化学选修4学案：第三章第一节 弱电解质的电离 含解析 精品 - 图文

第一节 弱电解质的电离

答案：水溶液 熔融状态 导电 水溶液 完全电离 AB

A＋B

＋

－

c＋

c－

c 越大 吸热 越大 逆向

1．强弱电解质概念 (1)电解质与非电解质 电解质 非电解质 在水溶液中或熔融状态下能够导在水溶液中或熔融状态下都不能概念 电的化合物 够导电的化合物 电离特点 全部或部分电离 化合物不直接电离 溶液中存在的微粒 离子(或分子与离子共存) 溶质分子 物质种类 酸、碱、盐、金属氧化物和水 非金属氧化物、大多数有机物 区分电解质和非电解质应注意以下几点： ①电解质、非电解质都应是化合物。单质、混合物就不属于这两者的范畴。比如盐酸能导电，但它是氯化氢气体的水溶液，是混合物，所以不属于电解质。

②电解质应是在一定条件下自身电离而导电的化合物。某些化合物，像SO2、CO2、NH3，它们的水溶液虽能导电，但它们不是电解质。如二氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸发生电离导电，并非二氧化碳自身电离导电。

(2)强电解质与弱电解质

在水溶液里全部电离成离子的电解质叫强电解质，如强酸、强碱、绝大多数盐、活泼金属氧化物等；在水溶液里只有一部分分子电离成离子的电解质叫弱电解质，如弱酸、弱碱、水等。

释疑点 电解质强弱与溶解度的关系 CaCO3、BaSO4等难溶性的盐投入水中，尽管其水溶液中离子浓度小，溶液的导电能力差，但溶解的部分是完全电离的，故它们是强电解质。溶解是电离的前提，但电离程度与溶解度大小无必然联系(如CH3COOH、CaCO3等)。

(3)溶液的导电性

电解质导电须有外界条件：水溶液或熔融状态。电解质溶液导电的原因是溶液中存在能够自由移动的阴、阳离子，但整个溶液不显电性，因为溶液中所有阳离子所带的正电荷等于所有阴离子所带的负电荷。金属、石墨导电是由于存在自由移动的电子。

释疑点 电解质溶液导电能力与电解质强弱的关系

电解质溶液的导电能力与溶液中自由移动的离子的浓度有关，离子的浓度越大，溶液的导电能力越强，所以同浓度的强电解质溶液其导电能力超过弱电解质溶液；但当强电解质溶液的浓度很小，弱电解质溶液的浓度很大时，有可能后者的导电能力超过前者，所以强电解质的导电能力一定比弱电解质强，这句话是错误的。

【例1】 下列物质①石墨 ②三氧化硫 ③液态氯化氢

④氯气 ⑤熔融的硫酸钾 ⑥食盐晶体 ⑦硫酸溶液 ⑧乙醇 ⑨冰醋酸 ⑩NH3·H2O，其中能够导电的是________，属于强电解质是________，属于弱电解质是________，属于非电解质是________。

解析：有自由移动的离子或自由电子的物质才能导电，①石墨中存在自由移动的电子，⑤熔融的硫酸钾和⑦硫酸溶液中存在自由移动离子，所以①⑤⑦可以导电。强电解质是指能够完全电离的电解质，③液态氯化氢、⑤熔融的硫酸钾、⑥食盐晶体都是强电解质；⑨冰醋酸、⑩NH3·H2O在水中不能完全电离，属于弱电解质。非电解质是在水溶液或熔融状态都不导电的化合物，其中②三氧化硫、⑧乙醇符合，它们属于非电解质。④氯气属于单质，它既不是电解质也不是非电解质，⑦硫酸溶液是混合物，不是电解质也不是非电解质。

答案：①⑤⑦ ③⑤⑥ ⑨⑩ ②⑧ 2．电解质的电离

(1)电离：电解质溶于水或者受热熔化时，离解成自由移动的离子的过程叫做电离。 (2)电离方程式：用来表示电离过程的式子叫做电离方程式。 (3)电离方程式的书写

①式子左边用电离物质的化学式表示，右边用离子符号表示。

②强电解质用“===”表示电离过程，弱电解质用“”表示电离过程。 ③多元弱酸是分步电离的，以第一步电离为主，书写电离方程式时要分步写。 如：H3PO4在水溶液中的电离方程式： H3PO4H2PO4

－2－

H＋H2PO4 H＋HPO4

＋

3－

＋

2－

＋－

HPO4H＋PO4

④多元弱碱也是分步电离的，但由于反应机理复杂，书写电离方程式时一步到底。 如：Cu(OH)2Cu＋2OH

【例2】 写出下列物质在水溶液中的电离方程式：

(1)H2CO3 (2)H2S (3)NaHCO3 (4)NaHSO4 (5)HClO (6)Fe(OH)3 解析：由于弱电解质存在电离平衡，因此弱电解质的电离方程式的书写与强电解质不同。书写弱电解质电离方程式用“

答案：(1)H2CO3HCO3

－

＋

－

2＋

－

”，书写强电解质电离方程式用“===”。

H＋HCO3

2－－

－

－

H＋CO3 H＋HS HS

＋

－

＋

＋

(2)H2SH＋S H＋CO3

＋

2－

＋2－

(3)NaHCO3===Na＋HCO3 HCO3

＋＋2－

(4)NaHSO4===Na＋H＋SO4 (5)HClO

H＋ClO

3＋

－

＋

－

(6)Fe(OH)3Fe＋3OH 3．弱电解质的电离平衡

(1)一元弱酸HA溶于水中体系各粒子浓度的变化分析： ＋－ c(H) c(A) HA最初溶于水时 最小 最小 变化 变大 变大 平衡 不再变化 不再变化 即：CH3COOH

CH3COO＋H

－

＋

c(HA) 最大 变小 不再变化 这一过程的建立，可以用速率—时间图来描述：

(2)电离平衡状态的定义：在一定条件(如温度、浓度)下的弱电解质的溶液中，弱电解．．．．．．．．．．质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等，溶液中各分子、离子的浓度保

持不变的状态。

电离平衡是一种特殊的化学平衡。 ．．．．．．．．．．

(3)弱电解质电离平衡状态的特征 ①“逆”：弱电解质的电离是可逆的、微弱的。 ．

弱电解质分子里原子之间的共价键键能较大，原子之间相互结合得比较牢固，使这样的化学键断开常需较大的能量。相反，弱电解质分子的对应离子较易相互结合成弱电解质分子。

－＋－

如醋酸溶液中，在水分子的作用下CH3COOH会电离成CH3COO和H，同时电离出的CH3COO

＋－＋

和H又会结合成CH3COOH分子，CH3COO和H在溶液中少量共存，但不能大量共存。

②“等”：电离平衡时分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等。 ．

③“定”：达电离平衡时，离子和分子共存，溶液中各分子、离子浓度不再发生变化。 ．④“动”：动态平衡，即达电离平衡时分子电离成离子和离子结合成分子的反应并没有．停止。 ⑤“变”：电离平衡也是一定条件下的平衡，外界条件改变，电离平衡会发生移动。 ．【例3】 有H浓度相同、体积相等的三种酸：a.盐酸 b．硫酸 c．醋酸，同时加入足量的锌，则开始反应时速率________，反应完全后生成H2的质量________。(用字母序号和“＜”“＝”“＞”表示)

解析：酸与锌反应的实质是氢离子与锌的反应，氢离子浓度决定了反应速率，开始时＋

c(H)相同，故反应速率相同；酸所提供的氢离子的物质的量决定了最后生成H2的量，由于＋

H浓度相同、体积相等的三种酸中盐酸和硫酸提供的氢离子的物质的量相同，最后生成H2的量相同，而醋酸部分电离，其物质的量最大，所提供的氢离子的物质的量最多，最后生成的H2最多。

答案：a＝b＝c a＝b＜c 4．影响电离平衡状态的因素 (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温度：温度升高，平衡向电离方向移动。由于弱电解质的电离是吸热的，因此升高温度，电离平衡将向电离方向移动，弱电解质的电离程度将增大。

②浓度：溶液稀释促进电离。同一弱电解质，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；稀释溶液时，电离平衡将向电离方向移动，且电解质的电离程度增大，虽然电离程度变大，但溶液中离子浓度不一定变大。

③同离子效应：在弱电解质溶液中加入和弱电解质具有相同离子的强电解质，使电离平衡向逆反应方向移动。增大弱电解质电离出的某离子的浓度，电离平衡将向离子结合成弱电解质分子的方向移动，弱电解质的电离程度将减小；减小弱电解质电离出的离子的浓度，电离平衡将向电离方向移动，弱电解质的电离程度将增大。

④通过化学反应影响平衡移动：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。

－1

以0.1 mol·L的醋酸溶液中存在的平衡为例具体分析平衡移动的情况：CH3COOH

CH3COO＋H，如果改变下列条件时，平衡的变化如表所示： 条件改变 平衡移动 电离程度 n(H＋) c(H＋) 导电能力 加水 正向 增大 增大 减小 减弱 升温 正向 增大 增大 增大 增大 加醋酸铵(s) 逆向 减小 减小 减小 增大 加盐酸 逆向 减小 增大 增大 增大 加NaOH(s) 正向 增大 减小 减小 增大 ＋

－

＋

－

＋

＋

【例4】 某浓度的氨水中存在下列平衡：NH3·H2ONH4＋OH，如果增大NH4的浓

－

度，而不增大OH的浓度，应采取的措施是( )

A．适当升高温度 B．加入氯化铵固体

C．通入氨气 D．加入少量浓盐酸

＋－

解析：升高温度，平衡向右移动，c(NH4)、c(OH)都增大；加入氯化铵固体，相当于

＋－＋

增大c(NH4)，平衡向左移动，c(OH)减小，但c(NH4)仍比原来大，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；通入氨气平衡向右移动，c(NH4)、c(OH)都增

＋－－＋

大；加入少量盐酸，H与OH反应，使c(OH)减小，平衡向右移动，c(NH4)增大。

答案：BD

5．电离平衡常数

(1)电离平衡常数：对于弱电解质，一定条件下达到电离平衡时，各组分浓度间有一定的关系，就像化学平衡常数一样，电离平衡可用电离平衡常数来衡量。

如弱电解质AB存在平衡：AB则电离平衡常数应为：K电离＝

A＋B

＋

－

c＋

c－

c (2)弱酸的电离平衡常数一般用Ka表示，弱碱用Kb表示。

－

cc＋3COO

CH3COOH的电离平衡常数表达式Ka＝

c3

＋

4

·H2

(3)电离平衡常数和化学平衡常数一样，其数值随温度改变而改变，与浓度无关。 (4)多元弱酸的电离是分步进行的，电离平衡常数也分步写。例如，二元弱酸H2S分两步电离：

NH3·H2O的电离平衡常数表达式Kb＝

cc－

c3

第一步电离：H2SH＋HS

－

＋－

K1＝

c＋

c2

－

c＋

＝1.32×10 H＋S

2－

＋

2－

－7

第二步电离：HS

K2＝

cc－c＝7.10×10

－15

辨误区 理解电离平衡常数应注意的问题

＋－

①电离平衡常数越大表示达到电离平衡时，弱酸、弱碱电离出的H或OH就越多，酸性或碱性越强，反之则酸性或碱性越弱。

②多元弱酸的电离是分步进行的，每一步电离都有各自的电离常数，分别用Ka1、Ka2……表示，以第一步电离为主。

③电离常数是个温度常数，温度升高，K增大，但变化幅度不大。

(5)电离常数的意义：根据电离常数的大小，可以判断弱电解质的相对强弱，K值越大，离子浓度越大，即表示该电解质越强，所以从Ka或Kb的大小，可以判断弱酸或弱碱的强弱。

＋－

cc3COO

【例5】 已知25 ℃时醋酸溶液中存在如下关系：＝1.75×10

c3

－5

，其中的数值是该温度下醋酸的电离平衡常数。试回答下述问题：

(1)当向该溶液中加入一定量的稀盐酸时，上式中数值是否发生变化？为什么？

－1＋

(2)若醋酸的起始浓度为0.010 mol·L，平衡时的c(H)是多少？

〔提示：醋酸的电离常数很小，平衡时的c(CH3COOH)可近似视为仍等于0.010 mol·L－1

〕

解析：(1)电离平衡常数和化学平衡常数一样，其数值随温度改变而改变，但与浓度无关。向该溶液中加入一定量的稀盐酸时，电离平衡常数不变。

(2) CH3COOHCH3COO＋H

－1:

初始浓度 mol·L 0.010 0 0

－1:

变化浓度 mol·L x x x

－1:

平衡浓度 mol·L 0.010－x x x

－

c＋cx2x23COO－5K＝＝≈＝1.75×10

c－x0.013

－

＋

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