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第一节　电离平衡
素养·目标定位
目 标 素 养
1.理解强电解质、弱电解质的概念,会写电离方程式
2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡及电离平衡的影响因素
3.能从电离平衡的角度分析溶液的导电性等
4.了解电离平衡常数的含义,并能利用电离常数比较弱酸或弱碱的相对强弱,及进行简单计算
知 识 概 览
课前·基础认知
一、强电解质和弱电解质
3.电解质的注意事项。
(1)电解质均为化合物,单质、混合物不是电解质。
(2)电解质不一定能导电(如NaCl晶体),能导电的也不一定是电解质(如单质Cu、NaCl溶液等)。电解质导电的原因是它在一定条件下发生电离。
微思考1.SO2的水溶液能导电,SO2是电解质吗
提示:SO2不是电解质,SO2与H2O反应生成电解质H2SO3,类似的还有CO2、SO3、NH3等。
2.CaCO3的水溶液比CH3COOH溶液的导电性弱,能否说“CaCO3为弱电解质、CH3COOH为强电解质”
提示:不对,电解质强弱与电离程度有关,CaCO3为强电解质,CH3COOH为弱电解质。
微训练1下列物质中,属于电解质的是　　　 　　(填序号,下同),属于强电解质的是　　　　　,属于弱电解质的是　　　　　　　。
①H2SO4　②盐酸　③氯气　④硫酸钡　⑤乙醇　⑥铜　
⑦H2CO3　⑧氯化氢　⑨CH3COOH　⑩氨　 CO2
①④⑦⑧⑨　
①④⑧　
⑦⑨
二、弱电解质的电离平衡
1.弱电解质的电离平衡。
在一定条件下(如温度和浓度),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时,电离过程达到电离平衡状态。
2.弱电解质电离平衡的建立。
4.电离平衡的影响因素。
与其他化学平衡一样,当浓度、温度等条件改变时,电离平衡会发生移动,移动方向遵循平衡移动原理。
微判断1(1)电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大。(　　)
(2)电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度一定增大。(　　)
(3)H2S的电离方程式为H2S 2H++S2-。(　　)
×
×
×
×
B
2.将1 mol冰醋酸加入一定量的蒸馏水中最终得到1 L溶液。下列各项中,表明已达到电离平衡状态的是(　　)。
A.CH3COOH的浓度达到1 mol·L-1
B.H+的浓度达到0.5 mol·L-1
C.CH3COOH的浓度、CH3COO-的浓度、H+的浓度均为0.5 mol·L-1
D.CH3COOH电离成离子的速率和离子重新结合成CH3COOH的速率相等
D
解析:在未电离时c(CH3COOH)=1 mol·L-1,当CH3COOH、H+、CH3COO-的浓度不再变化时(但此时三者的浓度不一定是0.5 mol·L-1),CH3COOH的电离达到平衡状态,A、B、C三项错误。依据平衡状态的标志即弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电解质分子的速率相等,可知D项正确。
三、电离平衡常数
1.含义:对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。通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离平衡常数。
3.K的意义:它能表示弱电解质的电离能力。
(1)温度一定时,K越大,弱电解质的电离程度越大;K越小,弱电解质的电离程度越小。
微判断2(1)改变条件,电离平衡正向移动,电离平衡常数一定增大。(　　)
(2)改变条件,电离平衡常数增大,电离平衡一定正向移动。
(　　)
(3)相同条件下,可根据电离平衡常数的大小,比较弱电解质的相对强弱。(　　)
(4)同一弱电解质,浓度大的电离平衡常数大。(　　)
×
√
√
×
×
微训练3 25 ℃时,0.01 mol·L-1的HA溶液中c(H+)=1×10-4 mol·L-1,则HA的电离常数约为　　　。
答案:1×10-6
课堂·重难突破
一、强电解质和弱电解质
问题探究
情境1:用0.1 mol·L-1NaCl溶液和0.1 mol·L-1醋酸溶液分别进行导电性实验,其中NaCl溶液对应的小灯泡较亮,CH3COOH溶液对应的小灯泡较暗。
情境2:用1 mol·L-1醋酸溶液进行导电性实验,发现灯泡亮度很低;用1 mol·L-1氨水进行导电性实验,发现灯泡亮度同样很低;但若将两种溶液等体积混合后进行导电性实验,灯泡亮度却显著增加。
1.请判断情境1中的NaCl和CH3COOH是弱电解质还是强电解质,并阐述理由。
提示:NaCl是强电解质,CH3COOH是弱电解质;0.1 mol·L-1 NaCl溶液和0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的浓度相同,但做导电性实验时灯泡亮度不同,说明两溶液中离子浓度不同,NaCl和CH3COOH的电离程度不同。
2.请分析情境2中灯泡亮度显著增加的原因。
提示:醋酸和氨水都是弱电解质,在水溶液中均不能完全电离,溶液中的离子浓度较小,导电能力较差,故灯泡均较暗;醋酸与氨水反应生成的醋酸铵为强电解质,完全电离成阴、阳离子,溶液中的离子浓度增大,所以导电能力增强,灯泡变得较亮,发生反应的离子方程式是
归纳总结
1.强电解质与弱电解质的比较。
比较项目 强电解质 弱电解质
定义 溶于水后全部电离的电解质 溶于水后部分电离的电解质
化合物
类型 离子化合物及部分具有极性键的共价化合物 某些具有极性键的共价化合物
电离过程 不可逆,无电离平衡 可逆,存在电离平衡
电离程度 完全电离 部分电离
比较项目 强电解质 弱电解质
溶液中
存在粒
子(水分
子不计) 只有电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子 既有电离出的阴、阳离子,又有电解质分子
实例 (1)绝大多数的盐(包括难溶性盐);
(2)强酸:H2SO4、HCl、HClO4等;
(3)强碱:Ba(OH)2、
NaOH等 (1)水;
(2)弱酸:H2CO3、
CH3COOH等;
(3)弱碱:NH3·H2O等
2.对强电解质和弱电解质的理解。
(1)电解质的强弱与溶解性无关。
某些盐如BaSO4、CaCO3等,虽难溶于水却是强电解质;而如CH3COOH、NH3·H2O,尽管易溶于水,却只能部分电离,是弱电解质。
(2)电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系。
溶液导电能力的强弱由溶液中自由移动离子的浓度和离子所带电荷数决定。很稀的强电解质溶液导电能力很弱,浓度较大的弱电解质溶液导电能力可能较强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱。
典型例题
【例1】 下列对物质的分类完全正确的是(　　)。
选项 A B C D
强电解质 氨水 BaSO4 苛性钠 NaCl
弱电解质 醋酸 H2SO3 氢硫酸 次氯酸
不是电解质 干冰 SO2 CaCO3 NH3·H2O
B
解析:氨水是氨的水溶液,是混合物,A项错误。CaCO3是强电解质,C项错误。NH3·H2O是弱电解质,D项错误。
【例2】 下列叙述中错误的是(　　)。
A.弱电解质在溶液中部分电离,存在电离平衡
B.在溶液中导电能力强的电解质是强电解质,导电能力弱的电解质是弱电解质
C.同一弱电解质的溶液,当温度、浓度不同时,其导电能力也不相同
D.纯净的强电解质在液态时,有的导电,有的不导电
B
解析:强电解质在溶液中完全电离,不存在电离平衡,弱电解质在溶液中部分电离,存在电离平衡,A项正确;强电解质和弱电解质是由电解质在溶液中的电离程度区分的,而溶液导电能力取决于溶液中自由移动离子的浓度及离子所带电荷的多少,所以强电解质溶液的导电能力不一定强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱,B项错误;同一弱电解质的溶液,当温度、浓度不同时,其电离程度不同,溶液中离子浓度不同,其导电能力也不相同,C项正确;若强电解质是离子化合物,其液态时导电,若强电解质是共价化合物,其液态时不导电,D项正确。
【拓展延伸】 浓度相同时,强电解质溶液的导电能力是否一定比弱电解质溶液强
答案:是。溶液的导电能力强弱与离子浓度大小有关,强电解质完全电离,离子浓度大,导电能力强。
【例3】CH3COOH的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是(　　)。
A.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中,c(H+)=0.01 mol·L-1
B.CH3COOH能以任意比与水互溶
C.10 mL 1 mol·L-1的CH3COOH溶液恰好与10 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液完全反应
D.CH3COOH溶液的导电能力比盐酸弱
A
解析:A项中若CH3COOH完全电离,则c(H+)=1 mol·L-1,而现在c(H+)=0.01 mol·L-1,说明CH3COOH部分电离,为弱电解质。C项是与强碱的反应,不能说明其电离程度的大小。D项必须是在温度及溶质的物质的量浓度相同条件下比较两者导电能力的强弱,D项错误。
二、弱电解质的电离平衡
问题探究
正常人血液的pH相当恒定,保持在7.35~7.45之间。如果超出这一范围,机体的酸碱平衡将被打破,严重时可危及人的生命。正常情况下,人体内的代谢过程不断产生酸或碱,但是事实上这些酸或碱进入血液并没有引起血液的pH发生明显的变化,这是什么原因呢
研究表明,人体血液中存在的H2CO3-NaHCO3等体系,通过化学平衡的移动,起到维持血液pH的作用,如:
1.当人体代谢产生的酸进入血液时,上述反应会发生怎样的移动以维持血液的pH基本不变
提示:当人体代谢产生的酸进入血液时,血液中的 和H+反应生成H2CO3,H2CO3分解产生CO2,CO2从肺部呼出,上述平衡逆向移动,及时把进入的H+从血液中除去,pH基本不变。
2.当人体代谢产生的碱进入血液时,上述反应会发生怎样的移动以维持血液的pH基本不变
提示:当人体代谢产生的碱进入血液时,上述平衡正向移动,从而抑制pH的升高,而血液中增多的 可以通过肾脏的调节降低其浓度。
归纳总结
1.对电离平衡的理解。
2.外界条件对电离平衡的影响。
(以CH3COOH CH3COO-+H+为例)
条件改变 平衡移动 电离程度 n(H+) c(H+) 导电能力
加水 正向 增大 增大 减小 减弱
升温 正向 增大 增大 增大 增强
加醋酸钠(s) 逆向 减小 减小 减小 增强
通HCl(g) 逆向 减小 增大 增大 增强
加NaOH(s) 正向 增大 减小 减小 增强
典型例题
【例4】 氨水中存在电离衡
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量浓盐酸,电离平衡正向移动,溶液中c(OH-)增大
C.加入少量浓NaOH溶液,电离平衡正向移动
D.加入少量NH4Cl固体,溶液中c( )减少
A
【例5】 在0.1 mol·L-1的HCN溶液中存在如下电离平衡: HCN H++CN-。对于该平衡,下列叙述正确的是(　　)。
A.加入少量NaOH固体,平衡正向移动
B.加水,平衡逆向移动
C.滴加少量0.1 mol·L-1HCl溶液,溶液中c(H+)减少
D.加入少量NaCN固体,平衡正向移动
A
解析:加NaOH固体,OH-+H+═H2O,平衡正向移动,A项正确。加水,平衡正向移动,B项错误。滴加少量0.1 mol·L-1HCl溶液,c(H+)增大,C项错误。加入少量NaCN固体,c(CN-)增大,平衡逆向移动,D项错误。
【例6】 恒温向冰醋酸中加水,稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示,下列说法错误的是(　　)。
A.O点醋酸没有电离
B.溶液中c(H+):a>b>c
C.醋酸电离程度:aD.加水使醋酸电离平衡正向移动
B
解析:溶液的导电能力越强,溶液中离子浓度越大;加水量越多,越能促进醋酸的电离,电离程度越大。O点为冰醋酸,冰醋酸没有电离出自由移动的离子,所以不能导电。b点导电能力最强,说明离子总浓度最大,但该点醋酸的电离程度并不是最大。弱电解质溶液浓度越小,电离程度越大。溶液中c(H+)为b>a>c,B项符合题意。
外界条件对电离平衡影响的四个不一定 (1)稀醋酸加水稀释时,溶液中不一定所有离子的浓度都减小。例如,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,电解质分子的浓度不一定减小。例如,CH3COOH CH3COO-+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。
(3)电离平衡右移,离子的浓度不一定增大。例如,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(H+)都比原平衡时要小。 (4)电离平衡右移,电离程度不一定增大。例如,增大弱电解质的浓度,电离平衡向右移动,弱电解质的电离程度减小。
三、电离平衡常数
问题探究
1.将食醋加水稀释时,醋酸的电离度、电离常数、c(H+)、溶液的导电性如何变化
提示:醋酸属于弱酸,加水稀释,醋酸的电离平衡向电离的方向移动,故醋酸的电离度增大;电离常数只与温度有关,故电离常数不变;加水稀释促进醋酸的电离,但溶液中c(H+)、c(CH3COO-)减小,溶液的导电性减弱。
提示:由于醋酸的Ka=1.75×10-5小于柠檬酸的 =7.44×10-4,则柠檬酸的酸性强。
归纳总结
1.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,弱酸的酸性(或弱碱的碱性)越强。根据电离常数可以比较不同酸的相对强弱、计算离子浓度等。
例如,在25 ℃时,K(HNO2)=5.6×10-4,K(CH3COOH)=1.75×
10-5,则HNO2的酸性比CH3COOH的酸性强。
2.电离平衡常数一般只与温度有关,与浓度等因素无关。电离过程一般吸热,升高温度,K值增大。
典型例题
【例7】 常温下,下列反应可以发生:①NaCN+HNO2=== HCN+NaNO2,②NaCN+HF===HCN+NaF,③NaNO2+HF ===HNO2+NaF,其中有关的三种酸的电离常数分别是6.3×10-4、5.6×10-4、6.2×10-10。由此可判断下列叙述中不正确的是(　　)。
A.常温下,0.1 mol·L-1的HCN溶液中c(H+)= ×10-6 mol·L-1
B.常温下,K(HNO2)=6.3×10-4
C.根据其中两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HF>HNO2>HCN
D.常温下,K(HCN)B
解析:相同温度下的弱电解质的电离常数是比较弱电解质相对强弱的重要依据之一。该题中涉及三个反应,由化学方程式可以得出:HF、HNO2、HCN的酸性依次减弱,酸性越强,电离常数越大,据此将三个K值与酸对应起来,D项正确。三个反应中,第①个反应说明酸性HNO2>HCN,第③个反应说明酸性HF>HNO2,只根据这两个反应即可作出比较,C项正确。0.1
【例8】下列关于电离常数的说法正确的是(　　)。
A.Ka大的酸溶液中c(H+)一定比Ka小的酸溶液中的c(H+)大
B.CH3COOH的电离常数表达式为Ka=
C.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体,CH3COOH的电离常数减小
D.电离常数只与温度有关,与浓度无关
D
解析:酸溶液中c(H+)既与酸的电离常数有关,也与酸溶液的浓度有关,A项错误;CH3COOH的电离常数表达式为Ka=
,B项错误;向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体,虽然平衡向左移动,但温度不变,CH3COOH的电离常数不变,C项错误。
1.有关电离平衡常数计算的答题模板(以弱酸HX为例)。 　 　　 HX　　　 　H+　+　X-
c(HX) 0 0
c(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)
由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,可做近似处
2.电离平衡常数的应用。 (1)根据电离平衡常数可以判断盐与酸(或碱)的反应能否发生, 可以用相同条件下相对强的酸(或碱)制取相对弱的酸(或碱)。 (2)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
成果验收站　
1.某固体化合物X不导电,但其在熔融状态下和溶于水都能完全电离。下列关于物质X的说法中,正确的是(　　)。
A.X不是电解质
B.X是强电解质
C.X是共价化合物
D.X是弱电解质
解析:由熔融状态下和溶于水完全电离可知,X是强电解质。又由固体X不导电,熔融状态下导电可知,X应是离子化合物。故正确答案为B。
B
2.在0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中,要抑制醋酸电离,且c(CH3COO-)增大,应采取的措施是(　　)。
A.加水
B.升温
C.加适量CH3COONa固体
D.通入适量HCl气体
C
解析:醋酸的电离方程式为CH3COOH CH3COO-+H+。根据越稀越电离的规律,加水会促进醋酸的电离,A项错误。因醋酸的电离是吸热过程,故升高温度,促进醋酸的电离, c(CH3COO-)增大,B项错误。加适量CH3COONa固体, c(CH3COO-)增大,同时使醋酸的电离平衡逆向移动,C项正确。通入适量HCl气体,使醋酸的电离平衡逆向移动,c(CH3COO-)减小,D项错误。
3.相同温度下,根据三种酸的电离常数,下列判断正确的是(　　)。
酸 HX HY HZ
电离常数K 9×10-7 9×10-6 1×10-2
A.三种酸的强弱关系:HX>HY>HZ
B.反应HZ+Y-===HY+Z-能够发生
C.由电离平衡常数可以判断,HZ属于强酸,HX和HY属于弱酸
D.相同温度下,1 mol·L-1 HX溶液的电离常数大于0.1 mol·L-1 HX溶液的电离常数
B
解析:相同温度下,酸的电离常数越大,则酸的电离程度越大,酸的酸性越强,根据电离平衡常数知,这三种酸的强弱顺序是HZ>HY>HX,A项错误。HZ的酸性强于HY,根据强酸制取弱酸知,HZ+Y-═HY+Z-能发生,B项正确。根据电离平衡常数知,这三种酸均属于弱酸,C项错误。相同温度下,同一物质的电离平衡常数相同,D项错误。
B
5.回答下列问题。
(1)H2S溶于水的电离方程式为
　 。
(2)已知CuS是一种难溶于稀硫酸的沉淀。向H2S溶液中加入CuSO4溶液时,电离平衡向　　　移动,c(H+)　　　,电离平衡常数　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)向H2S溶液中加入NaOH固体时,电离平衡向　　　移动, c(S2-)　　　。
(4)由(2)(3)可知,若要增大H2S溶液中c(S2-),最好加入
　。
H2S H++HS-,HS- H++S2-
右
增大
不变
右
增大
NaOH固体
解析:(1)H2S是弱电解质,H2S溶于水分步电离,电离方程式为H2S H++HS-,HS- H++S2-。
(2)向H2S溶液中加入CuSO4溶液时生成CuS沉淀,S2-浓度降低,电离平衡向右移动,c(H+)增大;电离平衡常数只与温度有关,电离平衡常数不变。
(3)向H2S溶液中加入NaOH固体时,反应生成水,H+浓度降低,电离平衡向右移动,c(S2-)增大。
(4)根据问题(3),若要增大H2S溶液中c(S2-),最好加入NaOH固体。
6.在一定温度下,将冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力随加水量变化的曲线如图所示。请回答下列问题。
(1)“O”点导电能力为0的理由是
　　　 　　　　　　　。

在“O”点处醋酸未电离,无自由移动离子存在
(2)A、B、C三点处,溶液的c(H+)由小到大的顺序为　　　　　　　　　　　。
C(3)A、B、C三点处,电离程度最大的是　　　　　。
(4)若将C点溶液中c(CH3COO-)增大,c(H+)减小,可采取的措施是
①　 ;
②　 ;
③　 。
C
加少量NaOH固体
加少量Na2CO3固体
加入Zn、Mg等金属
解析:溶液的导电能力主要由离子浓度来决定,题目中的图像说明将冰醋酸加水稀释过程中,离子浓度随着水的加入先逐渐增大到最大值又逐渐减小,故c(H+)在B点时最大,C点时最小,这是因为c(H+)= ,加水稀释,醋酸的电离平衡正向移动,n(H+)增大使c(H+)有增大的趋势,而V(aq)增大使c(H+)有减小的趋势,c(H+)是增大还是减小,取决于这两种趋势中哪一种占主导地位。在“O”点时,未加水,只有醋酸,因醋酸未发生电离,没有自由移动的离子存在,故不能导电;要使CH3COO-的浓度增大,H+浓度减小,可通过加入OH-、活泼金属等使平衡正向移动。

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