内容正文:
第01讲 电离平衡
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01
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命题透视·考情前瞻
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对标素养,研判高考命题趋势
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思维建模·脉络梳理
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搭建知识框架,构建系统思维
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考点精讲·靶向突破
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拆解核心考点,归纳解题范式
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考点一
弱电解质的电离平衡
知识解构
知识点1
弱电解质的电离平衡概念
知识点2
影响电离平衡的因素
考向破译
考向1 弱电解质的判断及溶液导电性
考向
2
电离平衡的影响因素
考点二
电离度、电离平衡常数
知识解构
知识点1 电离常数
知识点2 电离度
知识点3 自偶电离
考向破译
考向1 电离常数概念及应用
考向2电离常数的计算
考点三
酸(碱)和弱酸(碱)的比较
知识解构
知识点1一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH
3
COOH)的比较
知识点
2 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3
C
OOH)稀释图像比较
知识点
3 pH与稀释倍数的线性关系
知识点4 判断HA为一元弱酸的常用方法
考向破译
考向1 酸或碱溶液的起始浓度相同的稀释的比较
考向2 酸或碱溶液的起始pH相同的稀释的比较
)
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0
4
) (
真题溯源·考向感知
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溯源真题逻辑,感知高考考向
)
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--五年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
2023年
2022年
弱电解质的电离平衡
T17,2分
T17,6分
电离度、电离平衡常数
T17,2分
T19,4分
酸(碱)和弱酸(碱)的比较
T19,2分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.从考查题型和内容上看,高考命题以选择题和非选择题呈现,考查内容主要有以下两个方面:(1)以弱酸、弱碱为载体,考查溶液pH、电离平衡影响因素、离子浓度关系等。
(2)以电解质溶液曲线为载体,考查电离常数的计算、离子浓度关系等。
2.从命题思路上看,侧重以电解质溶液图像、化工流程为载体,根据图像进行电离常数的计算、运用电离常数进行相关计算。
3.根据高考命题的特点和规律,复习时要注意以下几个方面:
(1)比较电解质的强弱。并结合图像说明。
(2)依据电离平衡移动理论,解释离子浓度的变化。
(3)有关电离平衡常数的计算。
(4)比较同浓度(或同pH)弱电解质溶液的离子浓度大小。
►复习目标:
1.准确区分电解质、非电解质,强电解质、弱电解质的定义及本质差异,能举例判断常见物质类别。
2.理解电离平衡的定义(弱电解质在水溶液中电离速率与结合速率相等的状态)、特征(逆、等、动、定、变),并与能规范书写弱电解质的电离方程式(含可逆符号),尤其是多元弱酸(如 H₂CO₃、H₂S)的分步电离方程式,明确 “分步电离、一步比一步难” 的特点。
3.理解电离度(α)的概念(α= 已电离的弱电解质浓度 / 初始浓度 ×100%),知道其与浓度、温度的关系(稀释促进电离,α 增大;升温促进电离,α 增大),能进行简单计算。化学平衡概念形成关联。
4.了解电离平衡常数的含义和应用;掌握电离平衡常数的相关计算。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 弱电解质的电离平衡
知●识●解●构
知识点1 弱电解质的电离平衡概念
1.弱电解质
(1)概念
①强电解质:溶于水后能完全电离的电解质
②弱电解质:溶于水后只能部分电离的电解质
得分速记
①酸碱盐都是电解质,在水中都能电离出离子。在相同条件下,根据不同电解质在水溶液中电离程度的大小,可将电解质分为强电解质和弱电解质。
②强电解质是完全电离,弱电解质是部分电离。强酸、强碱、大部分盐属于强电解质。
③弱酸、弱碱属于弱电解质;水属于极弱的电解质。
(2)与化合物类型的关系:
①强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物,如强酸(H2SO4、HNO3)、强碱(KOH、NaOH)和绝大多数盐。
②弱电解质主要是某些共价化合物,如弱酸(CH3COOH、HClO)、弱碱、水和极少数盐[(CH3COO)2Pb]。
(3)强电解质与弱电解质的判断
①从结构判断:离子化合物和某些具有强极性键的共价化合物(如强酸、强碱和大部分盐类)是强电解质。某些具有弱极性键的共价化合物(如弱酸、弱碱和水等)是弱电解质。
②从在水中能否完全电离判断。全部电离的是强电解质,部分电离的是弱电解质。
得分速记
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。
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键,但含有强极性键的化合物不一定是强电解质,如HF是弱电解质。
2.电离平衡
(1)电离平衡的定义:在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到了平衡。
(2)电离平衡的建立与特征
①开始时,v(电离)最大,而v(结合)为0。
②平衡的建立过程中,v(电离)>v(结合)。
③当v(电离)=v(结合)时,电离过程达到平衡状态。
(3)电离平衡的特征
①逆(可逆性):电离平衡的前提是可逆过程。只有弱电解质的电离才存在平衡,因为弱电解质不能完全电离,其分子电离成离子的同时,离子会重新结合成分子,存在“电离”与“结合”的可逆过程(如:CH3COOH⇌CH3COO-+H+)。强电解质(如强酸、强碱、大部分盐)的电离是完全的,不存在可逆性,因此无电离平衡。
②等(速率相等):达到平衡时,弱电解质分子电离成离子的速率(正反应速率,v₊)与离子重新结合成分子的速率(逆反应速率,v₋)相等,即v₊=v₋≠0。此时,从宏观上看,离子浓度和分子浓度不再变化,但微观上电离和结合的过程仍在持续。
③动(动态平衡):电离平衡是一种动态平衡,而非静止状态。即使达到平衡,弱电解质的电离(分子→离子)和离子的结合(离子→分子)仍在不断进行,只是两者的速率相等,宏观上表现为各物质的浓度不再改变。
④定(浓度恒定):平衡状态下,溶液中弱电解质分子的浓度、电离出的各离子浓度保持恒定(不随时间变化)。但需注意:“恒定”不等于“相等”,分子浓度与离子浓度不一定相等(如CH3COOH电离平衡时,c(CH3COOH)远大于c(H+)和c(CH3COO-))。
⑤变(条件改变,平衡移动):电离平衡是相对的、有条件的平衡。当外界条件(如温度、浓度、加入同离子物质等)发生改变时,原有的平衡状态被破坏,v₊≠v₋,平衡会向减弱条件改变的方向移动,直至建立新的平衡。例如:升温会促进弱电解质电离(吸热过程),平衡向电离方向移动;向CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体(增加CH3COO-浓度),平衡向结合方向移动(抑制电离)。
⑥电离过程是吸热的。
⑦弱电解质在溶液中的电离都是微弱的。在弱电解质溶液中,由于存在电离平衡只有一部分分子发生电离,绝大多数以分子形式存在,离子和分子之间存在电离平衡,即分子、离子共存,决定了它在离子方程式书写中要写成分子形式。
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·H2ONH+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++HCO,HCOH++CO。
(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-。
(4)弱酸的酸式盐中酸式酸根不能完全电离,即“强中有弱”,如NaHCO3的电离方程式:NaHCO3===Na++HCO,HCOH++CO。
知识点2 影响电离平衡的因素
(1)内因:弱电解质本身的性质,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
①温度:一般情况下,由于弱电解质的电离过程吸热,因此升高温度,电离平衡向电离方向移动,电离程度增大。
②浓度:同一弱电解质,增大溶液的浓度,电离平衡向电离方向移动,但电离程度减小;稀释溶液时,电离平衡向电离方向移动,且电离程度增大,但往往会使溶液中离子的浓度减小。
③同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动,如下所示:
④化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使电离平衡向电离方向移动,如向CH3COOH溶液中加入NaOH固体,因H+与OH-反应生成H2O,使c(H+)减小,CH3COOH的电离平衡正向移动,电离程度增大。
(3)示例
以0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液为例,填写外界条件对CH3COOHCH3COO-+H+ ΔH>0的影响。
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
向右
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
向右
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
向左
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
向右
减小
减小
增强
不变
加CH3COONa(s)
向左
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
向右
减小
减小
增强
不变
升高温度
向右
增大
增大
增强
增大
得分速记
1.浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,越易电离。弱电解质溶液稀释过程中并不是所有离子浓度都减小。
2.温度:温度越高,电离程度越大。
3.同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动。
4.化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使电离平衡向电离方向移动。
考●向●破●译
考向1 弱电解质的判断及溶液导电性
例1(25-26高三上·广东深圳·阶段检测)下列关于物质分类的说法正确的是
A.油脂、蛋白质都属于高分子化合物 B.漂白液、石英都属于纯净物
C.金刚石、白磷都属于单质 D.氯化铵、次氯酸都属于弱电解质
【答案】C
【解析】A.油脂不是高分子化合物,蛋白质是高分子化合物,A错误;
B.漂白液是NaClO和NaCl的混合物,石英是SiO2晶体,属于纯净物,B错误;
C.金刚石是碳的单质,白磷(P4)是磷的单质,均为纯净物,C正确;
D.氯化铵在水中能完全电离,是强电解质,次氯酸是弱电解质,D错误;
故选C。
解题妙招 强电解质和弱电解质的证明实验(以证明某酸(HA)为弱酸为例)
实验方法
结论
(1)测0.01 mol·L-1 HA溶液的pH
pH=2,HA为强酸;pH>2,HA为弱酸
(2)测NaA溶液的pH
pH=7,HA为强酸;pH>7,HA为弱酸
(3)相同条件下,测相同浓度的HA和HCl溶液的导电性
导电性相同,HA为强酸;导电性弱于盐酸,HA为弱酸
(4)往同浓度的HA和HCl溶液中投入大小相同的Zn粒或CaCO3固体
开始反应速率相同,HA为强酸;开始反应速率比盐酸慢,HA为弱酸
(5)测相同pH的HA与HCl稀释相同倍数前后的pH变化
pH变化倍数相同,HA为强酸;pH变化倍数小于盐酸,HA为弱酸
【变式1·变考法】(2026·广东肇庆·一模)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
是具有强氧化性的非金属单质
能使干燥的有色布条褪色
B
苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色;甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
甲苯中甲基能使苯环性质变活泼
C
向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水至过量,溶液呈深蓝色
与铜离子配位的能力:
D
相同温度下,等物质的量浓度的溶液的pH小于NaCl溶液的
是弱电解质,NaCl是强电解质
【答案】C
【解析】A.陈述Ⅰ正确,是具有强氧化性的非金属单质;但陈述Ⅱ错误,本身无漂白性,需与水反应生成HClO才能使有色布条褪色,干燥无法使干燥的有色布条褪色,A错误;
B.陈述Ⅰ正确,苯性质稳定不与酸性高锰酸钾反应,甲苯可被酸性高锰酸钾氧化;但二者无因果关系,该现象说明苯环使甲基活泼性增强,而非甲基使苯环活泼,B错误;
C.陈述Ⅰ正确,向硫酸铜溶液中加过量氨水,最终生成深蓝色的溶液;陈述Ⅱ正确,该转化证明更易与铜离子配位,配位能力,二者存在因果关系,C正确;
D.陈述Ⅰ正确,水解使溶液显酸性,NaCl溶液显中性,等浓度下前者pH更小;但陈述Ⅱ错误,是盐,属于强电解质,D错误;
故答案选C。
【变式2·变情境】(2026·广东·模拟预测)等温()下不同浓度硝酸溶液的电导率()关系如下图。下列叙述正确的是
A.可以借助测定溶液的电导率快速掌握硝酸溶液的质量分数
B.与稀释定律一致,溶液浓度越高,硝酸的电离度也就越小
C.纯硝酸电导率不等于零,源于:
D.浓硝酸的粘度加大致使离子迁移速率变慢,使电导率不规则下降
【答案】C
【解析】A.由图可知,电导率与硝酸溶液的浓度不呈单调关系,在峰值两侧,同一电导率可能对应两个不同的浓度,所以不能借助测定溶液的电导率快速掌握硝酸溶液的质量分数,A错误;
B.硝酸是强电解质,在溶液中完全电离出氢离子和硝酸根离子,硝酸的电离度是100%,B错误;
C.纯硝酸电导率不等于零是因为纯硝酸中发生如下反应:,使溶液具有较弱的导电性,C正确;
D.由图可知,浓硝酸的粘度加大致使离子迁移速率变慢,使电导率急剧下降,D错误;
故选C。
【变式3】下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
酚醛树脂可用作宇宙飞船返回舱外壳
酚醛树脂均属于线型高分子
B
硫酸铅沉淀中滴加醋酸,沉淀逐渐溶解
醋酸铅是弱电解质
C
缺角的氯化钠晶体在饱和溶液
中慢慢变为完美的立方体块
晶体具有各向异性
D
向溶液中加入乙醇,析出蓝色晶体
C2H5OH的配位能力强于NH3
【答案】B
【解析】A.酚醛树脂既有线型结构也有体型结构,用作耐高温航天材料的是体型酚醛树脂,陈述Ⅱ错误,且二者无因果关系,A错误;
B.硫酸铅存在溶解平衡,加入醋酸后生成弱电解质醋酸铅,使溶液中浓度降低,溶解平衡正向移动,沉淀逐渐溶解,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确且存在因果关系,B正确;
C.缺角氯化钠晶体在饱和溶液中变为完美立方体,这是晶体的自范性,与晶体的各向异性无关,二者无因果关系,C错误;
D.加入乙醇析出蓝色晶体是因为乙醇降低了溶剂极性,使溶解度减小析出,与乙醇的配位能力无关,二者无因果关系,D错误;
答案选B。
考向2 电离平衡的影响因素
例2(2026·广东广州·二模)HF水溶液中存在平衡: , 。下列关于的叙述正确的是
A.体系中,
B.往溶液中加入NaF固体,增大
C.向溶液中通入HCl气体,增大
D.加水稀释,与的比值减小
【答案】B
【解析】A.根据F元素物料守恒,1个含2个F原子,故总F浓度满足,选项缺的系数2,A错误;
B.加入NaF固体,增大,平衡正向移动,增大,B正确;
C.通入HCl气体,增大,平衡逆向移动,减小,C错误;
D.由得,加水稀释时减小,不变,故该比值增大,D错误;
故答案选B。
解题妙招外界条件对电离平衡影响的四个不一定:
1.加水稀释时,溶液中不是所有离子的浓度都减小;稀醋酸加水稀释时,溶液中的c(H+)减小,c(OH-)增大。
2.电离平衡右移,电离程度不一定增大,如增大弱电解质的浓度,使电离平衡向右移动,但电离程度减小。
3.电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,如对于CH3COOHCH3COO-+H+,平衡后,加入冰醋酸,c(CH3COOH)增大,平衡右移,根据勒夏特列原理,只能“减弱”而不能消除,再次平衡时,c(CH3COOH)比原平衡时大。
4.电离平衡右移,离子的浓度不一定增大,如在CH3COOH溶液中加水稀释或加少量NaOH固体,都会引起平衡右移,但c(CH3COOH)、c(H+)都比原平衡时要小。
【变式1】(2026·广东佛山·二模)将0.01 mol/LHCN溶液与0.01 mol/LNaCN溶液等体积混合,可得到缓冲溶液。常温下HCN电离常数。下列叙述正确的是
A.该混合溶液中:
B.加水稀释,增大
C.混合溶液中:
D.混合溶液中加入少量NaCN固体,HCN和CN-的浓度均增大
【答案】D
【解析】A.混合溶液中的水解常数,水解程度大于的电离程度,因此,A错误;
B.电离常数仅与温度有关,常温下温度不变,不随稀释变化,B错误;
C.根据物料守恒,等浓度等体积混合时,即,选项比例关系颠倒,C错误;
D.加入少量固体,直接使增大,同时的电离平衡逆向移动,也增大,D正确;
故选D。
【变式2·变情境】(25-26高三上·广东揭阳·期末)肼(N2H4)又称联氨,为二元弱碱,与硫酸反应可生成、。下列说法正确的是
A.水溶液中的电离方程式为
B.稀释0.01mol/LN2H4水溶液,pH升高
C.N2H4的水溶液中存在:
D.室温下N2H4水溶液pH=12
【答案】A
【解析】A.是盐,属于强电解质,在水溶液中完全电离为和,电离方程式正确,A正确;
B.稀释弱碱N2H4水溶液时,虽然电离度增大,但溶液体积增大导致浓度减小,pH降低,B错误;
C.N2H4为二元弱碱,其水溶液的质子守恒应为,选项缺少的系数2,C错误;
D.N2H4为弱碱,在水溶液中部分电离,0.01 mol/L的N2H4溶液中c()<0.01mol/L,则pOH > 2,所以pH < 12,D错误;
故答案选A。
【变式3·变情境】【生物知识与学科知识结合】甘氨酸在水溶液中主要以I、Ⅱ、Ⅲ三种微粒形式存在,且存在以下的电离平衡:
已知:常温下甘氨酸,,当氨基酸主要以两性离子存在时溶解度最小。下列说法不正确的是
A.甘氨酸晶体易溶于水,而难溶于乙醇、乙醚、苯等溶剂
B.甘氨酸钠溶液中存在:
C.pH=2的甘氨酸盐酸盐溶液中:
D.向饱和甘氨酸钠溶液中滴加盐酸至pH=6,可能会析出固体
【答案】C
【解析】A.甘氨酸为极性分子,分子中的氨基和羧基都能与水分子间形成氢键,所以甘氨酸晶体易溶于水,而难溶于乙醇、乙醚、苯等溶剂,A正确;B.羧酸为弱酸,羧酸根离子易发生水解,则甘氨酸钠溶液中存在的水解平衡,B正确;C.pH=2的甘氨酸盐酸盐溶液中,=10-2.35,则,C不正确;D.向饱和甘氨酸钠溶液中滴加盐酸至pH=6,此时氨基酸主要以两性离子存在,则溶解度最小,可能会析出固体,D正确;故选C。
考点二 电离度、电离平衡常数
知●识●解●构
知识点1 电离常数
1.电离常数的概念
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。对于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,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数,用K表示(弱酸用Ka表示,弱碱用Kb表示)。
2.表达式
(1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数
①一元弱酸HA的电离常数:根据HAH++A-,可表示为Ka=。例如:3COOHCH3COO-+H+,Ka=;
②一元弱碱BOH的电离常数:根据BOHB++OH-,可表示为Kb=。例如:NH3·H2ONH+OH-,Kb=。
(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:
H2CO3H++HCO,Ka1==4.5×10-7,
HCOH++CO,Ka2==4.7×10-11。
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.特点
(1)电离平衡常数与温度有关,与浓度无关,升高温度,K值增大。
(2)电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱,K越大,表示弱电解质越易电离,酸性或碱性越强。
例如,在25 ℃时,K(HNO2)=4.6×10-4,K(CH3COOH)=1.8×10-5,因而HNO2的酸性比CH3COOH强。
(3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是K1≫K2≫K3……,故其酸性取决于第一步电离。
4.K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。
5.影响因素
①内因:弱电解质本身的性质。
②外因:温度越高,K值越大。
得分速记
(1)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关,同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离常数都是定值。
(2)电离常数只与温度有关,而不受粒子浓度的影响。由于电解质的电离过程吸热,故电离常数随着温度的升高而增大。
(3)电离平衡常数表达式中离子浓度指达到平衡时溶液中存在的离子浓度,不一定是弱电解质自身电离的,可以对比水的离子积去掌握。
6.电离平衡常数的应用
(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,相同温度下,电离常数越大,酸性(或碱性)越强。
(2)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”规律,如25 ℃时,Ka(HCOOH)=1.77×10-4 mol·L-1,Ka(HCN)=4.9×10-10 mol·L-1,故知HCOOH+NaCN===HCN+HCOONa可以发生。
(3)计算弱酸、弱碱溶液中的c(H+)、c(OH-)。稀溶液中、弱酸溶液中,c(H+)=,弱碱溶液中c(OH-)=。
(4)判断溶液微粒浓度比值的变化
利用温度不变,电离常数不变来判断。如把0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==,稀释时,c(H+)减小,Ka不变,则变大。
知识点2 电离度
1.概念
在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时,已经电离的电解质分子数占原电解质总数的百分比。
2.表示方法
α=×100%,也可表示为α=×100%。
3.意义:衡量弱电解质的电离程度,在相同条件下(浓度、温度相同),不同弱电解质的电离度越大,弱电解质的电离程度越大。
4.影响因素
(1)内因:弱电解质本身的性质。
(2)外因:
①相同温度下,同一弱电解质,浓度越大,其电离度(α)越小。
②相同浓度下,同一弱电解质,温度越高,其电离度(α)越大。
5.电离度和电离常数的关系α≈或K≈cα2。
知识点3 自偶电离
1.定义:自偶电离是指极性分子通过自身相互作用发生质子(或电子)转移,形成阴阳离子的可逆过程。在这一过程中,分子既作为 “酸”(提供质子或电子),又作为 “碱”(接受质子或电子),是极性溶剂(或纯物质)中普遍存在的现象。其核心特征是 “分子间的自我电离平衡”,且电离程度通常较小(平衡常数较小)。
2.条件:只要是液态极性共价分子化合物就可发生自偶电离,在部分酸的浓水溶液(如浓硝酸)也可发生类似反应。分子的极性越强则自偶电离的程度越大。
3.本质:基于分子的极性与质子(或电子)的可转移性。极性分子中存在极性键(如 O-H、N-H、F-H 等),键中的氢原子易作为质子(H+)转移,而分子中的电负性原子(如 O、N、F)因含孤对电子,可接受质子,从而发生分子间的质子转移。
4.特点:
①可逆性:存在电离平衡,如 “分子阳离子 + 阴离子”;
②平衡常数小:多数自偶电离程度低,平衡常数(如离子积)通常较小(如水的 Kw=1×10-14,25℃);
③溶剂依赖性:不同极性溶剂的自偶电离形式和平衡常数差异显著。
5.常见自偶电离
自偶电离不限于水,所有极性溶剂(或纯极性物质)在液态时均可能发生,以下是典型例子:
(1)水的自偶电离(最基础的实例)水分子中 O 原子电负性强,O-H 键极性大,易发生质子转移:
H2O+H2OH3O++OH-,通常简化为:H2OH++OH-。
其平衡常数称为离子积Kw =c(H+)·c(OH-,25℃时Kw = 1×10-14,仅与温度有关(升温Kw增大)。
(2)液态氨的自偶电离氨分子(NH3)中 N 原子含孤对电子,可接受质子,发生自偶电离:
NH3+NH3NH4++NH2-(氨基负离子),其离子积KNH3 =c(NH4+)·c(NH2-),25℃时约为1×10-33,电离程度远小于水。(3)液态氟化氢(HF)的自偶电离HF 分子中 F 电负性极强,H 易质子化,自偶电离为:
2HFH2F+(一氟合二氢离子)+F-(氟离子)
(4)乙醇(CH3CH2OH)的自偶电离作为极性有机溶剂,乙醇的自偶电离较弱:CH3CH2OH+CH3CH2OHCH3CH2OH2+(乙氧基鎓离子)+CH3CH2O-(乙氧基负离子)
6.自偶电离的重要应用
自偶电离是理解溶液性质(尤其是非水溶液)的核心基础,其应用贯穿化学理论与实际场景:
(1)溶液酸碱性的本质依据(以水为核心):水的自偶电离是溶液酸碱性定义的基础:
①中性溶液:c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol/L(25℃);
②酸性溶液:c(H+)>c(OH-)(酸电离出H+,抑制水的自偶电离);
③碱性溶液:c(H+)<c(OH-)(碱电离出OH-,抑制水的自偶电离)。
④pH 计算(pH =-lgc(H+)也基于水的自偶电离平衡,是分析溶液酸碱性的核心工具。
(2)非水溶剂中酸碱理论的扩展(质子理论)
根据布朗斯特-劳里质子理论,“酸是质子给体,碱是质子受体”,而自偶电离产生的离子是判断非水溶剂中酸碱的关键:
①在液态氨中,NH4+是 “酸”(可给出质子),NH2-是 “碱”(可接受质子)。例如,NH4Cl在液态氨中表现为酸(提供NH4+),NaNH2表现为碱(提供NH2-);
②在液态 HF 中,H2F+是酸,F-是碱,SbF5(强路易斯酸)可与F+结合,促进 HF 自偶电离,增强其酸性(如 “超酸” 体系的构建)。
(3)解释溶剂的导电性与离子反应
纯极性溶剂(如纯水、液态氨)的导电性极弱,因自偶电离产生的离子浓度低;但加入电解质后,离子浓度增大,导电性增强。例如:
①水的微弱导电性源于自偶电离的H+和OH-;
②液态氨中溶解NH4Cl后,NH4+和Cl-浓度增加,导电性显著提升。
(4)工业与实验中的溶剂选择利用
不同溶剂的自偶电离特性调控反应环境:
①在有机合成中,乙醇的自偶电离可提供弱酸性(CH3CH2OH2+)或弱碱性(CH3CH2O-)环境,适用于酸碱催化反应;
②液态氨作为溶剂时,因自偶电离产生的NH2-是强亲核试剂,可促进某些亲核取代反应(如烷基卤的氨解)。
(5)理解电解质的溶解与电离
①强电解质在极性溶剂中完全电离,本质是溶剂分子通过自偶电离提供的极性环境稳定离子(如Na+与H2O结合为水合离子);
②弱电解质的电离平衡则与溶剂的自偶电离平衡相互影响(如弱酸在水中的电离受H+浓度抑制)。
考●向●破●译
考向1 电离常数概念及应用
例1(2026·广东佛山·二模)亚磷酸(H3PO3)是一种二元弱酸,,,往H3PO3溶液中加入一定量NaOH得到溶液a。下列说法正确的是
A.0.005mol/LH3PO3溶液pH=2
B.常温下,若a为Na2HPO3溶液,该溶液呈酸性
C.往H3PO3溶液中加水,则增大
D.溶液a中存在:
【答案】D
【解析】A.亚磷酸是二元弱酸,以第一步电离为主,设0.005mol/L的H3PO3溶液中,,代入c(H3PO3)=0.005mol/L-x,得c(H+)≈4.65×10-3mol/L,pH>2,A错误;
B.Na2HPO3是亚磷酸的正盐,只能水解显碱性(水解常数,无酸性电离),B错误;
C.根据,可得,加水稀释时减小、不变,比值减小,C错误;
D.该式为溶液的电荷守恒式,亚磷酸是二元酸,溶液中阴离子只有、、,符合电荷守恒规律,D正确;
故答案选D。
解题妙招 电离常数的4大应用
判断弱酸(或弱碱)的相对强弱
电离常数越大,酸性(或碱性)越强。如:常温下,CH3COOH的Ka=1.8×10-5,H2CO3的Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11。
则酸性:CH3COOH>H2CO3>HCO
判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱
电离常数越大,对应的盐水解程度越小,碱性(或酸性)越弱。如:利用上面电离常数的数值可知等浓度的CH3COONa、NaHCO3、Na2CO3溶液的pH由大到小的顺序为Na2CO3>NaHCO3>CH3COONa
判断复分解反应能否发生
一般符合“强酸制弱酸”规律。如:利用上面中电离常数的数值可知,向Na2CO3溶液中加入足量CH3COOH的离子方程式为CO+2CH3COOH===2CH3COO-+H2O+CO2↑
判断微粒浓度比值的变化
弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但电离常数不变,题目中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如把0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==稀释时,c(H+)减小,Ka值不变,则变大
【变式1】(2026·广东肇庆·模拟预测)甲酸铵(HCOONH4)在有机合成、分析化学等领域应用广泛。25℃时,其水溶液显酸性。下列关于甲酸铵溶液的说法正确的是
A.溶液中存在c(HCOO-)<c()
B.溶液中存在c(HCOO-)+c(HCOOH)=c()+c(NH3·H2O)
C.加水稀释后,的值变小
D.加入氨水调节溶液pH=7,c(HCOOH)=c(NH3·H2O)
【答案】B
【解析】A.溶液显酸性,故,结合电荷守恒,可得,A错误;
B.甲酸铵中和初始浓度相等,根据物料守恒,含C微粒总浓度等于含N微粒总浓度,即,B正确;
C.甲酸电离常数,变形得,加水稀释时溶液酸性减弱,减小,温度不变不变,故该比值变大,C错误;
D.加入氨水调时,由电荷守恒得,但氨水引入了额外的N元素,因此含N微粒总浓度大于含C微粒总浓度,即,代入,得,D错误;
故选B。
【变式2·变考法】(2026·广东深圳·二模)甲酸铵在有机合成、分析化学等领域应用广泛。时,其水溶液显酸性。下列关于甲酸铵溶液的说法错误的是
A.溶液中存在
B.溶液中存在
C.加入氨水调节溶液
D.加水稀释后,的值变大
【答案】C
【解析】A.溶液显酸性,故,结合电荷守恒,可得,A正确;
B.甲酸铵中和初始浓度相等,根据物料守恒,含C微粒总浓度等于含N微粒总浓度,即,B正确;
C.加入氨水调时,由电荷守恒得,但氨水引入了额外的N元素,因此含N微粒总浓度大于含C微粒总浓度,即,代入,得,C错误;
D.甲酸电离常数,变形得,加水稀释时溶液酸性减弱,减小,温度不变不变,故该比值变大,D正确;
故选C。
【变式3】苹果醋是现代健康饮品,苹果酸(,用表示,是一种二元弱酸)是这种饮料的主要酸性物质之一,下列说法正确的是
A.苹果酸分子中含有2个手性碳原子
B.2 mol液态苹果酸与足量金属钠反应生成
C.苹果酸溶液中,
D.室温下,苹果酸溶液加水稀释的过程中,减小
【答案】B
【解析】A.同时连有4个互不相同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子,苹果酸分子中含有1个手性碳原子,A错误;
B.羟基和羧基都能和金属钠反应,故2 mol液态苹果酸与足量金属钠反应生成,B正确;
C.根据溶液电荷守恒可知,苹果酸溶液中,,C错误;
D.,,苹果酸溶液加水稀释的过程中,在增大,但在减小,增大,D错误;
故答案选B。
考向2 电离常数的计算
例2(25-26高三上·广东深圳·期中)工业中通常用沉淀法处理废水中的,已知25℃时,饱和溶液浓度约为,,,,。下列说法错误的是
A. 溶液中:
B. 溶液中:
C.,
D.,
【答案】B
【解析】A. 溶液中,水解使溶液呈碱性,其水解常数为,,根据物料守恒,可知,代入,所以,则,A正确;
B.溶液中只有5种离子,分别是、、、、,溶液是电中性的,存在电荷守恒,可表示为,,所以,B错误;
C.的平衡常数为,C正确;
D.的平衡常数为,D正确;
故选B。
解题妙招 电离常数计算模型
(1)已知c(HX)和c(H+),求电离平衡常数
HX H+ + X-
起始:c(HX) 0 0
平衡:c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)
则K=。由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,因此可做近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX)。则K=,代入数值求解即可。
(2)已知c(HX)和电离平衡常数,求c(H+)
HX H+ + X-
起始: c(HX) 0 0
平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)
则K=。由于K值很小,c(H+)的数值很小,可做近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX),则c(H+)=,代入数值求解即可。
【变式1】(25-26高三上·广东肇庆·期末)已知和结合形成两种配离子和,其分步配位反应为 , 。常温下,向一定浓度的溶液中逐滴加入氨水,充分反应后,下列说法正确的是
A.的电离方程式为
B.该溶液中有
C.当溶液中时,
D.加水稀释,溶液中所有离子的浓度均下降
【答案】C
【解析】A.为强电解质,配离子作为整体稳定存在,电离方程式为,A错误;
B.溶液中阳离子除、、外,还包含配离子、,电荷守恒式应为,B错误;
C.总反应平衡常数,代入,得,即,C正确;
D.常温下为定值,加水稀释时,若溶液呈碱性,下降则升高,不可能所有离子浓度均下降,D错误;
故选 C。
【变式2·变考法】(2026·广东深圳·三模)是两性氢氧化物。25℃时,某溶液中与的总和为c,随pH的变化关系如图所示(忽略体积变化)。
已知:当离子浓度等于时,沉淀完全
下列叙述正确的是
A. B.pH为6.7时,恰好沉淀完全
C.P点与Q点的浓度相等 D.随pH增大先减小后增大
【答案】A
【分析】体系存在两个独立平衡:
酸式溶解:
碱式溶解:
总溶解铬浓度 。
低pH区:占绝对主导,,pH 升高则浓度骤降,−lgc上升;
高 pH 区:占绝对主导,,pH 升高则配离子浓度上升,−lgc下降;
顶点(pH=6.7):总溶解度最小。
【解析】A.pH=5.0 为强酸性环境,配离子浓度占比:,M 点总浓度,配离子浓度仅为的约百万分之一,可忽略,即。代入溶度积公式:,A正确;
B.沉淀完全判定:;代入Ksp计算对应浓度:,,pH=5.6,即 pH=5.6 时已沉淀完全,B错误;
C.P、Q 两点总浓度 c 相等,但两点 pH 不同, 不同。由 可知:pH 越小,浓度越大。P 点 pH 小于 Q 点,故 P 点浓度更高,C错误;
D.联立两平衡消去固体项,推导浓度比:,pH 增大过程中单调递增,因此该比值单调减小,不存在先减后增,D错误;
故选A。
【变式3】(25-26高三上·广东·阶段检测)常温下,以酚酞为指示剂,用0.1000mol·L−1的NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L−1的二元酸H2A溶液。溶液中pH、含A微粒分布系数δ(物质的量分数)随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如图所示下列说法中正确的是
A.H2A在水中电离的方程式为:H2A⇌H++HA-,HA-⇌H++A2-
B.当加入20.00mLNaOH时,溶液中离子浓度顺序为:c(Na+)﹥c(HA-)﹥c(H+)﹥c(A2-)﹥c(OH-)
C.常温下,HA-的电离平衡常数为1×10-5
D.当加入30.00mLNaOH时,c(HA-) + c(H+) = c(A2-) + c(OH-)
【答案】B
【分析】根据图象的变化趋势可知①、②代表含A微粒分布系数,③代表pH变化,据图可知未滴加NaOH溶液时,溶液中含A微粒只有两种,H2A为二元酸,则应为HA-和A2-,不含H2A,说明H2A第一步完全电离,据此分析;
【解析】A.根据分析,H2A第一步完全电离,H2A在水中电离的方程式为:H2A=H++HA-,HA-⇌H++A2-,A错误;
B.当VNaOH溶液=20.00mL时,NaOH和H2A恰好完全反应生成NaHA,溶质为NaHA,溶液呈酸性,溶液中存在HA-⇌H++A2-和H2O⇌H++OH-,所以离子浓度大小关系为c(Na+)﹥c(HA-)﹥c(H+)﹥c(A2-)﹥c(OH-),B正确;
C.HA-的电离平衡常数表达式为Ka=,据图可知当c(A2-)=c(HA-)时加入25mLNaOH溶液,③代表pH变化,此时pH为2.0,即c(H+)=1×10-2mol/L,所以Ka=1×10-2,C错误;
D.当加入30.00mLNaOH时,溶质为等物质的量的NaHA、Na2A,溶液中的电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),物料守恒为2c(Na+)=3c(A2-)+3c(HA-),用两个等式消去c(Na+)可得:c(HA-)+2c(H+)=c(A2-)+2c(OH-),D错误;
故选B。
考点三 强酸(碱)和弱酸(碱)的比较
知●识●解●构
知识点1 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较
1.相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目
酸
c(H+)
pH
中和碱的能力
与活泼金属反应产生H2的量
开始与金属反应的速率
盐酸
大
小
相同
相同
大
醋酸溶液
小
大
小
2.相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目
酸
c(H+)
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
盐酸
相同
小
小
少
相同
醋酸溶液
大
大
多
知识点2 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较
1.相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大
加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多
2.相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大
加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多
知识点3 pH与稀释倍数的线性关系
分析:(1)HY为强酸,HX为弱酸
(2)a、b两点的溶液中:c(X-)=c(Y-)
(3)水的电离程度:d>c>a=b
分析:(1)MOH为强碱,ROH为弱碱
(2)起始时,c(ROH)>c(MOH)
(3)水的电离程度:a>b
知识点4 判断HA为一元弱酸的常用方法
1.常温下,测量NaA溶液的pH,若pH>7,则证明HA为一元弱酸。
2.取10-amol/L的HA溶液,测其pH>a,证明HA为弱酸。
3.测NaA的溶液中各离子的浓度若c(Na+)>c(A-),证明HA为弱酸。
4.取amol/LHA溶液与amol/LnaOH溶液等体积混合,测其pH>7(常温),证明HA为弱酸。
5.若已知两相同pH同体积的两瓶酸液,加等体积的进行稀释,测其pH,pH变化小的为更弱的酸。
6.若已知两相同pH同体积的两瓶酸液,加水稀释到相同的pH,加水多的为更弱的酸。
7.若已知pH=a的HA某酸溶液和pH=a的另一某HB酸溶液,在HA溶液中加少量固体NaA,在HB溶液中加少量固体NaB,若HA中pH不变,则HA为强酸,而HB中pH变化大,则HB为弱酸。
考●向●破●译
考向1 酸或碱溶液的起始浓度相同的稀释的比较
例1(25-26高三下·广东深圳·阶段检测)邻苯二甲酸(H2C8H4O4)是一种二元弱酸,其对应的酸式盐KHC8H4O4在化学分析中有重要应用。KHC8H4O4溶液显酸性,下列有关该溶液的说法正确的是
A.
B.
C.加水稀释,溶液的pH增大
D.
【答案】C
【解析】A.根据电荷守恒,溶液中阳离子总电荷等于阴离子总电荷,带2个单位负电荷,正确关系式应为,A错误;
B.根据物料守恒,存在电离和水解,溶液中还存在分子,正确关系式应为,B错误;
C.溶液显酸性,加水稀释时,溶液中减小,根据,溶液的pH增大,C正确;
D.溶液显酸性,说明的电离常数大于其水解程度,因此,所以可,D错误;
答案选C。
解题妙招 相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
1.加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大。
2.加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多。
【变式1】HF的水溶液中存在如下平衡:。关于的HF水溶液,下列叙述不正确的是
A.反应的平衡常数
B.加水稀释,所有离子的浓度都减小
C.体系中,
D.向体系中加入少量NaF固体,溶液中减小,增大
【答案】B
【解析】A.将题干两个平衡相加得到目标反应,根据多重平衡规则,总反应的平衡常数等于分步平衡常数的乘积,即,A正确;
B.温度不变时水的离子积为定值;加水稀释HF溶液,溶液酸性减弱,减小,由不变可知增大,并非所有离子浓度都减小,B错误;
C.根据F元素的物料守恒,初始HF总浓度为,1个含2个F原子,因此,C正确;
D.加入固体,增大,第一个平衡逆向移动,减小;第二个平衡正向移动,增大,D正确;
故答案选B。
【变式2·变考法】某温度下,将和体积均相同的两种弱酸溶液分别稀释(曲线I为HA,曲线Ⅱ为HB),其随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是
A.HA与HB的电离平衡常数:
B.溶液中水的电离程度:b点>c点
C.从c点到d点,溶液中保持不变
D.相同体积a点的两溶液分别与恰好中和后,溶液中相同
【答案】C
【解析】A.pH相同的弱酸稀释相同倍数时,酸性越强pH变化幅度越大,曲线Ⅱ(HB)pH变化更大,说明HB酸性更强,电离平衡常数,A错误;
B.酸溶液中越小,越大,对水的电离抑制作用越强,b点小于c点,故水的电离程度:b点<c点,B错误;
C.,和均只与温度有关,温度不变则该比值保持不变,C正确;
D.a点两溶液相同,HA酸性更弱,故HA的浓度大于HB,相同体积的两溶液中,与恰好中和时消耗的物质的量不同,故溶液中不相同,D错误;
故选C。
【变式3·变情境】常温下,向溶液中边搅拌边缓慢加入NaOH固体(忽略溶液体积变化),测得溶液中与随pH变化曲线如图所示。下列有关叙述正确的是
A.曲线a、b分别表示与的变化
B.M点对应的溶液中:
C.溶液时:
D.35℃时,M点对应的
【答案】B
【解析】A.pH增大时,与反应生成,随pH升高减小,随pH升高增大,因此曲线a表示,曲线b表示,A错误;
B.根据电荷守恒:,移项得,物料守恒(X元素总量不变),将电荷守恒式代入物料守恒得,B正确;
C.时溶液呈酸性,,与选项中矛盾,C错误;
D.M点,常温下,电离吸热,温度升高增大,增大,对应,D错误;
故选B。
考向2 酸或碱溶液的起始pH相同的稀释的比较
例2下列实验方案、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
两支试管中分别放入两颗大小形状相同的锌粒和等体积等浓度的稀盐酸,其中一支试管再滴入2滴硫酸铜溶液
滴入硫酸铜的试管产生气泡速率加快
形成原电池,加快金属的腐蚀
B
用pH计测量醋酸、盐酸的pH
pH:盐酸<醋酸
是弱电解质
C
以铁粉为主的食品脱氧剂样品溶于盐酸,滴加溶液
溶液呈浅绿色
食品脱氧剂样品中没有+3价铁
D
将乙醇与浓混合加热,将产生的气体通入溴水中
溴水褪色
乙醇发生了消去反应
【答案】A
【解析】A.锌与硫酸铜反应置换出,形成稀盐酸原电池,反应速率加快,即锌的腐蚀速率加快,实验方案、现象、结论均合理,A正确;
B.未控制醋酸和盐酸的浓度相等,若盐酸浓度远大于醋酸,也会出现盐酸更小的现象,无法证明是弱电解质,B错误;
C.脱氧剂中的过量铁粉会将可能存在的还原为,即使原样品含+3价铁,滴加溶液也不会显红色,无法得出样品无+3价铁的结论,C错误;
D.浓硫酸具有强氧化性,反应过程中会生成杂质,也可还原溴水使其褪色,无法证明生成乙烯即乙醇发生消去反应,D错误;
答案选A。
解题妙招 相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
1.加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大。
2.加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多。
【变式1】关于pH相同的醋酸和盐酸,下列叙述不正确的是
A.两种酸溶液中,水的电离程度相同
B.取等体积的两种酸溶液分别与完全一样的足量锌粒反应,开始时反应速率盐酸大于醋酸
C.取等体积的两种酸溶液分别中和NaOH溶液,醋酸消耗NaOH的物质的量比盐酸多
D.两种酸溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-)
【答案】B
【解析】A.二者的pH相同,说明溶液中相等,对水电离的抑制程度相同,水的电离程度相同,A正确;
B.金属与酸的反应速率由溶液中当前的决定,初始时两种酸pH相等,因此和锌粒反应的初始速率相等,B不正确;
C.醋酸是弱电解质,pH相同时,醋酸的实际浓度远大于盐酸的浓度,等体积的两种酸中,醋酸的总物质的量远大于HCl,因此中和NaOH时醋酸消耗的NaOH更多,C正确;
D.根据电荷守恒:醋酸溶液中,盐酸溶液中;两溶液pH相同则、均分别相等,因此可推导出,D正确;
故答案选B。
【变式2·变考法】常温下,向20.00mL浓度均为的三种一元酸HX、HY、HZ溶液中分别滴加同浓度的NaOH溶液,溶液的pH与NaOH溶液体积的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.酸性:
B.水的电离程度:
C.常温下,
D.b点溶液中:
【答案】C
【分析】当时,HX溶液的,说明HX完全电离,是强酸;HY、HZ为弱酸。
【解析】A.当时,HX溶液的,说明HX完全电离,是强酸;,同理,。HX、HY、HZ酸性依次减弱,A错误;
B.e、f、g点加入10.00mLNaOH溶液,酸被中和一半,剩余酸抑制水的电离,酸越强抑制能力越强,水的电离程度越小,故水的电离程度:,B错误;
C.根据A选项知,,C正确;
D.由图可知,HX、HY、HZ对应的中和滴定终点分别为a、b、c,故b点溶液中溶质为NaY,显碱性,则,D错误;
故选C。
【变式3·变情境】25℃时,向20.00mL浓度均为的三种酸HX、HY、HZ中分别加入浓度为的NaOH溶液,结果如图所示,下列说法正确的是
A.酸性强弱大小:HX<HY<HZ
B.HZ的电离方程式为
C.溶液中水的电离程度的关系为:a<b<c
D.当时,溶液中存在:
【答案】A
【分析】观察图像中未加入NaOH时(V=0)的初始pH可知,的的pH=1,,说明完全电离,属于强酸;的的pH=3,,说明部分电离,属于弱酸;的的pH=6,,说明部分电离,属于弱酸,并且酸性弱于,由此解答。
【解析】A.由分析可知,酸性强弱的大小为,A正确;
B.由分析可知,为强酸,完全电离,电离方程式为,B错误;
C.a、b、c三点加入的NaOH体积均为10 mL,对应三种溶液的组成为等浓度的酸和其钠盐的混合溶液,由于酸性的顺序为,对应酸根的水解能力为,是强酸,不发生水解,溶液中的会强烈地抑制水的电离,和的酸根会发生水解促进水的电离,且的酸根水解程度更大,因此水的电离程度顺序为,C错误;
D.当时,,对应三种溶液的组成为等浓度的酸和其钠盐的混合溶液,对应酸根的水解能力为,水解能力越强,溶液中对应的酸根离子数量越少,因此溶液中存在:,D错误;
故选A。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2025·广东卷)CuCl微溶于水,但在浓度较高的溶液中因形成和而溶解。将适量CuCl完全溶于盐酸,得到含和的溶液,下列叙述正确的是
A.加水稀释,浓度一定下降
B.向溶液中加入少量NaCl固体,浓度一定上升
C.的电离方程式为:
D.体系中,
【答案】A
【解析】A.加水稀释,溶液体积变大,浓度一定下降,A正确;B.加入NaCl会增加Cl⁻浓度,可能促使转化为,浓度不一定上升,B错误;C.H[CuCl2]应电离为H+和,而非分解为Cu+和Cl-,电离方程式错误,C错误;D.电荷守恒未考虑的电荷数,电荷守恒应为,D错误;故选A。
2.(2025·云南卷)下列化学用语或图示表示正确的是
A.的VSEPR模型:
B.的电子式:
C.Cl的原子结构示意图:
D.溶于水的电离方程式:
【答案】A
【解析】A.的中心原子价层电子对数为3+=4,且含有1个孤电子对,VSEPR模型为四面体形,A正确;
B.硫化钠是离子化合物,电子式:,B错误;
C.氯是第17号元素,Cl原子结构示意图为:,C错误;
D.是强电解质,溶于水完全电离,电离方程式:,D错误;
故选A。
3.(2025·江苏卷)室温下,有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后,提取铜和镍的过程如下所示。
已知:。下列说法正确的是
A.较浓溶液中:
B.溶液中:的平衡常数
C.溶液中:
D.“提铜”和“沉镍”后的两份滤液中:
【答案】B
【分析】有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后,浸取液主要含有、,加入溶液提铜,滤液加入溶液沉镍得到。
【解析】A.若两步均完全电离,则溶液中存在电荷守恒:,但根据题给信息知,在较浓的溶液中仅第一步电离完全,电离出大量的会抑制第二步电离,第二步电离不完全,溶液中存在,因此电荷守恒应表示为,A错误;B.该反应的平衡常数,B正确;C.得到1个生成,得1个生成得2个生成,水电离出的与浓度相等,即,则溶液中存在质子守恒,C错误;D.考虑过程中溶液的少量损耗(吸附在沉淀表面被过滤除去),,同时“沉镍”过程中加入了溶液,溶液体积增加,因此,D错误;故选B。
4.(2025·浙江1月)时,的电离常数。下列描述不正确的是
A.
B.
C.
D.溶液中,,则
【答案】D
【解析】A.,K==,A正确;
B.,K==,B正确;
C.,K==,C正确;
D.=,由于,,D错误;
答案选D。
5.(2025·河北卷)已知和结合形成两种配离子和常温下,的和的混合溶液中,和的浓度对数(实线)、含铜微粒的分布系数(虚线)[例如]与溶液pH的关系如图所示:
下列说法错误的是
A.
B.
C.图中a点对应的
D.当时,体系中
【答案】C
【分析】和之间存在转化关系,则pH较小时,平衡逆向移动,以为主,则,,则曲线I代表,曲线II代表,随着pH增大,正向移动,增大,和结合形成配离子的反应依次为、,因此随pH增大,持续减小,为曲线III,,先增大后减小,为曲线IV,一直增大,为曲线V,据此回答。
【解析】A.曲线III和曲线IV的交点代表,即,由图可知,此时,带入平衡表达式得,A正确;
B.曲线I和曲线II的交点代表,即,此时pH=11.6,带入平衡常数表达式得,B正确;
C.曲线IV和曲线V得交点代表,,即,此时,可得的平衡常数,a点时,,带入,解得,且a点对应,带入的平衡常数,计算得,故pH=4.3,C错误;
D.当pH=6.4时,最大,接近,结合B项中平衡常数可计算得,,结合Cu 元素守恒知,,,因此体系中,D正确;
故选C。
6.(2025·山东卷)常温下,假设水溶液中和初始物质的量浓度均为。平衡条件下,体系中全部四种含碳物种的摩尔分数随的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。已知:体系中含钴物种的存在形式为和;,。下列说法正确的是
A.甲线所示物种为
B.的电离平衡常数
C.时,物质的量浓度为
D.时,物质的量浓度:
【答案】D
【分析】由题中信息可知,可以形成4物种,分别为、、和,随着增大,的摩尔分数逐渐减小,会转化为溶解度更小的,的摩尔分数先增大后减小,因此, 的摩尔分数逐渐增大。综合以上分析可知,甲线所示物种为,丁线所示物种为,根据曲线的走势结合电离平衡的过程可知,乙线所示物种为,丙线所示物种为。由甲、丁两线的交点可知,在该点和的摩尔分数相等,均为0.5,由于水溶液中和初始物质的量浓度均为,则此时溶液中的浓度为,由可以求出此时溶液中的浓度为,再由可以求出此时溶液中,,即,根据图像中的位置可以估算出。由乙和丙两线的交点可知, 和的摩尔分数相等,均为0.08,则由C元素守恒可知,此时的摩尔分数为0.84。
【解析】A.由分析可知,甲线所示物种为,A不正确;
B.已知二元中强酸,其酸式盐的水溶液显酸性,的电离程度大于其水解程度;当溶液中与浓度相等时,溶液显酸性, ,则,故B不正确;
C.时, 的摩尔分数为0.84,的物质的量为,由水于溶液中初始物质的量浓度为,体系中还存在水解产生的,因此, 的物质的量浓度小于,C不正确;
D.由分析可知时,的浓度为,, ,D正确;
综上所述,本题选D。
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第01讲 电离平衡
内容导航
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01
) (
命题透视·考情前瞻
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拆解核心考点,归纳解题范式
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(
考点一
弱电解质的电离平衡
知识解构
知识点1
弱电解质的电离平衡概念
知识点2
影响电离平衡的因素
考向破译
考向1 弱电解质的判断及溶液导电性
考向
2
电离平衡的影响因素
考点二
电离度、电离平衡常数
知识解构
知识点1 电离常数
知识点2 电离度
知识点3 自偶电离
考向破译
考向1 电离常数概念及应用
考向2电离常数的计算
考点三
酸(碱)和弱酸(碱)的比较
知识解构
知识点1一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH
3
COOH)的比较
知识点
2 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3
C
OOH)稀释图像比较
知识点
3 pH与稀释倍数的线性关系
知识点4 判断HA为一元弱酸的常用方法
考向破译
考向1 酸或碱溶液的起始浓度相同的稀释的比较
考向2 酸或碱溶液的起始pH相同的稀释的比较
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真题溯源·考向感知
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溯源真题逻辑,感知高考考向
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命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--五年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
2023年
2022年
弱电解质的电离平衡
T17,2分
T17,6分
电离度、电离平衡常数
T17,2分
T19,4分
酸(碱)和弱酸(碱)的比较
T19,2分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.从考查题型和内容上看,高考命题以选择题和非选择题呈现,考查内容主要有以下两个方面:(1)以弱酸、弱碱为载体,考查溶液pH、电离平衡影响因素、离子浓度关系等。
(2)以电解质溶液曲线为载体,考查电离常数的计算、离子浓度关系等。
2.从命题思路上看,侧重以电解质溶液图像、化工流程为载体,根据图像进行电离常数的计算、运用电离常数进行相关计算。
3.根据高考命题的特点和规律,复习时要注意以下几个方面:
(1)比较电解质的强弱。并结合图像说明。
(2)依据电离平衡移动理论,解释离子浓度的变化。
(3)有关电离平衡常数的计算。
(4)比较同浓度(或同pH)弱电解质溶液的离子浓度大小。
►复习目标:
1.准确区分电解质、非电解质,强电解质、弱电解质的定义及本质差异,能举例判断常见物质类别。
2.理解电离平衡的定义(弱电解质在水溶液中电离速率与结合速率相等的状态)、特征(逆、等、动、定、变),并与能规范书写弱电解质的电离方程式(含可逆符号),尤其是多元弱酸(如 H₂CO₃、H₂S)的分步电离方程式,明确 “分步电离、一步比一步难” 的特点。
3.理解电离度(α)的概念(α= 已电离的弱电解质浓度 / 初始浓度 ×100%),知道其与浓度、温度的关系(稀释促进电离,α 增大;升温促进电离,α 增大),能进行简单计算。化学平衡概念形成关联。
4.了解电离平衡常数的含义和应用;掌握电离平衡常数的相关计算。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 弱电解质的电离平衡
知●识●解●构
知识点1 弱电解质的电离平衡概念
1.弱电解质
(1)概念
①强电解质:溶于水后能______电离的电解质
②弱电解质:溶于水后只能______电离的电解质
得分速记
①酸碱盐都是电解质,在水中都能电离出离子。在相同条件下,根据不同电解质在水溶液中电离程度的大小,可将电解质分为强电解质和弱电解质。
②强电解质是完全电离,弱电解质是部分电离。强酸、强碱、大部分盐属于强电解质。
③弱酸、弱碱属于弱电解质;水属于极弱的电解质。
(2)与化合物类型的关系:
①强电解质主要是大部分______化合物及某些______化合物,如强酸(H2SO4、HNO3)、强碱(KOH、NaOH)和绝大多数盐。
②弱电解质主要是某些______化合物,如弱酸(CH3COOH、HClO)、弱碱、水和极少数盐[(CH3COO)2Pb]。
(3)强电解质与弱电解质的判断
①从结构判断:离子化合物和某些具有强极性键的共价化合物(如强酸、强碱和大部分盐类)是______电解质。某些具有弱极性键的共价化合物(如弱酸、弱碱和水等)是______电解质。
②从在水中能否完全电离判断。全部电离的是______电解质,部分电离的是______电解质。
得分速记
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。
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键,但含有强极性键的化合物不一定是强电解质,如HF是弱电解质。
2.电离平衡
(1)电离平衡的定义:在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率______时,电离过程达到了平衡。
(2)电离平衡的建立与特征
①开始时,v(电离)______,而v(结合)为______。
②平衡的建立过程中,v(电离)______v(结合)。
③当v(电离)=v(结合)时,电离过程达到______状态。
(3)电离平衡的特征
①逆(可逆性):电离平衡的前提是可逆过程。只有______电解质的电离才存在平衡,因为______电解质不能完全电离,其分子电离成离子的同时,离子会重新结合成分子,存在“电离”与“结合”的可逆过程(如:CH3COOH⇌CH3COO-+H+)。强电解质(如强酸、强碱、大部分盐)的电离是完全的,不存在可逆性,因此无电离平衡。
②等(速率相等):达到平衡时,弱电解质分子电离成离子的速率(正反应速率,v₊)与离子重新结合成分子的速率(逆反应速率,v₋)相等,即____________。此时,从宏观上看,离子浓度和分子浓度______,但微观上电离和结合的过程仍在持续。
③动(动态平衡):电离平衡是一种动态平衡,而非静止状态。即使达到平衡,弱电解质的电离(分子→离子)和离子的结合(离子→分子)仍在不断进行,只是两者的速率相等,宏观上表现为各物质的浓度______。
④定(浓度恒定):平衡状态下,溶液中弱电解质分子的浓度、电离出的各离子浓度____________。但需注意:____________,分子浓度与离子浓度______相等(如CH3COOH电离平衡时,c(CH3COOH)______c(H+)和c(CH3COO-))。
⑤变(条件改变,平衡移动):电离平衡是相对的、有条件的平衡。当外界条件(如温度、浓度、加入同离子物质等)发生改变时,原有的平衡状态被破坏,______,平衡会向______条件改变的方向移动,直至建立新的平衡。例如:升温会促进弱电解质电离(吸热过程),平衡向电离方向移动;向CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体(增加CH3COO-浓度),平衡向结合方向移动(抑制电离)。
⑥电离过程是______的。
⑦弱电解质在溶液中的电离都是______的。在弱电解质溶液中,由于存在电离平衡只有一部分分子发生电离,绝大多数以分子形式存在,离子和分子之间存在电离平衡,即______、______共存,决定了它在离子方程式书写中要写成____________。
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__________________、CH3COOH 的电离方程式为__________________。
(2)多元弱酸是______电离的,电离程度逐步减弱,可______书写电离方程式。如H2CO3的电离方程式是__________________,__________________。
(3)多元弱碱的电离也是______进行的,但是一般按____________的形式书写。如Fe(OH)3的电离方程式是__________________。
(4)弱酸的酸式盐中酸式酸根不能完全电离,即“强中有弱”,如NaHCO3的电离方程式:____________,____________。
知识点2 影响电离平衡的因素
(1)内因:弱电解质本身的性质,决定了弱电解质在水中达到电离平衡时______的大小。
(2)外因
①温度:一般情况下,由于弱电解质的电离过程______,因此升高温度,电离平衡向______移动,电离程度______。
②浓度:同一弱电解质,增大溶液的浓度,电离平衡向______移动,但电离程度______;稀释溶液时,电离平衡向______移动,且电离程度______,但往往会使溶液中离子的浓度______。
③同离子效应:加入与弱电解质具有______的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动,如下所示:
④化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使电离平衡向______移动,如向CH3COOH溶液中加入NaOH固体,因H+与OH-反应生成H2O,使c(H+)减小,CH3COOH的电离平衡______,电离程度______。
(3)示例
以0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液为例,填写外界条件对CH3COOHCH3COO-+H+ ΔH>0的影响。
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
加入少量冰醋酸
通入HCl(g)
加NaOH(s)
加CH3COONa(s)
加入镁粉
升高温度
得分速记
1.浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,越易电离。弱电解质溶液稀释过程中并不是所有离子浓度都减小。
2.温度:温度越高,电离程度越大。
3.同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动。
4.化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使电离平衡向电离方向移动。
考●向●破●译
考向1 弱电解质的判断及溶液导电性
例1(25-26高三上·广东深圳·阶段检测)下列关于物质分类的说法正确的是
A.油脂、蛋白质都属于高分子化合物 B.漂白液、石英都属于纯净物
C.金刚石、白磷都属于单质 D.氯化铵、次氯酸都属于弱电解质
解题妙招 强电解质和弱电解质的证明实验(以证明某酸(HA)为弱酸为例)
实验方法
结论
(1)测0.01 mol·L-1 HA溶液的pH
pH=2,HA为强酸;pH>2,HA为弱酸
(2)测NaA溶液的pH
pH=7,HA为强酸;pH>7,HA为弱酸
(3)相同条件下,测相同浓度的HA和HCl溶液的导电性
导电性相同,HA为强酸;导电性弱于盐酸,HA为弱酸
(4)往同浓度的HA和HCl溶液中投入大小相同的Zn粒或CaCO3固体
开始反应速率相同,HA为强酸;开始反应速率比盐酸慢,HA为弱酸
(5)测相同pH的HA与HCl稀释相同倍数前后的pH变化
pH变化倍数相同,HA为强酸;pH变化倍数小于盐酸,HA为弱酸
【变式1·变考法】(2026·广东肇庆·一模)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
是具有强氧化性的非金属单质
能使干燥的有色布条褪色
B
苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色;甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
甲苯中甲基能使苯环性质变活泼
C
向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水至过量,溶液呈深蓝色
与铜离子配位的能力:
D
相同温度下,等物质的量浓度的溶液的pH小于NaCl溶液的
是弱电解质,NaCl是强电解质
A.A B.B C.C D.D
【变式2·变情境】(2026·广东·模拟预测)等温()下不同浓度硝酸溶液的电导率()关系如下图。下列叙述正确的是
A.可以借助测定溶液的电导率快速掌握硝酸溶液的质量分数
B.与稀释定律一致,溶液浓度越高,硝酸的电离度也就越小
C.纯硝酸电导率不等于零,源于:
D.浓硝酸的粘度加大致使离子迁移速率变慢,使电导率不规则下降
【变式3】下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
酚醛树脂可用作宇宙飞船返回舱外壳
酚醛树脂均属于线型高分子
B
硫酸铅沉淀中滴加醋酸,沉淀逐渐溶解
醋酸铅是弱电解质
C
缺角的氯化钠晶体在饱和溶液
中慢慢变为完美的立方体块
晶体具有各向异性
D
向溶液中加入乙醇,析出蓝色晶体
C2H5OH的配位能力强于NH3
A.A B.B C.C D.D
考向2 电离平衡的影响因素
例2(2026·广东广州·二模)HF水溶液中存在平衡: , 。下列关于的叙述正确的是
A.体系中,
B.往溶液中加入NaF固体,增大
C.向溶液中通入HCl气体,增大
D.加水稀释,与的比值减小
解题妙招外界条件对电离平衡影响的四个不一定:
1.加水稀释时,溶液中不是所有离子的浓度都减小;稀醋酸加水稀释时,溶液中的c(H+)减小,c(OH-)增大。
2.电离平衡右移,电离程度不一定增大,如增大弱电解质的浓度,使电离平衡向右移动,但电离程度减小。
3.电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,如对于CH3COOHCH3COO-+H+,平衡后,加入冰醋酸,c(CH3COOH)增大,平衡右移,根据勒夏特列原理,只能“减弱”而不能消除,再次平衡时,c(CH3COOH)比原平衡时大。
4.电离平衡右移,离子的浓度不一定增大,如在CH3COOH溶液中加水稀释或加少量NaOH固体,都会引起平衡右移,但c(CH3COOH)、c(H+)都比原平衡时要小。
【变式1】(2026·广东佛山·二模)将0.01 mol/LHCN溶液与0.01 mol/LNaCN溶液等体积混合,可得到缓冲溶液。常温下HCN电离常数。下列叙述正确的是
A.该混合溶液中:
B.加水稀释,增大
C.混合溶液中:
D.混合溶液中加入少量NaCN固体,HCN和CN-的浓度均增大
【变式2·变情境】(25-26高三上·广东揭阳·期末)肼(N2H4)又称联氨,为二元弱碱,与硫酸反应可生成、。下列说法正确的是
A.水溶液中的电离方程式为
B.稀释0.01mol/LN2H4水溶液,pH升高
C.N2H4的水溶液中存在:
D.室温下N2H4水溶液pH=12
【变式3·变情境】【生物知识与学科知识结合】甘氨酸在水溶液中主要以I、Ⅱ、Ⅲ三种微粒形式存在,且存在以下的电离平衡:
已知:常温下甘氨酸,,当氨基酸主要以两性离子存在时溶解度最小。下列说法不正确的是
A.甘氨酸晶体易溶于水,而难溶于乙醇、乙醚、苯等溶剂
B.甘氨酸钠溶液中存在:
C.pH=2的甘氨酸盐酸盐溶液中:
D.向饱和甘氨酸钠溶液中滴加盐酸至pH=6,可能会析出固体
考点二 电离度、电离平衡常数
知●识●解●构
知识点1 电离常数
1.电离常数的概念
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。对于一元弱酸或一元弱碱来说,溶液中弱电解质电离所生成的____________,与__________________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,用K表示(弱酸用______表示,弱碱用______表示)。
2.表达式
(1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数
①一元弱酸HA的电离常数:根据HAH++A-,可表示为Ka=____________。例如:3COOHCH3COO-+H+,Ka=____________;
②一元弱碱BOH的电离常数:根据BOHB++OH-,可表示为Kb=____________。例如:NH3·H2ONH+OH-,Kb=____________。
(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:
H2CO3H++HCO,Ka1=____________=4.5×10-7,
HCOH++CO,Ka2=____________=4.7×10-11。
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______决定(八字诀:分步进行,一步定性)。
3.特点
(1)电离平衡常数与______有关,与______无关,升高______,K值______。
(2)电离平衡常数反映弱电解质的______,K越______,表示弱电解质越______电离,酸性或碱性越______。
例如,在25 ℃时,K(HNO2)=4.6×10-4,K(CH3COOH)=1.8×10-5,因而HNO2的酸性比CH3COOH______。
(3)多元弱酸的各级电离常数的大小关系是__________________,故其酸性取决于____________。
4.K的意义:
(1)一定温度下,电离常数越______,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______,其酸性或碱性越______。
5.影响因素
①内因:弱电解质____________。
②外因:温度越______,K值越______。
得分速记
(1)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关,同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离常数都是定值。
(2)电离常数只与温度有关,而不受粒子浓度的影响。由于电解质的电离过程吸热,故电离常数随着温度的升高而增大。
(3)电离平衡常数表达式中离子浓度指达到平衡时溶液中存在的离子浓度,不一定是弱电解质自身电离的,可以对比水的离子积去掌握。
6.电离平衡常数的应用
(1)判断弱酸(或弱碱)的______,相同温度下,电离常数越______,酸性(或碱性)越______。
(2)判断复分解反应______,一般符合“______”规律,如25 ℃时,Ka(HCOOH)=1.77×10-4 mol·L-1,Ka(HCN)=4.9×10-10 mol·L-1,故知HCOOH+NaCN===HCN+HCOONa______。
(3)计算弱酸、弱碱溶液中的c(H+)、c(OH-)。稀溶液中、弱酸溶液中,c(H+)=______,弱碱溶液中c(OH-)=______。
(4)判断溶液微粒浓度比值的变化
利用温度不变,电离常数不变来判断。如把0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==,稀释时,c(H+)______,Ka______,则______。
知识点2 电离度
1.概念
在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时,______的电解质分子数占______的百分比。
2.表示方法
α=×100%,也可表示为α=×100%。
3.意义:衡量弱电解质的电离程度,在相同条件下(浓度、温度相同),不同弱电解质的电离度越大,弱电解质的电离程度越______。
4.影响因素
(1)内因:弱电解质______。
(2)外因:
①相同温度下,同一弱电解质,浓度越______,其电离度(α)越______。
②相同浓度下,同一弱电解质,温度越______,其电离度(α)越______。
5.电离度和电离常数的关系___________。
知识点3 自偶电离
1.定义:自偶电离是指______分子通过自身相互作用发生质子(或电子)转移,形成阴阳离子的可逆过程。在这一过程中,分子既作为 “______”(提供质子或电子),又作为 “______”(接受质子或电子),是极性溶剂(或纯物质)中普遍存在的现象。其核心特征是 “分子间的自我电离平衡”,且电离程度通常较______。
2.条件:只要是液态______共价分子化合物就可发生自偶电离,在部分酸的浓水溶液(如______)也可发生类似反应。分子的极性越强则自偶电离的程度越大。
3.本质:基于分子的极性与质子(或电子)的可转移性。极性分子中存在______键(如 O-H、N-H、F-H 等),键中的氢原子易作为质子(H+)转移,而分子中的电负性原子(如 O、N、F)因含______电子,可接受______,从而发生分子间的______转移。
4.特点:
①可逆性:存在电离平衡,如 “分子阳离子 + 阴离子”;
②平衡常数小:多数自偶电离程度低,平衡常数(如离子积)通常较小(如水的 Kw=1×10-14,25℃);
③溶剂依赖性:不同极性溶剂的自偶电离形式和平衡常数差异显著。
5.常见自偶电离
自偶电离不限于水,所有极性溶剂(或纯极性物质)在液态时均可能发生,以下是典型例子:
(1)水的自偶电离(最基础的实例)水分子中 O 原子电负性强,O-H 键极性大,易发生质子转移:
__________________,通常简化为:__________________。
其平衡常数称为离子积Kw =c(H+)·c(OH-,25℃时Kw =______,仅与温度有关(升温Kw增大)。
(2)液态氨的自偶电离氨分子(NH3)中 N 原子含孤对电子,可接受质子,发生自偶电离:
__________________氨基负离子),其离子积KNH3 =c(NH4+)·c(NH2-),25℃时约为______,电离程度______水。(3)液态氟化氢(HF)的自偶电离HF 分子中 F 电负性极强,H 易质子化,自偶电离为:
__________________
(4)乙醇(CH3CH2OH)的自偶电离作为极性有机溶剂,乙醇的自偶电离较弱:__________________
6.自偶电离的重要应用
自偶电离是理解溶液性质(尤其是非水溶液)的核心基础,其应用贯穿化学理论与实际场景:
(1)溶液酸碱性的本质依据(以水为核心):水的自偶电离是溶液酸碱性定义的基础:
①中性溶液:c(H+)______c(OH-)=1×10-7 mol/L(25℃);
②酸性溶液:c(H+______c(OH-)(酸电离出H+,抑制水的自偶电离);
③碱性溶液:c(H+)______c(OH-)(碱电离出OH-,抑制水的自偶电离)。
④pH 计算(pH =______也基于水的自偶电离平衡,是分析溶液酸碱性的核心工具。
(2)非水溶剂中酸碱理论的扩展(质子理论)
根据布朗斯特-劳里质子理论,“酸是质子给体,碱是质子受体”,而自偶电离产生的离子是判断非水溶剂中酸碱的关键:
①在液态氨中,NH4+是 “______”(可给出______),NH2-是 “______”(可接受______)。例如,NH4Cl在液态氨中表现为____________,NaNH2表现为__________________;
②在液态 HF 中,H2F+是______,F-是______,SbF5(强路易斯酸)可与F+结合,促进 HF 自偶电离,______其酸性(如 “超酸” 体系的构建)。
(3)解释溶剂的导电性与离子反应
纯极性溶剂(如纯水、液态氨)的导电性极弱,因自偶电离产生的离子浓度低;但加入电解质后,离子浓度增大,导电性增强。例如:
①水的微弱导电性源于自偶电离的______;
②液态氨中溶解NH4Cl后,NH4+和Cl-浓度增加,导电性______。
(4)工业与实验中的溶剂选择利用
不同溶剂的自偶电离特性调控反应环境:
①在有机合成中,乙醇的自偶电离可提供____________或__________________环境,适用于酸碱催化反应;
②液态氨作为溶剂时,因自偶电离产生的______-是强亲核试剂,可促进某些亲核取代反应(如烷基卤的______。
(5)理解电解质的溶解与电离
①强电解质在极性溶剂中完全电离,本质是溶剂分子通过自偶电离提供的______境稳定离子(如Na+与H2O结合为水合离子);
②弱电解质的电离平衡则与溶剂的____________相互影响(如弱酸在水中的电离受H+浓度抑制)。
考●向●破●译
考向1 电离常数概念及应用
例1(2026·广东佛山·二模)亚磷酸(H3PO3)是一种二元弱酸,,,往H3PO3溶液中加入一定量NaOH得到溶液a。下列说法正确的是
A.0.005mol/LH3PO3溶液pH=2
B.常温下,若a为Na2HPO3溶液,该溶液呈酸性
C.往H3PO3溶液中加水,则增大
D.溶液a中存在:
解题妙招 电离常数的4大应用
判断弱酸(或弱碱)的相对强弱
电离常数越大,酸性(或碱性)越强。如:常温下,CH3COOH的Ka=1.8×10-5,H2CO3的Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11。
则酸性:CH3COOH>H2CO3>HCO
判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱
电离常数越大,对应的盐水解程度越小,碱性(或酸性)越弱。如:利用上面电离常数的数值可知等浓度的CH3COONa、NaHCO3、Na2CO3溶液的pH由大到小的顺序为Na2CO3>NaHCO3>CH3COONa
判断复分解反应能否发生
一般符合“强酸制弱酸”规律。如:利用上面中电离常数的数值可知,向Na2CO3溶液中加入足量CH3COOH的离子方程式为CO+2CH3COOH===2CH3COO-+H2O+CO2↑
判断微粒浓度比值的变化
弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但电离常数不变,题目中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如把0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==稀释时,c(H+)减小,Ka值不变,则变大
【变式1】(2026·广东肇庆·模拟预测)甲酸铵(HCOONH4)在有机合成、分析化学等领域应用广泛。25℃时,其水溶液显酸性。下列关于甲酸铵溶液的说法正确的是
A.溶液中存在c(HCOO-)<c()
B.溶液中存在c(HCOO-)+c(HCOOH)=c()+c(NH3·H2O)
C.加水稀释后,的值变小
D.加入氨水调节溶液pH=7,c(HCOOH)=c(NH3·H2O)
【变式2·变考法】(2026·广东深圳·二模)甲酸铵在有机合成、分析化学等领域应用广泛。时,其水溶液显酸性。下列关于甲酸铵溶液的说法错误的是
A.溶液中存在
B.溶液中存在
C.加入氨水调节溶液
D.加水稀释后,的值变大
【变式3】苹果醋是现代健康饮品,苹果酸(,用表示,是一种二元弱酸)是这种饮料的主要酸性物质之一,下列说法正确的是
A.苹果酸分子中含有2个手性碳原子
B.2 mol液态苹果酸与足量金属钠反应生成
C.苹果酸溶液中,
D.室温下,苹果酸溶液加水稀释的过程中,减小
考向2 电离常数的计算
例2(25-26高三上·广东深圳·期中)工业中通常用沉淀法处理废水中的,已知25℃时,饱和溶液浓度约为,,,,。下列说法错误的是
A. 溶液中:
B. 溶液中:
C.,
D.,
解题妙招 电离常数计算模型
(1)已知c(HX)和c(H+),求电离平衡常数
HX H+ + X-
起始:c(HX) 0 0
平衡:c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)
则K=。由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,因此可做近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX)。则K=,代入数值求解即可。
(2)已知c(HX)和电离平衡常数,求c(H+)
HX H+ + X-
起始: c(HX) 0 0
平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)
则K=。由于K值很小,c(H+)的数值很小,可做近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX),则c(H+)=,代入数值求解即可。
【变式1】(25-26高三上·广东肇庆·期末)已知和结合形成两种配离子和,其分步配位反应为 , 。常温下,向一定浓度的溶液中逐滴加入氨水,充分反应后,下列说法正确的是
A.的电离方程式为
B.该溶液中有
C.当溶液中时,
D.加水稀释,溶液中所有离子的浓度均下降
【变式2·变考法】(2026·广东深圳·三模)是两性氢氧化物。25℃时,某溶液中与的总和为c,随pH的变化关系如图所示(忽略体积变化)。
已知:当离子浓度等于时,沉淀完全
下列叙述正确的是
A. B.pH为6.7时,恰好沉淀完全
C.P点与Q点的浓度相等 D.随pH增大先减小后增大
【变式3】(25-26高三上·广东·阶段检测)常温下,以酚酞为指示剂,用0.1000mol·L−1的NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L−1的二元酸H2A溶液。溶液中pH、含A微粒分布系数δ(物质的量分数)随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如图所示下列说法中正确的是
A.H2A在水中电离的方程式为:H2A⇌H++HA-,HA-⇌H++A2-
B.当加入20.00mLNaOH时,溶液中离子浓度顺序为:c(Na+)﹥c(HA-)﹥c(H+)﹥c(A2-)﹥c(OH-)
C.常温下,HA-的电离平衡常数为1×10-5
D.当加入30.00mLNaOH时,c(HA-) + c(H+) = c(A2-) + c(OH-)
考点三 强酸(碱)和弱酸(碱)的比较
知●识●解●构
知识点1 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较
1.相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目
酸
c(H+)
pH
中和碱的能力
与活泼金属反应产生H2的量
开始与金属反应的速率
盐酸
醋酸溶液
2.相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目
酸
c(H+)
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
盐酸
醋酸溶液
知识点2 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较
1.相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数,醋酸的pH____
加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水____
2.相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数,盐酸的pH____
加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水____
知识点3 pH与稀释倍数的线性关系
分析:(1)HY为____酸,HX为____酸
(2)a、b两点的溶液中:c(X-)____c(Y-)
(3)水的电离程度:________
分析:(1)MOH为___碱,ROH为___碱
(2)起始时,c(ROH)____c(MOH)
(3)水的电离程度:____
知识点4 判断HA为一元弱酸的常用方法
1.常温下,测量NaA溶液的pH,若pH____7,则证明HA为一元弱酸。
2.取10-amol/L的HA溶液,测其pH____a,证明HA为弱酸。
3.测NaA的溶液中各离子的浓度若c(Na+)____c(A-),证明HA为弱酸。
4.取amol/LHA溶液与amol/LnaOH溶液等体积混合,测其pH____7(常温),证明HA为弱酸。
5.若已知两相同pH同体积的两瓶酸液,加等体积的进行稀释,测其pH,pH变化____的为更弱的酸。
6.若已知两相同pH同体积的两瓶酸液,加水稀释到相同的pH,加水____的为更弱的酸。
7.若已知pH=a的HA某酸溶液和pH=a的另一某HB酸溶液,在HA溶液中加少量固体NaA,在HB溶液中加少量固体NaB,若HA中pH____,则HA为强酸,而HB中pH变化____,则HB为弱酸。
考●向●破●译
考向1 酸或碱溶液的起始浓度相同的稀释的比较
例1(25-26高三下·广东深圳·阶段检测)邻苯二甲酸(H2C8H4O4)是一种二元弱酸,其对应的酸式盐KHC8H4O4在化学分析中有重要应用。KHC8H4O4溶液显酸性,下列有关该溶液的说法正确的是
A.
B.
C.加水稀释,溶液的pH增大
D.
解题妙招 相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
1.加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大。
2.加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多。
【变式1】HF的水溶液中存在如下平衡:。关于的HF水溶液,下列叙述不正确的是
A.反应的平衡常数
B.加水稀释,所有离子的浓度都减小
C.体系中,
D.向体系中加入少量NaF固体,溶液中减小,增大
【变式2·变考法】某温度下,将和体积均相同的两种弱酸溶液分别稀释(曲线I为HA,曲线Ⅱ为HB),其随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是
A.HA与HB的电离平衡常数:
B.溶液中水的电离程度:b点>c点
C.从c点到d点,溶液中保持不变
D.相同体积a点的两溶液分别与恰好中和后,溶液中相同
【变式3·变情境】常温下,向溶液中边搅拌边缓慢加入NaOH固体(忽略溶液体积变化),测得溶液中与随pH变化曲线如图所示。下列有关叙述正确的是
A.曲线a、b分别表示与的变化
B.M点对应的溶液中:
C.溶液时:
D.35℃时,M点对应的
考向2 酸或碱溶液的起始pH相同的稀释的比较
例2下列实验方案、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
两支试管中分别放入两颗大小形状相同的锌粒和等体积等浓度的稀盐酸,其中一支试管再滴入2滴硫酸铜溶液
滴入硫酸铜的试管产生气泡速率加快
形成原电池,加快金属的腐蚀
B
用pH计测量醋酸、盐酸的pH
pH:盐酸<醋酸
是弱电解质
C
以铁粉为主的食品脱氧剂样品溶于盐酸,滴加溶液
溶液呈浅绿色
食品脱氧剂样品中没有+3价铁
D
将乙醇与浓混合加热,将产生的气体通入溴水中
溴水褪色
乙醇发生了消去反应
A.A B.B C.C D.D
解题妙招 相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
1.加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大。
2.加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多。
【变式1】关于pH相同的醋酸和盐酸,下列叙述不正确的是
A.两种酸溶液中,水的电离程度相同
B.取等体积的两种酸溶液分别与完全一样的足量锌粒反应,开始时反应速率盐酸大于醋酸
C.取等体积的两种酸溶液分别中和NaOH溶液,醋酸消耗NaOH的物质的量比盐酸多
D.两种酸溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-)
【变式2·变考法】常温下,向20.00mL浓度均为的三种一元酸HX、HY、HZ溶液中分别滴加同浓度的NaOH溶液,溶液的pH与NaOH溶液体积的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.酸性:
B.水的电离程度:
C.常温下,
D.b点溶液中:
【变式3·变情境】25℃时,向20.00mL浓度均为的三种酸HX、HY、HZ中分别加入浓度为的NaOH溶液,结果如图所示,下列说法正确的是
A.酸性强弱大小:HX<HY<HZ
B.HZ的电离方程式为
C.溶液中水的电离程度的关系为:a<b<c
D.当时,溶液中存在:
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1.(2025·广东卷)CuCl微溶于水,但在浓度较高的溶液中因形成和而溶解。将适量CuCl完全溶于盐酸,得到含和的溶液,下列叙述正确的是
A.加水稀释,浓度一定下降
B.向溶液中加入少量NaCl固体,浓度一定上升
C.的电离方程式为:
D.体系中,
2.(2025·云南卷)下列化学用语或图示表示正确的是
A.的VSEPR模型:
B.的电子式:
C.Cl的原子结构示意图:
D.溶于水的电离方程式:
3.(2025·江苏卷)室温下,有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后,提取铜和镍的过程如下所示。
已知:。下列说法正确的是
A.较浓溶液中:
B.溶液中:的平衡常数
C.溶液中:
D.“提铜”和“沉镍”后的两份滤液中:
4.(2025·浙江1月)时,的电离常数。下列描述不正确的是
A.
B.
C.
D.溶液中,,则
5.(2025·河北卷)已知和结合形成两种配离子和常温下,的和的混合溶液中,和的浓度对数(实线)、含铜微粒的分布系数(虚线)[例如]与溶液pH的关系如图所示:
下列说法错误的是
A.
B.
C.图中a点对应的
D.当时,体系中
6.(2025·山东卷)常温下,假设水溶液中和初始物质的量浓度均为。平衡条件下,体系中全部四种含碳物种的摩尔分数随的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。已知:体系中含钴物种的存在形式为和;,。下列说法正确的是
A.甲线所示物种为
B.的电离平衡常数
C.时,物质的量浓度为
D.时,物质的量浓度:
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