2020届高考化学二轮复习弱电解质的电离平衡学案

【知识精讲】
一、体系构建

二、弱电解质的电离平衡
1.弱电解质
(1)概念

(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物，弱电解质主要是某些共价化合物。
2.弱电解质的电离概念
(1)电离平衡的建立
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.外因对电离平衡的影响
(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。
(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。如：
以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例，填写外界条件对CH3COOHCH3COO－＋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
三、电离平衡常数
1.表达式
(1)一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为Ka＝。
(2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Kb＝。
2.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。
3.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)影响因素
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。
四、强酸(碱)与弱酸(碱)的比较
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

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

【典题精练】
考点1、弱电解质的电离平衡特点
1．在醋酸溶液中，CH3COOH的电离达到平衡的标志是(　　)
A．溶液显电中性
B．溶液中无CH3COOH分子
C．氢离子浓度恒定不变
D．c(H＋)＝c(CH3COO－)
解析：溶液中存在的电离平衡有：CH3COOHCH3COO－＋H＋，H2OH＋＋OH－，阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数永远相等，与是否达到电离平衡无关，A错；CH3COOH是弱电解质，溶液中一定存在CH3COOH分子，B错；依据电离方程式，不管是否达到平衡，都有c(H＋)>c(CH3COO－)，所以D错；氢离子浓度恒定不变时，电离达到平衡，所以C对。
答案：C

考点2、考查外界条件对电离平衡的影响
例2．在0.1 mol·L－1 NH3·H2O溶液中存在如下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。下列叙述中正确的是(　　)
A．加入少量浓盐酸，盐酸与NH3反应生成NH4Cl，使NH3浓度减小，NH浓度增大，平衡逆向移动
B．加入少量NaOH固体，OH－与NH结合生成NH3·H2O，使NH浓度减小，平衡正向移动
C．加入少量0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液，电离平衡常数不变，溶液中c(OH－)减小
D．加入少量MgSO4固体，溶液pH增大
解析：A选项，加入少量浓盐酸，首先发生H＋＋OH－===H2O，使OH－浓度降低，平衡正向移动；B选项，加入少量NaOH固体，使OH－浓度升高，平衡逆向移动；C选项，温度不变，Kb不变，使NH浓度升高，平衡逆向移动，溶液中c(OH－)减小；D选项，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，溶液中c(OH－)减小，溶液pH减小。
答案：C
名师点睛：电离平衡属于动态平衡，当外界条件改变时，弱电解质的电离平衡会发生移动，平衡移动遵循勒夏特列原理。
考点3、考查电离平衡常数的影响因素及应用
例3．下列关于电离常数的说法正确的是(　　)
A．电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大
B．CH3COOH的电离常数表达式为Ka＝
C．电离常数只受温度影响，与浓度无关
D．向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，电离常数减小
解析：A．电离常数与弱电解质浓度无关，只与电解质本身的强弱和所处温度有关，错误。B.电离常数是弱电解质达到电离平衡时，电离产生的离子浓度的乘积与未电离的电解质分子的浓度之比。因此CH3COOH的电离常数表达式为Ka＝，错误。C.电离需要吸收能量，所以电离常数只受温度影响，与浓度无关，正确。D.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，电离平衡逆向移动，c(H＋)减小，c(CH3COO－)增大，但是电离常数不变，错误。
答案：C
名师归纳：电离常数的4大应用
(1)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。
(2)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。
(3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。
(4)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，考题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。
考点4、考查电离平衡常数的计算
4．(1)在25℃下，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH)＝c(Cl－)，则溶液显____________(填“酸”、“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb__________。
(2)①已知常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO＋H＋的平衡常数K1＝____________。(已知10－5.60＝2.5×10－6)
②已知H2CO3的第二级电离常数K2＝5.6×10－11，HClO的电离常数K＝3.0×10－8，写出下列条件下所发生反应的离子方程式：
a．少量Cl2通入到过量的Na2CO3溶液中：__________________________________。
b．Cl2与Na2CO3按物质的量之比1∶1恰好反应：__________________________________。
c．少量CO2通入到过量的NaClO溶液中：__________________________________。
解析：(1)氨水与盐酸等体积混合后的溶液中电荷守恒关系式为c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因c(NH)＝c(Cl－)，故有c(H＋)＝c(OH－)，溶液显中性。Kb＝c(NH)·c(OH－)/c(NH3·H2O)＝(0.005 mol·L－1×10－7 mol·L－1)/(a/2 mol·L－1－0.005 mol·L－1)＝10－9/(a－0.01) mol·L－1。
(2)①K1＝＝＝4.2×10－7。
②按题给的量的关系书写即可，但应注意因K2(H2CO3)②>④>③
D．V1 L④与V2 L①混合，若混合后溶液pH＝7，则V1c(OH－)，B正确；分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的pH均为10，但稀释氨水使平衡NH3·H2ONH＋OH－右移，使①pH>10，同理醋酸稀释后pHV2，D错误。
答案：D
名师助学：我们在做有关强酸、弱酸、强碱、弱碱的试题时，不妨用假设法给自己搭建一个平台，用这个平台进行分析。如2题中的C选项，分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的pH均为10，然后再根据平衡移动进行分析；再如D选项，假设均是强酸强碱，则V1＝V2，然后再根据弱碱的电离平衡及浓度进行分析。
考点6、考查弱电解质的判断方法
例6.能证明乙酸是弱酸的实验事实是(　　)
A.CH3COOH溶液与Zn反应放出H2
B.0.1 mol·L－1 CH3COONa溶液的pH大于7
C.CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2
D.0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红
解析：A项，只能证明乙酸具有酸性，不能证明其酸性强弱，错误；B项，该盐水溶液显碱性，故可以证明乙酸是弱酸，正确；C项，可以证明乙酸的酸性比碳酸强，但是不能证明其酸性强弱，错误；D项，可以证明乙酸具有酸性，但是不能证明其酸性强弱，错误。
答案：B
练后总结：弱电解质的判断方法
(1)弱电解质的定义，即弱电解质不能完全电离，如测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加水稀释10倍后，1c
C.将a、b两点溶液混合，所得溶液中：c（Cl－）=c(NH4+)+c(NH3·H2O)
D.氨水稀释过程中，c(NH4+)/ c(NH3·H2O)不断减小
【答案】B
【解析】A.加水稀释时，一水合氨进一步电离，导电能力变化较小，则曲线I为氨水稀释曲线，故A错误；B.盐酸显酸性，氨水显碱性，导电能力越大，说明离子浓度越大，则a、b、c三点溶液的pH：a>b>c，故B正确；C. 将a、b两点溶液混合，由于氨水浓度大于盐酸浓度，反应后氨水过量，所以溶液显碱性，c（Cl－）pH(NaHB)>pH(NaA)
B．将等浓度的 HA溶液与NaA溶液等体积混合，混合液中：c(A-)c(Na+)，B错误；C.酸性H2B＞HA＞HB-，向Na2B溶液中加入足量的HA溶液发生反应的离子方程式为：B2-+HA=A-+HB-，C错误；D.根据物料守恒可得NaHB溶液中部分微粒浓度的关系为c(Na+)=c(HB-) +c(H2B)+c(B2-)，故D正确。
9．（2019·山东济南一中高三月考）下列说法正确的一组是
①不溶于水的盐都是弱电解质　②可溶于水的盐都是强电解质　③0.5 mol/L的一元酸溶液中H＋浓度为0.5 mol/L　④强酸溶液中的H＋浓度一定大于弱酸溶液中的H＋浓度　⑤电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的阴阳离子　⑥熔融的电解质都能导电
A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥ C．只有⑤ D．只有⑥
【答案】C
【解析】①电解质的强弱与溶解性无关，不溶于水的盐可能是强电解质，如硫酸钡，故①错误；②电解质的强弱与溶解性无关，可溶于水的盐可能是弱电解质，如醋酸铅，故②错误；③0.5mol·L－1一元酸溶液H＋浓度不一定为0.5mol·L－1，如醋酸，故③错误；
④强酸溶液中的H＋浓度不一定大于弱酸溶液中的H＋浓度，H＋浓度与酸的浓度、分子中氢离子的个数以及电离程度有关，与电解质的强弱无关，故④错误；⑤电解质溶液导电的原因是溶液中有自由移动的阴阳离子，故⑤正确；⑥酸在熔融态时均不导电，只有溶于水时才导电，故⑥错误；故选：C。
10．（2019·山东济宁一中高三开学考试）25℃时不断将水滴入0.1mol·L－1的氨水中，下列图像变化合理的是（ ）

A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A、稀释时氢氧根离子浓度下降，pH下降，趋近于7，但不可能小于7，故A错误；B、随着水的滴入，电离度始终增大，故B错误；C、随着水的滴入，离子浓度下降，导电能力下降，故C正确；D、随着水的滴入，氢氧根离子浓度下降，氢离子浓度增大，最后基本不变，故D错误；综上所述，本题正确答案为C。
11．（2019·山东新泰市第一中学高三月考）氢硫酸中存在电离平衡：H2SH++HS-和HS-H++S2-。已知酸式盐NaHS溶液呈碱性，若向10ml浓度为0.1mol/L的氢硫酸中加入以下物质，下列判断正确的是
A．加水，会使平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大
B．加入20ml浓度为0.1mol/L NaOH溶液，则c(Na+)=c(HS-)+c(H2S)+2c(S2-)
C．通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH值始终增大
D．加入10ml浓度为0.1mol/L NaOH溶液，则c(Na+)>c(HS-)>c(OH－)>c(H+)>c(S2-)
【答案】D
【解析】A．加水稀释促进硫化氢电离，但氢离子浓度减小，选项A错误；B. 加入20ml浓度为0.1mol/L NaOH溶液，得到硫化钠溶液，根据物料守恒有c(Na+)=2c(HS-)+2c(H2S)+2c(S2-)，选项B错误；C、通入过量SO2气体，二氧化硫与硫化氢反应生成硫和水，平衡向左移动，开始时溶液pH值增大，后当二氧化硫过量时生成亚硫酸则ｐＨ值减小，选项C错误；D、加入10ml浓度为0.1mol/L NaOH溶液，NaHS溶液，溶液呈碱性，则HS-水解大于电离，离子浓度大小为c(Na+)>c(HS-)>c(OH－)>c(H+)>c(S2-)，选项D正确。答案选D。
12．（2019·河北武邑中学高考模拟）醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHH+ + CH3COO－，下列叙述正确的是

A．图甲表示向CH3COOH溶液中逐步加入CH3COONa固体后，溶液pH的变化
B．图乙表示向CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化，则CH3COOH溶液的pH：a>b
C．醋酸溶液中离子浓度的关系满足：c(H+)=c(OH－) + c(CH3COO－)
D．0.10mol·L－1的CH3COOH溶液中加水稀释，溶液中c(OH－)减小
【答案】C
【解析】A．CH3COOH溶液中存在醋酸的电离平衡，逐步加入CH3COONa固体后，增大了醋酸根离子的浓度，抑制醋酸的电离，溶液pH逐渐增大，故A错误；B．a点导电性大于b点，表示溶液中的离子浓度较大，则c（H+）a点大于b点，pH：a＜b，故B错误；C．根据电荷守恒，醋酸溶液中离子浓度的关系满足：c（H+）＝c（OH－）+c（CH3COO－），故C正确；D．0.10mol·L－1的CH3COOH溶液中加水稀释，溶液中c（H+）减小，温度不变，Kw不变，则c（OH－）增大，故D错误；故选C。
13．（2019·山东新泰市第一中学高三月考）浓度均为0.1mol·L－1的盐酸、硫酸和醋酸三种溶液，试分析：
（1）若溶液的c(H＋)分别为a、b、c，则它们的大小关系是__________________________。
（2）分别用三种酸中和等物质的量的NaOH溶液，所需溶液的体积分别是a、b、c，则它们的大小关系是________________________________。
（3）等体积的三种酸分别与足量的锌粒反应，若它们的反应速率分别为a、b、c，则反应开始时它们的大小关系是____________。
（4）等体积的三种酸分别与足量的锌粒反应，在相同条件下，若产生气体的体积为a、b、c，则它们的关系是____________。
【答案】（1）b>a>c （2）a＝2b＝c （3）b>a>c （4） 2a＝b＝2c
【解析】(1)若溶液的c(H＋)分别为a、b、c，浓度均为0.1mol·L－1，a=0.1mol/L，b=0.2mol/L，ca>c；(2)酸中和等物质的量的碱，与酸的物质的量有关，V=n/c，则a＝2b＝c；(3)等体积的三种酸与足量的锌粒反应，反应速率与c(H＋)有关，浓度越大，反应速率越大，故b>a>c；(4)等体积的三种酸分别与足量的锌粒反应，生成氢气的量与酸的物质的量有关，故2a＝b＝2c。
14．（2019·云南省元江哈尼族彝族傣族自治县第一中学高三开学考试）已知：25 ℃时，CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等。
（1）25 ℃时，取10 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液测得其pH＝3。
①将上述（1）溶液加水稀释至1 000 mL，溶液pH数值范围为___________，溶液中c(CH3COO-)/[c(CH3COOH)·c(OH-)]___________（填“增大”“减小”“不变”或“不能确定”）。
②25 ℃时，0.1 mol·L-1氨水（NH3·H2O溶液）的pH＝___________。用pH试纸测定该氨水pH的操作方法为_____________________________________________。
③氨水（NH3·H2O溶液）电离平衡常数表达式Kb＝_______________________________，25 ℃时，氨水电离平衡常数约为___________。
（2）25 ℃时，现向10 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加相同浓度的CH3COOH溶液，在滴加过程中c(NH4+)/c(NH3.H2O)___________（填序号）。
a．始终减小 b．始终增大 c．先减小再增大 d．先增大后减小
（3）某温度下，向V1mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中逐滴加入等浓度的醋酸溶液，溶液中pOH与pH的变化关系如图。已知：pOH＝- lgc(OH-)。

图中M、Q、N三点所示溶液呈中性的点是___________（填字母，下同）。
图中M、Q、N三点所示溶液中水的电离程度最大的点可能是___________。
【答案】（1）①3＜pH＜5 不变 ②11 取一小段pH试纸放在表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取氨水溶液滴在pH试纸上，然后与标准比色卡对照读取pH值 ③10-5 c(NH4+)· c(OH-)/c(NH3.H2O) （2）b （3） Q Q或N
【解析】在25 ℃时，CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等，在两者浓度相同的稀溶液中，两者的电离度相同，两者pH之和为14。
（1）25 ℃时，取10 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液测得其pH＝3。
①将上述（1）溶液加水稀释至1 000 mL，若是10 mL pH＝3的盐酸加水稀释至1 000 mL，pH将增大到5，由于稀释过程中醋酸的电离度变大，故溶液pH数值范围为3~5之间，溶液中c(CH3COO-)/[c(CH3COOH)´c(OH-)]＝c(CH3COO-)´c(H+)/[c(CH3COOH)´c(OH-)´c(H+)]=，温度不变，该值不变，故不变。
②因为25 ℃时，CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等，故25 ℃时，0.1 mol·L-1氨水（NH3·H2O溶液）的pH＝14-3=11。用pH试纸测定该氨水pH的操作方法为：取一小段pH试纸放在表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取氨水溶液滴在pH试纸上，然后与标准比色卡对照读取pH值。
③氨水（NH3·H2O溶液）电离平衡常数表达式Kb＝，25 ℃时，0.1 mol·L-1氨水（NH3·H2O溶液）的pH＝11，则氨水电离平衡常数约为10-5。
（2）25 ℃时，现向10 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加相同浓度的CH3COOH溶液，在滴加过程中Kb＝不变，但是溶液中减小，则c(NH4+)/c(NH3·H2O)变大，选b。
（3）某温度下，向V1mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中逐滴加入等浓度的醋酸溶液。由图中信息可知，只有Q点的pOH=pH，故图中M、Q、N三点所示溶液呈中性的点是Q。图中M点溶液显酸性，且M点是因为醋酸过量而显酸性，水的电离受到抑制。N点溶液显碱性，可能是仅由醋酸根离子的水解使溶液显碱性，这样会促进水的电离；也可能是因为NaOH过量使溶液显碱性，这样会抑制水的电离。Q点为中性溶液，水的电离没有受到抑制（或醋酸的电离程度与醋酸根离子的水解程度相同，对水的电离的影响相互抵消），故M、Q、N三点所示溶液中水的电离程度最大的点可能是Q或N。