高考考点完全解读+练习+答案 31、电离平衡

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高中化学58个考点精讲

31、电离平衡

1.复习重点

1.强、弱电解质的概念及电离方程式的书写; 2.弱电解质的电离平衡;电离平衡常数。 2.难点聚焦

(一)强电解质、弱电解质 1.相互关系

否——非电解质

能否

化合物 是——强电解质

电离 是否

完全

否——弱电解质

热或水的作用 电解质 自由移动离子

电离

思考:一种物质的水溶液能导电,原物质一定是电解质吗?

分析:不一定!关键要分清发生电离散是否要原物质本身。有可能溶于水时就发生了化学变化

如(1)Cl2 ???? 氯水 ↓ ↓

即不是电解质 HCl.HclO 又不是非电解质 发生电离 (2)CO2 ???? 碳酸溶液 ↓ ↓

非电解质 H2CO3电离 (3)Na2O ???? NO2OH溶液 ↓ ↓

虽不是本身电离子 NaOH电离 但可在熔融态电离,故它属强电解质 2.比较强、弱电解质 电离程度 电离平衡 过程表示 溶液中存在的微粒 (水分子不计) 电离方程式 实例 强电解质 完全 不、不可逆 ==== 只有电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子 H2SO4====2H++SO42 —CaCl2====Ca2++2Cl —溶于水溶于水溶于水弱电解质 部分 有、可能 即有电离出的阴、阳离子(少部分),又有电解质分子(大部分)。 NH3·H2O NH4++OH ———H2S H++HS,HS H++S2 —绝大多数的盐(包括难溶性盐); 强酸:H2SO4、HCl、HclO4等; 强碱:Ba(OH)2、Ca(OH)2等。 —注意:多元强酸电离一步完成且完全 如 HnA====Nh++An

而多元弱酸的电离是分步进行的,且第二步电离比第一步电离困难,第三步电离比第二步电离更困难,但每步电离都存在相应的电离平衡,因此应分步书写电离方程式。例如磷酸的电离方程式应写三步:

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H3PO4 H++H2PO4, H2PO4 H++HPO42

———

HPO42 H++PO43,不能合并成H3PO4 3H++PO43。 由于磷酸溶液中的[H+]主要由第

一步电离决定,因此磷酸的电离方程式有时也可只写第一步。

对HnA弱酸而言,电离方程式可只考虑:

HnA H++Hn+A

想一想:为什么多元的酸电离下一步比上一步困难,电离程度小得多,甚至可忽略? (二)弱电解质的电离平衡 (1)概念

弱电解质的电离平衡是指在一定条件下(湿度、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的状态。

(2)特点

①动——动态平衡:V(闻子化)=V(分子化)≠0。在电离方程式中用“ ”表示。 ②定——平衡时各组成成分一定,即平衡时溶液中离子浓度和分子浓度保持不变 ③变——条件改变,平衡被打破。 (3)影响电离平衡的因素

与化学平衡一样,外界条件的改变也会引起移动. 以0.1mol/1 CH3COOH溶液为例:

项目 变化 项目 平衡移动 [H+]浓度(mol) PH值 导电能力 右移 减小 增大 减弱 右移 增大 增大 减小 增强 H+的物质的量(mol) 增大 加水 升温 加入固体 NaOH 右移 减小 减小 增大 增强 加入无水 通入气体 CH3COONa HCl 左移 减小 减小 增大 增强 左移 增大 增大 减小 增强 加入等浓度的CH3COOH 不移动 增大 不变 不变 不变 (三)电解质溶液导电能力的强弱与电解质强弱影响溶液导电能力的因素: ①自由移动离子浓度的大小。(主要决定因素)湿度一定,离子浓度越在,导电能力越强。 ②湿度:湿度越高,导电能力越强。(与金属导电相反) ③离子电荷数:电荷数越高,导电能力越强。

由此可知:强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质强。

如 较浓醋酸的导电能力可比极稀HCl溶液强。 CaCO3虽为强电解质,但溶于水所得溶液极稀,导电能力极差。

思考:若在某溶液中加入一种物质,出现沉淀,则溶液的导电能力一定减弱吗?(湿度不变) 分析:不一定。关键要看溶液中离子浓度有无显著变化。如:

(1)若在H2SO4溶液中加Ba(OH)2,因生成BaSO4沉淀和极难电离的水,使溶液中离子浓度降低,导电能力降低。

(2)若在H2SO4溶液中加BaCl2,虽有沉淀BaSO4生成,但同时生成了HCl,相当于1molSO42被2molCl—

代替,故导电能力有所增强。

(3)若在HCl溶液中加AgNO3,则导电能力几乎不变。

(四)水的电离平衡

1. 实验证明,纯水微弱的导电性,是极弱的电解质:

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2. 25℃1LH2O的物质的量n(H2O)=

1000—

=55.6(mol)共有107mol发生电离 18H2O H++OH

起始(mol) 55.6 0 0

———

电离(mol) 107 107 107

———

平衡(mol)55.6-107 107 107

———

25℃[H+]·[OH]= 107=1014=Kw的离子积常数。 2.影响Kw的因素

Kw与溶液中[H+]、[OH]无关,与湿度有关。

水的电离为吸热过程,所以当湿度升高时,水的电离程度增大,Kw也增大。

————

例如100℃,1LH2O有106mol电离,此时水的离子积常数为Kw=106·106=1012. 3.影响水的电离平衡因素

(1)湿度,升湿度促进水的电离,降温则相反

(2)向纯水中引入H+或OH,会抑制水的电离

(3)向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子,将促进水的电离,此乃为盐类水解的实质。 3. 酸、碱、盐溶液中水电离的定量计算。(列表比较如下:) 纯水 酸溶液 [H+]水与[OH]水关系 —x的计算式 室温x值 x=1×107mol/L —对水电离影响 对水电离影响 碱溶液 —[H+]水=[OH]水 x=Kw Kwx= ?[H]Kwx= ?[OH]x=[H+] x=[OH] x=Kw —x<1×107mol/L —抑制 正 盐 溶 液 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 强碱强酸盐 —x>1×107mol/L —促进 无 x=1×107mol/L —注[H+]水、[OH]水指水电离出的H+、OH浓度

——

[H+]水、[OH]指指溶液中的H+、OH浓度 由上表可得重要规律:

(1)在任意湿度、任意物质的水溶液中(含纯水)的水本身电离出的[H+]水≡[OH]水 (2)酸和碱对水的电离均起抑制作用

①只要碱的pH值相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等,碱也同理。 ②若酸溶液的pH值与碱溶液的pOH值相等,则两种溶液中水的电离度相等。 如pH=3的盐酸溶液与pH=11的氨水溶液在室温下,由水电离出的

—10?14—

[H]水=[OH]水=?3=1011mol/L

10+

(3)在凡能水解的盐溶液中,水的电离均受到促进,且当强酸弱的碱盐的pH和强碱弱酸盐的pOH值相等时(同一湿度),则促进程度相等。

(4)较浓溶液中水电离出[H+]的大小:

①酸溶液中[OH]等于水电离的[H+] ②碱溶液中[H+]等于水电离的[H+]

③强酸弱碱盐溶液中的[H+]等于水电离出[H+]

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④强碱弱酸盐溶液中的[OH]等于水电离出的[H+] 如pH=4的NH4Cl溶液与pH=10的NaAc溶液中,(室温)由水电离出的

10?14—

[H]水=[OH]水=?10=104mol/L

10+

3.例题精讲

例1.下列四种溶液中,由水电离出的[H+]之比(依次)为( )

①pH=0的盐酸 ②0.1mol/L的盐酸 ③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液 (A)1 :10 :100 :1000 (B)0 :1 :12 :11 (C)14 :13 :12 :11 (D) 14 :13 :2 :3

——

解析①[H+]=1mol/L [H+]水=[OH]=1×1014mol/L

1?10?14—

②[H]=1mol/L [H]水==1×1013mol/L

0.1+

+

1?10?14—12

③[OH]=1×10mol/L [H]水==1×10mol/L ?21?10—

—2

+

1?10?14—

④[OH]=1×10mol/L [H]水==1×1011mol/L ?31?10—

—3

+

——

例2.某湿度下,纯水中的[H+]=2×107mol/L,则此时[OH]=______,若湿度不变,滴入稀硫酸使[H+]=5——

×106mol/L,则[OH]=_______,由水电离出[H+]为,该纯水的PH值_______(填>、<、==

解析

纯水中 H2O H++OH

——

mol/L 2×107 2×107

———

加酸后,水的电离平衡逆向移动,使[OH]减小,可由Kw、[H+]求出[OH],此湿度下Kw值为2×107 ×——

2×107= 4×114

4?10?14—9

[OH]==8×10mol/L ?65?10—

由水电离的[H+]=[OH]=8×1011mol/L

该湿度下Ph= -lg×107= 7―lg2<7.

例3.常温下某溶液中,由水电离出的[H+]为1×1012mol/L,该溶液中一定能大量共存的离子组是( )

————

A.K+、Na+、SO42、NO3 B.Na+、K+、S2、CO32

————

C.Fe2+、Mg2+、Cl、SO42 D.NH4+、Cl、K+、SO32

——

解析 常温、由水电离出的[H+]=×1011mol/L<1×107mol/L说明水的电离受到抑制。此溶液可能是pH=1

———

酸溶液,也可能为pH=13的碱溶液,选项B、D中的S2、CO32、SO32不能存在于强酸性溶液中,C中的Fe2+、

Mg2+、D中的NH42+、D中的NH4+与OH均不能大量存共存,故本题答案A。

例4.在图(1)所示的装置中,烧杯中盛放的是Ba(OH)2溶液,当从滴定管中逐渐加入某种溶液(A)时,溶液的导电性的变化趋势如图(2)所示。

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