考点31电离平衡

1.复习重点

1.强、弱电解质的概念及电离方程式的书写;

2.弱电解质的电离平衡;电离平衡常数。

2.难点聚焦

(一)强电解质、弱电解质

 1.相互关系

 

                  否――非电解质

   化合物                   是――强电解质

                  能         

                            否――弱电解质

热或水的作用

 电解质         自由移动离子

 

           电离       

思考:一种物质的水溶液能导电,原物质一定是电解质吗?

分析:不一定!关键要分清发生电离散是否要原物质本身。有可能溶于水时就发生了化学变化

如(1)Cl2      氯水

        ↓               ↓

即不是电解质         HCl.HclO

又不是非电解质       发生电离

(2)CO2     碳酸溶液

      ↓                 ↓

 非电解质            H2CO3电离

(3)Na2O    NO2OH溶液

      ↓                ↓ 

虽不是本身电离子        NaOH电离

但可在熔融态电

离,故它属强电

解质

2.比较强、弱电解质

 

强电解质

弱电解质

电离程度

完全

部分

电离平衡

不、不可逆

有、可能

过程表示

溶液中存在的微粒

(水分子不计)

====

只有电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子

即有电离出的阴、阳离子(少部分),又有电解质分子(大部分)。

电离方程式

H2SO4====2H++SO42―

CaCl2====Ca2++2Cl―

NH3?H2O       NH4++OH―

H2S      H++HS―,HS―      H++S2―

实例

绝大多数的盐(包括难溶性盐);

强酸:H2SO4、HCl、HclO4等;

强碱:Ba(OH)2、Ca(OH)2等。

 

注意:多元强酸电离一步完成且完全

如  HnA====Nh++An―

而多元弱酸的电离是分步进行的,且第二步电离比第一步电离困难,第三步电离比第二步电离更困难,但每步电离都存在相应的电离平衡,因此应分步书写电离方程式。例如磷酸的电离方程式应写三步:

H3PO4      H++H2PO4―,  H2PO4―      H++HPO42―      HPO42―    H++PO43―,不能合并成H3PO4      3H++PO43―。由于磷酸溶液中的[H+]主要由第一步电离决定,因此磷酸的电离方程式有时也可只写第一步。

对HnA弱酸而言,电离方程式可只考虑:

HnA        H++Hn+A―

想一想:为什么多元的酸电离下一步比上一步困难,电离程度小得多,甚至可忽略?

(二)弱电解质的电离平衡

(1)概念

弱电解质的电离平衡是指在一定条件下(湿度、浓度),弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等的状态。

(2)特点

①动――动态平衡:V(闻子化)=V(分子化)≠0。在电离方程式中用“      ”表示。

②定――平衡时各组成成分一定,即平衡时溶液中离子浓度和分子浓度保持不变

③变――条件改变,平衡被打破。

(3)影响电离平衡的因素

与化学平衡一样,外界条件的改变也会引起移动.

以0.1mol/1 CH3COOH溶液为例:

 

项目

  变化

项目

加水

升温

加入固体

NaOH

加入无水

CH3COONa

通入气体

HCl

加入等浓度的CH3COOH

平衡移动

右移

右移

右移

左移

左移

不移动

H+的物质的量(mol)

增大

增大

减小

减小

增大

增大

[H+]浓度(mol)

减小

增大

减小

减小

增大

不变

PH值

增大

减小

增大

增大

减小

不变

导电能力

减弱

增强

增强

增强

增强

不变

 

 

(三)电解质溶液导电能力的强弱与电解质强弱影响溶液导电能力的因素:

①自由移动离子浓度的大小。(主要决定因素)湿度一定,离子浓度越在,导电能力越强。

②湿度:湿度越高,导电能力越强。(与金属导电相反)

③离子电荷数:电荷数越高,导电能力越强。

由此可知:强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质强。

如  较浓醋酸的导电能力可比极稀HCl溶液强。 CaCO3虽为强电解质,但溶于水所得溶液极稀,导电能力极差。

思考:若在某溶液中加入一种物质,出现沉淀,则溶液的导电能力一定减弱吗?(湿度不变)

分析:不一定。关键要看溶液中离子浓度有无显著变化。如:

(1)若在H2SO4溶液中加Ba(OH)2,因生成BaSO4沉淀和极难电离的水,使溶液中离子浓度降低,导电能力降低。

(2)若在H2SO4溶液中加BaCl2,虽有沉淀BaSO4生成,但同时生成了HCl,相当于1molSO42―被2molCl―代替,故导电能力有所增强。

(3)若在HCl溶液中加AgNO3,则导电能力几乎不变。

(四)水的电离平衡

1.  实验证明,纯水微弱的导电性,是极弱的电解质:

2.  25℃1LH2O的物质的量n(H2O)==55.6(mol)共有10―7mol发生电离

H2O       H++OH―

   起始(mol)  55.6       0    0

  电离(mol) 10―7        10―7   10―7

  平衡(mol)55.6-10―7     10―7   10―7

   25℃[H+]?[OH―]= 10―7=10―14=Kw的离子积常数。

2.影响Kw的因素

Kw与溶液中[H+]、[OH―]无关,与湿度有关。

水的电离为吸热过程,所以当湿度升高时,水的电离程度增大,Kw也增大。

例如100℃,1LH2O有10―6mol电离,此时水的离子积常数为Kw=10―6?10―6=10―12.

3.影响水的电离平衡因素

(1)湿度,升湿度促进水的电离,降温则相反

(2)向纯水中引入H+或OH―,会抑制水的电离

(3)向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子,将促进水的电离,此乃为盐类水解的实质。

3.  酸、碱、盐溶液中水电离的定量计算。(列表比较如下:)

 

[H+]水与[OH―]水关系

x的计算式

室温x值

对水电离影响

纯水

 

 

 

 

 

[H+]水=[OH―]水

x=

x=1×10―7mol/L

对水电离影响

酸溶液

x=

x<1×10―7mol/L

 

碱溶液

x=

抑制

正

盐

溶

液

强酸弱碱盐

强碱弱酸盐

强碱强酸盐

x=[H+]

x>1×10―7mol/L

促进

x=[OH―]

x=

x=1×10―7mol/L

无

注[H+]水、[OH―]水指水电离出的H+、OH―浓度

 [H+]水、[OH―]指指溶液中的H+、OH―浓度

由上表可得重要规律:

(1)在任意湿度、任意物质的水溶液中(含纯水)的水本身电离出的[H+]水≡[OH―]水

(2)酸和碱对水的电离均起抑制作用

①只要碱的pH值相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等,碱也同理。

②若酸溶液的pH值与碱溶液的pOH值相等,则两种溶液中水的电离度相等。

如pH=3的盐酸溶液与pH=11的氨水溶液在室温下,由水电离出的

    [H+]水=[OH―]水==10―11mol/L

(3)在凡能水解的盐溶液中,水的电离均受到促进,且当强酸弱的碱盐的pH和强碱弱酸盐的pOH值相等时(同一湿度),则促进程度相等。

(4)较浓溶液中水电离出[H+]的大小:

①酸溶液中[OH―]等于水电离的[H+]

②碱溶液中[H+]等于水电离的[H+]

③强酸弱碱盐溶液中的[H+]等于水电离出[H+]

④强碱弱酸盐溶液中的[OH―]等于水电离出的[H+]

如pH=4的NH4Cl溶液与pH=10的NaAc溶液中,(室温)由水电离出的

[H+]水=[OH―]水==10―4mol/L

3.例题精讲

例1.下列四种溶液中,由水电离出的[H+]之比(依次)为(    )

①pH=0的盐酸  ②0.1mol/L的盐酸 ③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液

(A)1 :10 :100 :1000      (B)0 :1 :12 :11

(C)14 :13 :12 :11        (D) 14 :13 :2 :3

解析①[H+]=1mol/L     [H+]水=[OH―]=1×10―14mol/L

②[H+]=1mol/L      [H+]水==1×10―13mol/L

③[OH―]=1×10―2mol/L    [H+]水==1×10―12mol/L

④[OH―]=1×10―3mol/L    [H+]水==1×10―11mol/L

 

例2.某湿度下,纯水中的[H+]=2×10―7mol/L,则此时[OH―]=______,若湿度不变,滴入稀硫酸使[H+]=5×10―6mol/L,则[OH―]=_______,由水电离出[H+]为,该纯水的PH值_______(填>、<、==

解析

纯水中  H2O       H++OH―

  mol/L       2×10―7    2×10―7

加酸后,水的电离平衡逆向移动,使[OH―]减小,可由Kw、[H+]求出[OH―],此湿度下Kw值为2×10―7 ×2×10―7= 4×1―14

[OH―]==8×10―9mol/L

由水电离的[H+]=[OH―]=8×10―11mol/L

该湿度下Ph= -lg×10―7= 7?lg2<7.

 

例3.常温下某溶液中,由水电离出的[H+]为1×10―12mol/L,该溶液中一定能大量共存的离子组是(    )

A.K+、Na+、SO42―、NO3―      B.Na+、K+、S2―、CO32―   

C.Fe2+、Mg2+、Cl―、SO42―     D.NH4+、Cl―、K+、SO32―

解析   常温、由水电离出的[H+]=×10―11mol/L<1×10―7mol/L说明水的电离受到抑制。此溶液可能是pH=1酸溶液,也可能为pH=13的碱溶液,选项B、D中的S2―、CO32―、SO32―不能存在于强酸性溶液中,C中的Fe2+、Mg2+、D中的NH42+、D中的NH4+与OH―均不能大量存共存,故本题答案A。

例4.在图(1)所示的装置中,烧杯中盛放的是Ba(OH)2溶液,当从滴定管中逐渐加入某种溶液(A)时,溶液的导电性的变化趋势如图(2)所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              图1                              图2

该根据离子反应的特点分析:A溶液中含有的溶质可能是_________或__________(至少写出两种),并写出相应的离子反应的离子方程式:

________________________________、____________________________

解析:从图2可分析知,随着A的加入溶液导电能力迅速降低,说明A必定能与Ba(OH)2发生反应,使溶液中离子浓度变得极小,故不仅与Ba2+反应转化为沉淀,还要与OH―反应生成水或其它弱电解质,当反应完全后,过量A的加入,导电能力又显著上升,说明A应为强电解质,故A可能是H2SO4或CuSO4或MgSO4或(NH4)2SO4等。

离子方程式:2H++SO42―+Ba2++2OH―=BaSO4↓+2H2O

            Mg2++SO42―+Ba2++2OH―=BaSO4↓+Mg(OH)2

想一想:A可否为Na2SO4或H2CO3溶液?为什么?

 

4.实战演练

一、选择题(

1.(2001年全国高考题)在含有酚酞的0.1 mol?L-1氨水中加入少量的NH4Cl晶体,则溶液颜色?

A.变蓝色                                                 B.变深?

C.变浅                                              D.不变?

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2.当不考虑水的电离时,在氢硫酸溶液中,下列的离子浓度关系中正确的是?

A.c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)?

B.c(H+)=c(HS-)+c(S2-)?

C.2c(S2-)=c(H+)?

D.c(S2-)=c(HS-)?

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3.在无土栽培中,需配制一定量含50 mol NH4Cl,24 mol K2SO4的营养液。若用KCl,NH4Cl和(NH4)2SO4三种固体为原料来配制,三者的物质的量依次是(单位为mol)?

A.2,64,24                                                 B.48,2,24?

C.32,50,12                                        D.16,50,24?

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4.在浓度均为1 mol?L-1的(NH4)2SO4、(NH4)2CO3、(NH4)2Fe(SO4)2三种溶液中,若测得其中c(NH)分别为a、b、c(mol?L-1),则下列判断正确的是?

A.a=b=c                                            B.c>a>b

C.b>a>c                                         D.a>c>b

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5.甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是?

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A.1 mol?L-1的甲酸溶液的c(H+)约为0.01 mol?L-1

B.甲酸与水以任意比例互溶?

C.10 mL 1 mol?L-1甲酸恰好与10 mL 1 mol?L-1NaOH溶液完全反应?

D.在相同条件下,甲酸的导电性比一元强酸溶液的弱?

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6.用水稀释0.1 mol?L-1氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是?

A.c(OH-)/c(NH3?H2O)?

B.c(NH3?H2O)/c(OH-)?

C.c(H+)和c(OH-)的乘积?

D.OH-的物质的量?

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7.下列各电离方程式中书写正确的是?

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A.CH3COOHH++CH3COO-?

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B.KHSO4K++H++SO

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C.Al(OH)3Al3++3OH-?

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D.NaH2PO4Na++H2PO

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8.当溶液中HS-+H2OS2-+H3O+达到平衡时,欲使c(S2-)增大,应加入

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A.Cu2+                                              B.CO

C.H2O                                               D.HCl

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9.在RNH2?H2ORNH+OH-形成的平衡中,要使RNH2?H2O的电离程度及c(OH-)都增大,可采取的措施是?

A.通入HCl  ?                                B.加少量NaOH固体?

C.加水?                                                 D.升温

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二、非选择题(共55分)?

10.(12分)用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是:?

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甲:①称取一定质量的HA配制0.1 mol?L-1的溶液 100 mL;②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。?

乙:①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100 mL;②分别取这两种溶液各10 mL,加水稀释为100 mL;③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。?

(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是                     。

(2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH        1(选填>、<、=)。

乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是               (多选扣分)?

a.装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;?

b.装HA溶液的试管中放出H2的速率快;?

c.两个试管中产生气体速率一样快:?

(3)请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处。?

(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。

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11.(9分)如下图,在一烧杯中盛有200 mL 0.1 mol?L-1的H3PO4溶液,同时一光滑小球悬浮在液体中间。?

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(1)合上电键K时,电流计指针向               边偏转。?

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(2)向烧杯里逐滴滴入0.4 mol?L-1的Ba(OH)2溶液至刚好完全反应,可观察到的现象有:

①                   ,②                ,③                       。

(3)磷酸可用磷矿石[Ca3(PO4)2]来制取,写出该反应的化学方程式:           

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12.(12分)已知多元弱酸在水溶液中的电离是分步进行的,且第一步电离程度大于第二步电离程度,第二步电离程度远大于第三步电离程度……?

今有HA、H2B、H3C三种一元、二元、三元弱酸,根据“较强酸+较弱酸盐=较强酸盐+较弱酸”的反应规律,它们之间能发生下列反应:?

①HA+HC2-(少量)===A-+H2C-?

②H2B(少量)+2A-===B2-+2HA?

③H2B(少量)+H2C-===HB-+H3C?

回答下列问题:?

(1)相同条件下,HA、H2B、H3C三种酸中酸性最强的是               。

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(2)A-、B2-、C3-、HB-、H2C-、HC种离子中,最易结合质子的是           ,最难结合质子的是                    。

(3)判断下列反应的离子方程式中正确的是(填写标号)                    。

A.H3C+3A-===3HA+C3-

B.HB-+A-===HA+B2-?

C.H3C+B2-===HB-+H2C-?

(4)完成下列反应的离子方程式。?

A.H3C+OH-(过量)                          ;

B.HA(过量)+C3-                           。

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13.(8分)在稀氨水中存在平衡:NH3+H2ONH+OH-,如进行下列操作,则NH3、NH、H+、OH-浓度如何变化?试用“增大”“减小”“不变”填写。?

(1)通适量HCl气体时,c(NH3)             ,c(H+)             。

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(2)加入少量NaOH固体时,c(NH)             ,c(OH-)             。?

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(3)加入NH4Cl晶体时,c(NH)             ,c(OH-)             。?

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14.(8分)在a、b两支试管中,分别装上形态相同、质量相等的一颗锌粒,然后向两支试管中分别加入相同物质的量、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a           于b,反应完毕后生成气体的总体积是a        b,原因是                                             。

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15.(6分)为测定人呼出气体中二氧化碳的含量,将1000 mL呼出的气体通入50.0 mL氢氧化钡溶液中,使其完全吸收,过滤后取20.0 mL澄清溶液,用0.100 mol?L-1盐酸滴定,当耗去20.4 mL盐酸时恰好完全反应。另取20.0 mL原氢氧化钡溶液,用同种盐酸滴定,耗去36.4 mL盐酸时,恰好反应完全。试计算人呼出气体中二氧化碳的体积百分含量(气体体积在标准状况下测定)。

 

 

试题详情

一、1.解析:c(NH)增大,平衡逆向移动。

答案:C

2.A  3.B  4.B  5.AD  6.B  7.A  8.B  9.D?

二、10.(1)100 mL容量瓶?

(2)>  b?

(3)配制pH=1的HA溶液难以实现,不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同。

(4)配制NaA溶液,测其pH>7,即证明HA是弱电解质。?

11.(1)右?

(2)①小球下沉到烧杯底部  ②产生白色沉淀  ③电流计指针偏转幅度不断变小,最后指针回到中央?

(3)Ca3(PO4)2+3H2SO4===2H3PO4+3CaSO4?

12.(1)H2B  (2)C3-  HB-  (3)BC?

(4)H3C+3OH-===C3-+3H2O?

2HA+C3-===2A-+H2C-

13.(1)减小  增大  (2)减小  增大  (3)增大  减小?

14.(1)都产生气泡,Zn溶解  a产生气泡、Zn溶解速度都快  HCl完全电离,HCl中的c(H+)大于CH3COOH中的c(H+)?

(2)大  等于  a中c(H+)大于b中的c(H+),而酸的总量相等

15.4.48%?