（人教通用版）2015屆高考化學一輪總復習講義 第一節(jié) 弱電解質的電離平衡和水的電離

第一節(jié)弱電解質的電離平衡和水的電離明考綱要求理主干脈絡1.了解弱電解質在水溶液中的電離平衡。2.了解水的電離、離子積常數(shù)。一、強、弱電解質1本質區(qū)別在水溶液中能否完全電離。2與物質類別的關系(1)強電解質主要包括強酸、強堿、大多數(shù)鹽。(2)弱電解質主要包括弱酸、弱堿、水。3電離方程式的書寫“強等號，弱可逆，多元弱酸分步離”(1)強電解質：如H2SO4：H2SO4=2HSO。(2)弱電解質：一元弱酸，如CH3COOH：CH3COOHHCH3COO。多元弱酸，分步電離，分步書寫且第一步電離程度遠遠大于第二步的電離程度，如H2CO3：H2CO3HHCO、HCOHCO。多元弱堿，分步電離，一步書寫。如Fe(OH)3：Fe(OH)3Fe33OH。(3)酸式鹽：強酸的酸式鹽。如NaHSO4溶液：NaHSO4=NaHSO。弱酸的酸式鹽。如NaHCO3溶液：NaHCO3=NaHCO、HCOHCO。二、弱電解質的電離平衡1電離平衡的建立在一定條件(如溫度、濃度等)下，當弱電解質分子電離成離子的速率和離子結合成弱電解質分子的速率相等時，電離過程就達到平衡。平衡建立過程如圖所示：1 / 162電離平衡的特征3影響電離平衡的外界條件外界條件電離平衡移動方向電離程度變化溫度升高溫度向右移動增大濃度稀釋溶液向右移動增大相同離子加入與弱電解質相同離子的強電解質向左移動減小加入能與電解質離子反應的物質向右移動增大4.電離常數(shù)(1)表達式：對于一元弱酸HA：HAHA，電離常數(shù)K。對于一元弱堿BOH：BOHBOH，電離常數(shù)K。(2)特點：電離常數(shù)只與溫度有關，升溫，K值增大。多元弱酸的各級電離常數(shù)的大小關系是K1K2K3，故其酸性取決于第一步。(3)意義：三、水的電離1電離方程式H2OH2OH3OOH，簡寫為H2OHOH。2室溫下純水中c(H)c(OH)1.0×107_mol/L，pH7，呈中性。3水的離子積在稀溶液中水的離子積KWc(H)·c(OH)，室溫下KW1.0×1014，KW只與溫度有關，升高溫度，KW增大。4水的電離平衡的影響因素(1)溫度：升高溫度，促進水的電離，KW增大；降低溫度，抑制水的電離，KW減小。(2)酸、堿：抑制水的電離。(3)可水解的鹽：促進水的電離。1.判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)(2012·重慶高考)稀CH3COOH加水稀釋，醋酸電離程度增大，溶液的pH減小。()(2)(2012·浙江高考)常溫下將pH3的CH3COOH溶液稀釋到原體積的10倍后，溶液的pH4。()(3)(2012·浙江高考)為確定某酸H2A是強酸還是弱酸，可測NaHA溶液的pH，若pH>7，則H2A是弱酸；若pH<7，則H2A為強酸。()(4)(2012·江蘇高考)水的離子積常數(shù)KW隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是放熱反應。()(5)(2012·山東高考)HClO是弱酸，所以NaClO是弱電解質。()(6)電離平衡右移，電離常數(shù)一定增大。()(7)(2011·天津高考)100時，將pH2的鹽酸與pH12的NaOH溶液等體積混合，溶液顯中性。()(8)(2010·福建高考)常溫下，由0.1 mol·L1一元堿BOH溶液的pH10，可推知BOH溶液電離方程式為BOH=BOH。()(9)(2012·福建高考)中和等體積等物質的量濃度的鹽酸和醋酸所消耗的n(NaOH)相等。()提示：(1)×。加水稀釋后電離程度增大，但c(H)減小，pH升高。(2)×。CH3COOH為弱電解質，不能完全電離，稀釋后繼續(xù)電離，故稀釋10倍后3<pH<4。(3)×。NaHSO4溶液呈酸性H2SO4是強酸，NaHSO3溶液呈酸性H2SO3是弱酸，H2CO3是弱酸但NaHCO3溶液呈堿性。(4)×。水的電離是吸熱過程。(5)×。HClO是弱電解質，而NaClO屬于鹽類，是強電解質。(6)×。如果溫度不變，電離常數(shù)不發(fā)生變化。(7)×。100時pH2的鹽酸濃度為0.01 mol/L，pH12的NaOH濃度為1 mol/L。(8)×常溫下0.1 mol/L的強堿溶液pH13，故題中BOH為弱堿，電離方程式為BOHBOH。(9)。鹽酸、醋酸的物質的量相同，所以消耗的NaOH的物質的量相同。2現(xiàn)有下列物質：硝酸冰醋酸氨水Fe(OH)3NaHCO3(s)Al氯水CaCO3(1)上述物質中屬于強電解質的有_，屬于弱電解質的有_。(2)上述物質中能導電的有_。答案：(2)3CH3COOH稀釋時是否所有粒子濃度都會減??？提示：不是，c(H)、c(CH3COO)減小，但c(OH)增大，因為水的離子積常數(shù)不變，c(H)減小，c(OH)必然增大。4水的離子積常數(shù)表達式KWc(H)·c(OH)中，H和OH一定由水電離出來的嗎？pH2的鹽酸中由水電離出的c(H)與c(OH)之間的關系是什么？提示：不一定由水電離出來，只要有水溶液必定有H、OH，當溶液濃度不大時，總有KWc(H)·c(OH)；在pH2的鹽酸中c(OH)1.0×1012 mol/L，由水電離出的c(H)也等于1.0×1012 mol/L。5在水中加入H2SO4，對水的電離平衡的影響甲、乙兩位同學給出不同說法：甲：c(H)增大，水的電離平衡左移；乙：c(H)增大，H與OH中和，水的電離平衡右移。你認為哪種說法正確？提示：甲的說法正確。水是極弱的電解質，外加電解質電離出的H或OH對水的電離直接產生影響。強弱電解質的判斷方法一、強酸和弱酸的比較1pH2的兩種一元酸x和y，體積均為100 mL，稀釋過程中pH與溶液體積的關系如圖所示。分別滴加NaOH溶液(c0.1 mol/L)至pH7，消耗NaOH溶液的體積為Vx、Vy，則()Ax為弱酸，Vx<VyBx為強酸，Vx>VyCy為弱酸，Vx<Vy Dy為強酸，Vx>Vy解析：選C由圖像可知x稀釋10倍，pH變化1個單位(從pH2變?yōu)閜H3)，故x為強酸；而y稀釋10倍，pH變化小于1個單位，故y為弱酸，A、D錯誤；pH都為2的x和y，前者物質的量濃度為0.01 mol/L，而后者大于0.01 mol/L，故滴加NaOH溶液中和至溶液為中性時，后者消耗堿溶液的體積大，C正確，D錯誤。2相同體積、相同pH的某一元強酸溶液和某一元中強酸溶液分別與足量的鋅粉發(fā)生反應，下列關于氫氣體積(V)隨時間(t)變化的示意圖正確的是()解析：選C本題考查弱電解質的電離平衡，意在考查考生分析圖像的能力。pH相同的一元中強酸的物質的量濃度大于一元強酸的物質的量濃度，所以加入足量鋅粉最終產生氫氣的量，一元中強酸多，反應過程中，未電離的中強酸分子繼續(xù)電離，使得溶液中H濃度比強酸大，反應速率是中強酸大于強酸。二、強弱電解質的判斷3醋酸是電解質，下列事實能說明醋酸是弱電解質的組合是()醋酸與水能以任意比互溶醋酸溶液能導電醋酸溶液中存在醋酸分子0.1 mol/L醋酸溶液的pH比0.1 mol/L鹽酸的pH大醋酸能和碳酸鈣反應放出CO20.1 mol/L 醋酸鈉溶液pH8.9大小相同的鋅粒與相同物質的量濃度的鹽酸和醋酸溶液反應，開始醋酸產生H2速率慢ABC D解析：選C醋酸溶液中存在CH3COOH分子，說明醋酸部分電離，存在電離平衡，是弱電解質，正確。0.1 mol/L醋酸溶液的pH比0.1 mol/L鹽酸大，說明醋酸溶液中c(H)小于鹽酸，是弱電解質，正確。0.1 mol/L CH3COONa溶液pH8.9，說明CH3COO發(fā)生了水解，CH3COOH是弱電解質，正確。相同物質的量濃度的鹽酸和醋酸溶液與Zn反應，醋酸反應慢，說明其中c(H)小，是弱電解質，正確。4(2013·聊城模擬)25 時，0.1 mol/L的HA溶液中1010,0.01 mol/L的BOH溶液pH12。請回答下列問題：(1)HA是_(填“強電解質”或“弱電解質”，下同)，BOH是_。(2)HA的電離方程式是_。解析：0.1 mol/L的HA溶液中1010，則c(H)0.01 mol/L，則HA為弱酸。001 mol/L BOH溶液中，pH12，c(OH)0.01 mol/L故BOH為強堿。答案：(1)弱電解質強電解質(2)HAHA1同濃度、同pH強酸與弱酸的比較濃度均為0.01 mol·L1的強酸HA與弱酸HBpH均為2的強酸HA與弱酸HBpH或物質的量濃度2pHHA<pHHB濃度：0.01 mol·L1c(HA)<c(HB)開始與金屬反應的速率HA>HBHAHB體積相同時與過量的堿反應時消耗堿的量HAHBHA<HB體積相同時與過量活潑金屬反應產生H2的量HAHBHA<HBc(B)大小c(A)>c(B)c(A)c(B)分別加入固體NaA、NaB后pH變化HA：不變HA：不變HB：變大HB：變大加水稀釋10倍后3pHHA<pHHB3pHHA>pHHB>2溶液的導電性HA>HBHAHB水的電離程度HA<HBHAHB2.判斷強、弱電解質的三個角度(1)從是否完全電離的角度判斷在溶液中強電解質完全電離，弱電解質部分電離。據(jù)此可以判斷HA是強酸還是弱酸的方法有：方法結論測定一定濃度的HA溶液的pH若測得0.1 mol/L的HA溶液的pH1，則HA為強酸；若pH1，則HA為弱酸跟同濃度的鹽酸比較導電性導電性和鹽酸相同時為強酸，比鹽酸弱時為弱酸跟同濃度的鹽酸比較和鋅反應的快慢反應快慢相同時為強酸，比鹽酸慢時為弱酸(2)從是否存在電離平衡的角度判斷在水溶液中，強電解質不存在電離平衡，弱電解質存在電離平衡，在一定條件下電離平衡會發(fā)生移動。據(jù)此可以判斷HA是強酸還是弱酸的方法有：從一定pH的HA溶液稀釋前后pH的變化判斷。如將pH3的HA溶液稀釋100倍后，再測其pH，若pH5，則為強酸，若pH5，則為弱酸。從升高溫度后pH的變化判斷。若升高溫度，溶液的pH明顯減小，則是弱酸。因為弱酸存在電離平衡，升高溫度時，電離程度增大，c(H)增大。而強酸不存在電離平衡，升高溫度時，只有水的電離程度增大，pH變化幅度小。從等體積等pH的HA溶液與鹽酸溶液分別與過量的鋅反應生成H2的量判斷：用排水法收集H2，若兩種溶液生成H2的量相等，則HA為強酸；若HA溶液與鋅反應生成H2的量多，則HA為弱酸。(3)從酸根離子是否能發(fā)生水解的角度判斷強酸根離子不水解，弱酸根離子易發(fā)生水解。據(jù)此可以判斷HA是強酸還是弱酸。如可直接測定NaA溶液的pH：若pH7，則HA是強酸；若pH7則HA是弱酸。外界條件對弱電解質(含水)電離平衡的影響一、外界條件對電離平衡移動措施或結果的判斷5(2013·新課標卷)短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其簡單離子都能破壞水的電離平衡的是()AW2、XBX、Y3CY3、 Z2 DX、Z2解析：選C根據(jù)“短周期元素”、“原子序數(shù)依次增大”和選項中離子所帶的電荷數(shù)，可以判斷出四種元素對應的離子分別是O2、Na、Al3和S2，其中Na對水的電離平衡無影響，故排除A、B、D，選C。625時，相同物質的量濃度的下列溶液：NaClNaOHH2SO4(NH4)2SO4，其中水的電離程度按由大到小順序排列的一組是()A>>> B>>>C>>> D>>>解析：選C無影響；抑制水的電離，且H濃度大抑制作用更強；促進水的電離。7已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在電離平衡：CH3COOHCH3COOH，要使溶液中c(H)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是()(1)加少量燒堿(2)升高溫度(3)加少量冰醋酸 (4)加水A(1)(2) B(2)(4)C(2)(3)(4) D(1)(4)解析：選B由Ka·c(CH3COO)，溫度不變時，若使增大，必使c(CH3COO)減小，其中(1)(3)使c(CH3COO)增大，(4)使c(CH3COO)減小；升溫時，CH3COOHCH3COOH，平衡正移，c(H)增大，c(CH3COOH)減小，一定增大。8(2013·廣州模擬)已知25時，0.1 mol·L1某一元酸HA在水中有0.1%發(fā)生電離，下列敘述錯誤的是()A該溶液的pH4B升高溫度，溶液的pH增大C將一定體積的此酸加水稀釋，c(H)減小DHA電離出的c(H)約為水電離出的c(H)的106倍解析：選B溶液中存在HAHA，c(H)0.1 mol·L1×0.1%1.0×104 mol·L1，則該溶液的pH4，A項正確；弱酸HA電離時吸熱，升高溫度，HA的電離程度增大，溶液的pH減小，B項錯誤；該酸為弱酸，在稀釋的過程中n(H)增大，但c(H)減小，C項正確；D項，水電離出的H與OH濃度相等，溶液中c(OH)KW/c(H)1.0×1010 mol·L1，HA電離出的H濃度與水電離出的H濃度之比為104/1010106，D項正確。二、利用平衡常數(shù)(或離子積常數(shù))進行推理判斷925時，水中存在電離平衡：H2OHOHH>0。下列敘述正確的是()A將水加熱，KW增大，pH不變B向水中加入少量NaHSO4固體，c(H)增大，KW不變C向水中加入少量NaOH固體，平衡逆向移動，c(OH)降低D向水中加入少量NH4Cl固體，平衡正向移動，c(OH)增大解析：選BA項促進水的電離，KW增大，pH減小但水仍呈中性；C項加入NaOH固體，c(OH)增大，D項加入NH4Cl促進水的電離，c(OH)減小。10(2013·長沙模擬)室溫下向10 mL pH3的醋酸溶液中加水稀釋后，下列說法正確的是()A溶液中導電粒子的數(shù)目減少B溶液中不變C醋酸的電離程度增大，c(H)亦增大D再加入10 mL pH11的NaOH溶液，混合液pH7解析：選B在醋酸溶液中存在電離平衡：CH3COOHCH3COOH，加水稀釋，平衡右移，n(CH3COO)、n(H)增大，但c(CH3COO)、c(H)均減小，A、C錯誤；醋酸的電離常數(shù)K，水的離子積KWc(OH)·c(H)，溫度不變，上述兩常數(shù)均不變，由K÷KW可知B正確；醋酸為弱酸，pH3的醋酸的濃度遠遠大于pH11的NaOH溶液的濃度，二者等體積混合，溶液呈酸性。外界條件對弱電解質電離平衡影響的分析電離平衡屬于化學平衡，受外界條件如溫度和濃度等因素的影響，其移動的規(guī)律遵循勒夏特列原理。(1)以NH3·H2O的電離為例。改變條件平衡移動方向c(OH)c(NH)電離程度微熱(設溶質不揮發(fā))向右增大增大增大通少量HCl氣體向右減小增大增大加少量NaOH固體向左增大減小減小加少量NH4Cl固體向左減小增大減小加水稀釋向右減小減小增大(2)以CH3COOH(可表示為HAc)CH3COOHH0為例。改變條件平衡移動方向n(H)c(H)c(Ac)c(HAc)電離程度()導電能力Ka加水稀釋向右增大減小減小減小增大減弱不變加少量冰醋酸向右增大增大增大增大減小增強不變通HCl(g)向左增大增大減小增大減小增強不變加NaOH(s)向右減小減小增大減小增大增強不變加CH3COONa(s)向左減小減小增大增大減小增強不變加鎂粉向右減小減小增大減小增大增強不變升高溫度向右增大增大增大減小增大增強增大(3)以H2OHOHH>0為例(“”表示平衡右移，“”表示平衡左移，“”表示增大，“”表示降低，“”表示不變)。條件變化升高溫度加酸加堿加強酸弱堿鹽加強堿弱酸鹽移動方向c(H)c(OH)KW水電離產生的c(H)或c(OH)的計算11(2011·四川高考)25°C時，在等體積的pH0的 H2SO4溶液、0.05 mol/L的Ba(OH)2溶液、pH10的Na2S溶液、pH5的NH4NO3溶液中，發(fā)生電離的水的物質的量之比是()A1101010109B155×1095×108C1201010109D110104109解析：選ApH0的 H2SO4溶液中c(H)1 mol/L，c(OH)1014 mol/L，H2SO4溶液抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c(H)1014 mol/L；0.05mol/L的Ba(OH)2溶液中c(OH)0.1 mol/L，c(H)1013 mol/L，Ba(OH)2溶液抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c(H)1013 mol/L；pH10的Na2S溶液促進H2O的電離，由H2O電離出的c(H)104 mol/L；pH5的NH4NO3溶液促進H2O的電離，由H2O電離出的c(H)105mol/L。4種溶液中電離的H2O的物質的量等于H2O電離產生的H的物質的量，其比為101410131041051101010109。12常溫下，求算下列溶液中H2O電離的c(H)和c(OH)。(1)pH2的H2SO4溶液c(H)_，c(OH)_。(2)pH10的NaOH溶液c(H)_，c(OH)_。(3)pH2的NH4Cl溶液c(H)_。(4)pH10的Na2CO3溶液c(OH)_。答案：(1)1.0×1012 mol/L1.0×1012 mol/L(2)1.0×1010 mol/L1.0×1010 mol/L(3)1.0×102 mol/L(4)1.0×104 mol/L13常溫下，有下列水溶液：pH0的鹽酸0.5 mol·L1的鹽酸0.1 mol·L1的NH4Cl溶液0.1 mol·L1的NaOH溶液0.5 mol·L1的NH4Cl溶液，以上溶液中，水電離的c(H)由大到小的順序是_。解析：屬于酸溶液的有、，其中c(H)較大；屬于鹽溶液的有、，其中酸性較強；屬于堿溶液的有，因鹽的水解促進水的電離，酸、堿的電離抑制水的電離，故水電離出的c(H)由大到小的順序為>>>>。答案：>>>>計算水電離產生的c(H)或c(OH)，要注意溶質對水電離的促進或抑制，并明確c(H)或c(OH)的來源。1中性溶液c(OH)c(H)107 mol/L。2溶質為酸的溶液(1)來源：OH全部來自水的電離，水電離產生的c(H)c(OH)。(2)實例：如計算pH2的鹽酸溶液中水電離出的c(H)，方法是先求出溶液的c(OH)KW/1021012(mol/L)，即水電離出的c(H)c(OH)1012 mol/L。3溶質為堿的溶液(1)來源：H全部來自水的電離，水電離產生的c(OH)c(H)。(2)實例：如計算pH12的NaOH溶液中水電離出的c(OH)，方法是先求出溶液的c(H)1012 (mol/L)，即水電離出的c(OH)c(H)1012 mol/L。4水解呈酸性或堿性的鹽溶液(1)pH5的NH4Cl溶液中H全部來自水的電離，則水電離的c(H)105 mol/L，c(OH)109 mol/L，是因為部分OH與部分NH結合；(2)pH12的Na2CO3溶液中OH全部來自水的電離，由水電離出的c(OH)102 mol/L。以“弱酸的電離平衡常數(shù)”為載體串聯(lián)弱電解質的相關知識高考載體(2013·上海卷T18改編)部分弱酸的電離平衡常數(shù)如下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3電離平衡常數(shù)(25)K1.77×104K4.9×1010K14.3×107K25.6×1011知識串聯(lián)設計(1)依據(jù)表格中三種酸的電離常數(shù)，判斷三種酸酸性強弱的順序為_。(2)向NaCN溶液中通入CO2氣體能否制得HCN？若能寫出反應的化學方程式？(3)同濃度的HCOO、HCO、CO、CN結合H的能力由強到弱的順序是_。(4)0.1 mol/L HCOOH溶液升高溫度，HCOOH的電離程度如何變化？加水稀釋，如何變化？ (5)pH4的HCOOH和NH4Cl溶液中，水的電離程度相同嗎？ (6)試用兩種最常用的方法判斷常溫下HCOOH是一種弱酸？答案：(1)HCOOHH2CO3HCN(2)能；NaCNH2OCO2=HCNNaHCO3(3)COCNHCOHCOO(4)升高溫度，能促進HCOOH的電離。加水稀釋，增大，加水稀釋，Ka不變，c(HCOO)減小，故增大(5)不相同(6)方法、配制0.01 mol/L的HCOOH溶液，測其pH，若pH>2，則證明HCOOH為弱酸；方法、配制少量HCOONa溶液，則其pH，若pH>7，則證明HCOOH為弱酸。 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！