1、第2课时弱电解质的电离平衡一、弱电解质的电离平衡1电离平衡(1)定义：在一定条件(如温度、浓度)下，弱电解质在溶液中电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等，电离过程就达到了平衡状态。(2)电离平衡的建立过程2弱电解质的电离过程及各微粒浓度的变化(1)一元弱酸HA(2)一元弱碱BOH3.电离平衡状态的特征(1)逆弱电解质的电离过程是可逆的。(2)等平衡时，弱电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成弱电解质分子的速率相等。(3)动平衡时，电离过程与离子结合成弱电解质分子的过程仍在进行，是动态平衡。(4)定平衡时，各微粒(分子、离子)的浓度保持恒定。(5)变外界条件改变时，平衡会发生移动。二、
2、电离常数1定义在一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的浓度幂之积与溶液中未电离的分子的浓度幂之积之比是一个常数，用符号K表示。2表示方法CH3COOH电离常数的表达式：K。3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。4影响因素电离常数只受温度的影响，对同一弱电解质，温度越高，电离常数越大。同一温度下改变浓度时，弱电解质电离常数不变。多元弱酸的电离常数：K1K2K3，其酸性主要由第一步电离决定。探究点一 影响电离平衡的因素1内因电解质本身的性质，决定了弱电解质在水中达到电离平衡时电离程度的大小。2外因电离平衡从本质上讲是一种化学平衡，故影响化学平衡
3、的因素也是影响电离平衡的因素。(1)浓度：对于同一弱电解质，稀释溶液会促进弱电解质的电离。(2)温度：升高温度会促使弱电解质的电离平衡向电离方向移动；降低温度会促使弱电解质的电离平衡向生成弱电解质分子的方向移动。根据化学平衡移动原理，在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动，故温度对电离平衡的影响，体现了电离平衡的特点弱电解质的电离是吸热过程。(3)同离子效应：在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，相当于增大了弱电解质电离出的离子浓度，故电离平衡向生成弱电解质分子的方向移动。(4)离子反应效应：若向弱电解质溶液中加入能与弱电解质
4、电离出的离子发生反应的另一种物质，相当于减小了弱电解质电离出的离子浓度，故电离平衡向电离方向移动。3以0.1 molL1的CH3COOH的电离为例，分析改变外界条件对电离平衡的影响。4.加水稀释，电离平衡向电离方向移动，由于溶液体积增大是主要的，故溶液中离子浓度减小，导电能力减弱。但对于浓溶液加水稀释或纯电解质加水稀释时，溶液的导电能力变化情况就不同了。例如：冰醋酸的稀释。冰醋酸稀释过程中c(H)的变化：在向醋酸中加水之前，醋酸分子尚未电离，c(H)0。在加水稀释之后，醋酸的电离开始，随着水的逐渐加入，电离平衡逐渐向生成CH3COO和H的方向移动，c(H)逐渐增大，溶液导电能力增强，A点c(H
5、)最大，溶液导电性最强。A点再加水稀释，虽然电离程度进一步增大，但因加入水的量增大，c(H)反而逐渐减小。所以B点c(H)小于A点，导电性也小于A点。整个稀释过程中c(H)由小(0)大小(接近于0)。向一定浓度的氨水中加入少量酚酞试液，溶液呈红色，若加热，有何变化？提示：溶液的红色加深，原因是加热时促进了一水合氨的电离，溶液中氢氧根离子浓度增大，碱性增强。【例1】稀氨水中存在平衡：NH3H2ONHOH，若要使平衡逆向移动，同时使c(OH)增大，应加入的物质或采取的措施是()NH4Cl固体硫酸NaOH固体水加热MgSO4固体ABC D【解析】在氨水中加入NH4Cl固体，c(NH)增大，平衡逆向移
6、动，c(OH)减小，错误；加入硫酸，H与OH反应，则c(OH)减小，平衡正向移动，错误；加入NaOH固体后，c(OH)增大，平衡逆向移动，正确；加水稀释氨水，平衡正向移动，c(OH)减小，错误；NH3H2O的电离过程是吸热过程，加热时平衡正向移动，c(OH)增大，错误；加入MgSO4固体，发生反应Mg22OH=Mg(OH)2，c(OH)减小，平衡正向移动，错误。【答案】C在0.1 molL1 CH3COOH溶液中存在如下电离平衡：CH3COOHCH3COOH，对于该平衡，下列叙述正确的是(B)A加入水时，平衡向逆反应方向移动B加入少量NaOH固体，平衡向正反应方向移动C加入少量0.1 molL
7、1 HCl溶液，溶液中c(H)减小D加入少量CH3COONa固体，平衡向正反应方向移动解析：A项加水稀释时，CH3COOH电离程度增大，平衡向正反应方向移动。C项因为HCl是强电解质，完全电离，加入后虽然抑制了CH3COOH电离，平衡向逆反应方向移动，但c(H)增大。D项CH3COONa为强电解质，完全电离使溶液中c(CH3COO)增大，抑制CH3COOH电离，平衡向逆反应方向移动。而B项加NaOH固体，中和了CH3COOH电离产生的H，平衡向正反应方向移动。探究点二 电离常数1概念在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时溶液中各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数，这个常数叫
8、做电离平衡常数，简称电离常数，用K表示(酸用Ka表示，碱用Kb表示)。2表达式当ABAB达到电离平衡时，电离常数K。(1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数例如：CH3COOHCH3COOHKaNH3H2ONHOHKb(2)多元弱酸的电离常数多元弱酸的电离是分步进行的，每步各有其电离常数，依次用K1、K2、K3等来分别表示。例如二元弱酸H2S的电离分二步：H2SHHSK11.32107HSHS2K27.101015又如三元弱酸H3PO4的电离分三步：H3PO4HH2POK1H2POHHPOK2HPOHPOK3多元弱酸各步电离常数大小的比较为K1K2K3，因此多元弱酸的酸性主要由第一步电离所决定。第一
9、步电离产生的H对第二步电离起抑制作用。3意义(1)根据电离常数数值的大小可以估算弱电解质电离的趋势。K值越大，电离程度越大。如相同条件下常见物质的酸性强弱：H2SO3(中强酸)H3PO4(中强酸)HFHCOOH CH3COOHH2CO3H2SHClOHCN 。(2)多元弱酸溶液中的离子浓度比较依据。如H2S分两步电离，第一步强(K11.3107)，第二步弱(K27.11015)，则有c(H)c(HS)c(S2)c(OH)。又如H3PO4分三步电离，第一步最强(K17.1103)，第二步较弱(K26.3108)，第三步最弱(K34.21013)，则有c(H)c(H2PO)c(HPO)c(PO)c
10、(OH)。4影响因素(1)电离常数由物质本身的性质决定。(2)电离常数随温度变化而变化，但由于电离过程热效应较小，温度改变对电离常数影响不大，其数量级一般不变，所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。(3)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关。同一温度下，不论弱酸、弱碱的浓度如何变化，电离常数是不会改变的。能否说弱电解质的电离常数越大，溶液的导电能力越强？提示：不能。弱电解质的电离常数越大，只能说明其分子在水溶液中发生电离的程度越大，但其水溶液中离子的浓度不一定大，溶液的导电能力也不一定强。【例2】已知下面三个数据：7.2104、4.6104、4.91010分别是下列有关的三种酸的电离平衡常数，若
11、已知这些酸可发生如下反应：NaCNHNO2=HCNNaNO2NaCNHF=HCNNaFNaNO2HF=HNO2NaF由此可判断下列叙述中，不正确的是()AHF的电离平衡常数为7.2104BHNO2的电离平衡常数为4.91010C根据两个反应即可知三种酸的相对强弱DHNO2的电离平衡常数比HCN大，比HF小【解析】根据规律“较强酸较弱酸盐较弱酸较强酸盐”和已知化学方程式知酸性：HFHNO2HCN。根据一定温度下酸的酸性越弱，电离常数越小的规律知，K(HF)K(HNO2)K(HCN)。【答案】B25 时，部分物质的电离平衡常数如下表所示：化学式CH3COOHH2C2O4H2S电离平衡常数1.810
12、5Ka15.4102Ka25.4105Ka11.3107Ka27.11015请回答下列问题：(1)H2S的一级电离平衡常数表达式为Ka1。(2)CH3COOH、H2C2O4、H2S的酸性由强到弱的顺序为H2C2O4CH3COOHH2S。(3)H2C2O4与少量的KOH溶液反应的化学方程式为H2C2O4KOH=KHC2O4H2O。(4)NaHS溶液与NaHC2O4溶液反应的离子方程式为HSHC2O=H2SC2O。解析：(1)H2S为弱电解质，不能完全电离，其一级电离方程式为H2SHSH，一级电离平衡常数表达式为Ka1。(2)多元弱酸的酸性主要由第一步电离的程度决定，故多元弱酸的一级电离平衡常数越
13、大，酸性越强，则CH3COOH、H2C2O4、H2S的酸性由强到弱的顺序为H2C2O4CH3COOHH2S。(3)H2C2O4与少量的KOH溶液反应生成KHC2O4，化学方程式为H2C2O4KOH=KHC2O4H2O。(4)HC2O的酸性强于H2S，则NaHS溶液与NaHC2O4溶液反应的离子方程式为HSHC2O=H2SC2O。探究点三 一元强酸与一元弱酸的比较1同体积、同物质的量浓度的一元强酸与一元弱酸的比较2.同体积、同c(H)的一元强酸与一元弱酸的比较1在浓度均为0.01 molL1的强酸HA溶液与弱酸HB溶液中，c(A)与c(B)的关系如何？在c(H)均为0.01 molL1的强酸HA
14、溶液与弱酸HB溶液中，c(A)与c(B)的关系又如何？提示：强酸HA完全电离，而弱酸HB部分电离，则浓度均为0.01 molL1的两溶液中c(A)c(B)；而在c(H)均为0.01 molL1的两溶液中c(A)c(B)。2将浓度均为0.01 molL1的强酸HA溶液和弱酸HB溶液浓度分别加水稀释10倍后c(H)如何变化？将c(H)均为0.01 molL1的HA强酸溶液与HB弱酸溶液作同样处理，c(H)又如何变化？提示：浓度均为0.01 molL1的强酸HA溶液和弱酸HB溶液，加水稀释10倍，浓度变为0.001 molL1，由于强酸HA完全电离，而弱酸HB部分电离，故稀释后：c(H)HA0.00
15、1 molL1，c(H)HB0.001 molL1。【例3】相同温度下，根据三种酸的电离平衡常数，下列判断正确的是()酸HXHYHZ电离平衡常数K910791061102A三种酸的酸性强弱关系：HXHYHZB反应HZY=HYZ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 molL1 HX溶液的电离平衡常数大于0.1 molL1 HX溶液的电离平衡常数【解析】电离平衡常数越大，酸性越强，三种酸的酸性强弱关系：HXHY曲线，则曲线代表盐酸的稀释过程，曲线代表醋酸的稀释过程，正确；B项，由图像可知，a点溶液的pH大于b点溶液的pH，则a点溶液中离子物质的量浓度小
16、于b点溶液，a点溶液的导电性比b点溶液的导电性弱，错误；C项，起始时盐酸和醋酸的pH都等于3，由于盐酸为强酸，醋酸为弱酸，起始时盐酸物质的量浓度小于醋酸物质的量浓度，并且起始时两溶液的体积相同，故醋酸溶液中CH3COOH的物质的量大于盐酸中HCl的物质的量，稀释过程中酸的物质的量不变，所以b点溶液中和NaOH的能力强于a点溶液，正确；D项，将a点溶液加热，c(Cl)不变，将b点溶液加热，促进醋酸的电离，c(CH3COO)增大，则的值变小，正确。1将1 mol 冰醋酸加入到一定量的蒸馏水中最终得到1 L溶液。下列各项中，表示其已达到电离平衡状态的是(D)A醋酸分子的浓度始终为1 mol/LBH的
17、浓度达到0.5 mol/LC醋酸分子的浓度、醋酸根离子的浓度、H的浓度均为0.5 mol/LD醋酸分子电离成离子的速率和离子重新结合成醋酸分子的速率相等解析：达到电离平衡时，各微粒的浓度不再发生变化，但它们不一定相等，也不一定等于电离方程式中各微粒的化学计量数之比，故电离平衡状态与化学平衡状态的界定类似，其达到平衡状态的判断依据之一是可逆过程的正、逆反应速率相等，其二是各种微粒的浓度都保持自己的定值，不发生变化。故正确答案为D。2将0.1 molL1 HF溶液不断加水稀释，下列各量始终保持增大的是(C)Ac(H) BKa(HF)C D解析：因HF为弱酸，则浓度为0.1 molL1的HF溶液不断
18、加水稀释会促进HF的电离，HF的电离平衡正向移动，n(H)增大，但溶液体积也增大，且增大的程度大于n(H)增大的程度，所以c(H)不断减小，A项错误；因电离平衡常数只与温度有关，则Ka(HF)在稀释过程中不变，B项错误；因Ka(HF)，HF溶液不断加水稀释过程中，c(F)不断减小，Ka(HF)不变，则增大，C项正确；刚开始稀释时，电离产生等量的H和F，则两种离子的浓度比值可视为不变，但随着稀释的不断进行，由于水电离产生H，则c(H)不会低于107 molL1，c(F)不断减小，二者的比值变小，D项错误。3在100 mL 0.1 mol/L的醋酸溶液中，欲使醋酸的电离程度增大，H浓度减小，可采用
19、的方法是(D)A加热B加入0.1 mol/L的醋酸溶液100 mLC加入少量的0.5 mol/L的硫酸D加入少量的1 mol/L的NaOH溶液解析：当外界条件发生改变时，电离平衡会被破坏，平衡的移动会导致弱电解质的电离程度改变，平衡体系中各微粒的浓度发生变化。分析电离平衡的移动，完全可以运用勒夏特列原理，因为电离平衡也是化学平衡的一种。4在温度不变的条件下，加水稀释0.1 molL1氨水，随着水的量的增加，下列关系式的数值变小的是(A)A BCn(OH) D解析：NH3H2O的电离平衡常数K，则。在温度不变的条件下，K不变，稀释过程中c(NH)逐渐减小，因此随着稀释而减小，A正确；温度不变时，
20、K不变，B错误；稀释促进NH3H2O的电离，n(OH)增大，C错误；稀释时，溶液的碱性减弱，酸性相对增强，增大，D错误。5H2S水溶液中存在电离平衡H2SHHS和HSHS2。若向H2S溶液中(C)A加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大B通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH增大C滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH减小D加入少量硫酸铜固体(忽略溶液体积变化)，溶液中所有离子浓度都减小解析：加水稀释酸性溶液，c(H)一定减小，A项错误；通入过量SO2，最后溶液变为饱和H2SO3溶液，酸性增强，溶液pH减小，B项错误；由H2SCl2=2HClS可知，加入新制氯水后生成强酸HCl，溶液的酸性
21、增强，溶液pH减小，C项正确；加入CuSO4生成CuS沉淀，使平衡右移，c(H)增大，D项错误。6下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25 )。酸电离方程式电离平衡常数KCH3COOHCH3COOHCH3COOH1.75105H2CO3H2CO3HHCOHCOHCOK14.4107K24.71011H2SH2SHHSHSHS2K19.1108K21.11012H3PO4H3PO4HH2POH2POHHPOHPOHPOK17.1103K26.3108K34.21013回答下列各题：(1)当温度升高时，K值增大(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)在温度相同时，各弱酸的K值不同，那么K值的大小与酸
22、性的相对强弱有何关系？K值越大，电离出的氢离子浓度越大，所以酸性越强。(3)若把CH3COOH、H2CO3、HCO、H2S、HS、H3PO4、H2PO、HPO都看作是酸，其中酸性最强的是H3PO4，最弱的是HPO。(4)多元弱酸是分步电离的，每一步都有相应的电离平衡常数。对于同一种多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量上的规律，此规律是K1K2K3，产生此规律的原因是上一级电离产生的H对下一级电离有抑制作用。(5)用食醋浸泡有水垢的水壶，可以清除其中的水垢，通过该事实能(填“能”或“不能”)比较醋酸与碳酸的酸性强弱，请设计一个简单的实验验证醋酸与碳酸的酸性强弱。方案：向盛有少量NaHCO3溶
23、液的试管中加入适量CH3COOH溶液，产生无色气泡，证明醋酸酸性大于碳酸。解析：(1)弱电解质的电离是吸热反应，升高温度能促进电离，故升高温度，K值增大。(2)K值越大，说明电离出的氢离子浓度越大，该酸越易电离，酸性越强。(3)因为K值越大，酸性越强，这几种酸中，H3PO4的K值最大，HPO的K值最小，故酸性最强的是H3PO4，酸性最弱的是HPO。(4)由表中K1、K2、K3可知，常数之间约是105倍的关系，即K1K2K311051010，酸的每级电离都能产生H，故上一级电离产生的H 对下一级电离有抑制作用，使得上一级的电离常数远大于下一级的电离常数。(5)证明醋酸的酸性大于碳酸，可用CH3COOH与CaCO3(水垢的主要成分)或NaHCO3反应产生CO2来证明。