高考化学一轮复习水溶液中的离子平衡

第1页共119页水溶液中的离子平衡考点一弱电解质的电离(一)强、弱电解质1．概念[注意]①六大强酸：HCl、H2SO4、HNO3、HBr、HI、HClO4。②四大强碱：NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2。③大多数盐包括难溶性盐，如BaSO4。2．电离方程式书写(1)弱电解质①多元弱酸分步电离，且第一步电离程度远远大于第二步(通常只写第一步电离)，如H2CO3的电离方程式：H2CO3H＋＋HCO－3、HCO－3H＋＋CO2－3。②多元弱碱电离方程式一步写成，如Fe(OH)3电离方程式为Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。(2)酸式盐①强酸的酸式盐在溶液中完全电离，如NaHSO4的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－4。②弱酸的酸式盐中酸根离子在溶液中不能完全电离，如NaHCO3===Na＋＋HCO－3、HCO－3H＋＋CO2－3。(二)弱电解质的电离平衡1．电离平衡的建立2．电离平衡的特征第2页共119页(三)影响弱电解质电离平衡的因素1．影响电离平衡的内因弱电解质本身的性质是决定电离平衡的主要因素。2．外界条件对电离平衡的影响以弱电解质HB的电离为例：HBH＋＋B－。(1)温度：弱电解质电离吸热，温度升高，电离平衡向正反应方向移动，HB的电离程度增大，c(H＋)、c(B－)均增大。(2)浓度：稀释溶液，电离平衡向正反应方向移动，电离程度增大，n(H＋)、n(B－)增大，但c(H＋)、c(B－)均减小。(3)相同离子：在弱电解质的溶液中，加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡向逆反应方向移动，电离程度减小。(4)加入能与电离出的离子反应的物质：电离平衡向正反应方向移动，电离程度增大。(四)溶液的导电能力电解质溶液导电能力取决于溶液中自由移动离子浓度和离子所带电荷数。自由移动离子浓度越大，离子所带电荷数越多，则导电能力越强。将冰醋酸、稀醋酸加水稀释，其导电能力随加水的量的变化曲线如图所示。[说明]①OA段导电能力随加水量的增多导电能力增强，原因是冰醋酸发生了电离，溶液中离子浓度增大。②AB段导电能力减弱的原因，随水的加入，溶液的体积增大，离子浓度变小，导电能力减弱。[拓展归纳]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，溶液中不一定所有的离子浓度都减小。第3页共119页因为温度不变，KW＝c(H＋)·c(OH－)是定值，稀醋酸加水稀释时，溶液中的c(H＋)减小，故c(OH－)增大。(2)电离平衡右移，电解质分子的浓度不一定减小，如对于CH3COOHCH3COO－＋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，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(CH3COOH)、c(H＋)都比原平衡时要小。(4)电离平衡右移，电离程度也不一定增大，加水稀释或增大弱电解质的浓度，都使电离平衡向电离方向移动，但加水稀释时弱电解质的电离程度增大，而增大弱电解质的浓度时弱电解质的电离程度减小。[题点全练]1．某浓度的氨水中存在平衡：NH3·H2ONH＋4＋OH－，如想增大NH＋4的浓度，而不增大OH－的浓度，应采取的措施是()①适当升高温度②加入NH4Cl固体③通入NH3④加入少量盐酸A．①②B．②③C．②④D．①④解析：选C升温平衡向右移动，c(NH＋4)、c(OH－)都增大；加入NH4Cl固体，相当于增大c(NH＋4)，平衡向左移动，c(OH－)减小，但c(NH＋4)仍较原来增大，因平衡移动只能减小其增大的程度，而不能完全抵消它增大的部分；通入NH3平衡向右移动，c(NH＋4)、c(OH－)都增大；加入少量盐酸，H＋与OH－反应使c(OH－)下降，平衡向右移动，使c(NH＋4)增大。2．(2018·山西五校第一次联考)下列关于醋酸性质的描述，不能证明它是弱电解质的是()A．1mol·L－1的醋酸溶液中H＋浓度约为10－3mol·L－1B．醋酸溶液中存在CH3COOH分子C．10mLpH＝1的醋酸溶液与足量锌粉反应生成H2112mL(标准状况)D．10mL0.1mol·L－1的醋酸溶液与10mL0.1mol·L－1的NaOH溶液恰好完全中和解析：选DA项，1mol·L－1的醋酸溶液中c(H＋)约为10－3mol·L－1，说明CH3COOH部分发生电离，则CH3COOH是弱电解质；B项，醋酸溶液中存在CH3COOH分子，说明CH3COOH未完全发生电离，则CH3COOH是弱电解质；C项，Zn与醋酸溶液发生的反应为Zn＋2CH3COOH===(CH3COO)2Zn＋H2↑，标准状况下112mLH2的物质的量为0.005mol，则参与反应的n(CH3COOH)＝0.01mol；10mLpH＝1的醋酸溶液中，CH3COOH电离产生的n(H＋)＝0.01L×0.1mol·L－1＝0.001mol，则有n(H＋)n(CH3COOH)，说明CH3COOH部分发生电离，则CH3COOH是弱电解质；D项，10mL0.1mol·L－1的醋酸溶第4页共119页液与10mL0.1mol·L－1的NaOH溶液中，n(CH3COOH)＝n(NaOH)＝0.01L×0.1mol·L－1＝0.001mol，二者能恰好完全反应，只能说明CH3COOH为一元酸，不能证明CH3COOH是弱电解质。3．(2018·菏泽调研)H2S水溶液中存在电离平衡H2SH＋＋HS－和HS－H＋＋S2－。若向H2S溶液中()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(忽略体积变化)，溶液中所有离子浓度都减小解析：选C向H2S溶液中加水，平衡向右移动，溶液中n(H＋)增大，由于溶液体积增大的程度大于n(H＋)增大的程度，因此溶液中c(H＋)减小，A错误。通入SO2气体，发生的反应为2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，平衡向左移动；当SO2过量时，SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3的酸性比H2S强，因此溶液的pH减小，B错误。滴加新制氯水，发生的反应为H2S＋Cl2===2HCl＋S↓，溶液中c(H2S)减小，平衡向左移动；由于反应生成的HCl为强酸，完全发生电离，溶液的pH减小，C正确。加入少量CuSO4，发生的反应为CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4，溶液中c(S2－)减小，平衡向右移动，溶液中c(H＋)增大，D错误。[真题验收]下列关于电解质溶液的说法正确的是()A．(2016·四川高考)0.1L0.5mol·L－1CH3COOH溶液中含有的H＋数为0.05NAB．(2016·江苏高考)室温下，稀释0.1mol·L－1CH3COOH溶液，溶液的导电能力增强C．(2016·全国卷Ⅲ)向0.1mol·L－1CH3COOH溶液中加入少量水，溶液中cH＋cCH3COOH减小D．(2013·江苏高考)CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中cCH3COOHcCH3COO－的值减小解析：选DA项，CH3COOH为弱电解质，在水溶液中部分电离，0.1L0.5mol·L－1CH3COOH溶液中含有的H＋数小于0.05NA，错误；B项，CH3COOH溶液中存在平衡，CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水稀释，平衡右移，产生的离子数增加，但溶液的体积增大，c(CH3COO－)、c(H＋)减小，导电能力减弱，错误；C项，加水稀释时，平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋右移，n(H＋)增大，n(CH3COOH)减小，cH＋cCH3COOH＝nH＋/VnCH3COOH/V＝nH＋nCH3COOH，故比值变大，错误；D项，稀释时，n(CH3COO－)增大，n(CH3COOH)减小，故cCH3COOHcCH3COO－的值减小，正确。考点二电离度与电离常数第5页共119页(一)电离度1．概念：一定条件下，当弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来弱电解质总分子数的百分数。注意：指已电离的电解质与未电离的电解质的分子数之和。2．表达式：α＝已电离的弱电解质的浓度弱电解质的初始浓度×100%。3．意义：衡量弱电解质的电离程度，在相同条件下(浓度、温度相同)，不同弱电解质的电离度越大，弱电解质的电离程度越大。4．影响因素温度的影响升高温度，电离平衡向右移动，电离度增大；降低温度，电离平衡向左移动，电离度减小浓度的影响当弱电解质溶液浓度增大时，电离度减小；当弱电解质溶液浓度减小时，电离度增大(二)电离常数1．概念：在一定条件下，弱电解质在达到电离平衡时，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值是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数。用K(弱酸的用Ka，弱碱的用Kb)表示。2．表达式(1)对于一元弱酸HA：HAH＋＋A－电离常数Ka＝cH＋·cA－cHA。(2)对于一元弱碱BOH：BOHB＋＋OH－电离常数Kb＝cB＋·cOH－cBOH。(3)对于多元弱酸，以H2CO3为例：H2CO3H＋＋HCO－3Ka1＝cH＋·cHCO－3cH2CO3HCO－3H＋＋CO2－3Ka2＝cH＋·cCO2－3cHCO－33．意义相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性或碱性相对越强。4．特点电离常数只与温度有关，与电解质的浓度、酸碱性无关，由于电离过程是吸热的，故第6页共119页温度升高，K增大。多元弱酸是分步电离的，各级电离常数的大小关系是K1≫K2……，所以其酸性主要决定于第一步电离。(三)电离常数的4个应用判断弱酸(或弱碱)的相对强弱电离常数越大，酸性(或碱性)越强。如：常温下，CH3COOH的Ka＝1.8×10－5，H2CO3的Ka1＝4.3×10－7、Ka2＝5.6×10－11。则酸性：CH3COOHH2CO3HCO－3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。如：利用上面中电离常数的数值可知等浓度的CH3COONa、NaHCO3、Na2CO3溶液的pH由大到小的顺序为Na2CO3NaHCO3CH3COONa判断复分解反应能否发生一般符合“强酸制弱酸”规律。如：利用上面中电离常数的数值可知，向Na2CO3溶液中加入足量CH3COOH的离子方程式为CO2－3＋2CH3COOH===2CH3COO－＋H2O＋CO2↑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，题目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。如把0.1mol·L－1CH3COOH溶液加水稀释，cCH3COO－cCH3COOH＝cCH3COO－·cH＋cCH3COOH·cH＋＝KacH＋，稀释时，c(H＋)减小，K值不变，则cCH3COO－cCH3COOH变大[拓展归纳]电离度(α)、电离常数(Ka、Kb)与c(H＋)、c(OH－)的关系设一定温度下，浓度为cmol·L－1醋酸的电离度为α。CH3COOHCH3COO－＋H＋起始/(mol·L－1)c00变化/(mol·L－1)c·αcαcα平衡/(mol·L－1)c－cα≈ccαcαKa＝cα·cαc＝cα2⇨α＝Kacc(H＋)＝c·α＝c·Ka同理：对于一元弱碱(如NH3·H2O)Kb＝cα2c(OH－)＝cα＝c·Kb。第7页共119页[题点全练]题点(一)电离常数的理解与应用1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)当弱电解质的浓度增大时，电离度增大(×)(2)在1mol·L－1的CH3COOH溶液中，升高温度，电离度增大(√)(3)电离平衡右移，电离常数一定增大(×)(4)H2CO3的电离常数表达式：K