14弱电解质的电离平衡

1弱电解质的电离平衡【学习目标】1、掌握弱电解质在水溶液中的电离平衡、电离平衡的特征及影响电离平衡的因素2、掌握电离平衡常数、电离度的概念及两者之间的联系3、掌握一元强酸和一元弱酸之间的比较【主干知识梳理】一、弱电解质的电离平衡1、电离平衡的建立：在一定条件(如温度、浓度)下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫电离平衡。即：CH3COOHCH3COO－＋H＋2、电离平衡的特征①逆：弱电解质的电离是可逆过程②等：0结合电离(即：弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成弱电解质分子的速率相等)③动：电离平衡是一种动态平衡(即：1molCH3COOH电离同时则有1molCH3COOH形成)④定：条件不变，溶液中各分子、离子的浓度不变，溶液里既有离子又有分子⑤变：条件改变时，电离平衡发生移动3、影响电离平衡的因素(1)内因：电解质本身的性质，通常电解质越弱，电离程度越小(2)外因：①浓度：(浓度越小，电离程度越大，即：越稀越电离；浓度越大，电离程度越小)同一弱电解质，稀释溶液时，电离平衡将向电离的方向移动，电离程度增大，但溶液中离子浓度不一定变大；例如：HA溶液稀释时，c(HA)、c(H＋)、c(A－)均减小(参与平衡建立的微粒)，但c(OH－)会增大；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②温度：弱电解质的电离过程都是吸热的，因此温度升高时，平衡向着电离的方向移动，即电离程度增大③加入具有相同离子的物质(同离子效应)在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强电解质，使电离平衡向逆方向移动④化学反应：在弱电解质溶液中加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时，可以使电离平衡向电离方向移动以0.1mol/LCH3COOHCH3COO—＋H+为例平衡移动方向平衡常数Ka电离程度n(H＋)c(H＋)c(CH3COO—)c(CH3COOH)导电性加水稀释加冰醋酸升温加CH3COONa(s)通入HCl(g)加NaOH(s)加Na2CO3(s)【练习1】1、0.1mol·L－1氨水10mL，加蒸馏水稀释到1L后，下列变化中正确的是()①电离程度增大②c(NH3·H2O)增大③NH＋4数目增多④c(OH－)增大⑤导电性增强⑥c（NH＋4）c（NH3·H2O）增大A．①②③B．①③⑤C．①③⑥D．②④⑥2、在CH3COOH溶液中存在如下平衡：CH3COOHH＋＋CH3COO－。加入少量下列固体物质，能使平衡逆向移动的是()A．NaClB．CH3COONaC．Na2CO3D．NaOH3、稀氨水中存在着下列平衡：NH3·H2ONH＋4＋OH－，若要使平衡向逆方向移动，同时使c(OH－)增大，应加入适量的物质或采取的措施是()①NH4Cl固体②硫酸③NaOH固体④水⑤加热⑥加入少量MgSO4固体A．①②③⑤B．③⑥C．③D．③⑤4、向0.1mol/L的CH3COOH溶液中加水或加入少量CH3COONa晶体时，下列有关叙述不正确的是()A．都能使溶液的pH增大B．都能使溶液中c(H＋)·c(CH3COO－)增大C．都能使溶液中c（CH3COO－）c（CH3COOH）增大D．溶液中c(CH3COO－)增大二、电离平衡常数及电离度1、定义：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，在此计算公式中，离子浓度都是平衡浓度，酸一般用2Ka表示，碱用Kb表示2、表示方法：ABA++B—AB)()-B()A(cccK电离(1)一元弱酸电离平衡常数：CH3COOHCH3COO—＋H+Ka_________________(2)一元弱碱电离平衡常数：NH3•H2ONH4+＋OH—Kb__________________(3)多元弱酸是分步电离的，第一级电离程度较大，第一步电离产生的H+，对第二级、第三级电离起抑制作用。如：H3PO4H3PO4H+＋H2PO4—343421101.7)()()(POHcPOHcHcKH2PO4—H+＋HPO42—842242103.6)()()(POHcHPOcHcKHPO42—H+＋PO43—1324343102.4)()()(HPOcPOcHcK(由此可知，K1K2K3)(4)多元弱碱电离常数的书写(多元弱碱“一步电离”，沉淀溶解平衡)：写出Cu(OH)2的电离常数表达式3、电离常数的影响因素(1)内因：与物质本身结构和性质有关(2)外因：电离平衡常数的数值只与温度有关，与浓度无关；弱电解质的电离是吸热的，一般温度越高，电离平衡常数越越大4、电离常数的意义(表明了电离程度的趋向)：电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱。通常情况下，Ka越大，弱酸的酸性相对越强；Kb越大，弱碱的碱性相对越强；多元弱酸是分步电离的，每一级电离都有相应的电离平衡常数(用Ka1、Ka2等表示)，且Ka1Ka2Ka3，其酸性主要由第一步电离决定5、电离常数的应用(1)比较弱酸酸性的相对强弱：在一定温度下，电离平衡常数越大，弱酸的电离程度就越大，若弱酸分子的浓度相同，则溶液中的c(H+)就越大。因此，依据电离平衡常数就可以比较酸的酸性相对强弱：Ka越大，弱酸的酸性就越强常见弱酸的酸性强弱顺序：H2SO3H3PO4HFCH3COOHH2CO3H2SHClO(2)确定多元弱酸中离子浓度的关系如：H3PO4分三步电离，且Ka1Ka2Ka3，溶液中离子浓度关系为H2S中各离子浓度的关系NH3•H2O中各离子浓度的关系6、电离度及其应用(1)定义：弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括已电离的和未电离的)百分率，称为电离度，通常用α表示(2)表式：%100总物质的量浓度溶液中原有弱电解质的质的量浓度已电离的弱电解质的物%100分子数溶液中原有弱电解质总数已电离的弱电解质分子%100的总物质的量溶液中原有的弱电解质质的量已电离的弱电解质的物(3)意义：表明了弱电解质的电离程度的相对强弱；电离度实质上是一种平衡转化率。表示弱电解质在水中的电离程度①温度相同，浓度相同时，不同弱电解质的电离度不同的，α越大，表示酸类的酸性越强②同一弱电解质的浓度不同，电离度也不同，溶液越稀，电离度越大(4)一元弱酸、一元弱碱电离度的计算一元弱酸：HAH+＋A—HAHHAHcccc%100一元弱碱：BOHB+＋OH—BOHOHBOHOHcccc%100如：浓度相同的HCl、CH3COOH，溶液中H+浓度关系为：前者后者H+浓度相同的HCl、CH3COOH，则HCl分子、CH3COOH分子的浓度的关系为：前者后者(5)电离度与电离常数的关系设一定温度下，CH3COOH的浓度为C，其电离度为αcKacccKacKacccccKaH)(2211，则由于CH3COOHCH3COO—+H+起始c00转化cαcαcα平衡c—cαcαcα规律总结：①对于不同的弱电解质，在浓度一定时，弱电离常数越大，则电离度程度(电离度)越大，其对应的弱酸的酸性或弱碱的碱性越强3②对于同一弱电解质，弱酸或弱碱的浓度越大时，则电离度程度(电离度)越小，但对应的弱酸的酸性或弱碱的碱性越强③对于同一弱电解质，弱酸或弱碱的浓度越小时，则电离度程度(电离度)越大，但对应的弱酸的酸性或弱碱的碱性越弱④由cKa公式可知，浓度越小，电离程度越大【例题精讲】已知25℃时，0.1mol/LCH3COOH溶液，Ka=1.75×10—5，则,1032.11.01075.125cKa，电离程度很微弱由计算知，1，351032.11.01075.1cKacH)()()()(__333OHcCOOCHcHcCOOHCHcCOOHCH小关系为：分子中微粒的浓度的大由此可知，在【练习2】1、(1)填写下表弱电解质电离方程式电离常数NH3·H2OK＝1.7×10－5CH3COOHK＝1.7×10－5HClOK＝4.7×10－8(2)CH3COOH酸性________HClO酸性(填“大于”“小于”或“等于”)，判断的依据：_______________________________2、下列关于电离平衡常数(K)的说法中正确的是()A．电离平衡常数(K)越小，表示弱电解质电离能力越弱B．电离平衡常数(K)与温度无关C．相同温度下，不同浓度的同一弱电解质，其电离平衡常数(K)不同D．多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为K1＜K2＜K33、H2CO3的电离平衡常数K1、K2差别很大的原因(从电离平衡的角度解释)：_______________________________________4、运用电离平衡常数判断下列可以发生的反应是()酸电离平衡常数(25℃)碳酸K1＝4.3×10－7K2＝5.6×10－11次溴酸K＝2.4×10－9①HBrO＋Na2CO3===NaBrO＋NaHCO3②2HBrO＋Na2CO3===2NaBrO＋H2O＋CO2↑③HBrO＋NaHCO3===NaBrO＋H2O＋CO2↑④NaBrO＋CO2＋H2O===NaHCO3＋HBrOA．①③B．②④C．①④D．②③5、25℃时，部分物质的电离平衡常数如表所示：化学式CH3COOHH2CO3HClO电离平衡常数1.7×10－5K1＝4.3×10－7K2＝5.6×10－113.0×10－8请回答下列问题：(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为______________________________________________(2)同浓度的CH3COO－、HCO－3、CO2－3、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为__________________________________(3)物质的量浓度均为0.1mol·L－1的下列四种物质的溶液：a.Na2CO3，b.NaClO，c.CH3COONa，d.NaHCO3，pH由大到小的顺序是__________________(4)常温下0.1mol·L－1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中，下列表达式的数据一定变小的是__________A．c(H＋)B．c(H＋)/c(CH3COOH)C．c(H＋)·c(OH－)D．c(OH－)/c(H＋)E.c（CH3COO－）·c（H＋）c（CH3COOH）三、强、弱电解质的判断方法(以HA为例)实验方法结论①测0.01mol·L-1HA溶液的pHpH=2，HA为强酸；pH2，HA为弱酸②室温下测NaA溶液的pHpH=7，HA为强酸；pH7，HA为弱酸③相同条件下，测相同浓度的HA溶液和盐酸(强酸)的导电性若导电性相同，则HA为强酸；若导电性较盐酸弱，则HA为弱酸④测定同pH的HA与HCl溶液稀释相同倍数后的pH变化若ΔpH(HA)=ΔpH(HCl)，HA是强酸；若ΔpH(HA)ΔpH(HCl)，HA是弱酸⑤测定等体积、等pH的HA溶液和盐酸分别中和NaOH的量若消耗NaOH的量相同，则HA为强酸；若HA溶液消耗NaOH的量较盐酸多，则HA为弱酸⑥往同浓度的HA和HCl中投入相同的Zn粒开始反应速率快的为强酸；开始反应速率慢的为弱酸⑦从升高温度后pH的变化判断若升高温度，溶液的pH明显减小，则是弱酸；若升高温度，溶液的pH变化幅度小，则是强酸【练习3】1、已知HCl为强酸，下列对比实验不能用于证明CH3COOH为弱酸的是()A．对比等浓度的两种酸溶液的pHB．对比等浓度的两种酸溶液与相同大小镁条反应的初始速率C．对比等浓度、等体积的两种酸溶液与等量NaOH溶液反应后放出的热量D．对比等浓度、等体积的两种酸溶液与足量Zn反应生成H2的体积42、下列事