内容正文:
第 三 章
水溶液中的离子反应与平衡
化学·选择性必修1
1
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第一节 电离平衡
3
「任务一」 探究弱电解质的电离平衡
4
×
√
×
×
√
「任务二」 应用电离平衡常数解释弱电解质在水溶液中的变化
28
×
√
×
×
√
[课后分层练(十五)] 电离平衡
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eq \a\vs4\al([学习目标])
1.认识电解质在水溶液中存在电离平衡,知道影响电离平衡的因素。
2.了解电离平衡常数的含义,能够根据给定数据计算电离常数
洁厕灵(含有盐酸)和醋(含有醋酸)都具有酸性,都可以用来除水垢。而且醋酸的腐蚀性比盐酸小,比较安全。
问题1.为什么不用醋酸代替盐酸来清洁卫生洁具呢?
提示:除水垢需要一定浓度的H+,既要清除水垢,又不腐蚀卫生洁具,还要有合适的除垢速率。盐酸是强电解质,电离程度大于醋酸的电离程度,可以满足除垢速率的要求。
问题2.给一定浓度的醋酸溶液加热,发现其导电能力增强了。这一现象背后的原因是什么?
提示:升高温度使醋酸的电离平衡向电离的方向移动,溶液中可自由移动的离子浓度增大。
全部
部分
一、强电解质和弱电解质
1.盐酸和醋酸的比较
实验操作
取相同体积、浓度均为0.1 mol·L-1 的盐酸和醋酸溶液
实验分析
pH大小
小
导电能力
强
与镁条反应产生气泡快慢
快
结论
相同浓度的盐酸与醋酸溶液中,盐酸的c(H+) 醋酸溶液,原因是在稀溶液中,HCl 电离生成H+和Cl-,CH3COOH只有 电离生成CH3COO-和H+
盐酸
盐酸
盐酸
大于
阴、阳离子
电解质分子
2.强电解质与弱电解质的比较
项目
强电解质
弱电解质
概念
在水溶液中能 电离的电解质
在水溶液中只能 电离的电解质
电解质在溶液中的存在形式
及
类别
强酸、强碱、大部分盐等
水、弱酸和弱碱及少部分盐等
全部
部分
阴、阳离子
二、弱电解质的电离平衡
1.含义
在一定条件(如温度、浓度等)下,溶液中弱电解质分子 的速率与 的速率相等,溶液中各分子和离子的 都不再发生变化,就达到了电离平衡状态。
电离成离子
离子结合成分子
浓度
2.建立过程
NH3·H2O⥫⥬NH eq \o\al(+,4)+OH-
3.表示方法
弱电解质的电离过程是 的,书写电离方程式时用“ ”。
实例:CH3COOH 和NH3·H2O 的电离方程式分别为 ; 。
可逆
⥫⥬
CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+
增大
促进
减小
抑制
促进
4.影响因素
(1)温度:由于电离过程吸热,升高温度,电离平衡向 的方向移动,电离程度 。
(2)浓度:
a.加水: 电离,电离程度 。
b.加溶质: 电离,但电离程度 。
c.同离子效应:离子浓度的改变对弱酸、弱碱电离程度的影响极为显著。增大离子浓度, 电离,减小离子浓度, 电离。
电离
增大
促进
(1)BaSO4难溶于水,其水溶液导电性很差,所以BaSO4是弱电解质( )
(2)弱电解质在水溶液中部分电离,溶液中存在弱电解质的相应分子即溶质分子( )
(3)稀醋酸加水稀释,电离程度增大,溶液的酸性增强( )
(4)HClO的电离方程式:HClO===H++ClO-( )
(5)升高温度,醋酸溶液中CH3COOH的电离平衡向电离方向移动,溶液的离子浓度增大( )
突破1 强弱电解质的比较和判断
【例1】 下列说法中,可以证明醋酸是弱电解质的是( )
A.醋酸溶液连接到一电路中,发现灯泡较暗
B.0.1 mol/L醋酸中c(H+)=0.001 mol/L
C.50 mL 0.1 mol/L的醋酸溶液恰好中和5 mL 1 mol/L的NaOH溶液
D.醋酸能使石蕊试纸变红
【命题分析】 本题以弱电解质醋酸为例,考查弱电解质的判断,实际考查弱电解质的电离平衡,即弱电解质部分电离。
解析:选B。醋酸溶液连接到一电路中,发现灯泡较暗,但溶液浓度未知,无法进行判断,A错误;0.1 mol/L的醋酸溶液中c(H+)=0.001 mol/L,说明醋酸未完全电离,为弱电解质,B正确;50 mL 0.1 mol/L的醋酸与5 mL 1 mol/L的NaOH物质的量相等,与其是强酸弱酸无关,C错误;醋酸能使石蕊试纸变红,说明其溶液呈酸性,但无法证明其是弱电解质,D错误。
1.电解质的强弱与其溶液的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。
3.电解质的强弱与化学键类型没有必然联系。一般强电解质含有离子键或强极性共价键,但含强极性共价键的化合物不一定是强电解质,如HF是弱电解质。
突破2 弱电解质电离平衡及其影响因素
【例2】 H2S水溶液中存在电离平衡H2S⥫⥬H++HS-和HS-⥫⥬H++S2-。下列说法正确的是( )
A.向H2S溶液中通入过量SO2气体,平衡向左移动,溶液酸性减弱
B.向H2S溶液中加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大
C.向H2S溶液中加入硫酸铜固体(提示:CuS为不溶于酸和水的黑色沉淀),溶液中所有离子浓度都减小
D.向H2S溶液中滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液的pH减小
解析:选D。通入过量SO2发生反应SO2+2H2S===3S↓+2H2O,H2S的电离平衡向左移动,过量的SO2与水反应生成H2SO3,H2SO3的酸性强于H2S,溶液酸性增强,A错误;加水,电离平衡向右移动,溶液中氢离子浓度减小,B错误;CuSO4+H2S===H2SO4+CuS↓,硫酸的酸性大于氢硫酸,所以氢离子浓度增大,C错误;Cl2+H2S===S↓+2HCl,平衡向左移动,盐酸的酸性大于氢硫酸,所以溶液的pH减小,D正确。
1.弱电解质的电离方程式的书写
(1)多元弱酸分步电离,其电离方程式分步书写,如H2CO3:H2CO3⥫⥬H++HCO eq \o\al(-,3)、HCO eq \o\al(-,3)⥫⥬H++CO eq \o\al(2-,3)。
(2)一元弱酸或弱碱一步电离,多元弱碱分步电离,在中学阶段一步写出。
2.弱电解质电离平衡的影响因素
(1)内因
电解质本身的性质,决定了弱电解质在水中达到电离平衡时电离程度的大小。
(2)外因
当外界条件(如浓度、温度等)发生变化时,电离平衡就会发生移动。弱电解质的电离平衡移动遵循化学平衡移动原理。
(以0.1 mol·L-1的CH3COOH的电离为例,分析改变外界条件对电离平衡的影响)
实例(稀溶液)
CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+ ΔH>0
改变条件
加水稀释
加入少量冰醋酸
加入HCl(g)
加入NaOH(s)
升温
加入CH3COONa(s)
平衡移动方向
向右
向右
向左
向右
向右
向左
n(H+)
增大
增大
增大
减小
增大
减小
c(H+)
减小
增大
增大
减小
增大
减小
c(CH3COO-)
减小
增大
减小
增大
增大
增大
c(CH3COOH)
减小
增大
增大
减小
减小
增大
电离程度
增大
减小
减小
增大
增大
减小
导电能力
减弱
增强
增强
增强
增强
增强
3.强酸(碱)与弱酸(碱)的判断与性质比较
(1)同c、同V的一元强酸与一元弱酸的比较
酸的种类
c(H+)
中和碱的能力
与足量活泼金属反应产生H2的量
开始与金属反应的速率
一元强酸
大
相同
相同
大
一元弱酸
小
小
(2)同c(H+)、同V的一元强酸与一元弱酸的比较
酸的种类
c(酸)
中和碱的能力
与足量活泼金属反应产生H2的量
开始与金属反应的速率
一元强酸
小
小
小
相同
一元弱酸
大
大
大
1.(2025·四川射洪中学期中)分类是认识和研究物质的一种常用科学方法,下列物质的分类完全正确的一组是( )
选项
A
B
C
D
强电解质
Ba(OH)2
BaSO4
HF
HClO4
弱电解质
HI
NH3·H2O
Fe(OH)3
HClO
非电解质
SO2
乙醇
NH3
Cl2
解析:选B。HI为强电解质,A错误;HF为弱电解质,C错误;Cl2是单质,既不是电解质,也不是非电解质,D错误。
2.下列事实中,能说明MOH是弱碱的有( )
①0.1 mol/L MOH溶液可以使酚酞试液变红
②常温下,0.1 mol/L MOH溶液中的c(OH-)<0.1 mol/L
③常温下,0.1 mol/L MOH溶液的导电能力比0.1 mol/L NaOH溶液弱
④0.1 mol/L的MOH溶液与等体积0.1 mol/L的盐酸恰好完全反应
A.①②③ B.②③④
C.②③ D.③④
解析:选C。①0.1 mol/L MOH溶液可以使酚酞试液变红,只能说明溶液显碱性,但不能说明MOH在溶液中是否完全电离,不能证明MOH为弱碱;②常温下,0.1 mol/L MOH溶液中氢氧根离子浓度小于0.1 mol/L,说明MOH在溶液中不能完全电离,属于弱碱;③常温下,0.1 mol/L MOH溶液的导电能力比0.1 mol/L NaOH溶液弱,说明MOH在溶液中不能完全电离,属于弱碱;④0.1 mol/L MOH溶液与等体积0.1 mol/L 盐酸恰好完全反应,只能说明MOH是一元碱,但不能说明MOH在溶液中是否完全电离,不能证明MOH为弱碱。
3.(2025·天津河东区高二期中)硼酸化学式为H3BO3,大量用于玻璃工业。硼酸在水中存在平衡H3BO3+H2O⥫⥬[B(OH)4]-+H+。下列关于硼酸的说法正确的是( )
A.H3BO3是一元弱酸
B.升高温度,该平衡逆向移动
C.滴加少量浓盐酸,该平衡正向移动
D.H3BO3和足量的NaOH溶液反应:H3BO3+3NaOH===Na3BO3+3H2O
解析:选A。硼酸中B原子属于缺电子原子,在水溶液中可以结合水电离出的氢氧根,由H3BO3+H2O⥫⥬[B(OH)4]-+H+可知电离出一个氢离子,所以为一元酸,A正确;电离为吸热过程,升高温度,平衡正向移动,B错误;滴加少量浓盐酸,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,C错误;H3BO3为一元酸,与足量的NaOH溶液反应的化学方程式为H3BO3+NaOH===NaH2BO3+H2O,D错误。
84消毒液是日常生活中常用的消毒剂,84消毒液也有保质期。84消毒液中的有效成分次氯酸钠能与空气中的CO2反应而失效,化学方程式为NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO,HClO见光易分解。
问题1.上述化学方程式中,产物为何是NaHCO3而不是Na2CO3?
提示:因为碳酸的酸性强于HClO,而HClO的酸性比HCO eq \o\al(-,3)强,所以产物是NaHCO3而不是Na2CO3。
问题2.如何判断两种酸的强弱?
提示:可以根据两种酸的电离常数的大小来判断两种酸的强弱。
1.电离平衡常数的概念
在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,溶液里各组分的浓度之间存在一定的关系。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 ,与溶液中未电离分子的 是一个常数,这个常数叫作电离平衡常数,简称电离常数。
乘积
浓度之比
2.电离平衡常数的表示方法
(1)弱酸(Ka)
一元弱酸(以醋酸为例)
CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+ Ka=
多元弱酸(以碳酸为例)
H2CO3⥫⥬H++HCO eq \o\al(-,3) Ka1=-,3) eq \f(c(HCO)·c(H+),c(H2CO3))
HCO eq \o\al(-,3)⥫⥬H++CO eq \o\al(2-,3) Ka2=2-,3) eq \f(c(H+)·c(CO),c(HCO eq \o\al(-,3)))
eq \f(c(CH3COO-)·c(H+),c(CH3COOH))
(2)弱碱(Kb)
①一元弱碱(以NH3·H2O为例)
NH3·H2O⥫⥬NH eq \o\al(+,4)+OH-
Kb= 。
②多元弱碱:与多元弱酸的情况类似,每一步电离都有电离常数,通常用Kb1、Kb2等加以区别。
+,4) eq \f(c(NH)·c(OH-),c(NH3·H2O))
3.电离平衡常数的意义
(1)一定温度下,电离常数越大,弱电解质的电离程度越 。
(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 。
4.电离平衡常数的影响因素
(1)内因(决定因素)——弱电解质本身的性质。
(2)外因——温度(随温度升高而增大)。
大
强
(1)弱电解质的电离平衡右移,电离常数一定增大( )
(2)电离常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c
(H+)大( )
(3)某一弱电解质,电离程度越大,电离常数就越大( )
(4)相同温度下,向1 mol·L-1的醋酸溶液中加入少量冰醋酸,其电离程度变小( )
(5)5 ℃时,0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液中加入少量的NH4Cl晶体时,电离平衡左移,溶液中c(NH eq \o\al(+,4))增加( )
突破1 电离常数的理解和应用
【例1】 (2025·哈尔滨师范大学附中期中)现有HX、H2Y和H2Z三种酸,各酸及其盐之间不发生氧化还原反应,它们的电离常数如下表所示。下列说法正确的是( )
酸
HX
H2Y
H2Z
Ka(25 ℃)
Ka=10-9.2
Ka1=10-6.4
Ka2=10-10.3
Ka1=10-1.9
Ka2=10-7.2
A.三种酸的强弱关系:H2Z<H2Y<HX
B.在水溶液中结合H+的能力:Y2-<Z2-
C.Na2Y溶液与过量HX溶液混合:HX+Y2-===HY-+X-
D.NaHY溶液与NaHZ溶液混合:HY-+HZ-===H2Y+Z2-
解析:选C。电离常数越大,酸性越强,酸性强弱为:H2Z>H2Y>HX,A错误;H2Y的Ka2小于H2Z的Ka2,故HZ-的电离程度比HY-的大,在水溶液中结合H+能力:Y2->Z2-,B错误;Ka越大,酸性越强,酸性:H2Y>HX>
HY-,据强酸制弱酸原理,反应HX+Y2-===HY-+X-可以发生,C正确;H2Y的Ka1大于H2Z的Ka2,故HY-+HZ-===H2Y+Z2-不能发生,D错误。
电离平衡常数的应用
1.比较弱电解质的相对强弱。相同温度下,弱酸的Ka越大,则酸性越强,物质的量浓度相同时,c(H+)越大,电离程度越大。
2.比较多元弱酸溶液中c(H+)大小。多元弱酸是分步电离的,且Ka1≫Ka2≫Ka3,比较溶液中c(H+)大小时,只考虑第一步电离即可。
3.Ka大的酸能与Ka小的酸的盐反应,反之不反应,即符合“强酸制弱酸”规律。
4.判断溶液中某些粒子浓度比值的变化。化归常数法:解题时将某些粒子的浓度比乘或除以某种离子的浓度,将其转化为一个常数与某种离子浓度的乘积或商的关系,再进行分析。
5.判断酸根离子结合H+的能力。电离平衡常数越小,其电离程度越小,对应酸根离子结合H+的能力越强。
突破2 电离常数的有关计算
【例2】 (原创)比较电离平衡常数的大小,可以判断弱电解质的相对强弱。按要求回答问题。
(1)已知:电离度是指弱电解质在溶液里达电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电离的)的百分数,可用来表示弱酸、弱碱在溶液中离解的程度。25 ℃时,0.10 mol·L-1 HA溶液的电离度为1%,则HA的电离平衡常数Ka为________;已知25 ℃时某弱酸HX的电离常数Ka=1.75×10-5,则25 ℃时0.10 mol· L-1 HX溶液中c(H+)=________;0.10 mol·L-1 HA和0.10 mol·L-1 HX中,酸性相对强的是__________。
(2)已知:草酸为二元弱酸,常温下,向某浓度的H2C2O4溶液中逐滴加入一定浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O eq \o\al(-,4)、C2O eq \o\al(2-,4)三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
①H2C2O4的第一步电离方程式为__________________________,电离平衡常数表达式Ka1=______________;H2C2O4的第二步电离方程式为______________________,电离平衡常数表达式Ka2=_____________。
②已知:常温下,pH=1.2时,c(H+)=1.0×10-1.2 mol/L;已知pH=4.2时,c(H+)=1.0×10-4.2 mol/L。根据图示,计算H2C2O4的电离平衡常数Ka1=________,Ka2=______________。
③当pH=2.7时,c(H+)=1.0×10-2.7 mol/L,溶液中eq \o\al(-,4) eq \f(c2(HC2O),c(H2C2O4)·c(C2O eq \o\al(2-,4)))
=____________。
解析:(1)发生电离的HA的物质的量浓度为c(HA)=0.10 mol·L-1×1%=1.0×10-3 mol·L-1,根据HA⥫⥬H++A-,则平衡时c(H+)=c(A-)=1.0×10-3 mol·L-1,c(HA)=0.10 mol·L-1-1.0×10-3 mol·L-1≈1.0×10-1 mol·L-1,将有关数据代入电离平衡常数表达式得Ka= eq \f(c(H+)·c(A-),c(HA))=1.0×10-5。
HX ⥫⥬ H+ + X-
起始 c(HX) 0 0
平衡 c(HX)-c(X-) c(H+) c(X-)
则Ka= eq \f(c(H+)·c(X-),c(HX)-c(X-))≈ eq \f(c2(H+),c(HX)-c(H+)),
由于弱电解质的电离程度很小,c(HX)-c(H+)≈c(HX),c(H+)≈ eq \r(Ka·c(HX))= eq \r(1.75×10-5×0.1) mol·L-1≈1.32×10-3 mol·L-1。
(2)②由图像可知pH=1.2时,c(HC2O eq \o\al(-,4))=c(H2C2O4),则Ka1=10-1.2。pH=4.2时,c(HC2O eq \o\al(-,4))=c(C2O eq \o\al(2-,4)),则Ka2=10-4.2。③由电离常数表达式可知-,4) eq \f(c2(HC2O),c(H2C2O4)·c(C2O eq \o\al(2-,4)))
= eq \f(Ka1,Ka2)= eq \f(10-1.2,10-4.2)=103=1 000。
答案:(1)1.0×10-5 1.32×10-3 mol·L-1 HX
(2)①H2C2O4⥫⥬H++HC2O eq \o\al(-,4) -,4) eq \f(c(H+)·c(HC2O),c(H2C2O4))
HC2O eq \o\al(-,4)⥫⥬H++C2O eq \o\al(2-,4) 2-,4) eq \f(c(H+)·c(C2O),c(HC2O eq \o\al(-,4)))
②1.0×10-1.2 1.0×10-4.2 ③1 000
1.根据酸碱质子理论,给出质子(H+)的物质是酸,给出质子的能力越强,酸性越强。相同温度下,HCl和HNO3在冰醋酸中存在HCl+
CH3COOH⥫⥬Cl-+CH3COOH eq \o\al(+,2) pKa=8.8,HNO3+CH3COOH⥫⥬NO eq \o\al(-,3)+CH3COOH eq \o\al(+,2) pKa=9.4,pKa=-lgKa。下列说法正确的是( )
A.把HCl通入CH3COONa水溶液中:2HCl+CH3COONa⥫⥬NaCl+CH3COOH2Cl
B.已知酸性HCOOH>CH3COOH,则HNO3在HCOOH中的pKa<9.4
C.酸性强弱顺序为:HCl>HNO3>CH3COOH
D.接受质子的能力:CH3COOH>H2O
解析:选C。在冰醋酸中才存在HCl+CH3COOH⥫⥬Cl-+CH3COOH eq \o\al(+,2),在水中是生成CH3COOH,故反应为HCl+CH3COONa===NaCl+CH3COOH,A错误;酸性HCOOH>CH3COOH,给出H+能力HCOOH>CH3COOH,结合H+能力HCOOH<CH3COOH,HNO3在HCOOH中的电离程度小于在冰醋酸中的电离程度,Ka<10-9.4,pKa>9.4,B错误;在冰醋酸中,HCl和HNO3的pKa:HCl<HNO3,故Ka:HCl>HNO3,酸性:HCl>HNO3,在冰醋酸中HNO3给出质子(H+),CH3COOH结合H+,给出H+能力:HNO3>CH3COOH,故酸性:HCl>HNO3>CH3COOH,C正确;HCl在水中完全电离,在冰醋酸中电离程度较小,说明结合HCl电离出的H+的能力
H2O>CH3COOH,D错误。
2.(2025·安徽六安二中期中)已知常温下,几种物质的电离平衡常数,下列反应的离子方程式合理的是( )
弱酸
甲酸(HCOOH)
H2SO3
H2CO3
HClO
K25 ℃
K=1.8×10-4
K1=1.4×10-2
K2=6.0×10-8
K1=4.5×10-7
K2=4.7×10-11
K=4.0×10-8
A.向NaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+H2O+CO2===2HClO+CO eq \o\al(2-,3)
B.向NaClO溶液中通入足量SO2:3ClO-+SO2+H2O===2HClO+Cl-+SO eq \o\al(2-,4)
C.向Na2CO3溶液中通入足量SO2:2SO2+H2O+CO eq \o\al(2-,3)===2HSO eq \o\al(-,3)+CO2
D.向Na2CO3溶液中滴加少量甲酸:2HCOOH+CO eq \o\al(2-,3)===2HCOO-+H2O+CO2↑
解析:选C。酸性H2SO3>HCOOH>H2CO3>HSO eq \o\al(-,3)>HClO>HCO eq \o\al(-,3),根据强酸制弱酸的原理,NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+H2O+CO2===HClO+HCO eq \o\al(-,3),A错误;NaClO溶液中通入足量SO2,发生氧化还原反应,ClO-+SO2+H2O===2H++Cl-+SO eq \o\al(2-,4),B错误;Na2CO3溶液中通入足量SO2,生成HSO eq \o\al(-,3)、CO2,C正确;Na2CO3溶液中滴加少量甲酸,甲酸不足生成HCO eq \o\al(-,3),离子方程式为HCOOH+CO eq \o\al(2-,3)===HCOO-+HCO eq \o\al(-,3),D错误。
3.在0.1 mol/L的盐酸中通入H2S使c(H2S)=0.1 mol/L,H2S的Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15,则溶液中c(S2-)为( )
A.1.3×10-5 mol/L
B.9.23×10-21 mol/L
C.7.1×10-13 mol/L
D.7.1×10-15 mol/L
解析:选B。溶液中盐酸完全电离,使体系中c(H+)=0.1 mol/L,这样的环境中,H2S电离出的氢离子可以忽略不计,由H2S⥫⥬H++HS-得Ka1= eq \f(c(H+)c(HS-),c(H2S)),由HS-⥫⥬H++S2-得Ka2= eq \f(c(H+)c(S2-),c(HS-)),联立Ka1和Ka2得K=Ka1×Ka2= eq \f(c2(H+)c(S2-),c(H2S))=1.3×10-7×7.1×10-15=9.23×10-22,代入数据可得: eq \f(0.12×c(S2-),0.1)=9.23×10-22,得到c(S2-)=9.23×10-21 mol/L。
【基础达标练】
1.(2025·浙江北斗星盟联考)下列物质不属于强电解质的是( )
A.NaHCO3 B.盐酸
C.CH3COONa D.BaCO3
解析:选B。盐酸是HCl的水溶液,属于混合物,既不是电解质也不是非电解质。
2.(2025·南开大学附中期中)下列物质在水中的电离方程式书写正确的是( )
A.H2S+H2O⥫⥬HS-+H3O+
B.NH3·H2O===NH eq \o\al(+,4)+OH-
C.NaHCO3===Na++H++CO eq \o\al(2-,3)
D.H2SO3⥫⥬2H++SO eq \o\al(2-,3)
解析:选A。H2S是二元弱酸,H+可写成H3O+,电离方程式为:H2S+H2O⥫⥬HS-+H3O+,A正确;NH3·H2O是弱碱,NH3·H2O⥫⥬NH eq \o\al(+,4)+
OH-,B错误。
3.图中曲线可以描述醋酸(曲线Ⅰ,Ka=1.8×10-5)和次磷酸(曲线Ⅱ,Ka=9×10-2)在水中的电离度与浓度关系的是( )
解析:选B。酸的浓度越大电离度越小,相同浓度时酸性越强电离度越大,故B项符合题意。
4.(2025·安徽阜阳三中期中)硼酸(H3BO3)的电离方程式为H3BO3+H2O⥫⥬[B(OH)4]-+H+。下列说法错误的是( )
A.H3BO3的水溶液能使石蕊试纸变红
B.加水时,平衡正向移动,导电能力增强
C.向硼酸溶液中加入少量冰醋酸,平衡逆向移动,溶液的酸性增强
D.温度升高,溶液中 eq \f(c(H+),c(H3BO3)) 变大
解析:选B。加水稀释后,电离平衡正向移动,但溶液中离子浓度减小,导电能力减弱,B错误;向硼酸溶液中加入少量冰醋酸,c(H+)增大,酸性增强,平衡逆向移动,C正确;弱电解质的电离是吸热的,升温促进硼酸的电离,c(H+)增大,c(H3BO3)减小,溶液中 eq \f(c(H+),c(H3BO3)) 变大,D正确。
5.(2025·云南师大附中高二期末)向一定浓度的NH3·H2O与NaOH的混合液中滴加稀醋酸,溶液的导电能力随加入CH3COOH溶液的体积变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.AB段,溶液导电能力减弱是由于溶液中离子数目基本不变,体积增大,离子浓度减小
B.BC段,发生反应的离子方程式为CH3COOH+NH3·H2O===
CH3COO-+H2O+NH eq \o\al(+,4)
C.CD段,由于CH3COOH是弱酸,离子个数减少,故溶液导电能力下降
D.D点以后,随着CH3COOH溶液的滴加,溶液导电能力不可能增强
解析:选C。AB段反应为醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水,溶液中离子的总物质的量几乎不变,但溶液体积增大,离子浓度减小,故溶液导电能力减弱,A正确;BC段为CH3COOH与NH3·H2O反应,所得产物为醋酸铵和水,书写离子方程式为CH3COOH+NH3·H2O===CH3COO-+H2O+NH eq \o\al(+,4),B正确;CD段继续滴加CH3COOH溶液,由于NH3·H2O和NaOH已反应完,CH3COOH电离程度很小,溶液中离子个数几乎不变,但溶液体积增大,离子浓度减小,导致溶液导电能力减弱,C错误;醋酸是弱电解质,随着醋酸的滴加,溶液中离子浓度增大程度小于溶液体积增大程度,溶液导电性下降,D正确。
6.(2025·天津和平区高二期末)向10 mL氨水中加入蒸馏水,将其稀释到1 L后,下列变化中正确的是( )
A.NH3·H2O的电离程度减小
B.氨水的Kb增大
C.NH eq \o\al(+,4)的数目增多
D.eq \o\al(+,4) eq \f(c(NH),c(NH3·H2O))
减小
解析:选C。加入蒸馏水导致氨水浓度减小,将其稀释促进氨水的电离,电离程度变大,A错误;Kb只与温度有关,温度不变,Kb不变,B错误;加水稀释促进NH3·H2O电离,所以NH eq \o\al(+,4)的数目增多,C正确;eq \o\al(+,4) eq \f(c(NH),c(NH3·H2O))
=eq \o\al(+,4) eq \f(c(OH-)c(NH),c(OH-)c(NH3·H2O))
= eq \f(Kb,c(OH-)),加入蒸馏水导致氨水浓度减小,氢氧根离子浓度减小,比值增大,D错误。
7.(2025·安徽安庆高二期中)下表为四种弱酸的电离平衡常数:
弱酸
电离常数
HCOOH
Ka=1.8×10-4
H2CO3
Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11
HClO2
Ka=1.1×10-2
HCN
Ka=6.2×10-9
回答下列问题:
(1)HCOO-、CO eq \o\al(2-,3)、ClO eq \o\al(-,2)、CN-结合质子(H+)的能力由大到小的顺序为_____________________________________________________。
(2)CO2通入NaClO2溶液中能否生成HClO2?__________(填“是”或“否”)。
(3)少量CO2通入足量NaCN溶液中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)常温下,向20 mL 0.10 mol·L-1 HCOOH溶液和20 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液中分别加入足量的锌粉。
①反应开始时,产生H2的速率:v(HCOOH)____(填“>”“<”或“=”,下同)v(HCl);
②充分反应后,两溶液中生成H2的体积VHCOOH(H2)__________VHCl(H2)。
(5)25 ℃,向HCOOH溶液中加入一定量的NaHCO3,所得溶液中c(H+)=1×10-5,则混合液中 eq \f(c(HCOO-),c(HCOOH))=_________。
解析:(1)电离平衡常数越大,则其结合氢离子能力越弱,依据电离平衡常数得到酸性强弱为HClO2>HCOOH>HCN>HCO eq \o\al(-,3),则同浓度HCOO-、CO eq \o\al(2-,3)、ClO eq \o\al(-,2)、CN-结合H+的能力由强到弱的顺序为CO eq \o\al(2-,3)>CN->HCOO->ClO eq \o\al(-,2);(2)碳酸的Ka1=4.3×10-7远小于HClO2的Ka=1.1×10-2,所以该反应无法发生;(3)HCN的电离常数介于碳酸的两步电离常数之间,所以少量CO2通入足量NaCN溶液中发生反应的离子方程式为CO2+H2O+CN-===HCO eq \o\al(-,3)+HCN;(4)HCl是强电解质,完全电离,溶液中氢离子浓度大,
反应速率快,HCl溶液和HCOOH溶液等体积等浓度,都是一元酸,所以氢离子总量相等,完全反应生成的氢气体积相等;(5) eq \f(c(HCOO-),c(HCOOH))= eq \f(Ka(HCOOH),c(H+))= eq \f(1.8×10-4,10-5)=18。
答案:(1)CO eq \o\al(2-,3)>CN->HCOO->ClO eq \o\al(-,2) (2)否
(3)CO2+H2O+CN-===HCO eq \o\al(-,3)+HCN (4)< = (5)18
【拓展提能练】
8.(2025·四川荥经中学高二期中)部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数(25 ℃)
Ka=1.77×10-4
Ka=4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
下列选项错误的是( )
A.2CN-+H2O+CO2===2HCN+CO eq \o\al(2-,3)
B.结合H+的能力由强到弱为CO eq \o\al(2-,3)>CN->HCO eq \o\al(-,3)>HCOO-
C.由数据可知酸性:HCOOH>H2CO3>HCN>HCO eq \o\al(-,3)
D.25 ℃时,在等浓度的HCOOH溶液和HCN溶液中,HCOOH溶液中氢离子浓度大
解析:选A。酸性H2CO3>HCN>HCO eq \o\al(-,3),CO2与CN-反应生成HCN和HCO eq \o\al(-,3),正确的离子方程式为CN-+H2O+CO2===HCN+HCO eq \o\al(-,3),A错误;由于酸性HCOOH>H2CO3>HCN>HCO eq \o\al(-,3),因此,结合H+的能力由强到弱为CO eq \o\al(2-,3)>CN->HCO eq \o\al(-,3)>HCOO-,B正确;弱酸电离常数越大,酸性越强,由数据可知酸性HCOOH>H2CO3>HCN>HCO eq \o\al(-,3),C正确;由于酸性HCOOH>HCN,25 ℃时,在等浓度的HCOOH溶液和HCN溶液中,HCOOH溶液中电离出的氢离子浓度大,D正确。
9.(2025·黑龙江大庆实验中学期中)已知溶剂分子结合H+的能力会影响酸给出H+的能力,某温度下部分酸在冰醋酸中的pKa如下表所示。下列说法错误的是( )
分子式
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
pKa=-lgKa
4.87
7.24(一级)
8.9
9.4
A.相同温度下醋酸在液氨中的pKa大于其在水中的pKa
B.在冰醋酸中的酸性:HClO4>H2SO4>HCl>HNO3
C.结合H+的能力:H2O>CH3COOH
D.HClO4在冰醋酸中的电离方程式:HClO4+CH3COOH⥫⥬ClO eq \o\al(-,4)+CH3COOH eq \o\al(+,2)
解析:选A。相同温度下,醋酸在液氨中的电离程度大于在水中的电离程度,在液氨中的pKa小于在水中的pKa,A错误;四种酸在冰醋酸中的电离常数的大小为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,则在冰醋酸中酸性的大小顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,B正确;在水中完全电离的四种强酸,在冰醋酸中均不能完全电离,说明结合H+的能力:H2O>CH3COOH,C正确。
10.(2025·山东临沂高二期中)25 ℃时,下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.室温下向10 mL 0.1 mol·L-1的氨水中加水稀释,+,4) eq \f(n(OH-)·n(NH),n(NH3·H2O))
增大
B.氯水中存在平衡Cl2(g)+H2O(l)⥫⥬HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq),向体系加水,c(Cl-)与c(HClO)的比值不变
C.向0.1 mol·L-1的硫酸溶液中加水稀释,则2-,4) eq \f(c(H+),c(SO))
一定不变
D.向醋酸溶液中加入少量冰醋酸,醋酸电离平衡向右移动,电离程度增大
解析:选A。氨水稀释,电离平衡正向移动,n(OH-)和n(NH eq \o\al(+,4))增大,n(NH3·H2O)减小,则+,4) eq \f(n(OH-)·n(NH),n(NH3·H2O))
增大,A正确;氯水稀释,Cl2(g)+H2O(l)⥫⥬HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq)和HClO的电离均正向移动,因此c(HClO)比c(Cl-)减小得更多,c(Cl-)与c(HClO)的比值增大,B错误;向0.1 mol·L-1的硫酸溶液中加水稀释,若加入过多水,溶液中c(H+)≈10-7mol·L-1,则eq \o\al(2-,4) eq \f(c(H+),c(SO))
增大,C错误;醋酸溶液中加入冰醋酸,使醋酸的电离程度减小,D错误。
11.(2025·北京第一七一中期中)25 ℃时,五种弱酸的电离平衡常数如表所示。下列说法不正确的是( )
化学式
电离平衡常数
CH3COOH
1.8×10-5
HClO
3.0×10-8
H3PO3
Ka1=8.3×10-3 Ka2=5.6×10-6
H2S
Ka1=1.3×10-7 Ka2=7.1×10-15
H2CO3
Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11
A.同浓度的ClO-、CO eq \o\al(2-,3)、S2-结合H+的能力从强到弱的顺序为S2-、CO eq \o\al(2-,3)、ClO-
B.亚磷酸(H3PO3)为二元酸,Na2HPO3是酸式盐
C.H3PO3的第二级电离方程式为H2PO eq \o\al(-,3)⥫⥬HPO eq \o\al(2-,3)+H+
D.将Na2CO3溶液滴入足量醋酸中,离子方程式为2CH3COOH+CO eq \o\al(2-,3)===2CH3COO-+CO2↑+H2O
解析:选B。由于Ka(HClO)>Ka2(H2CO3)>Ka2(H2S),说明电离出H+的能力由强到弱的顺序为HClO>HCO eq \o\al(-,3)>HS-,则同浓度的ClO-、CO eq \o\al(2-,3)、S2-结合H+的能力由强到弱的顺序为S2->CO eq \o\al(2-,3)>ClO-,A正确;H3PO3为二元弱酸,电离方程式为H3PO3⥫⥬H++H2PO eq \o\al(-,3)、H2PO eq \o\al(-,3) ⥫⥬H++HPO eq \o\al(2-,3),Na2HPO3是正盐、NaH2PO3是酸式盐,B错误、C正确。
12.常温下,已知部分酸的电离常数,HF(Ka=3.5×10-4)、HCN(Ka=3.6×10-10)、H2CO3(Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11),回答下列问题。
(1)c(H+)相同的三种酸,其酸的浓度从大到小顺序为_________________。
(2)若HCN的起始浓度为0.1 mol·L-1,平衡时c(H+)约为__________。能使此溶液中HCN的电离程度增大且c(H+)也增大的方法是________________________________________________________________________。
(3)中和等量的NaOH,消耗等pH的氢氟酸和盐酸的体积分别为a L、b L,则a______b(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)向NaCN溶液中通入少量的CO2,发生反应的离子方程式为____________________________________________________________________。
(5)将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应达到平衡时,溶液中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=__________。
解析:(1)电离常数越大酸越强,酸性HCN<H2CO3<HF,c(H+)相同的三种酸,则酸越弱,酸的浓度越大,则c(HCN)>c(H2CO3)>c(HF);
(2)若HCN的起始浓度为0.1 mol·L-1,根据Ka= eq \f(c(H+)·c(CN-),c(HCN))≈ eq \f(c2(H+),0.1)=3.6×10-10,解得c(H+)=6×10-6 mol·L-1。
(3)氢氟酸部分电离,溶液中存在HF分子,中和等量的NaOH,消耗等pH的氢氟酸体积小于盐酸体积;
(5)溶液呈中性,根据电荷守恒c(NH eq \o\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),c(NH eq \o\al(+,4))=c(Cl-)= eq \f(0.01,2)mol·L-1,NH3·H2O的电离常数Kb= eq \f(1×10-7×\f(0.01,2),\f(a-0.01,2))= eq \f(10-9,a-0.01)。
答案:(1)c(HCN)>c(H2CO3)>c(HF)
(2)6×10-6 mol/L 升高温度或加入少量AgNO3固体等
(3)小于
(4)CN-+CO2+H2O===HCN+HCO eq \o\al(-,3)
(5) eq \f(10-9,a-0.01)
13.磷是重要的元素,能形成多种含氧酸和含氧酸盐。亚磷酸(H3PO3)的结构如图:
亚磷酸可由PCl3水解而成,H3PO3溶液存在电离平衡H3PO3⥫⥬H++H2PO eq \o\al(-,3),H2PO eq \o\al(-,3)⥫⥬H++HPO eq \o\al(2-,3)。回答下列问题:
(1)NaH2PO3属于________(填“正盐”或“酸式盐”)。
(2)已知25 ℃时,1 mol/L的H3PO3溶液的电离度为α,H3PO3的一级电离平衡常数Ka1=______(用含α的计算式表示,H3PO3第二步电离忽略不计,忽略水的电离)。
(3)常温下,将NaOH溶液滴加到亚磷酸(H3PO3)溶液中,混合溶液的pH[pH=-lg c(H+)]与离子浓度变化的关系如图所示,则表示lgeq \o\al(2-,3) eq \f(c(HPO),c(H2PO eq \o\al(-,3)))
的是曲线______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),亚磷酸(H3PO3)的Ka2=________。
解析:(1)由电离方程式可知,亚磷酸是二元弱酸,则NaH2PO3属于酸式盐;(2)亚磷酸是二元弱酸,在溶液中分步电离,以一级电离为主,由25 ℃时,1 mol/L的亚磷酸溶液的电离度为α可知,亚磷酸的一级电离平衡常数Ka1= eq \f(α2,1-α);(3)亚磷酸在溶液中分步电离,一级电离大于二级电离,一级电离常数大于二级电离常数,由电离常数公式可知,溶液中eq \o\al(-,3) eq \f(c(H2PO),c(H3PO3))
= eq \f(Ka1,c(H+))、eq \o\al(2-,3) eq \f(c(HPO),c(H2PO eq \o\al(-,3)))
= eq \f(Ka2,c(H+)),则当溶液中pH相等时,溶液中eq \o\al(-,3) eq \f(c(H2PO),c(H3PO3))
大
于eq \o\al(2-,3) eq \f(c(HPO),c(H2PO eq \o\al(-,3)))
,则图中曲线Ⅰ表示溶液pH与lgeq \o\al(2-,3) eq \f(c(HPO),c(H2PO eq \o\al(-,3)))
的变化关系;由图可知,溶液中lgeq \o\al(2-,3) eq \f(c(HPO),c(H2PO eq \o\al(-,3)))
为-1时,溶液pH为5.5,则亚磷酸的电离常数Ka2=10-5.5×0.1=10-6.5。
答案:(1)酸式盐 (2) eq \f(α2,1-α) (3)Ⅰ 10-6.5
$