各项中始终保持增大趋势的是( )
A. B. C. D.c(OH-)
作业
一、选择题
【1】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)在水中的电离程度和浓度关系的是( B )
【2】常温下,向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,塞紧橡胶塞,用注射器向其中一个锥形瓶中注入2 mL 1 mol·L-1草酸溶液(H2C2O4的Ka1=5.0×10-2,Ka2=5.4×10-5),向另一个锥形瓶中注入2 mL 2 mol·L-1醋酸溶液(CH3COOH的Ka=1.8×10-5),分别测得两个锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( C )
A.曲线②表示醋酸与镁条的反应
B.当反应停止时,醋酸产生的气体比草酸产生的气体多
C.反应结束,草酸所耗时间比醋酸所耗时间短
D.草酸的电离方程式为H2C2O42H++C2O
【3】高氯酸、硫酸、HCl和硝酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
1.6×10-5
6.3×10-9
1.6×10-9
4.2×10-10
由表格中的数据判断下列说法不正确的是( C )
A.在冰醋酸中这四种酸都没有全部电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中酸性最强的酸
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4===2H++SO
D.水对这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱
【4】常温下,CH3COOH、HCOOH(甲酸)的电离平衡常数分别为1.75×10-5、1.8×10-4,以下关于0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液、0.1 mol·L-1 HCOOH溶液的说法正确的是( D )
A.c(H+):CH3COOH>HCOOH
B.等体积的两溶液中,分别加入过量的镁,产生氢气的体积:HCOOH>CH3COOH
C.HCOOH可能与NaOH发生反应:H++OH-===H2O
D.将CH3COOH溶液稀释100倍过程中保持不变
【5】相同温度下,三种酸的电离平衡常数如表所示,下列判断正确的是( D )
酸
HX
HY
HZ
电离平衡常数Ka
9×10-7
9×10-6
1×10-2
A.三种酸的强弱关系:HX>HY>HZ
B.反应HZ+Y-===HY+Z-不能发生
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-1 HX溶液的电离平衡常数等于0.1 mol·L-1 HX溶液的电离平衡常数
【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( B )
A.曲线Ⅱ表示的是盐酸的变化曲线
B.b点溶液的导电能力比c点溶液的导电能力强
C.取等体积的a点、b点对应的溶液,消耗NaOH的量相同
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
二、简答题
【7】已知25 ℃时,测得浓度为0.1 mol·L-1的碱BOH的溶液中,c(OH-)=1×10-3 mol·L-1。
(1)写出BOH的电离方程式:_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)BOH的电离平衡常数Kb=_________________________________________________。
(3)某温度T ℃时,BOH的电离平衡常数为1×10-7,结合(2)的计算可知T________25。若该碱的起始浓度也为0.1 mol·L-1,则溶液中c(B+)=________mol·L-1。
【8】已知25 ℃时,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Ka(HSCN)=0.13。在该温度下将20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液和20 mL 0.1 mol·L-1 HSCN溶液分别与20 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的曲线如图。
(1)反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是
。
(2)写出HSCN与NaHCO3反应的离子方程式:
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化学反应原理
第六讲 弱电解质的电离平衡(学案)
考点清单
考点01 电解质概念
考点02 导电条件的判断
考点03 强、弱电解质化学性质的比较(重点)
考点04 弱电解质的电离及其影响因素
考点05 电离平衡常数
考点06 电离平衡常数的相关计算
考点07 电离平衡常数的应用(重点)
类型一:强酸制弱酸
类型二:溶液中各微粒比值
考点01 电解质概念
1.分类
①先找 ,②电解质: (小口诀1)
【补充】混合物
纯净水、水玻璃( 溶液)、医用酒精(75%乙醇)、福尔马林(35%-40% 水溶液)、生理盐水(0.9%NaCl)、铝热剂(Al、Fe2O3)、氨水、氯水( 溶液)、溴水、碘水、
盐酸( 溶液)、氢氯酸( 溶液)、氢溴酸、氢碘酸、氢硫酸( 溶液)
【例1】现有下列物质:①蔗糖 ②酒精 ③盐酸 ④H2SO4 ⑥Cl2 ⑦SO2 ⑧CO2 ⑨NH3 ⑩氨水 ⑪NH3·H2O ⑫CH3COOH ⑬Na ⑭NaOH ⑮Na2CO3 ⑯CaCO3 ⑰Na2O2 ⑱SiO2 ⑲CaSiO3 ⑳水玻璃
属于电解质的是
属于非电解质的是
属于既不是电解质也不是非电解质的是
属于强电解质的是
属于弱电解质的是
【例2】电离方程式的书写
HCl:
NaOH:
CH3COOH:
NH3·H2O:
【例3】下列电离方程式书写正确的是( )
A.NaHCO3Na++H++C
B.HFH++F-
C.H2SO42H++S
D.CH3COONH4CH3COO-+N
考点02 导电条件的判断
类型一:导不导电问题
电离的条件: ,与通电 !
溶于水
熔融
酸 HCl、H2SO4、CH3COOH
碱 NaOH
盐
可溶盐 NaCl
难溶盐 BaSO4
金属氧化物 Na2O
存在自由移动的电子,也能导电:Cu,Fe,Ag,石墨(C)
【例4】现有以下物质:①NaCl晶体、②液态HCl、③CaCO3固体、④熔融KCl、⑤蔗糖、⑥铜、⑦CO2、⑧H2SO4、⑨熔融KOH固体、⑩浓盐酸。
(1)属于既不是电解质也不是非电解质的是
(2)属于电解质的是
(3)属于非电解质的是
(4)能导电的电解质是
(5)能导电的物质有
类型二:导电能力大小问题
导电性强弱比较:① ②
【例5】在一定温度下,向电解质溶液中加入新物质时溶液的导电能力可能发生变化,实验过程中电流(I)随所加新物质的质量(m)变化的曲线如图所示。
下列各项中与A图变化趋势一致的是________(填字母,下同),与B图变化趋势一致的是________,
与C图变化趋势一致的是________。
a.向Ba(OH)2溶液中滴入H2SO4溶液至过量 b.向CH3COOH溶液中滴入氨水至过量
c.向澄清石灰水中通入CO2至过量 d.向NH4Cl溶液中逐渐加入适量NaOH固体
考点03 强、弱电解质化学性质的比较(重点)
两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,塞紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L 盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸,测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图3-4所示。
请回答下列问题:
(1)两个反应的反应速率及其变化有什么特点?
(2)反应结束时,两个锥形瓶内气体的压强基本相等,由此你能得出什么结论?
考点04 弱电解质的电离及其影响因素
1.电离平衡状态
(1)概念:在一定条件(如温度、浓度)下,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 相等,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离过程就达到了 。
(2)建立过程
(3)电离平衡的特征
2.电离平衡的影响因素
因素
影响结果
温度
升高温度,电离平衡 移动
浓度
加水稀释,电离平衡 移动
外加
物质
加入与弱电解质电离出的离子相同的离子,电离平衡 移动 ( 效应)
加入能与弱电解质电离出的离子反应的离子,电离平衡 移动 ( 效应)
【例6】在醋酸溶液中存在电离平衡 CH3COOH CH3COO-+H+,填写下表格
改变的条件
电离平衡移动方向
电离程度
新平衡后n(H+)
新平衡后c(H+)
升温
加水稀释
加NaOH固体
加CH3COONa固体
【例7】下列性质中可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.醋酸与水以任意比例互溶
B.1 mol·L-1的醋酸溶液的c(H+)约为0.01 mol·L-1
C.醋酸的导电性比盐酸的弱
D.10 mL 1 mol·L-1醋酸恰好与10 mL 1 mol·L-1NaOH溶液完全反应
【例8】HgCl2的水溶液几乎不导电,即使在很稀的溶液中,它的电离度(已电离的弱电解质浓度与弱电解质的起始浓度的比值)也不超过0.5%;HgCl2熔融状态下不导电。下列说法正确的是( )
A.HgCl2在水中的电离方程式可能是HgCl2HgCl++Cl-
B.HgCl2的水溶液几乎不导电,说明其难溶于水
C.HgCl2中含有金属Hg,一定不是共价化合物
D.HgCl2是强电解质
考点05 电离平衡常数
三、电离平衡常数
1.概念
在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,对一元弱酸或一元弱碱来说,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个 ,这个常数叫作电离平衡常数,简称 ,用 表示(通常用Ka、Kb分别表示 的电离平衡常数)。
2.电离平衡常数的表示方法
(1)一元弱酸、弱碱
物质
电离方程式
电离平衡常数表达式
CH3COOH
NH3·H2O
(2)多元弱酸
多元弱酸:多元弱酸的电离是分步进行的,各步都有平衡常数,通常用Ka1、Ka2来表示。
写出下列物质的电离方程式和电离平衡常数的表达式。
H2CO3 Ka1=
Ka2=
H3PO4 Ka1=
Ka2=
Ka3=
易错提醒
(1)电离常数表达式中各粒子的浓度为 溶液中存在的粒子浓度。
(2)电离常数只随 变化而变化,与浓度无关。
(3)电离常数的大小反映弱电解质的电离程度。K值越大,弱电解质越易电离,其对应弱酸的酸性(弱碱的碱性)越强;反之,弱电解质越难电离,其对应弱酸的酸性(弱碱的碱性)越弱。即根据K值的大小可判断弱电解质的相对强弱。
(4)多元弱酸是分步电离的,一级电离程度最大,一般有 。
酸
电离方程式
电离平衡常数Ka
CH3COOH
1.75×10-5
H2CO3
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
H3PO4
Ka1=6.9×10-3
Ka2=6.2×10-8
Ka3=4.8×10-13
3.意义
表示弱电解质的电离能力。一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度 。
4.电离常数的影响因素
(1)内因:同一温度下,不同的弱电解质的电离常数不同,说明电离常数首先由物质 所决定。
(2)外因:对于同一弱电解质,电离平衡常数只与 有关,由于电离为 过程,因此电离平衡常数随温度升高而 。
【例9】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)BaSO4难溶于水,其水溶液导电性很差,所以BaSO4是弱电解质。 ( )
(2)CO2的水溶液导电能力很弱,所以CO2是弱电解质。 ( )
(3)强电解质在熔融状态下都能完全电离,弱电解质在水溶液中部分电离。 ( )
(4)盐酸与铁粉反应时,向盐酸中加入适量的CH3COONa固体可减小反应速率。 ( )
(5)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。 ( )
(6)H2CO3的电离常数表达式:Ka=。 ( )
(7)根据溶液中CH3COO-和H+的物质的量浓度相等可证明CH3COOH达到电离平衡状态。 ( )
(8)相同温度下,0.01 mol·L-1的醋酸溶液与0.1 mol·L-1的醋酸溶液CH3COOH的Ka一定相同。 ( )
【例10】下列关于电离平衡常数(K)的说法中正确的是( )
A.电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱
B.电离平衡常数(K)与温度无关
C.相同温度下,不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数(K)不同
D.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为Ka1<Ka2<Ka3
【例11】常温下,向氨水中加水稀释的过程中,NH3·H2O的电离平衡常数、电离度、溶液导电性的变化正确的是( )
A.增大、增大、减小 B.不变、增大、减小
C.不变、减小、减小 D.减小、减小、增大
【例12】下列关于电离常数的说法正确的是( )
A.电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大
B.CH3COOH的电离常数表达式为Ka=
C.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体,电离常数减小
D.电离常数只与温度有关,与浓度无关
考点06 电离平衡常数的相关计算
1. 三段式法
例:25 ℃时,c mol·L-1的CH3COOH溶液:
CH3COOHCH3COO- +H+ Ka
始/(mol·L-1) c 0 0
转/(mol·L-1) x x x
平/(mol·L-1) c-x x x
则Ka=
电离度α=
①同一物质, 越高,电离度越大
②弱电解质的电离度与溶液的浓度有关,一般而言,浓度越大,电离度越小;
浓度越小,电离度越大,即
【注意】 或 才可以近似计算
【例13】在某温度时,溶质的物质的量浓度为0.20 mol·L-1的氨水中,达到电离平衡时,已电离的NH3·H2O为1.4×10-3 mol·L-1,试计算该温度下NH3·H2O的电离常数Kb。
【例13变式】求0.1 mol·L-1的氨水溶液中NH3·H2O的电离度,Kb(NH3·H2O)=
考点07 电离平衡常数的应用(重点)
类型一:强酸制弱酸
(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱 。
①同温下,弱酸的Ka越大,电离程度越大,越容易电离出H+,酸性越强。
②同温下,弱碱的Kb越大,电离程度越大,越容易电离出OH-,碱性越强。
(背诵)弱酸中的王者:
(背诵)酸性强弱为:
【例10】已知25 ℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下:
HCOOH:Ka=1.77×10-4;HCN:Ka=4.9×10-10;
H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11。
则以下反应不能进行的是( )
A.HCOOH+NaCN=HCOONa+HCN
B.NaHCO3+NaCN=Na2CO3+HCN
C.NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3
D.2HCOOH+C=2HCOO-+H2O+CO2↑
【例11】常温下,三种一元酸的电离平衡常数如下表,下列说法正确的是( )
酸
HCN
CH3COOH
H3PO2
电离常数
6.2×10-10
1.75×10-5
5.9×10-2
A.三种酸的酸性强弱:HCN>CH3COOH>H3PO2
B.反应H3PO2+CH3COO-===CH3COOH+H2PO能够发生
C.由电离常数可以判断,H3PO2属于强酸,HCN和CH3COOH属于弱酸
D.等物质的量浓度、等体积的三种酸溶液与足量锌粉反应,H3PO2产生的H2最多
【例12】写出下列反应的离子方程式
Na2CO3溶液中通入少量Cl2:
Na2CO3溶液中通入过量Cl2:
苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入少量CO2:
苯酚钠(C6H5ONa)溶液中通入过量CO2:
类型二:溶液中各微粒比值
根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释, 的变化?
方法一:拼凑Ka或Kb
=
加水稀释时,c(H+) ,Ka ,则 。
方法二:上下同×体积,化为物质的量
=
加水稀释时,平衡正移, , ,则 。
【例13】在一定温度下,加水逐渐稀释1 mol·L-1氨水的过程中,随着水量的增加,请说明溶液中下列含量的变化(填“增大”“减小”或“不变”):
(1) n(OH-) ______
(2) c(OH-) ______
(3) ______
(4) ______
【例14】在25 ℃时,用蒸馏水稀释1 mol·L-1氨水至0.01 mol·L-1,随溶液的稀释,下列各项中始终保持增大趋势的是( )
A. B. C. D.c(OH-)
作业
一、选择题
【1】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)在水中的电离程度和浓度关系的是( )
【2】常温下,向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,塞紧橡胶塞,用注射器向其中一个锥形瓶中注入2 mL 1 mol·L-1草酸溶液(H2C2O4的Ka1=5.0×10-2,Ka2=5.4×10-5),向另一个锥形瓶中注入2 mL 2 mol·L-1醋酸溶液(CH3COOH的Ka=1.8×10-5),分别测得两个锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线②表示醋酸与镁条的反应
B.当反应停止时,醋酸产生的气体比草酸产生的气体多
C.反应结束,草酸所耗时间比醋酸所耗时间短
D.草酸的电离方程式为H2C2O42H++C2O
【3】高氯酸、硫酸、HCl和硝酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
1.6×10-5
6.3×10-9
1.6×10-9
4.2×10-10
由表格中的数据判断下列说法不正确的是( )
A.在冰醋酸中这四种酸都没有全部电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中酸性最强的酸
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4===2H++SO
D.水对这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱
【4】常温下,CH3COOH、HCOOH(甲酸)的电离平衡常数分别为1.75×10-5、1.8×10-4,以下关于0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液、0.1 mol·L-1 HCOOH溶液的说法正确的是( )
A.c(H+):CH3COOH>HCOOH
B.等体积的两溶液中,分别加入过量的镁,产生氢气的体积:HCOOH>CH3COOH
C.HCOOH可能与NaOH发生反应:H++OH-===H2O
D.将CH3COOH溶液稀释100倍过程中保持不变
【5】相同温度下,三种酸的电离平衡常数如表所示,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.三种酸的强弱关系:HX>HY>HZ
B.反应HZ+Y-===HY+Z-不能发生
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-1 HX溶液的电离平衡常数等于0.1 mol·L-1 HX溶液的电离平衡常数
【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点溶液的导电能力比c点溶液的导电能力强
C.取等体积的a点、b点对应的溶液,消耗NaOH的量相同
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
二、简答题
【7】已知25 ℃时,测得浓度为0.1 mol·L-1的碱BOH的溶液中,c(OH-)=1×10-3 mol·L-1。
(1)写出BOH的电离方程式:
。
(2)BOH的电离平衡常数Kb= 。
(3)某温度T ℃时,BOH的电离平衡常数为1×10-7,结合(2)的计算可知T________25。若该碱的起始浓度也为0.1 mol·L-1,则溶液中c(B+)=________mol·L-1。
【8】已知25 ℃时,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Ka(HSCN)=0.13。在该温度下将20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液和20 mL 0.1 mol·L-1 HSCN溶液分别与20 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的曲线如图。
(1)反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是
。
(2)写出HSCN与NaHCO3反应的离子方程式:
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