3.1 电离平衡 第2课时(培优讲义)化学人教版选择性必修1
2026-10-28
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内容正文:
第三章
水溶液中的离子反应与平衡
第一节 电离平衡
第2课时 电离平衡常数
考点 1 电离平衡常数
1.电离平衡常数的表示方法
(1)弱酸的电离平衡常数用______表示,弱碱用______表示。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,每步各有电离平衡常数,通常用Ka1、Ka2等来分别表示。例如,
H2CO3H++HCO Ka1=____________;
HCOH++CO Ka2=____________。
多元弱酸各步电离常数的关系:Ka1______Ka2,因此,多元弱酸的酸性主要由____________决定。
(3)由于多元弱碱大多为为难溶碱,所以一般不用电离平衡常数,而用以后要学到的难溶物的溶度积常数。
2.电离平衡常数的意义
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______,酸(或碱)性______。
3.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的______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,所以电离平衡常数随温度升高而______。
【易错提醒】
(1)弱电解质的电离都是微弱的。一般来说已电离的分子是极少数的,绝大多数以分子形式存在。
(2)弱电解质电离平衡后,加水稀释,电离程度增大,但电解质分子、电解质电离出的离子(包括H+或OH-)浓度减小。判断离子浓度比值变化时,只考虑物质的量的比值即可。
(3)多元弱酸分步电离,第一步电离出相对较多的H+,对第二步电离起到抑制作用,第二步电离程度大大减弱。故K1远远大于K2。
【进阶典例】醋酸的电离方程式为CH3COOH(aq)H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔΗ>0。25 ℃时,0.1 mol·L-1醋酸溶液的Ka==1.75×10-5。下列说法正确的是( )
A.向该溶液中滴加几滴浓盐酸,平衡逆向移动,平衡时溶液中c(H+)减小
B.向该溶液中加少量CH3COONa固体,平衡正向移动
C.该温度下,0.01 mol·L-1醋酸溶液的Ka<1.75×10-5
D.升高温度,c(H+)增大,Ka增大
解题点睛
(1)不同弱电解质电离常数的大小由物质本身的性质决定,同一温度下,不同弱电解质的电离常数不同,K值越大,电离程度越大。
(2)同一弱电解质在同一温度下改变浓度时,其电离常数不变。
(3)电离常数K只随温度的变化而变化,升高温度,K值增大。
(4)多元弱酸各级电离常数:Ka1≫Ka2≫Ka3,其酸性主要由第一步电离决定,Ka值越大,相应酸的酸性越强。
【拔高典例】(26-27高二上·宁夏银川·阶段检测)下列叙述中正确的是
A.CH3COOH和CH3COOK均为弱电解质
B.碳酸的电离方程式为:
C.同一温度和浓度下,一元弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强
D.电离平衡常数和化学平衡常数均与温度、压强和浓度等因素有关
【对点练1】(24-25高二上·内蒙古兴安·期中)25 ℃时,醋酸、次氯酸、碳酸和亚硫酸电离平衡常数分别为醋酸K=1.75×10-5;次氯酸K=4.0×10-8;碳酸K1=4.5×10-7,K2=4.7×10-11;亚硫酸K1=1.4×10-2,K2=6.0×10-8.
(1)写出碳酸的第一级电离平衡常数的表达式K1=________。
(2)在相同条件下,等浓度的CH3COO-、ClO-、C和S溶液中,结合H+能力最强的微粒是___。
(3)已知下面三个数据:6.3×10-4、5.6×10-4、6.2×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数,若已知下列反应可以发生:NaCN+HNO2=HCN+NaNO2;NaNO2+HF=HNO2+NaF.由此可判断下列叙述不正确的是____。
A.Ka(HF)=6.3×10-4
B.Ka(HNO2)=6.2×10-10
C.三种酸的强弱顺序为HF>HNO2>HCN
D.Ka(HCN)<Ka(HNO2)<Ka(HF)
考点 2 电离平衡常数的计算及应用
1.电离度的表示方法
弱电解质的电离度α可表示为:α=__________________×100%
电离平衡常数中,电解质分子和电解质离子的浓度都是______浓度。
2.有关电离平衡常数的计算
对电离平衡常数和电离度的计算时,一般采用三段式:
以CH3COOHCH3COO-+H+为例,设CH3COOH的初始浓度为c mol·L-1,电离平衡常数为Ka,电离度为α。
CH3COOH CH3COO- + H+
初始浓度(mol/L) c 0 0
转化浓度(mol/L) cα cα cα
平衡浓度(mol/L) c- cα cα cα
其中:当酸或碱较弱时,c- cα≈c
则:Ka= = = cα2
α=
上式说明,弱电解质的电离度α与初始浓度有关,初始浓度越大,电离度______;反之,初始浓度越小,电离度______。
3.电离平衡常数的应用
(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,相同条件下,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越_____。
(2)根据电离常数可以判断盐与酸(或碱)反应是否发生,相同条件下相对强的酸(或碱)制相对弱的______(或______)。
(3)根据浓度商Q与电离平衡常数K的相对大小判断电离平衡的移动方向。
(4)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
如0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==,加水稀释时,c(H+)______,Ka值______,则______。
【进阶典例】(26-27高二上·广东揭阳·阶段检测)分析表中数据,下列叙述错误的是
弱酸
电离常数
A.中和等体积、等的和溶液消耗的量:前者小于后者
B.不能发生
C.向溶液中通入少量,发生的离子方程式为:
D.相同条件下,、、的电离程度依次减弱
解题点睛
电离平衡常数的应用
(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。
(2)判断电离平衡的移动方向。如在一定浓度的CH3COOH溶液中K=;稀释一倍后,假设平衡不移动,则Q==K,Q<K,平衡向电离方向移动。
(3)判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
如0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==,加水稀释时,c(H+)减小,Ka值不变,则增大。
【拔高典例】(25-26高二上·四川绵阳·期中)25℃时,向某浓度的草酸()溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液,所得溶液中、、三种微粒的物质的量分数()与溶液pH的关系如图所示,下列说法正确的是
A.图中曲线1所代表的微粒是
B.电离方程式为:
C.pH=2时,与的浓度之比等于
D.已知,则该反应的平衡常数
【对点练1】(25-26高二上·江西九江·阶段检测)常见药物阿司匹林的主要成分是乙酰水杨酸(用HA表示,在人体温度下电离平衡常数约为),某患者服用阿司匹林之后,在人体内存在下列化学平衡(未电离的HA可自由穿过组织薄膜且达到平衡,离子不能穿过组织薄膜),总药物浓度为HA与浓度之和。下列说法正确的是
A.在胃中,
B.血液中HA浓度大于胃中HA浓度
C.血液中HA电离程度小于胃中HA电离程度
D.如果该患者同时服用了治疗胃酸过多,会导致血液中总药物浓度与胃中总药物浓度之比变小
【对点练2】按要求回答下列问题:
(1)向醋酸溶液中加入少量水,_____________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),_______________。
(2)已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表所示:
化学式
HClO
HCN
电离平衡常数
以下说法不正确的是_____(填字母)。
A.向弱酸溶液中加入少量NaOH溶液,电离平衡常数变大
B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定
C.表中四种酸,酸性最强的是
D.向NaClO溶液中通入气体,可以生成HClO
(3)向NaCN溶液中通入过量气体,发生反应的离子方程式是________________________________。
考点 3 强酸和弱酸的比较
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
一元弱酸
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
一元弱酸
【进阶典例】在a、b两支试管中分别装入形态相同、质量相等的一颗锌粒(锌足量),然后向两支试管中分别加入相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空白:
(1)a、b两支试管中的现象:
相同点是____________________________________,不同点是__________________________,原因是______________________________________。
(2)a、b两支试管中生成气体的体积开始时是V(a)____(填“大于”“小于”或“等于”,下同)V(b),反应完毕后生成气体的总体积是V(a)____V(b),原因是____________________________________________。
(3)若a、b两支试管中分别加入c(H+)相同、体积相同的稀盐酸和稀醋酸,则a、b两支试管中开始生成气体的速率v(a)________v(b),反应完毕后生成气体的总体积是V(a)________V(b)。原因是_______________________________________________________。
解题点睛
(1)判断弱电解质的三个角度
①弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离。如0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>1。
②弱电解质溶液中存在电离平衡,条件改变,平衡移动。如pH=1的CH3COOH溶液加水稀释10倍后,1<pH<2。
③弱电解质形成的盐类能水解。
(2)以冰醋酸稀释为例分析稀释过程中pH的变化
①冰醋酸稀释过程中,pH先减小后增大,其中O→b为冰醋酸溶解并建立平衡过程,b→c为醋酸溶液稀释后平衡移动过程。
②强酸溶液稀释10倍,pH增大1;弱酸溶液稀释10倍,pH增大小于1,例如pH=4的醋酸溶液稀释10倍,4<pH<5。
③pH相等的弱酸溶液稀释相同倍数,弱酸酸性越弱,pH变化越小。例如体积均为10 mL、pH=2的HA、HB溶液,分别加水稀释至1 000 mL,则HB的电离常数大于HA的电离常数。
【拔高典例】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
【对点练1】(24-25高二上·湖南长沙·阶段检测)已知常温下,Ka(HCOOH)=1.8×10-4、Ka(CH3COOH)=1.8×10-5。下列叙述错误的是
A.向溶液中加入一定量的盐酸时,平衡逆向移动,变小
B.中和等体积、等物质的量浓度的HCOOH溶液和溶液,所需氢氧化钠的物质的量相同
C.溶液和溶液相比,后者大
D.溶液与溶液相比,前者浓度大
【对点练2】(26-27高二上·辽宁营口·阶段检测)向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸,温度和起始压强相同时,测得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.镁和醋酸的反应不利于醋酸的电离
B.两个反应体系中,镁条不足,酸均过量
C.0~100 s内盐酸的平均反应速率比醋酸快
D.反应结束后,盐酸产生的气体比醋酸产生的气体多
1.H2SO3水溶液中存在电离平衡:H2SO3H++HSO和HSOH++SO,若向H2SO3溶液中( )
A.通入氯气,溶液中氢离子浓度增大
B.通入过量H2S,反应后溶液pH减小
C.加入氢氧化钠溶液,平衡向右移动,pH变小
D.加入氯化钡溶液,平衡向右移动,会产生亚硫酸钡沉淀
2.(25-26高二上·陕西汉中·期中)溶液的酸碱性强弱常常通过溶液的大小来比较。已知:
①电解质的电离度;
②时的。
下列说法错误的是
A.在水中的电离方程式为
B.时,氢氟酸中的电离度约为
C.常温下,等体积、等浓度的溶液的导电性比溶液的导电性弱,证明为弱电解质
D.溶液加水稀释后,电离程度减小,溶液中的比值也减小
3.(25-26高二上·吉林长春·阶段检测)稀氨水中存在电离平衡:。室温下,向稀氨水中分别加入(或通入)下列物质,下列说法正确的是
A.加水稀释,平衡向右移动,溶液中c(OH-)增大
B.加入少量NaOH固体(忽略温度变化),平衡向左移动,减小
C.通入NH3,平衡向右移动,的电离程度增大,恢复至室温电离平衡常数不变
D.通入HCl,平衡向右移动,溶液中和c(OH-)均减小
4.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
5.(25-26高二上·河北石家庄·期中)溶液电导率(k)高低间接体现了电解质溶液中导电粒子的有效浓度。303 K下,硫酸质量分数与其电导率的关系如图所示。下列说法正确的是
已知:纯硫酸的自偶电离方程式为。
A.纯硫酸自偶电离常数
B.硫酸电离程度随质量分数增加而减小
C.H2SO4质量分数为35%~40%的硫酸溶液的导电率较大
D.由于k(a)=k(b),所以,溶液中pH(a)=pH(b)
6.(25-26高二上·四川成都·阶段检测)已知25℃时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
弱电解质
电离平衡常数
,
下列说法正确的是
A.相同温度,溶液电离平衡常数大于溶液电离平衡常数
B.NaCN溶液与少量反应的离子反应方程式为
C.结合的能力
D.25℃时,0.1 mol/L的HCN溶液中
7.(25-26高二上·湖南常德·阶段检测)25C时,0.1 molL−1的不同弱电解质的电离度(=×100%)如下表:
弱电解质
HNO2
HF
NH3H2O
/%
7.0
7.8
1.3
下列叙述错误的是
A.能发生反应
B.分别对、NH3H2O溶液加水稀释可让电离度变为7.8%
C.
D.等体积、等pH的和HF消耗的物质的量:前者>后者
8.(25-26高二上·湖北·期中)在25℃时,H2A溶液中存在H2AHA-+ H+,HA-A2-+ H+,H2A、HA-和A2-的分布分数,即组分的平衡浓度占总浓度的分数【如】与溶液关系如图。下列说法错误的是
A.HA-不能在强酸性环境大量存在也不能在强碱性环境下大量存在
B.曲线c代表A2-
C.H2AHA-+ H+的平衡常数Ka1=10-2.35
D.c2(HA-)<c(H2A)c(A2-)
9.常温下,有c(H+)相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液,采取以下措施:
(1)加适量醋酸钠晶体后,两溶液中的c(H+)变化是醋酸溶液中c(H+)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),盐酸中c(H+)________。
(2)加水稀释10倍后,醋酸溶液中的c(H+)________(填“>”“=”或“<”,下同)盐酸中的c(H+)。
(3)加等浓度的NaOH溶液至恰好中和,所需NaOH溶液的体积:醋酸________盐酸。
(4)使温度都升高20 ℃,溶液中c(H+):醋酸______盐酸。
(5)分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是____________(填字母)。(①表示盐酸,②表示醋酸)
10.(26-27高二上·吉林长春·阶段检测)Ⅰ.常温下,将10mL、c(H+)相等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。
(1)曲线Ⅱ表示的是___________(填“盐酸”“醋酸”)的变化曲线。
(2)取等体积的a点、b点、c点对应的溶液,分别与0.01mol/LNaOH溶液反应,消耗NaOH溶液的体积最大的是:___________(填“a”、“b”或“c”)。
Ⅱ.已知:pH=-lgc(H+)。25℃时,K(HCN)=1×10-9.2、K(HClO)=1×10-7.5、K(H2CO3)1=1×10-6.4、K(H2CO3)2=1×10-10.2。
(3)在25℃、相同浓度时,CN-、ClO-、中,结合氢离子能力最强的是___________。
(4)在25℃的碳酸溶液中,当pH=5.6时,c()___________(填“>”“=”或“<”)c(H2CO3)。
(5)在25℃时,反应CN-(aq)+(aq)HCN(aq)+(aq)的平衡常数K=___________。
1.(26-27高二上·浙江·阶段检测)溶于水存在多步平衡:① ;② ;③ 。其中、、为各步反应的平衡常数,且[表示的平衡压强],下列说法正确的是
A.恒温加压,增大,减小
B.通入少量,溶液中减小
C.恒温条件下加入少量水,反应②平衡逆向移动
D.数值是,,则溶液中
2.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)常温下,几种弱酸的电离常数如下表所示。
弱酸
电离常数
下列说法正确的是
A.等物质的量浓度的溶液pH关系:
B.向纯净的中逐滴加水,溶液的导电性、的电离度均先增大后减小
C.向溶液中通入过量,发生反应
D.常温下0.1 mol/L 溶液中的电离度约为32.8%
3.(24-25高二下·浙江衢州·期末)血液中存在酸碱平衡,从而维持血液的pH基本不变,可表示如下:
①;
②;
血红蛋白分子(Hb)也有调节酸碱平衡的作用,可表示为:
③。
已知碳酸的,。下列说法不正确的是
A.若血液pH为7.4,则血液中浓度比大
B.当血液pH降低时,会促进人体更快更多地排出
C.随pH增大,先增大后减小
D.高氧环境中,血红蛋白与结合形成,促使释放
4.(24-25高二上·湖北武汉·期末)室温下,某化学反应可以经过两种机理进行,其示意图如下:
已知是一元弱酸,,溶液中和X始终处于酸碱平衡。反应(1)、(2)均不可逆,总反应速率为(其中和为速率常数)。实验开始时,溶液中X和Y的总浓度均为,在不同pH下测定反应的初始总速率v,结果如下表:
初始溶液pH
0
12
初始总速率
下列说法错误的是
A.时,体系中的X几乎全部以形式存在
B.
C.时,反应初始总速率约为
D.增加体系中的浓度,该反应的总速率增加
5.(1)25 ℃时,a mol·L-1 CH3COOH溶液中c(H+)=10-b mol·L-1,用含a和b的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=________________。
(2)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,实验测得产生气体的体积(V)随时间(t)变化的示意图如图,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__________________________________________。
(3)下表是几种弱酸常温下的电离常数:
CH3COOH
H2CO3
H2S
H3PO4
Ka=1.75×10-5
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka1=1.1×10-7
Ka2=1.3×10-13
Ka1=6.9×10-3
Ka2=6.2×10-8
Ka3=4.8×10-13
①CH3COOH、H2CO3、H2S、H3PO4四种酸的酸性由强到弱的顺序为_______________。
②同浓度的CH3COO-、HCO、CO、S2-结合H+的能力由强到弱的顺序为__________________。
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第三章
水溶液中的离子反应与平衡
第一节 电离平衡
第2课时 电离平衡常数
考点 1 电离平衡常数
1.电离平衡常数的表示方法
(1)弱酸的电离平衡常数用Ka表示,弱碱用Kb表示。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,每步各有电离平衡常数,通常用Ka1、Ka2等来分别表示。例如,
H2CO3H++HCO Ka1=;
HCOH++CO Ka2=。
多元弱酸各步电离常数的关系:Ka1≫Ka2,因此,多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。
(3)由于多元弱碱大多为为难溶碱,所以一般不用电离平衡常数,而用以后要学到的难溶物的溶度积常数。
2.电离平衡常数的意义
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,酸(或碱)性越强。
3.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的本性所决定。
(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,所以电离平衡常数随温度升高而增大。
【易错提醒】
(1)弱电解质的电离都是微弱的。一般来说已电离的分子是极少数的,绝大多数以分子形式存在。
(2)弱电解质电离平衡后,加水稀释,电离程度增大,但电解质分子、电解质电离出的离子(包括H+或OH-)浓度减小。判断离子浓度比值变化时,只考虑物质的量的比值即可。
(3)多元弱酸分步电离,第一步电离出相对较多的H+,对第二步电离起到抑制作用,第二步电离程度大大减弱。故K1远远大于K2。
【进阶典例】醋酸的电离方程式为CH3COOH(aq)H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔΗ>0。25 ℃时,0.1 mol·L-1醋酸溶液的Ka==1.75×10-5。下列说法正确的是( )
A.向该溶液中滴加几滴浓盐酸,平衡逆向移动,平衡时溶液中c(H+)减小
B.向该溶液中加少量CH3COONa固体,平衡正向移动
C.该温度下,0.01 mol·L-1醋酸溶液的Ka<1.75×10-5
D.升高温度,c(H+)增大,Ka增大
【答案】D
【解析】A项,向该溶液中滴加几滴浓盐酸,H+浓度增大,平衡逆向移动,平衡时溶液中c(H+)增大,错误;B项,向该溶液中加少量CH3COONa固体,CH3COO-浓度增大,平衡逆向移动,错误;C项,电离平衡常数只与温度有关,该温度下0.01 mol·L-1醋酸溶液的Ka=1.75×10-5,错误;D项,电离吸热,升高温度平衡正向移动,c(H+)增大,Ka增大,正确。
解题点睛
(1)不同弱电解质电离常数的大小由物质本身的性质决定,同一温度下,不同弱电解质的电离常数不同,K值越大,电离程度越大。
(2)同一弱电解质在同一温度下改变浓度时,其电离常数不变。
(3)电离常数K只随温度的变化而变化,升高温度,K值增大。
(4)多元弱酸各级电离常数:Ka1≫Ka2≫Ka3,其酸性主要由第一步电离决定,Ka值越大,相应酸的酸性越强。
【拔高典例】(26-27高二上·宁夏银川·阶段检测)下列叙述中正确的是
A.CH3COOH和CH3COOK均为弱电解质
B.碳酸的电离方程式为:
C.同一温度和浓度下,一元弱酸的电离平衡常数越大,酸性越强
D.电离平衡常数和化学平衡常数均与温度、压强和浓度等因素有关
【答案】C
【解析】A.是弱电解质,但CH3COOK在水溶液中完全电离,属于强电解质,A错误;
B.碳酸是二元弱酸,分步电离,第一步电离为,第二步电离为,不能一步电离生成和,B错误;
C.同一温度和浓度下,一元弱酸的电离平衡常数越大,说明其电离程度越大,电离出的浓度越高,酸性越强,C正确;
D.电离平衡常数和化学平衡常数均只与温度有关,与压强、浓度无关,D错误;
故选C。
【对点练1】(24-25高二上·内蒙古兴安·期中)25 ℃时,醋酸、次氯酸、碳酸和亚硫酸电离平衡常数分别为醋酸K=1.75×10-5;次氯酸K=4.0×10-8;碳酸K1=4.5×10-7,K2=4.7×10-11;亚硫酸K1=1.4×10-2,K2=6.0×10-8.
(1)写出碳酸的第一级电离平衡常数的表达式K1=________。
(2)在相同条件下,等浓度的CH3COO-、ClO-、C和S溶液中,结合H+能力最强的微粒是___。
(3)已知下面三个数据:6.3×10-4、5.6×10-4、6.2×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数,若已知下列反应可以发生:NaCN+HNO2=HCN+NaNO2;NaNO2+HF=HNO2+NaF.由此可判断下列叙述不正确的是____。
A.Ka(HF)=6.3×10-4
B.Ka(HNO2)=6.2×10-10
C.三种酸的强弱顺序为HF>HNO2>HCN
D.Ka(HCN)<Ka(HNO2)<Ka(HF)
【答案】(1) (2)C (3)B
【解析】(1)碳酸的第一级电离方程式为:,则碳酸的第一级电离平衡常数表达式为 ;
(2)电离平衡常数越小,越难电离;电离出H+剩下的离子,其结合H+能力越强;因最小,所以等浓度的CH3COO-、ClO-、和溶液中结合H+能力最强的是;
(3)结合题中反应,根据相对强的酸制取相对弱的酸可知三种一元弱酸的酸性:HF>HNO2>HCN,则,所以,据此分析;
A.,A正确;
B.,B错误;
C.三种酸的强弱顺序为:HF>HNO2>HCN,C正确;
D.电离平衡常数:,D正确;
故答案选B。
考点 2 电离平衡常数的计算及应用
1.电离度的表示方法
弱电解质的电离度α可表示为:α=×100%
电离平衡常数中,电解质分子和电解质离子的浓度都是平衡浓度。
2.有关电离平衡常数的计算
对电离平衡常数和电离度的计算时,一般采用三段式:
以CH3COOHCH3COO-+H+为例,设CH3COOH的初始浓度为c mol·L-1,电离平衡常数为Ka,电离度为α。
CH3COOH CH3COO- + H+
初始浓度(mol/L) c 0 0
转化浓度(mol/L) cα cα cα
平衡浓度(mol/L) c- cα cα cα
其中:当酸或碱较弱时,c- cα≈c
则:Ka= = = cα2
α=
上式说明,弱电解质的电离度α与初始浓度有关,初始浓度越大,电离度越小;反之,初始浓度越小,电离度越大。
3.电离平衡常数的应用
(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,相同条件下,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。
(2)根据电离常数可以判断盐与酸(或碱)反应是否发生,相同条件下相对强的酸(或碱)制相对弱的酸(或碱)。
(3)根据浓度商Q与电离平衡常数K的相对大小判断电离平衡的移动方向。
(4)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
如0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==,加水稀释时,c(H+)减小,Ka值不变,则增大。
【进阶典例】(26-27高二上·广东揭阳·阶段检测)分析表中数据,下列叙述错误的是
弱酸
电离常数
A.中和等体积、等的和溶液消耗的量:前者小于后者
B.不能发生
C.向溶液中通入少量,发生的离子方程式为:
D.相同条件下,、、的电离程度依次减弱
【答案】C
【解析】A.等的和溶液,酸性更弱,因此的物质的量浓度更大,等体积时的物质的量更大,中和消耗的量更多,即前者小于后者,A正确;
B.酸性:,弱酸不能制强酸,因此反应不能发生,B正确;
C.酸性:,根据强酸制弱酸规律,向溶液中通入少量,应生成,离子方程式为,选项给出的离子方程式错误,C错误;
D.相同温度下,弱酸的电离常数越大,电离程度越大,由表中数据可知电离常数:,因此三者电离程度依次减弱,D正确;
故选C。
解题点睛
电离平衡常数的应用
(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。
(2)判断电离平衡的移动方向。如在一定浓度的CH3COOH溶液中K=;稀释一倍后,假设平衡不移动,则Q==K,Q<K,平衡向电离方向移动。
(3)判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
如0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,==,加水稀释时,c(H+)减小,Ka值不变,则增大。
【拔高典例】(25-26高二上·四川绵阳·期中)25℃时,向某浓度的草酸()溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液,所得溶液中、、三种微粒的物质的量分数()与溶液pH的关系如图所示,下列说法正确的是
A.图中曲线1所代表的微粒是
B.电离方程式为:
C.pH=2时,与的浓度之比等于
D.已知,则该反应的平衡常数
【答案】C
【分析】草酸溶液中主要存在的微粒为H2C2O4,故1为H2C2O4的分布分数,随着KOH溶液的滴入,草酸的含量逐渐降低,草酸氢根的含量逐渐升高,故曲线2为草酸氢根的分布分数,随着KOH的滴加,草酸氢根的含量降低,草酸根的含量增加,故3代表草酸根的分布分数。
【解析】A.曲线1代表微粒为H2C2O4,A错误;
B.草酸为二元弱酸,应分两步电离:,B错误;
C.pH=1.2时,草酸分子和草酸氢根离子含量相等,则,同理,pH=4.2时,可得,由得,pH=2时,,C正确;
D.已知,该反应平衡常数为,D错误;
故答案选C。
【对点练1】(25-26高二上·江西九江·阶段检测)常见药物阿司匹林的主要成分是乙酰水杨酸(用HA表示,在人体温度下电离平衡常数约为),某患者服用阿司匹林之后,在人体内存在下列化学平衡(未电离的HA可自由穿过组织薄膜且达到平衡,离子不能穿过组织薄膜),总药物浓度为HA与浓度之和。下列说法正确的是
A.在胃中,
B.血液中HA浓度大于胃中HA浓度
C.血液中HA电离程度小于胃中HA电离程度
D.如果该患者同时服用了治疗胃酸过多,会导致血液中总药物浓度与胃中总药物浓度之比变小
【答案】D
【解析】A.胃中,,代入得: ,因此: ,故A错误;
B.HA可自由穿过组织薄膜,达到平衡后,两侧浓度相等,故B错误;
C.HA电离:,浓度越低越促进电离;血液更高[更小],因此血液中HA电离程度大于胃中HA电离程度,故C错误;
D.设平衡后两侧,总浓度,因此血液和胃总浓度之比为: , 服用会中和胃酸,使减小,分母增大,分子(血液pH基本不变)不变,因此比值变小,故D正确;
故选D。
【对点练2】按要求回答下列问题:
(1)向醋酸溶液中加入少量水,_____________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),_______________。
(2)已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表所示:
化学式
HClO
HCN
电离平衡常数
以下说法不正确的是_____(填字母)。
A.向弱酸溶液中加入少量NaOH溶液,电离平衡常数变大
B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定
C.表中四种酸,酸性最强的是
D.向NaClO溶液中通入气体,可以生成HClO
(3)向NaCN溶液中通入过量气体,发生反应的离子方程式是________________________________。
【答案】(1) 减小 增大
(2)A
(3)
【解析】(1)醋酸溶液中存在,加入少量水,根据越稀越电离可知平衡正向移动,减小,减小,温度不变不变,根据知增大;
(2)A.弱酸电离平衡常数只与温度有关,向弱酸溶液中加入少量溶液,温度不变常数不变,A错误;
B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定,B正确;
C.表中四种酸根据电离常数的比较,酸性强弱顺序是,C正确;
D.根据较强酸可制较弱酸,向溶液中通入气体会发生反应:,可生成,D正确;
故答案选A;
(3)因为,根据强酸制弱酸,与过量反应方程式为。
考点 3 强酸和弱酸的比较
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
【进阶典例】在a、b两支试管中分别装入形态相同、质量相等的一颗锌粒(锌足量),然后向两支试管中分别加入相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空白:
(1)a、b两支试管中的现象:
相同点是____________________________________,不同点是__________________________,原因是______________________________________。
(2)a、b两支试管中生成气体的体积开始时是V(a)____(填“大于”“小于”或“等于”,下同)V(b),反应完毕后生成气体的总体积是V(a)____V(b),原因是____________________________________________。
(3)若a、b两支试管中分别加入c(H+)相同、体积相同的稀盐酸和稀醋酸,则a、b两支试管中开始生成气体的速率v(a)________v(b),反应完毕后生成气体的总体积是V(a)________V(b)。原因是_______________________________________________________。
【答案】(1)都产生无色气泡,Zn粒逐渐溶解 a中反应速率较大 盐酸是强酸,醋酸是弱酸,盐酸中c(H+)大
(2)大于 等于 反应开始时,盐酸中所含H+的浓度较大,但二者最终能电离出的H+的总物质的量相等
(3)等于 小于 开始时c(H+)相同,所以速率相等,醋酸是弱电解质,最终电离出的H+的总物质的量大
【解析】(2)锌粒与酸反应的实质是Zn与酸电离出的H+发生置换反应产生H2,c(H+)越大,产生H2的速率越大。而在分析产生H2的体积时,要注意醋酸的电离平衡的移动。反应开始时,醋酸产生H2的速率比盐酸小,因Zn与酸反应的实质是Zn与酸电离出的H+反应,盐酸是强酸,醋酸是弱酸,在起始物质的量浓度相同时,盐酸电离出的c(H+)远大于醋酸电离出的c(H+)。反应完毕后,两者产生H2的体积是相等的。因醋酸存在电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+,Zn与H+发生反应,c(H+)减小,使醋酸的电离平衡向电离方向移动,继续发生H+与Zn的反应,足量的Zn可使醋酸中的H+全部电离出来与Zn反应生成H2,又因为n(HCl)=n(CH3COOH),因而最终产生H2的量相等。
解题点睛
(1)判断弱电解质的三个角度
①弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离。如0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>1。
②弱电解质溶液中存在电离平衡,条件改变,平衡移动。如pH=1的CH3COOH溶液加水稀释10倍后,1<pH<2。
③弱电解质形成的盐类能水解。
(2)以冰醋酸稀释为例分析稀释过程中pH的变化
①冰醋酸稀释过程中,pH先减小后增大,其中O→b为冰醋酸溶解并建立平衡过程,b→c为醋酸溶液稀释后平衡移动过程。
②强酸溶液稀释10倍,pH增大1;弱酸溶液稀释10倍,pH增大小于1,例如pH=4的醋酸溶液稀释10倍,4<pH<5。
③pH相等的弱酸溶液稀释相同倍数,弱酸酸性越弱,pH变化越小。例如体积均为10 mL、pH=2的HA、HB溶液,分别加水稀释至1 000 mL,则HB的电离常数大于HA的电离常数。
【拔高典例】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】相同浓度的两溶液,醋酸部分电离,故醋酸中c(H+)比盐酸的小,故A错误;由反应的化学方程式可知B正确;醋酸稀释过程中平衡向电离的方向移动,稀释后醋酸的c(H+)大于10-5 mol·L-1,故C错误;醋酸中加入醋酸钠,由于增大了溶液中醋酸根离子的浓度,抑制了醋酸电离,使c(H+)明显减小,而盐酸中加入氯化钠,对溶液中c(H+)无影响,故D错误。
【对点练1】(24-25高二上·湖南长沙·阶段检测)已知常温下,Ka(HCOOH)=1.8×10-4、Ka(CH3COOH)=1.8×10-5。下列叙述错误的是
A.向溶液中加入一定量的盐酸时,平衡逆向移动,变小
B.中和等体积、等物质的量浓度的HCOOH溶液和溶液,所需氢氧化钠的物质的量相同
C.溶液和溶液相比,后者大
D.溶液与溶液相比,前者浓度大
【答案】A
【解析】A.电离常数与温度有关,温度不变,不变,A项错误;
B.中和等体积、等物质的量浓度的HCOOH溶液和溶液,所需氢氧化钠的物质的量相同,B项正确;
C.弱酸越稀越电离,两溶液中溶质物质的量相等,后者溶液稀,酸的电离程度更大,更大,C项正确;
D.电离常数越大,弱电解质越易电离,溶液与溶液相比,前者浓度大,D项正确。
故选A。
【对点练2】(26-27高二上·辽宁营口·阶段检测)向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸,温度和起始压强相同时,测得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.镁和醋酸的反应不利于醋酸的电离
B.两个反应体系中,镁条不足,酸均过量
C.0~100 s内盐酸的平均反应速率比醋酸快
D.反应结束后,盐酸产生的气体比醋酸产生的气体多
【答案】C
【分析】镁与两种酸反应的化学方程式分别为、,均为每消耗2 mol酸生成1 mol氢气,可据此判断反应物是否过量并计算氢气的总量。在本实验的相同条件下,密闭容器内气体压强的增量反映生成氢气的量。同一时间段内,压强增量越大,生成氢气的量越多,平均生成速率越大;反应结束时的压强增量则反映生成氢气的总量。
【解析】A.醋酸溶液中存在电离平衡。镁与氢离子发生反应,消耗,使醋酸的电离平衡正向移动,促进醋酸电离,A错误;
B.两份溶液中酸的物质的量均为。根据上述反应,镁与酸按物质的量之比1∶2反应,使每份酸完全反应所需镁的质量为,小于所加入的0.05 g,因此两个体系中均为镁过量、酸不足,B错误;
C.由曲线可知,0~100 s内盐酸体系的气体压强增量较大,说明该时间段内盐酸体系生成氢气的物质的量更多。两种反应消耗酸与生成氢气的物质的量之比均为2∶1,且两份溶液的体积和反应时间相同,因此盐酸的平均反应速率比醋酸快,C正确;
D.两个体系中镁均过量,两种酸的物质的量均为,且每消耗2 mol酸均生成1 mol氢气,所以反应结束后生成氢气的物质的量均为。两条曲线最终达到相同的压强也与此一致,因此两者产生的气体一样多,D错误;
故选C。
1.H2SO3水溶液中存在电离平衡:H2SO3H++HSO和HSOH++SO,若向H2SO3溶液中( )
A.通入氯气,溶液中氢离子浓度增大
B.通入过量H2S,反应后溶液pH减小
C.加入氢氧化钠溶液,平衡向右移动,pH变小
D.加入氯化钡溶液,平衡向右移动,会产生亚硫酸钡沉淀
答案 A
解析 Cl2和H2SO3发生氧化还原反应,离子反应方程式为Cl2+H2SO3+H2O===4H++SO+2Cl-,溶液中c(H+)增大,故A正确;H2SO3和H2S发生氧化还原反应方程式为H2SO3+2H2S===3S↓+3H2O,通入过量H2S过程中,溶液pH先增大后减小,反应后溶液pH与原溶液相比无法确定,故B错误;加入氢氧化钠溶液,平衡向正反应方向移动,但溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大,故C错误;氯化钡和亚硫酸不反应,且氯化钡是强酸强碱盐,不水解,所以不影响亚硫酸电离,且不会产生亚硫酸钡沉淀,故D错误。
2.(25-26高二上·陕西汉中·期中)溶液的酸碱性强弱常常通过溶液的大小来比较。已知:
①电解质的电离度;
②时的。
下列说法错误的是
A.在水中的电离方程式为
B.时,氢氟酸中的电离度约为
C.常温下,等体积、等浓度的溶液的导电性比溶液的导电性弱,证明为弱电解质
D.溶液加水稀释后,电离程度减小,溶液中的比值也减小
【答案】D
【解析】A.HF为弱酸,属于弱电解质,在水中部分电离,电离方程式为,A正确;
B.时氢氟酸中电离出,,,的,解得,的电离度,B正确;
C.常温下,等体积、等浓度的溶液的导电性比溶液的导电性弱,说明HF部分电离,证明为弱电解质,C正确;
D.溶液加水稀释,电离平衡正向移动,HF电离程度增大,减小,溶液中,温度不变,不变,减小,比值增大,D错误;
故选D。
3.(25-26高二上·吉林长春·阶段检测)稀氨水中存在电离平衡:。室温下,向稀氨水中分别加入(或通入)下列物质,下列说法正确的是
A.加水稀释,平衡向右移动,溶液中c(OH-)增大
B.加入少量NaOH固体(忽略温度变化),平衡向左移动,减小
C.通入NH3,平衡向右移动,的电离程度增大,恢复至室温电离平衡常数不变
D.通入HCl,平衡向右移动,溶液中和c(OH-)均减小
【答案】B
【解析】A.加水稀释时,虽然电离平衡正向移动,物质的量增大,但溶液体积增大的影响占主导,溶液中减小,A错误;
B.加入NaOH固体,溶液中增大,平衡逆向移动,温度不变时电离常数为定值,因此随增大而减小,B正确;
C.通入,与水反应使浓度升高,平衡正向移动,但弱电解质浓度越大电离程度越小,故的电离程度减小,电离平衡常数仅与温度有关,室温下不变,C错误;
D.通入,与反应使减小,平衡正向移动,溶液中增大,D错误;
故选B。
4.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,曲线Ⅱ表示醋酸,A项错误;溶液的导电性与溶液中离子的浓度有关,离子浓度b>c,故导电性b>c,B项正确;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项错误;a点酸的总浓度大于b点酸的总浓度,D项错误。
5.(25-26高二上·河北石家庄·期中)溶液电导率(k)高低间接体现了电解质溶液中导电粒子的有效浓度。303 K下,硫酸质量分数与其电导率的关系如图所示。下列说法正确的是
已知:纯硫酸的自偶电离方程式为。
A.纯硫酸自偶电离常数
B.硫酸电离程度随质量分数增加而减小
C.H2SO4质量分数为35%~40%的硫酸溶液的导电率较大
D.由于k(a)=k(b),所以,溶液中pH(a)=pH(b)
【答案】C
【解析】A.纯为纯液体,浓度视为常数不写入电离平衡常数表达式,正确表达式为,选项表达式错误,A错误;
B.硫酸质量分数从0升高到左右时,电导率随质量分数增大而升高,说明离子有效浓度增大,并非电离程度随质量分数增加一直减小,B错误;
C.由图像可知,电导率峰值对应硫酸质量分数为,该区间硫酸溶液导电率较大,C正确;
D.为低浓度硫酸,含水量多,电离程度大,为高浓度硫酸,含水量少,电离程度小,二者导电粒子总浓度相同但浓度不同,故,D错误;
故选C。
6.(25-26高二上·四川成都·阶段检测)已知25℃时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
弱电解质
电离平衡常数
,
下列说法正确的是
A.相同温度,溶液电离平衡常数大于溶液电离平衡常数
B.NaCN溶液与少量反应的离子反应方程式为
C.结合的能力
D.25℃时,0.1 mol/L的HCN溶液中
【答案】D
【解析】A.电离平衡常数是温度的函数,它只与弱电解质的性质以及温度有关,和弱电解质溶液的浓度没有关系,所以在相同温度下,不管是的溶液,还是的溶液,其电离平衡常数都是一样的,A错误;
B.已知的电离平衡常数,,的电离平衡常数为,电离平衡常数越大,酸性越强,故酸性强弱顺序为,根据相对较强酸制相对较弱酸的复分解反应规律,溶液中通入少量时,只能生成和,离子方程式为,B错误;
C.酸根离子结合的能力与对应酸的酸性强弱有关,酸性越弱,其酸根离子结合的能力越强,由前面分析可知酸性,所以结合的能力,C错误;
D.对于的溶液,是弱电解质,存在电离平衡,电离平衡常数,由于的电离程度很小,所以,且,则==,D正确;
故选D。
7.(25-26高二上·湖南常德·阶段检测)25C时,0.1 molL−1的不同弱电解质的电离度(=×100%)如下表:
弱电解质
HNO2
HF
NH3H2O
/%
7.0
7.8
1.3
下列叙述错误的是
A.能发生反应
B.分别对、NH3H2O溶液加水稀释可让电离度变为7.8%
C.
D.等体积、等pH的和HF消耗的物质的量:前者>后者
【答案】A
【解析】A.的电离度(7.0%)小于HF(7.8%),说明的酸性弱于HF。根据强酸制弱酸的规律,无法将F⁻转化为HF,因此反应不能发生,A错误;
B.稀释弱电解质溶液时,电离度会增大。的初始电离度为7.0%,稀释后可能达到7.8%;的初始电离度为1.3%,通过足够稀释,其电离度也可达到7.8%,B正确;
C.的,C正确;
D.等pH时,酸性较弱的浓度更高,因此等体积下其物质的量更多,消耗的更多,D正确;
故答案选A。
8.(25-26高二上·湖北·期中)在25℃时,H2A溶液中存在H2AHA-+ H+,HA-A2-+ H+,H2A、HA-和A2-的分布分数,即组分的平衡浓度占总浓度的分数【如】与溶液关系如图。下列说法错误的是
A.HA-不能在强酸性环境大量存在也不能在强碱性环境下大量存在
B.曲线c代表A2-
C.H2AHA-+ H+的平衡常数Ka1=10-2.35
D.c2(HA-)<c(H2A)c(A2-)
【答案】D
【分析】25℃时,H2A溶液中存在H2AHA-+ H+、HA-A2-+ H+,随pH升高,H2A的分布分数减小,为曲线a,HA-的分布分数先增大后减小,为曲线b,A2-的分布分数增大,为曲线c;根据图示,ab交点,pH=2.35且,,同理,由bc交点可知,;
【解析】A.HA-能与H+反应生成H2A,能与OH-反应生成A2-和H2O,则HA-不能在强酸性环境大量存在也不能在强碱性环境下大量存在,故A正确;
B.由分析,曲线c表示A2-的分布分数随溶液pH的变化,故B正确;
C.由分析,H2AHA-+ H+的平衡常数Ka1=10-2.35,故C正确;
D.由分析,Ka2=,,则,即,故D错误;
故选D。
9.常温下,有c(H+)相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液,采取以下措施:
(1)加适量醋酸钠晶体后,两溶液中的c(H+)变化是醋酸溶液中c(H+)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),盐酸中c(H+)________。
(2)加水稀释10倍后,醋酸溶液中的c(H+)________(填“>”“=”或“<”,下同)盐酸中的c(H+)。
(3)加等浓度的NaOH溶液至恰好中和,所需NaOH溶液的体积:醋酸________盐酸。
(4)使温度都升高20 ℃,溶液中c(H+):醋酸______盐酸。
(5)分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是____________(填字母)。(①表示盐酸,②表示醋酸)
【答案】(1)减小 减小 (2)> (3)> (4)> (5)c
【解析】(1)加适量CH3COONa晶体,CH3COOH溶液中:CH3COOHCH3COO-+H+平衡向左移动,c(H+)减小,盐酸中发生反应:CH3COO-+H+===CH3COOH,c(H+)减小。
(2)加水稀释10倍,CH3COOH电离平衡向右移动,n(H+)增多,HCl不存在电离平衡,HCl电离出的n(H+)不变。
(3)加NaOH溶液,CH3COOH+NaOH===CH3COONa+H2O,HCl+NaOH===NaCl+H2O,由于CH3COOH是部分电离,反应过程中CH3COOH的电离平衡向电离方向移动且反应前c(CH3COOH)>c(HCl),故中和时CH3COOH所需NaOH的体积多。
(4)升高温度,CH3COOH电离平衡向电离方向移动,c(H+)增大,HCl已全部电离。
(5)反应开始两溶液pH相同,即c(H+)相同,所以开始与Zn反应速率相同,随反应的进行,CH3COOH电离平衡向电离方向移动,故反应速率:v(CH3COOH)>v(HCl),又因为反应开始时c(CH3COOH)>c(HCl),所以与足量锌反应,CH3COOH生成H2的量多。
10.(26-27高二上·吉林长春·阶段检测)Ⅰ.常温下,将10mL、c(H+)相等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。
(1)曲线Ⅱ表示的是___________(填“盐酸”“醋酸”)的变化曲线。
(2)取等体积的a点、b点、c点对应的溶液,分别与0.01mol/LNaOH溶液反应,消耗NaOH溶液的体积最大的是:___________(填“a”、“b”或“c”)。
Ⅱ.已知:pH=-lgc(H+)。25℃时,K(HCN)=1×10-9.2、K(HClO)=1×10-7.5、K(H2CO3)1=1×10-6.4、K(H2CO3)2=1×10-10.2。
(3)在25℃、相同浓度时,CN-、ClO-、中,结合氢离子能力最强的是___________。
(4)在25℃的碳酸溶液中,当pH=5.6时,c()___________(填“>”“=”或“<”)c(H2CO3)。
(5)在25℃时,反应CN-(aq)+(aq)HCN(aq)+(aq)的平衡常数K=___________。
【答案】(1)醋酸 (2)a (3) (4)< (5)
【解析】(1)盐酸是强酸,在水中完全电离;醋酸是弱酸,在水中部分电离。加水稀释会促进醋酸的电离,因此稀释相同倍数时,醋酸溶液中的减小幅度小于盐酸。由图可知,曲线Ⅱ的下降较慢(即较大),故曲线Ⅱ表示醋酸的变化曲线。
(2)初始时盐酸和醋酸的体积和均相等,由于醋酸是弱酸,仅部分电离,故初始醋酸的物质的量浓度远大于盐酸,即醋酸的总物质的量远大于盐酸。a、b两点溶液体积相同,说明稀释倍数相同,稀释过程中溶质的物质的量不变,故a点醋酸的物质的量远大于b点盐酸的物质的量;c点为盐酸进一步稀释得到,其酸的物质的量与b点相同,中和反应消耗NaOH的量取决于酸的总物质的量,故a点消耗NaOH溶液的体积最大。
(3)酸的电离常数越小,说明其酸性越弱,其对应的共轭碱结合的能力就越强。已知电离常数,即的酸性最弱,故其共轭碱结合的能力最强。
(4)碳酸的第一步电离常数。当时,溶液中,则,因此。
(5)反应的平衡常数表达式为,将分子分母同时乘以,可得。
1.(26-27高二上·浙江·阶段检测)溶于水存在多步平衡:① ;② ;③ 。其中、、为各步反应的平衡常数,且[表示的平衡压强],下列说法正确的是
A.恒温加压,增大,减小
B.通入少量,溶液中减小
C.恒温条件下加入少量水,反应②平衡逆向移动
D.数值是,,则溶液中
【答案】D
【解析】A.平衡常数仅由温度和反应本身性质决定,温度不变时,无论压强如何变化,都保持不变,A错误;
B.由反应③的平衡常数表达式可得:,通入少量,会中和使减小,温度不变不变,因此该比值会增大,B错误;
C.反应②的平衡常数可写为,恒温加水时,所有粒子浓度同等程度减小,此时浓度商,平衡会向粒子数增多的正向移动,C错误;
D.将三步平衡常数相乘:,代入、,整理可得,D正确;
故选D。
2.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)常温下,几种弱酸的电离常数如下表所示。
弱酸
电离常数
下列说法正确的是
A.等物质的量浓度的溶液pH关系:
B.向纯净的中逐滴加水,溶液的导电性、的电离度均先增大后减小
C.向溶液中通入过量,发生反应
D.常温下0.1 mol/L 溶液中的电离度约为32.8%
【答案】D
【解析】A.由表中数据可知,、、的电离常数依次减小。相同温度、相同物质的量浓度的一元弱酸,电离常数越大,电离产生的浓度越大,溶液的pH越小,因此三种溶液的pH关系应为,A错误;
B.甲酸的电离平衡为。向纯净的甲酸中逐滴加水,起初甲酸电离产生的离子增多,离子浓度增大,导电性增强;继续大量加水,离子浓度因稀释而减小,导电性减弱,所以导电性先增强后减弱。但加水稀释促进甲酸电离,甲酸的电离度不断增大,不会先增大后减小,B错误;
C.具有强氧化性,具有还原性,二者发生氧化还原反应。氯元素的化合价由+1价降低到−1价,硫元素的化合价由+4价升高到+6价,因此生成和。根据原子守恒和电荷守恒,正确的离子方程式为,C错误;
D.碘酸的电离平衡为。设碘酸的电离度为,忽略水的电离,则平衡时,。由电离常数表达式,代入各平衡浓度的数值得,整理得。由于,取符合实际的根,得,D正确;
故选D。
3.(24-25高二下·浙江衢州·期末)血液中存在酸碱平衡,从而维持血液的pH基本不变,可表示如下:
①;
②;
血红蛋白分子(Hb)也有调节酸碱平衡的作用,可表示为:
③。
已知碳酸的,。下列说法不正确的是
A.若血液pH为7.4,则血液中浓度比大
B.当血液pH降低时,会促进人体更快更多地排出
C.随pH增大,先增大后减小
D.高氧环境中,血红蛋白与结合形成,促使释放
【答案】C
【解析】A.由题知Ka1==4.5×10-7,当pH=7.4时,c(H+)=1×10-7.4,则c()/c(H2CO3)=4.5×100.4>1,说明浓度更大,A正确;
B.pH降低(酸性增强)时,H+增加会通过反应①和②促进CO2生成,身体通过加快呼吸排出CO2以缓解酸中毒,B正确;
C.Ka1=,Ka2=,故原式可化简为Ka1/Ka2≈9574,为常数,与pH无关,因此比值不随pH变化,C错误;
D.高氧环境中,反应③向右移动,HbO2生成并释放H+,D正确;
故选C。
4.(24-25高二上·湖北武汉·期末)室温下,某化学反应可以经过两种机理进行,其示意图如下:
已知是一元弱酸,,溶液中和X始终处于酸碱平衡。反应(1)、(2)均不可逆,总反应速率为(其中和为速率常数)。实验开始时,溶液中X和Y的总浓度均为,在不同pH下测定反应的初始总速率v,结果如下表:
初始溶液pH
0
12
初始总速率
下列说法错误的是
A.时,体系中的X几乎全部以形式存在
B.
C.时,反应初始总速率约为
D.增加体系中的浓度,该反应的总速率增加
【答案】C
【解析】A.时,,根据,得,X几乎全部以形式存在,A正确;
B.时,,总速率近似等于,代入,得,B正确;
C.时,,由的数据得,总速率,远小于,C错误;
D.浓度升高时平衡逆向移动,增大,因,总速率随浓度升高而增大,D正确;
故选C。
5.(1)25 ℃时,a mol·L-1 CH3COOH溶液中c(H+)=10-b mol·L-1,用含a和b的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=________________。
(2)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,实验测得产生气体的体积(V)随时间(t)变化的示意图如图,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__________________________________________。
(3)下表是几种弱酸常温下的电离常数:
CH3COOH
H2CO3
H2S
H3PO4
Ka=1.75×10-5
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka1=1.1×10-7
Ka2=1.3×10-13
Ka1=6.9×10-3
Ka2=6.2×10-8
Ka3=4.8×10-13
①CH3COOH、H2CO3、H2S、H3PO4四种酸的酸性由强到弱的顺序为_______________。
②同浓度的CH3COO-、HCO、CO、S2-结合H+的能力由强到弱的顺序为__________________。
【答案】(1)
(2)Ka(CH3COOH)<Ka(HSCN),在相同温度、相同物质的量浓度和体积的两溶液中,HSCN溶液的c(H+)大于CH3COOH溶液的c(H+),故HSCN与NaHCO3反应速率快
(3)①H3PO4>CH3COOH>H2CO3>H2S
②S2->CO>HCO>CH3COO-
【解析】(1)Ka===。
(3)①根据第一步电离常数可知,四种酸的酸性由强到弱的顺序为H3PO4>CH3COOH> H2CO3>H2S。②酸越弱,其对应酸根离子结合H+的能力越强,故结合H+的能力由强到弱的顺序为S2->CO>HCO> CH3COO-。
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