2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结

2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结1/8第三章水溶液中的离子平衡第1节弱电解质的电离1.电解质和非电解质(1)电解质和非电解质的概念电解质:在水溶液或熔融状态下能导电的化合物.非电解质:在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物.(2)电解质与非电解质的比较电解质非电解质相同点均为化合物不同点在水溶液或熔融状态下能导电在水溶液和熔融状态下都不能导电本质区别电解质在水溶液或熔融状态下能导电的原因在于该化合物本身在水溶液或熔融状态下自身能电离出自由移动的阴阳离子,在外加电场的作用下发生了定向移动非电解质在水溶液和熔融状态下都不能导电的原因在于该化合物本身在水溶液和熔融状态下自身都不能电离出自由移动的阴阳离子常见物质类型酸(H2SO4、H2CO3、CH3COOH等)、碱(NaOH、NH3·H2O等)、盐(NaCl、CaCO3等)、活泼金属氧化物(Na2O等)、H2O非金属氧化物(SO2、CO2等)、部分非金属气态氢化物(NH3等)、部分有机物(甲烷、乙醇、蔗糖等)注意:①电解质和非电解质都是化合物,单质、混合物既不属于电解质也不属于非电解质.②电解质导电的前提条件必须是在水溶液或熔融状态下,两者具备其一即可.因此电解质不一定导电,比如NaCl晶体.能导电的物质不一定是电解质,比如Cu、石墨.溶于水能导电的化合物不一定是电解质,比如SO2、CO2等.③电解质导电一定是它本身在水溶液或熔融状态下自身能电离出自由移动的阴阳离子.比如SO2、CO2、NH3等它们的水溶液能导电,是因为它们与水反应生成了H2SO3、H2CO3、NH3·H2O等电解质,而它们本身不属于电解质;Na2O、CaO等金属氧化物在水中也能与水反应生成碱,但是在熔融状态下能电离出阴阳离子,所以它们是电解质.④比如像一些难溶性物质AgCl、BaSO4等在水中的溶解度很小,但溶解的部分能全部电离,且在熔融状态下能够导电,所以属于电解质.(3)电解质与非电解质的判断2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结2/8先判断该物质是否是化合物,若是化合物,再判断该化合物在在水溶液或熔融状态下是否能导电(也就是该化合物自身在水溶液或熔融状态下能否电离出阴阳离子).2.强电解质和弱电解质(1)强电解质和弱电解质的概念强电解质:电解质在水溶液中自身能完全电离成离子的化合物.弱电解质:电解质在水溶液自身并不能完全电离成离子的化合物.(2)强电解质与弱电解质的比较强电解质弱电解质化合物类型离子化合物、部分共价化合物部分共价化合物电离程度在水溶液中自身几乎完全电离在水溶液中自身部分电离电离过程不可逆的过程,无电离平衡可逆过程,存在电离平衡溶液中存在的离子只存在由电解质本身电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子本身既有电解质分子本身电离出的阴、阳离子,也有电解质分子本身实例强酸、强碱、大部分盐【强酸包括HCl、HI、HBr、HClO4、HNO3、H2SO4等,强碱包括NaOH、Ca(OH)2、KOH、Ba(OH)2等,可溶性盐包括(NaCl、Na2SO4、BaCl2等)以及某些难溶性盐包括(CaCO3、AgCl、BaSO4等)】弱酸、弱碱、H2O、某些盐【弱酸包括(H2CO3、CH3COOH、H2SO3、HF、H2S、HClO、H3PO4、H2SiO3等),弱碱包括难溶性的氢氧化物沉淀以及NH3·H2O、盐包括醋酸铅】【注意】①电解质的强弱是由物质本身的内部结构决定的.判断某种物质是强电解质还是弱电解质只能根据其定义进行判断.②电解质的强弱与溶液导电能力无必然联系即溶液导电能力的强弱只与溶液中离子浓度的大小以及离子所带电荷数目的多少有关.③电解质的强弱与其溶解度无关.某些难溶或微溶于水的盐(如CaCO3、AgCl、BaSO4等),虽然其溶解度很小,但是其溶于水的部分却是完全电离的,它们仍属于强电解质.④大多数的盐是强电解质.3.弱电解质的电离平衡(1)弱电解质的电离平衡指的是在一定条件(如温度、压强)下,当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结3/8子的速率相等时,电离程度就达到了平衡状态.如下图所示:(2)电离平衡与化学平衡相似,也具有“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”等特点.逆—弱电解质的电离可逆等—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动—弱电解质的电离过程达到平衡时,其电离过程与离子结合成分子的过程仍在进行,是动态平衡过程定—弱电解质的电离过程达到平衡时,各微粒(分子、离子)的浓度保持恒定变—外界条件改变时,原平衡会发生移动(3)影响电离平衡的条件①温度:由于弱电解质的电离一般是吸热过程,因此升高温度,电离平衡将向电离的方向移动,弱电解质的电离程度将增大.②浓度:同一弱电解质,增大溶液的物质的量浓度,电离平衡将向电离方向移动,但电解质的电离程度减小;稀释溶液时,电离平衡将向电离方向移动,且电解质的电离程度增大.(理解:从电离度的角度来分析即电离度=原来总分子数已电离的电解质分子数,类似转化率.增大溶液的物质的量浓度,虽然电离平衡向电离的方向移动,发生电离的电解质分子数增多,但是总的电解质分子数也增多了且增多的程度要远大于发生电离的电解质分子数增多的程度,故电离程度减小.加水稀释溶液时,已发生电离的电解质分子以及未发生电离的电解质分子都被稀释且已发生电离的电解质分子稀释的更多,平衡正向移动.因此已发生电离的电解质分子多了,但是总的电解质分子不变,故电离程度增大)③加入试剂:增大弱电解质电离出的某离子的浓度[比如在HAc溶液中加入NaAc固体,增大了c(Ac-)],电离平衡将向离子结合成弱电解质分子的方向移动,弱电解质的电离程度将减小;减小弱电解质电离出的某离子的浓度[比如HAc溶液中加入NaOH固体,因为H+与OH-反应生成H2O,时c(H+)减小],电离平衡将向电离方向移动,弱电解质的电离程度将增大.【特别提醒】以醋酸的电离平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋△H0为例,外界条件对电离平衡的影响可归纳如下表:2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结4/8条件条件变化平衡移动方向c(H＋)CH3COOH的电离程度H＋的数目n(H＋)Ka温度升高温度正向增大增大增多增大浓度加水稀释正向减小增大增多不变加冰醋酸正向增大减小增多电解质加盐酸或通入HCl气体逆向增大减小增多加NaOH(s)正向减小增大减少加入CH3COONH4(s)逆向减小减小减少加入能与弱电解质发生化学反应的物质加入金属Mg、CaCO3、NaHCO3等正向减小增大减少4.电离平衡常数(1)概念:在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的弱电解质分子浓度的比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数,用K表示(弱酸的电离常数用Ka表示,弱碱的电离常数用Kb表示).(2)表示方法:ABA++B-K=(AB))B()A(ccc【注意】上式中的c(A+)、c(B-)均为达到电离平衡后各离子在溶液中的浓度值,并不直接指溶质的物质的量浓度值,在温度一定时,其电离常数是一定值.①一元弱酸、一元弱碱的电离常数.例如:HAcAc-+H＋Ka=(HAc))Ac()H(ccc(25℃时,Ka=1.75×10-5)NH3∙H2ONH4++OH-Kb=0)H(NH)OH()NH(234ccc(25℃时,Ka=1.75×10-5)②多元弱酸、多元弱碱的电离常数多元弱酸的电离是分步进行的,每步各有电离常数,通常用K1、K2、K3等级来分别表示,例如:2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结5/8H3PO4H2PO4-+H＋K1=)PO(H)POH()H(4342cccH2PO4-HPO42-+H＋K2=)PO(H)HPO()H(-4224cccHPO42-PO43-+H＋K3=)(HPO)PO()H(-2434ccc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(八字诀:分步进行,一步定性).多元弱碱的电离与多元弱酸的电离情况相类似,但多元弱碱的电离可写成一步,如Fe(OH)3Fe3++3OH-.(3)电离常数的意义电离常数表征了弱电解质的电离能力.一定温度下,电离常数越大,弱电解质的电离程度越大.(4)影响电离常数大小的因素①电离常数的大小首先由物质的性质决定,同一温度下不同弱电解质的电离常数不同.②电离常数受温度的影响.温度越高,电离常数越大;温度越低,电离常数越小.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.③一般来说,多元弱电解质的各级电离常数相差很大.【特别提醒】a.电离常数和化学平衡常数一样,只受温度影响,与浓度无关,其大小比较需要在同一温度下进行.b.同一温度下,不同弱酸、弱碱的电离常数不同,电离常数越大,酸性、碱性越强.比如25℃时,Ka(HAc)Ka(HF),所以酸性:HFHAc.5.电离方程式的书写方法电解质在水溶液中或熔融状态下离解成自由移动的离子的过程叫做电离.电离不需要通电,且一般为吸热过程.电解质的电离过程通常用电离方程式表示.(1)强电解质完全电离,符号用“=”.如:HCl=H++Cl-NaOH=Na++OH-NaCl=Na++Cl-(2)弱电解质部分电离,符号用“”.如:2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结6/8①一元弱酸、弱碱的电离:HFH++F-NH3·H2ONH4++OH-②多元弱酸分布电离,以第一步电离为主:H2SH++HS-(第一步)HS-H++S2-(第二步)【知识拓展】多元弱酸第二步及以后电离难的原因分析:①第一步电离出H+后,剩下的酸根阴离子带负电荷,增加了对H+的吸引力,使第二个H+电离困难得多;②第一步电离出的H+抑制了第二步及以后的电离.【说明】弱酸HnA(n1)的电离方程式必须分步书写或用第一步电离方程式来表示.③多元弱碱的电离过程虽然复杂,但可一步写出:Fe(OH)3Fe3++3OH-(3)两性氢氧化物发生酸式电离和碱式电离.如:H++AlO2¯+H2OAl(OH)3Al3++3OH¯酸式电离碱式电离(4)酸式盐的电离有两种情况①强酸的酸式盐完全电离,在水溶液中断裂离子键、O—H键而电离出金属阳离子(或NH4+)、H+和酸根阴离子,而在熔融状态下只断裂离子键,不断裂共价键.如:NaHSO4(水溶液)=H++Na++SO42-NaHSO4(熔融)=Na++HSO4-②弱酸的酸式盐,盐完全电离,但弱酸跟部分电离,电离方程式分开写.如:NaHCO3=Na++HCO3-HCO3-H++CO32-NaHS=Na++HS-HS-H++S2-5.证明某电解质是弱电解质的方法2017-2018学年度高二化学人教版选修四第三章第一节《弱电解质的电离》知识点总结7/8要证明某电解质是弱电解质,关键在于一个“弱”字,即证明它只是部分电离或其溶液中存在电离平衡.以一元弱酸HA为例,证明它是弱电解质的常用方法有:依据(实验设计或现象)结论(1)酸溶液的pH①0.1moL/L的HA溶液的pH1(室温下);②将pH=2的HA溶液稀释100倍,稀释后溶液的2pH4HA是一元弱酸,是弱电解质.其中(5)、(6)项还能证明HA的酸性比H2CO3弱(2)盐溶液的pHNaA溶液的pH7(室温下)(3)溶液的导电性0.1moL/L的HCl和HA溶液,前者的导电能力明显更强(4)与金属反应的速率相同浓度的HCl和HA溶液,与相同(形状、颗粒大小)的金属或碳酸盐反应,前者的反应速率快(5)其钠盐能与弱酸反应生成HACO2通入NaA溶液中有HA生成(6)不与NaHCO