2018届一轮复习人教版弱电解质的电离学案(1)
第2节 弱电解质的电离
考纲定位
考情播报
1.理解弱电解质在水溶液中的电离平衡。
2.能用电离平衡常数进行相关计算。
2016·全国甲卷T26(4)/全国乙卷T12(D)/全国丙卷T13(A)
2015·全国卷ⅠT8(B)、T13
2014·全国卷ⅠT27(1)/全国卷ⅡT11(A、)
2012·全国卷T11
考点1| 弱电解质的电离平衡及其影响因素
[基础知识自查]
1．弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的概念
一定条件(如温度、浓度)下，弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时，电离过程达到平衡状态。
(2)电离平衡的建立与特征
①开始时，v(电离)最大，而v(结合)为0。
②平衡的建立过程中，v(电离)>v(结合)。
③当v(电离)＝v(结合)时，电离过程达到平衡状态。
2．影响电离平衡的因素
(1)内因：弱电解质本身的性质——决定因素
(2)外因
①温度：温度升高，电离平衡正向移动，电离程度增大。
②浓度：稀释溶液，电离平衡正向移动，电离程度增大。
③同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡逆向移动，电离程度减小。
④加入能反应的物质：电离平衡正向移动，电离程度增大。
[应用体验]
以0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液为例
[提示] ①减小 增大 减弱 增大
②减小 增大 增强 减小
③增大 减小 增强 减小
④增大 减小 增强 减小
⑤减小 增大 增强 增大
⑥减小 增大 增强 增大
⑦增大 增强 增大
[考点多维探究]
1．下列有关电离平衡的叙述正确的是( )
A．电离平衡是相对的、暂时的，外界条件改变时，平衡就可能发生移动
B．电离平衡时，由于分子和离子的浓度不断发生变化，所以说电离平衡是动态平衡
C．电解质在溶液里达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度相等
D．电解质达到电离平衡后，各种离子的浓度相等
A [B项，电离平衡是动态平衡指的是v(电离)＝v(结合)≠0，是浓度不再变化。]
2．对氨水中存在的电离平衡NH3·H2ONH＋OH－，下列叙述正确的是( )
【导学号：99682264】
A．加水后，溶液中n(OH－)增大
B．加入少量浓盐酸，溶液中[OH－]增大
C．加入少量浓NaOH溶液，电离平衡向正反应方向移动
D．加入少量NH4Cl固体，溶液中[NH]减小
A [向氨水中加水，促进NH3·H2O的电离，n(OH－)增大。加入少量浓盐酸中和OH－，[OH－]减小。加入少量浓NaOH溶液，[OH－]增大， 电离平衡向逆反应方向移动。加入少量NH4Cl固体，虽然平衡向逆反应方向移动，但[NH]仍然是增大的。]
3．已知0.1 mol·L－1的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，要使溶液中的值增大，可以采取的措施是( )
①加少量烧碱溶液 ②升高温度 ③加少量冰醋酸
④加水
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
C [升温和加H2O都可促进CH3COOH的电离，n(H＋)增大，n(CH3COOH)减少，增大。]
4．一定温度下，将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中，溶液的导电能力变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．a、b、c三点溶液的pH：c
a>c，故pH：c>a>b；B项，加水体积越大，越利于CH3COOH电离，故电离程度：c>b>a；C项，用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，相当于稀释a点溶液，[H＋]增大，pH偏小；D项，a、b、c三点n(CH3COOH)相同，用NaOH中和时消耗n(NaOH)相同，故消耗V(NaOH)：a＝b＝c。]
5．将浓度为0.1 mol·L－1 HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是( )
【导学号：99682265】
A．[H＋] B．
C. D．
D [A项，[H＋]减小；B项，此比值为Ka(HF)的倒数，为定值；C项，加H2O后，平衡右移，n(F－)、n(H＋)都增大，但由于水电离出的H＋也增大，故减小；D项，加H2O，n(H＋)增大，n(HF)减小，故增大。]
(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。因为温度不变，KW＝[H＋][OH－]是定值，稀醋酸加水稀释时，溶液中的[H＋]减小，故[OH－]增大。
(2)电离平衡右移，电解质分子的浓度不一定减小，离子的浓度不一定增大，电离程度也不一定增大。
(3)对于浓的弱电解质溶液加H2O稀释的过程，弱电解质的电离程度逐渐增大，但离子浓度可能先增大后减小。
考点2| 电离平衡常数及其应用
[基础知识自查]
1．表达式
(1)一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为Ka＝。
(2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Kb＝。
2．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。
3．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。
[应用体验]
下表是几种常见弱酸的电离常数(25 ℃)
弱酸
电离方程式
电离常数
K/(mol·L－1)
CH3COOH
CH3COOH
CH3COO－＋H＋
1.26×10－5
H2CO3
H2CO3H＋＋HCO
HCOH＋＋CO
K1＝4.31×10－7
K2＝5.61×10－11
H2S
H2SH＋＋HS－
HS－H＋＋S2－
K1＝9.1×10－8
K2＝1.1×10－15
(1)25 ℃时，CH3COOH、H2CO3、HCO、H2S、HS－的电离程度(即酸性)由强到弱的顺序为______________________________________。
(2)H2CO3或H2S的K1≫K2的原因是______________________。
(3)25 ℃时，0.1 mol/L的CH3COOH(Ka≈1×10－5 mol·L－1)的溶液中[H＋]约为________。
[提示] (1)CH3COOH>H2CO3>H2S>HCO>HS－
(2)第一步电离产生的H＋抑制了第二步电离
(3)1×10－3 mol/L
[考点多维探究]
角度1 电离常数的含义及应用
1．(2015·海南高考)下列曲线中，可以描述乙酸(甲，Ka＝1.8×10－5 mol·L－1)和一氯乙酸(乙，Ka＝1.4×10－3 mol·L－1)在水中的电离程度与浓度关系的是( )
A B C D
B [这两种物质都是弱电解质，在温度不变、浓度相等时，电离程度CH3COOHCH3COOH。
[答案] (1)①变小 ②不变 ③变大 ④不变
(2)大于 稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的pH变化大，酸性强，电离平衡常数大
角度2 电离常数的有关计算
3．已知室温时，0.1 mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是 ( )
【导学号：99682266】
A．该溶液的pH＝4
B．升高温度，溶液的pH增大
C．此酸的电离常数约为1×10－7 mol·L－1
D．由HA电离出的[H＋]约为水电离出的[H＋]的106倍
B [[H＋]＝0.1%×0.1 mol·L－1＝10－4 mol·L－1，pH＝4；因HA在水中有电离平衡，升高温度促进平衡向电离的方向移动，c(H＋)将增大，pH会减小；C选项可由电离常数表达式算出Ka＝＝1×10－7 mol·L－1；[H＋]＝10－4 mol·L－1，所以水电离出的[H＋]＝10－10 mol·L－1，前者是后者的106倍。]
4．碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，[H2CO3]＝1.5×10－5 mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO＋H＋的电离常数K1＝________(已知：10－5.60＝2.5×10－6)。
[解析] 由H2CO3H＋＋HCO得
K1＝＝ mol·L－1≈4.2×10－7 mol·L－1。
[答案] 4.2×10－7 mol·L－1
5．在25 ℃下，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中[NH]＝[Cl－]，则溶液显________性(填“酸”“碱”或“中”)；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝________。
[解析] 氨水与HCl等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为[NH]＋[H＋]＝[Cl－]＋[OH－]，因[NH]＝[Cl－]，故有[H＋]＝[OH－]，溶液显中性。
NH3·H2O NH ＋ OH－
(－)mol·L－1 mol·L－1 10－7 mol·L－1
Kb＝ mol·L－1＝ mol·L－1。
[答案] 中 mol·L－1
6．(1)25 ℃时，0.1 mol·L－1的HCOONa溶液的pH＝10，则HCOOH的电离常数Ka＝________。
(2)25 ℃时，向含a mol NH4NO3的溶液中滴加b L氨水呈中性，则所滴加氨水的浓度为________mol·L－1。(已知Kb(NH3·H2O)＝2×10－5 mol·L－1)
[解析] (1)Ka＝≈ mol·L－1＝10－7 mol·L－1，
(2)根据溶液呈中性可知[OH－]＝[H＋]＝1×10－7 mol·L－1，
n(NH)＝n(NO)＝a mol
设加入氨水的浓度为c mol/L，混合溶液的体积为V L
由Kb＝
＝＝2×10－5 mol·L－1，
得c＝ mol·L－1。
[答案] (1)10－7 mol·L－1 (2)
有关电离平衡常数计算的答题模板(以弱酸HX为例)
HX H＋ ＋ X－
起始/(mol·L－1): c(HX) 0 0
平衡/(mol·L－1): c(HX)－[H＋] [H＋] [H＋]
则：K＝
由于弱酸只有极少一部分电离，c(H＋)的数值很小，可做近似处理：c(HX)－[H＋]≈c(HX)。
则K＝或[H＋]＝。
专项突破10 一元强酸(碱)和一元弱酸(碱)的比较
命题点1 一元强酸(碱)和一元弱酸(碱)的一般性质比较
(1)相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
(2)相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较
说明：一元强碱与一元弱碱的比较规律与以上类似。
[对点训练1] 相同温度下，关于物质的量浓度、体积均相等的①
NaOH溶液，②氨水，说法正确的是( )
A．[OH－]：①>②
B．pH：①＝②
C．导电性：①<②
D．中和酸的能力：①>②
A [pH：①>②，导电性：①>②，中和酸的能力：①＝②。]
[对点训练2] 25 ℃下，在①pH＝2的CH3COOH溶液、②pH＝2的HCl溶液、③pH＝12的氨水、④pH＝12的NaOH溶液中，下列说法正确的是________(填字母)。
A．等体积的①、②分别与足量铝粉反应，生成H2的量：②>①
B．将等体积①②加水稀释至pH＝4，加水较多的是②
C．若将②、③溶液混合后，pH＝7，则消耗溶液的体积：②>③
D．将四种溶液分别稀释100倍后，溶液的pH：③>④>②>①
E．将等体积的③、④加H2O稀释100倍，pH较大的为③
F．将等体积的③④加等浓度盐酸中和，所需盐酸的体积相同
[答案] CDE
[对点训练3] 相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元弱酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应，下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( )
C [相同体积、相同pH的某一元强酸和一元弱酸中，H＋浓度相等，所以刚开始与锌反应的速率是相同的，随着反应的进行，弱酸继续电离，故反应速率较强酸快，排除B、D；又因弱酸的物质的量浓度大于强酸，所以与足量的锌反应生成氢气的量较多，排除A项。]
一元弱酸和一元强酸与金属的反应
实验操作
图像
同体积、同浓度的盐酸和醋酸分别与足量Zn反应
同体积、同pH的盐酸和醋酸分别与足量Zn反应
命题点2 一元强酸(碱)或弱酸(碱)稀释图像分析
图中，a、b为pH相等的NaOH溶液和氨水，c、d为pH相等的盐酸和醋酸。对于该图像，要深刻理解以下4点：
(1)对于pH＝y的强酸溶液稀释时，体积每增大10n倍，pH就增大n个单位，即pH＝y＋n；对于pH＝y的弱酸溶液来说，体积每增大10n倍，pH增大不足n个单位，即pHx－n；无论怎样稀释，碱溶液的pH不能等于或小于7，只能趋近于7。
(3)加水稀释相同倍数后的pH大小：氨水>NaOH溶液，盐酸>醋酸。
(4)稀释后的pH仍然相等，则加水量的多少：氨水>NaOH溶液，醋酸>盐酸。
[对点训练4] (2017·厦门模拟)25 ℃时，相同pH的两种一元弱酸HA与HB溶液分别加水稀释，溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．同浓度的HA与HB溶液中，pH(HA)>pH(HB)
B．a点溶液的导电性大于b点溶液
C．a点的[HA]大于b点的[HB]
D．HA的酸性强于HB
D [稀释相同倍数，HA的pH变化大，HA的酸性比HB强。]
[对点训练5] (2017·郑州质检)常温下，将一定浓度的盐酸和醋酸加水稀释，溶液的导电能力随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A．曲线Ⅰ代表盐酸加水稀释
B．a、b、c三点溶液的pH由大到小顺序为a>b>c
C．c点的Ka值比a点的Ka值大
D．a点水电离的[H＋]大于c点水电离的[H＋]
D [溶液的导电能力与[H＋]的大小一致。A项，Ⅰ线代表的是醋酸加水稀释；B项，pH的大小为b>a>c；C项，c、a两点的Ka相同。]
命题点3 弱电解质的判断方法
方法一：根据弱酸的定义判断，弱酸在水溶液中不能完全电离，如测0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液的pH>1。
方法二：根据弱酸在水溶液中存在电离平衡判断，条件改变，平衡发生移动，如pH＝1的CH3COOH加水稀释100倍后，17。
方法四：根据等体积、等pH的酸中和碱的量判断。如消耗的碱越多，酸越弱。
[对点训练6] 下列事实不能证明HNO2是弱电解质的是( )
【导学号：99682267】
①滴入酚酞，NaNO2溶液显红色
②用HNO2溶液做导电实验，灯泡很暗
③等pH、等体积的盐酸和HNO2溶液中和碱时，HNO2中和碱的能力强
④25 ℃时0.1 mol·L－1 HNO2溶液的pH＝2
⑤HNO2与CaCO3反应放出CO2气体
⑥25 ℃时 0.1 mol·L－1的HNO2溶液稀释至1 000倍，pH>4
A．①⑤ B．②⑤ C．③⑥ D．③④
B [①中NaNO2溶液使酚酞显红色，说明NO水解生成弱电解质(酸)HNO2；②不能根据溶液导电性强弱判断强、弱电解质；③中说明等pH、等体积的盐酸和HNO2，c(HNO2)>c(HCl)；④中说明HNO2溶液发生不完全电离；⑤中只能说明酸性：HNO2>H2CO3；⑥中说明存在HNO2H＋＋NO。]
[对点训练7] (2014·上海高考改编)室温下，甲、乙两烧杯均盛有5 mL pH＝3的某一元酸溶液，向乙烧杯中加水稀释至pH＝4，关于甲、乙两烧杯中溶液的描述正确的是( )
【导学号：99682268】
A．溶液的体积：10V甲≤V乙
B．水电离出的OH－浓度：10[OH－]甲≤[OH－]乙
C．若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和，所得溶液的pH：甲≤乙
D．若分别与5 mL pH＝11的NaOH溶液反应，所得溶液的pH：甲≥乙
A [A项如果酸是强酸，则需要稀释10倍，才能使pH从3升高到4；如果是弱酸，弱酸存在电离平衡，稀释促进电离，则需要稀释10倍以上，才能使pH从3升高到4，即溶液的体积：10V甲≤V乙，A项正确；B项酸抑制水的电离，甲烧杯中氢离子的浓度是乙烧杯中氢离子浓度的10倍，因此水电离出的OH－浓度：10[OH－]甲＝[OH－]乙
，B项不正确；C项若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和，则乙烧杯中所得盐溶液的浓度小。如果盐不水解，则所得溶液的pH相等。如果生成的盐水解，则甲烧杯中溶液的碱性强于乙烧杯中溶液的碱性，即所得溶液的pH：甲≥乙，C项不正确；D项若分别与5 mL pH＝11的NaOH溶液反应，如果是强酸，则均是恰好反应，溶液显中性。如果是弱酸，则酸过量，但甲烧杯中酸的浓度大，pH小，因此，所得溶液的pH：甲≤乙，D项不正确。]
[对点训练8] 为了证明一水合氨是弱电解质，甲、乙、丙、丁四位同学利用下面的试剂在常温下进行实验：0.10 mol·L－1氨水、NH4Cl晶体、醋酸铵晶体、酚酞试剂、pH试纸、蒸馏水。
(1)甲用pH试纸测出0.10 mol·L－1氨水的pH为10，据此他认定一水合氨是弱电解质，你认为这一结论_____________________________________
(填“正确”“不正确”或“无法确定”)，并说明理由________________。
(2)乙取出10 mL 0.10 mol·L－1氨水，用pH试纸测出其pH为a，然后用蒸馏水稀释至1 000 mL，再用pH试纸测出其pH为b，他认为只要a、b满足如下关系____(用等式或不等式表示)就可以确认一水合氨是弱电解质。
(3)丙取出10 mL 0.10 mol·L－1氨水，滴入2滴酚酞试剂，显粉红色，再加入CH3COONH4晶体少量，颜色变浅；你认为这一方法能否证明一水合氨是弱电解质？________(填“能”或“否”)。
(4)丁同学的方案最可能是(答出实验操作方法、现象与结论)_________。
[解析] (1)0.10 mol·L－1的一元强碱溶液的pH＝13，而弱碱溶液的pH因其不能完全电离而小于13，故甲的判断是正确的。(2)0.10 mol·L－1的强碱溶液稀释到原来体积的100倍，其pH会减小2，弱碱溶液则因稀释会促进原来没有电离的碱又电离出一部分OH－而导致pH减小值小于2。(3)因少量晶体的加入对溶液体积的影响可以忽略不计，故溶液颜色变浅只能是由于平衡移动使溶液中OH－浓度减小导致的，故以此现象可以判断一水合氨是弱电解质。(4)由于所给试剂中还有NH4Cl晶体没有用到，故丁同学的方案最可能是测量NH4Cl溶液的pH。
[答案] (1)正确 常温下pH＝10的溶液中[OH－]＝10－4 mol·L－1，则0.10 mol·L－1氨水中的一水合氨没有完全电离 (2)a－b<2 (3)能 (4)测量NH4Cl溶液的pH，其pH<7，证明一水合氨是弱电解质
[课堂小结·反馈达标1＋1] 全新理念 探究高考 明确考向
1．一组判断，展示高考易误点
(1)(2016·全国丙卷)向0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中加入少量水，溶液中
减小。( )
(2)(2015·全国乙卷)2 L 0.5 mol·L－1亚硫酸溶液中含有的H＋离子数为2NA。
(3)醋酸溶液中加冰醋酸，醋酸的电离平衡右移，增大了醋酸电离程度。( )
(4)25 ℃时，0.1 mol·L－1的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱。( )
(5)为确定某酸H2A是强酸还是弱酸，可测NaHA溶液的pH。若pH＞7，则H2A是弱酸；若pH＜7，则H2A为强酸。( )
(6)25 ℃时，pH之和等于14的酸碱等体积混合，混合液的pH＝7。( )
(7)25 ℃时，同浓度的盐酸与氨水等体积混合，混合液的pH<7。( )
(8)常温下，将pH＝3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后，溶液的pH＝4。( )
(9)0.1 mol/L的氨水加H2O稀释，所得溶液中的[H＋]增大。( )
(10)等体积等pH的盐酸与醋酸分别和足量Zn反应，生成H2的物质的量相同。( )
(11)25 ℃ pH＝4的0.1 mol/L的HA溶液中，HA的电离常数约为10－7 mol·L－1。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)× (11)√
2．一题串知，覆盖高考考什么
A．(2016·全国甲卷)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知：N2H4＋H＋N2H的K＝8.7×107 L·mol－1；KW＝1.0×10－14 mol2·L－2)。
联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__________________________。
[考查平衡常数的有关运算]
B．(2015·全国卷Ⅰ改编)
浓度均为0.10 mol·L－1、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lg的变化如图所示。
(1)MOH和ROH的碱性较强为________，________(选填“是”或“不是”)强碱。[考查弱电解质的判断]
(2)写出MOH和ROH的电离方程式分别为_______________。
[考查电解质的电离方程式]
(3)等体积均为0.1 mol/L的MOH和ROH溶液中和盐酸，所消耗盐酸中溶质的物质的量n(HCl)MOH________n(HCl)ROH(选填“>”“<”或“＝”)。[考查酸碱中和反应的数量关系]
(4)已知25 ℃ 0.1 mol/L的ROH的pH≈11则该温度下ROH的电离常数Kb约为________ mol·L－1。[考查电离常数计算]
(5)判断下列说法正确的是________。
A．25 ℃ 0.1 mol/L MOH溶液中水电离的[OH－]H2O＝1×10－13 mol/L
B．ROH的电离程度：b点大于a点
C．若两溶液无限稀释，则它们的[OH－]相等
D．当lg＝2时，若两溶液同时升高温度，则增大
[考查弱电解质的稀释问题]
[答案] A．8.7×10－7 mol·L－1 N2H6(HSO4)2
B．(1)MOH 是 (2)MOH===M＋＋OH－ ROHR＋＋OH－ (3)＝ (4)1×10－5 (5)ABC
