2020版高中化学 专题5 溶液中的离子反应 第一单元 弱电解质的电离平衡学案 苏教版必修2

2020版高中化学 专题5 溶液中的离子反应 第一单元 弱电解质的电离平衡学案 苏教版必修2

第一单元　弱电解质的电离平衡 一、强电解质和弱电解质 ‎1．电解质和非电解质 化合物— ‎(1)电解质和非电解质都是化合物，单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。‎ ‎(2)电解质在水溶液里或熔融状态下能够电离而导电，二者具备其一即可，如MgO、Al2O3只在熔融状态下能导电，HCl、H2SO4只在水溶液中能导电。‎ ‎(3)必须是自身在水溶液中或熔融状态下能电离的化合物才是电解质，如SO2、NH3的水溶液能导电是它们与H2O的反应产物H2SO3、NH3·H2O发生了电离，而不是SO2、NH3本身电离，故SO2、NH3不是电解质。‎ ‎2．强电解质和弱电解质 ‎(1)[实验探究]‎ ‎①同浓度醋酸和盐酸的电离程度 实验步骤：在两只锥形瓶中分别加入等体积的浓度均为1 mol·L－1的盐酸和醋酸，在两个气球中分别加入经砂纸打磨过的长度相同的镁条，然后将气球套在锥形瓶口，同时将气球中的镁条送入锥形瓶中，观察实验现象。‎ 实验现象如下表所示。‎ ‎1 mol·L－1盐酸 ‎1 mol·L－1醋酸 对实验现象的解释 与镁条反应的速率 快 慢 盐酸与镁的反应速率快，说明同浓度时，盐酸中c(H＋)大 溶液的pH ‎0‎ ‎2.4‎ 盐酸的pH小，说明同浓度时，盐酸中的c(H＋)大于醋酸中的c(H＋)‎ 11‎ 实验结论：同浓度盐酸中HCl的电离程度大于醋酸中CH3COOH的电离程度。‎ ‎②同浓度的NaOH溶液与氨水的电离程度 实验步骤 取pH为12的氢氧化钠溶液和氨水各1 mL于锥形瓶中，分别用酚酞作为指示剂，用盐酸中和至完全反应 实验现象 两溶液消耗盐酸标准溶液的体积：氨水＞氢氧化钠溶液 实验结论 NaOH和NH3·H2O的电离程度不同，pH相同的NaOH溶液的浓度小于氨水的浓度，说明NH3·H2O只是部分电离 ‎(2)基本概念 ‎(3)常见的强、弱电解质 强电解质 弱电解质 ‎(1)电解质强弱的影响因素 ‎(2)电解质溶液的导电性 溶液的导电能力强弱与电解质的强弱并无必然联系。溶液的导电能力强弱取决于溶液中离子浓度的大小，而电解质的强弱取决于电解质电离程度的大小。溶液中离子浓度的大小与两个因素有关：一是电解质的溶解度的大小，二是电解质电离程度的大小。因此，某些强电解质由于溶解度很小，其溶液中的离子浓度可能也很小，其导电能力就弱；也可能因为强电解质溶液的浓度很小使得离子浓度也很小，其导电能力就弱。‎ 例1　关于强弱电解质及非电解质的组合完全正确的是(　　)‎ 11‎ 选项 A B C D 强电解质 NaCl H2SO4‎ CaCO3‎ HNO3‎ 弱电解质 HF BaSO4‎ HClO CH3COOH 非电解质 Cl2‎ CS2‎ C2H5OH H2CO3‎ 答案　C 解析　在A组中Cl2是单质，不在电解质与非电解质之列；B组中BaSO4虽难溶，但溶解的部分完全电离，是强电解质；CaCO3、HNO3都是强电解质，HClO、CH3COOH、H2CO3都是弱电解质，C2H5OH是非电解质。‎ 例2　醋酸的下列性质中，可以证明它是弱电解质的是(　　)‎ A．1 mol·L－1的醋酸溶液中c(H＋)＝0.01 mol·L－1‎ B．醋酸以任意比与水互溶 C．10 mL 1 mol·L－1的醋酸溶液恰好与10 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液完全反应 D．醋酸溶液的导电性比盐酸的弱 答案　A 解析　A项中若醋酸完全电离，则c(H＋)＝1 mol·L－1，而现在c(H＋)＝0.01 mol·L－1，说明醋酸部分电离，为弱电解质；选项C是与强碱能进行到底的反应，不能说明其电离程度的大小；选项D应指明在相同条件下，即在同温、同浓度下比较，导电性弱，说明醋酸溶液中离子浓度小，即电离程度小，故说明醋酸是部分电离，为弱电解质。‎ 11‎ ‎二、弱电解质的电离平衡 ‎1．定义 在一定条件下(如温度和浓度)，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，溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化，达到电离平衡状态。‎ ‎2．建立过程(用vt图像描述)‎ ‎3．特征 ‎——研究对象是弱电解质的电离 ‎↓‎ ‎——弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电解质分子的速率相等 ‎↓‎ ‎——平衡时，电离过程与离子结合成分子的过程仍在进行，是动态平衡 ‎↓‎ ‎——平衡时，各微粒(分子、离子)的浓度保持恒定 ‎↓‎ ‎——外界条件改变时，平衡会发生移动 弱电解质的电离平衡是化学平衡的一种表现形式，完全具有化学平衡的特征和本质，对它进行分析、判断的原理与化学平衡相同。‎ 例3　下列有关弱电解质电离平衡的叙述正确的是(　　)‎ A．达到电离平衡时，分子浓度和离子浓度相等 B．达到电离平衡时，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 D．电解质达到电离平衡后，各种离子的浓度相等 答案　C 例4　将1 mol冰醋酸加入到一定量的蒸馏水中最终得到‎1 L溶液。下列各项中，表明已达到电离平衡状态的是(　　)‎ A．醋酸的浓度达到1 mol·L－1‎ B．H＋的浓度达到0.5 mol·L－1‎ C．醋酸分子的浓度、醋酸根离子的浓度、H＋的浓度均为0.5 mol·L－1‎ D．醋酸分子电离成离子的速率和离子重新结合成醋酸分子的速率相等 11‎ 答案　D 解析　在未电离时c(CH3COOH)为1 mol·L－1，当醋酸、H＋、CH3COO－的浓度不再变化时(但此时三者的浓度不一定是0.5 mol·L－1)，醋酸的电离达到平衡状态，故A、B、C项均错。依据平衡状态的标志即弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电解质分子的速率相等，可知D项正确。‎ 三、电解质电离方程式的书写 ‎1．强电解质 完全电离，在写电离方程式时，用“===”。‎ ‎2．弱电解质 部分电离，在写电离方程式时，用“”。‎ ‎(1)一元弱酸、弱碱一步电离：‎ 如CH3COOH：CH3COOHCH3COO－＋H＋。‎ NH3·H2O：NH3·H2ONH＋OH－。‎ ‎(2)多元弱酸分步电离，必须分步写出，不可合并(其中以第一步电离为主)：‎ 如H2CO3：H2CO3H＋＋HCO(主)，HCOH＋＋CO(次)。‎ ‎(3)多元弱碱分步电离(较复杂)，在中学阶段要求一步写出：‎ 如Fe(OH)3：Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。‎ 例5　按照要求书写下列物质的电离方程式：‎ ‎(1)Na2CO3溶于水：　_________________________________________________________。‎ ‎(2)NaHCO3溶于水：　________________________________________________________。‎ ‎(3)NaHSO4溶于水：　_________________________________________________________。‎ ‎(4)BaCO3溶于水：　__________________________________________________________。‎ ‎(5)HF溶于水：　_____________________________________________________________。‎ ‎(6)熔融状态下NaHSO4：　_____________________________________________________。‎ ‎(7)Al(OH)3的碱式电离：　_____________________________________________________。‎ ‎(8)Al(OH)3的酸式电离：　_____________________________________________________。‎ ‎(9)H2S溶于水：　_____________________________________________________________。‎ ‎(10)Ca(OH)2溶于水：　________________________________________________________。‎ 答案　(1)Na2CO3===2Na＋＋CO 11‎ ‎(2)NaHCO3===Na＋＋HCO、HCOH＋＋CO ‎(3)NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO ‎(4)BaCO3===Ba2＋＋CO ‎(5)HFH＋＋F－‎ ‎(6)NaHSO4(熔融)===Na＋＋HSO ‎(7)Al(OH)3Al3＋＋3OH－‎ ‎(8)Al(OH)3H＋＋AlO＋H2O ‎(9)H2SH＋＋HS－、HS－H＋＋S2－‎ ‎(10)Ca(OH)2===Ca2＋＋2OH－‎ ‎1．某固体化合物A不导电，但熔化或溶于水都能完全电离。下列关于物质A的说法中正确的是(　　)‎ A．A为非电解质 B．A是强电解质 C．A是共价化合物 D．A为弱电解质 答案　B 解析　“完全电离”说明是强电解质；“熔化时能电离”说明是离子化合物。‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．将硫酸钡放入水中不能导电，所以硫酸钡是非电解质 B．氨气溶于水得到的氨水溶液能导电，所以氨是电解质 C．固态共价化合物不导电，熔融态的共价化合物也不导电 D．固态离子化合物不导电，熔融态的离子化合物也不导电 答案　C 解析　BaSO4是强电解质，NH3是非电解质，离子化合物的熔融态能导电而共价化合物的熔融态不导电。‎ ‎3．在水溶液中下列电离方程式书写正确的是(　　)‎ A．Ca(OH)2Ca2＋＋2OH－‎ 11‎ B．NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO C．H2CO32H＋＋CO D．Fe(OH)2Fe2＋＋2OH－‎ 答案　D 解析　Ca(OH)2为强电解质；NaHCO3电离产生Na＋与HCO；H2CO3为多元弱酸，分步电离，不可一步完成。‎ ‎4．一元弱酸HA溶液中存在下列电离平衡：HAH＋＋A－。将1.0 mol HA溶于水配成‎1.0 L溶液，下图表示溶液中HA、H＋、A－的物质的量浓度随时间变化的关系中，正确的是(　　)‎ 答案　C 解析　根据弱电解质HA的电离平衡知，HA的浓度减小，H＋与A－以等物质的量浓度增大，排除A、D项；A－、H＋的浓度由0增大但不会达到1.2 mol·L－1，排除B项；平衡时，HA的减少量等于A－、H＋的量，故选C。‎ ‎5．如图是在一定温度下向不同电解质溶液中加入新物质时溶液导电性能发生的变化，其电流(I)随新物质加入量(m)的变化曲线，以下四个导电性实验，其中与A图变化趋势一致的是________，与B图变化趋势一致的是________，与C图变化趋势一致的是________。‎ ‎(1)Ba(OH)2溶液中滴入稀硫酸至过量 ‎(2)醋酸溶液中滴入氨水至过量 ‎(3)澄清石灰水中通入CO2至过量 ‎(4)NH4Cl溶液中逐渐加入适量NaOH固体 答案　(2)　(1)、(3)　(4)‎ 11‎ 解析　写出各反应的离子方程式，分析各反应引起溶液中离子浓度大小的变化，结合题给图像即可顺利解答。‎ 反应(1)的离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O，离子的浓度先是减小，当二者恰好完全反应时，就变为水，导电能力接近0，再加H2SO4，溶液中离子的浓度逐渐增大，从而使溶液的导电能力逐渐增强。反应(2)的离子方程式为CH3COOH＋NH3·H2O===NH＋CH3COO－＋H2O，离子的浓度逐渐增大，溶液的导电能力逐渐增强；当二者恰好完全反应时，再滴加氨水，离子数量的变化不大，但是溶液的体积逐渐增大，所以溶液的导电能力逐渐减小。反应(3)的相关反应的离子方程式为Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CO2过量后：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCO，故离子浓度先减小后增大。反应(4)的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O，溶液中减少的NH和增加的Na＋的量相等，由于加入的是固体NaOH，溶液的体积变化不大，故溶液的离子浓度变化不大。‎ ‎[对点训练]‎ 题组一　电解质及强弱电解质的判断 ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．电解质的电离是在通电的条件下进行的 B．在水溶液中和熔融状态下能够导电的化合物是电解质 C．电解质电离的条件是溶于水或受热熔化 D．强电解质能够电离，弱电解质不能电离 答案　C 解析　电解质是在溶于水或熔融状态下发生电离的，电离并不需要通电，所以A错，C项对；在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物就是电解质，两个条件满足一个即可，并不需要两个条件同时满足，所以B项错误；强、弱电解质在溶于水或熔融状态下均可以电离，所以D项叙述错误。‎ ‎2．下列物质既能导电，又属于电解质的一组是(　　)‎ A．石墨、醋酸溶液、食盐晶体 B．液氨、石灰水、水银 C．稀H2SO4、NaOH溶液、纯HNO3‎ D．熔融状态的KOH、熔融状态的NaCl 答案　D 解析　石墨是单质、醋酸溶液是混合物，石墨、醋酸溶液既不是电解质也不是非电解质，故A错误；液氨属于非电解质、石灰水是混合物、水银是单质，故B错误；稀H2SO4‎ 11‎ ‎、NaOH溶液都是混合物，既不是电解质也不是非电解质，故C错误；熔融状态的KOH、熔融状态的NaCl既能导电又属于电解质，故D正确。‎ ‎3．下列物质中，属于强电解质的是(　　)‎ A．铜 B．Na2SO4‎ C．CH3COOH D．NaCl溶液 答案　B 解析　强电解质在溶液中完全电离，弱电解质在溶液中部分电离，据此进行解答。‎ 题组二　电离方程式的书写 ‎4．下列电解质的电离方程式书写正确的是(　　)‎ A．NaHCO3的水溶液：NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO B．熔融状态的NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO C．NaHSO4的水溶液：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO D．H2S的水溶液：H2S2H＋＋S2－‎ 答案　C 解析　‎ A ‎×‎ NaHCO3在水溶液中的电离方程式为NaHCO3===Na＋＋HCO B ‎×‎ 熔融状态下NaHSO4的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋HSO C ‎√‎ HSO在水中完全电离产生H＋和SO D ‎×‎ H2S是二元弱酸，分步电离，不能合并 ‎5.下列电离方程式中，不正确的是(　　)‎ A．H2O＋H2OH3O＋＋OH－‎ B．NH3·H2O===NH＋OH－‎ C．CH3COOHCH3COO－＋H＋‎ D．Na2CO3===2Na＋＋CO 答案　B 解析　H2O是弱电解质，部分电离，用可逆号，电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，故A正确；氨水是弱电解质，部分电离，用可逆号，电离方程式为NH3·H2ONH＋OH－，故B错误；CH3COOH是弱电解质，部分电离，可用逆号，电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋，故C正确；Na2CO3是强电解质，完全电离，电离方程式为Na2CO3===2Na＋＋CO，故D正确。‎ 题组三　弱电解质的电离平衡 ‎6．在醋酸溶液中，CH3COOH的电离达到平衡的标志是(　　)‎ A．溶液呈电中性 11‎ B．溶液中无醋酸分子 C．氢离子浓度恒定不变 D．c(H＋)＝c(CH3COO－)‎ 答案　C 解析　溶液中存在的电离平衡有：CH3COOHCH3COO－＋H＋、H2OH＋＋OH－，阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数永远相等，与是否达到电离平衡无关，A错；CH3COOH是弱电解质，溶液中一定存在CH3COOH分子，B错；依据电离方程式，不论是否达到平衡，都有c(H＋)＞c(CH3COO－)，所以D错；氢离子浓度恒定不变时，电离达到平衡，所以C正确。‎ ‎7．一定量的盐酸跟过量的锌粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可向盐酸中加入适量的(　　)‎ A．NaOH(固体) B．CuCl2‎ C．HCl气体 D．CH3COONa(固体)‎ 答案　D 解析　要使反应速率减小，而不改变生成H2的量，则要求c(H＋)减小，而n(H＋)不变，可采取的措施是加水或加CH3COONa。NaOH会消耗H＋，减少生成H2的总量，CuCl2会形成原电池加快反应速率。‎ ‎[综合强化]‎ ‎8．下列物质中：(1)能导电的是__________；(2)属于电解质的是__________；(3)属于非电解质的是__________；(4)属于强电解质的是__________；(5)属于弱电解质的是__________。(填字母)‎ A．NaOH溶液 B．Cu C．液态HCl D．液态CH3COOH E．蔗糖溶液 F．液氨 G．氨水 H．CuSO4晶体 I．石墨 J．无水乙醇 答案　(1)A、B、G、I　(2)C、D、H　(3)F、J　(4)C、H　(5)D 解析　(1)离子化合物在水溶液里或熔融状态下能导电，共价化合物中的电解质在水溶液里能导电，金属单质和部分非金属单质能导电。‎ 第(2)～(5)问根据电解质、非电解质、强电解质、弱电解质的概念进行判断。‎ ‎9．有下列物质的溶液①CH3COOH，②HCl，③H2SO4，④NaHSO4。‎ ‎(1)若四种溶液的物质的量浓度相同，其c(H＋)的大小比较为____________(用序号表示，下同)。‎ ‎(2)若四种溶液的c(H＋)相同，其物质的量浓度的大小比较为____________________。‎ 答案　(1)③＞②＝④＞①‎ 11‎ ‎(2)①＞②＝④＞③‎ 解析　②③④均为强电解质，能完全电离出H＋，而①为弱电解质，部分电离出H＋。‎ ‎10．某化学兴趣小组按图示组装好实验装置，一支胶头滴管有盐酸，另一支胶头滴管盛有同体积、同浓度的醋酸。实验时同时完全捏扁a、b的胶头，观察实验现象。‎ ‎(1)装置A、B中用红墨水而不用水的原因是_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)实验开始前两溶液的H＋浓度的大小：盐酸________(填“＞”“＜”或“＝”)醋酸，证明________为弱电解质。‎ ‎(3)实验刚开始时，发现装置A中的长导管液面上升的比装置B的要高，则胶头滴管a中盛的是________。‎ ‎(4)两装置反应刚结束时(无固体剩余)，发现装置A中的长导管液面比装置B中的高，静置一会后两装置中的长导管液面均有所下降，最终液面高度________(填“相同”“A中的高”或“B中的高”)。‎ 答案　(1)便于观察长导管中液面高度的变化 ‎(2)＞　醋酸　(3)盐酸　(4)相同 解析　盐酸为强电解质，完全电离，醋酸为弱电解质，部分电离，所以相同物质的量浓度的两溶液，盐酸中c(H＋)大，与等量的Zn粒反应时单位时间内放出热量多，产生的H2多，所以装置A中气体压强大，长导管中液面上升的快，但最终温度下降且二者产生的H2的量相同，所以液面高度相同。该实验中为便于观察导管中液面高度的变化，使现象明显，所以装置A、B中用红墨水。‎ 11‎