高中化學(xué) 第三章 第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離學(xué)案 新人教版選修41
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高中化學(xué) 第三章 第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離學(xué)案 新人教版選修41
弱電解質(zhì)的電離
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1. 理解強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)的概念。
2. 能描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,正確書寫電離方程式?!?
3. 理解一定條件下弱電解質(zhì)的電離平衡移動(dòng)。
4. 了解電離常數(shù)的概念、表達(dá)式和意義。
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
1. 強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)
(1)強(qiáng)電解質(zhì):在水溶液里全部電離為離子的電解質(zhì)叫做強(qiáng)電解質(zhì)。包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、大部分鹽類。
(2)弱電解質(zhì):在水溶液里部分電離為離子的電解質(zhì)叫做弱電解質(zhì),包括弱酸、弱堿等。
(3)強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的比較:電解質(zhì)在水溶液中可根據(jù)離解成離子的程度大小分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì),它們的區(qū)別關(guān)鍵在于電離程度的大小,在水溶液中是否完全電離(或是否存在電離平衡)。
①電解質(zhì)的強(qiáng)弱與溶液導(dǎo)電能力沒(méi)有必然聯(lián)系:如果某強(qiáng)電解質(zhì)溶液濃度很小,那么它的導(dǎo)電能力就很弱,溶液導(dǎo)電能力大小取決于離子濃度大小和離子帶電荷多少;②電解質(zhì)的強(qiáng)、弱與其溶解度無(wú)關(guān):某些難溶(或微溶)于水的鹽(如AgCl、BaSO4等)溶解度很小,但溶于水的部分卻是完全電離的,它們?nèi)詫儆趶?qiáng)電解質(zhì)。
2. 弱電解質(zhì)的電離平衡
(1)定義:在一定條件(如溫度,壓強(qiáng))下,當(dāng)電解質(zhì)分子離解成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率相等時(shí),電離過(guò)程就達(dá)到了平衡狀態(tài),這種狀態(tài)叫做電離平衡狀態(tài)。
(2)特征:和化學(xué)平衡一樣,在弱電解質(zhì)溶液里,也存在著電離平衡,該平衡除了具備化學(xué)平衡的特點(diǎn)外,還具有的特點(diǎn)是:
①電離過(guò)程是吸熱的。
②分子、離子共存,這完全不同于強(qiáng)電解質(zhì)。
③弱電解質(zhì)在溶液中的電離都是微弱的。一般來(lái)說(shuō),分子已電離的極少,絕大多數(shù)以分子形式存在。如0.1 molL-1的CH3COOH溶液中,c(H+)大約在110-3 molL-1左右。
④多元弱酸分步電離,電離程度逐步減弱。如H2CO3的電離常數(shù):K1=4.410-7,K2=4.710-11。
(4)影響因素:電離平衡狀態(tài)時(shí),溶液里離子的濃度和分子的濃度保持不變,但當(dāng)影響電離平衡狀態(tài)的條件如溫度、濃度等改變時(shí),電離平衡就會(huì)從原來(lái)的平衡狀態(tài)變化為新條件下新的電離平衡狀態(tài)。
3.弱電解質(zhì)電離方程式的書寫
(1)由于弱電解質(zhì)在溶液中部分電離,所以寫離子方程式時(shí)用“”符號(hào)。如:NHH2ONH4+ +OH- 、 CH3COOHCH3COO-+ H+
(2)多元弱酸分步電離,以第一步電離為主。如:H2CO3H+ + HCO3-、HCO3-H+ + CO32-
(3)多元弱堿的電離與多元弱酸的電離情況相似,但常用一步電離表示。如:Mg(OH)2Mg2+ +2OH-
4.電離常數(shù):與化學(xué)平衡常數(shù)相似,在弱電解質(zhì)溶液中也存在著電離平衡常數(shù),叫做電離常數(shù)。
(1)一元弱酸和弱堿的電離平衡常數(shù):
CH3COOH CH3COO—+ H+
NH3H2O NH4++OH—
①電離常數(shù)K越小,則電解質(zhì)的電離程度越小,電解質(zhì)就越弱。例如,298K時(shí)醋酸、碳酸和硼酸的電離常數(shù)分別是1.7510-5,4.410-7(第一步電離)和5.810-10,由此可知,醋酸、碳酸和硼酸的酸性依次減弱。
②在稀溶液中,電離常數(shù)K不受溶液的濃度、酸堿度的影響,只受溫度的影響,且溫度升高,K值增大。
(2)多元弱酸(堿)分步電離,酸(堿)性主要由第一步電離決定。如H3PO4的電離:H3PO4 H+ + H2PO4- K1;H2PO4- H+ + HPO42- K2;HPO42- H+ + PO43- K3
①電離常數(shù)K越大,離子濃度越大,表示該弱電解質(zhì)越易電離。
②多元弱酸分步電離,每一步電離均有電離常數(shù),各步的電離程度也不相同,其中第一級(jí)電離程度最大:K1>K2>K3>……>Ki,所以多元弱酸(堿)分步電離,酸(堿)性主要由第一步電離決定。
5. 判斷電解質(zhì)的強(qiáng)弱的方法:
(1)在相同濃度、相同溫度下,對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)做導(dǎo)電對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
(2)在相同濃度、相同溫度下,比較反應(yīng)速率的快慢。如將Zn粒投入到等濃度的鹽酸和醋酸中,結(jié)果前者比后者反應(yīng)快。
(3)濃度與PH的關(guān)系。如0.1mol/L的醋酸溶液,其PH>1,即可證明CH3COOH是弱電解質(zhì)。
(4)稀釋前后的PH與稀釋倍數(shù)的變化關(guān)系。例如,將PH=2的酸溶液稀釋100倍,若PH<4,則證明酸為弱酸;若PH=4,則證明酸為強(qiáng)酸。
(5)利用同離子效應(yīng)證明存在電離平衡。如向醋酸溶液中滴入石蕊試液變紅,再加CH3COONH4,顏色變淺。
(6)利用較強(qiáng)酸制備較弱酸來(lái)判斷電解質(zhì)強(qiáng)弱。如將CO2通入苯酚鈉溶液中,出現(xiàn)渾濁,說(shuō)明酸性:H2CO3>。
(7)利用元素周期表進(jìn)行判斷。如非金屬性:Cl>S>P>Si,則最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3;金屬性:Na>Mg>Al,則最高價(jià)氧化物水化物的堿性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 。
【當(dāng)堂檢測(cè)】
1. 下列物質(zhì)的分類組合全部正確的是( )
選項(xiàng)
強(qiáng)電解質(zhì)
弱電解質(zhì)
非電解質(zhì)
A
NaCl
HCl
CO2
B
NaHCO3
NH3H2O
CCl4
C
Ba(OH)2
BaCO3
Cu
D
H2SO4
NaOH
C2H5OH
2. 在氨水中存在下列電離平衡:NH3H2ONH+OH-,下列情況能引起電離平衡向正向移動(dòng)的有( )
①加NH4Cl固體?、诩覰aOH溶液?、弁℉Cl ④加CH3COOH溶液?、菁铀、藜訅?
A.①③⑤ B.①④⑥ C.③④⑤ D.①②④
3. 已知25 ℃,醋酸溶液中各微粒存在下述關(guān)系:
K==1.7510-5,下列有關(guān)說(shuō)法可能成立的是( )
A.25 ℃條件下,向該溶液中加入一定量的鹽酸時(shí),K=810-5
B.25 ℃條件下,向該溶液中加入一定量的鹽酸時(shí),K=210-4
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,醋酸溶液中K=1.7510-5
D.升高到一定溫度,K=7.210-5
4. 用水稀釋0.1 mol/L的醋酸溶液,其中隨加水量的增加而增大的有( )
①n(H+)?、赾(H+)?、踓(H+)/c(CH3COOH) ④c(CH3COOH)/c(H+)
A.①③ B.①④ C.②③④ D.①②③
5. 今有①鹽酸、②醋酸、③硫酸三種稀溶液,用序號(hào)回答下列問(wèn)題。
(1)若三種酸的物質(zhì)的量濃度相等。
①三種溶液中的c(H+)大小關(guān)系為 _______________。
②取等體積上述三種溶液,分別用同濃度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液體積大小關(guān)系為 ________。
③若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應(yīng),使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí),消耗三種酸的體積大小關(guān)系為_(kāi)_______。
(2)若三種酸溶液中的c(H+)相等。
①三種酸的物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系為_(kāi)______________。
②取等體積上述三種溶液,分別用同濃度的NaOH溶液完全中和,所需NaOH溶液體積大小關(guān)系為_(kāi)_______。
③若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應(yīng),使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí),消耗三種酸的體積大小關(guān)系為_(kāi)_______。
答案與解析
題號(hào)
答案
解析
1
B
A項(xiàng),HCl為強(qiáng)電解質(zhì);C項(xiàng),BaCO3為強(qiáng)電解質(zhì),Cu既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì);D項(xiàng),NaOH為強(qiáng)電解質(zhì)
2
C
①加入NH4Cl固體相當(dāng)于加入NH,平衡左移;②加入OH-,平衡左移;③通HCl,相當(dāng)于加入H+,中和OH-,平衡右移;④加CH3COOH溶液,相當(dāng)于加H+,中和OH-,平衡右移;⑤加水,稀釋,越稀越電離,平衡右移;⑥加壓,無(wú)氣體參加和生成,無(wú)影響
3
D
4
A
CH3COOHCH3COO-+H+,加水稀釋時(shí),平衡右移,則n(H+)、n(CH3COO-)均增大,而n(CH3COOH)減小。因溶液被稀釋,c(CH3COOH)、c(CH3COO-)、c(H+)均減小。故==,應(yīng)增大;同理=應(yīng)減小
5
(1)③>①>②
③>①=②
①=②>③
(2)②>①>③
②>①=③
①=③>②
(1)H2SO4為二元強(qiáng)酸;CH3COOH為一元弱酸,部分電離;三種酸的物質(zhì)的量相等,但H2SO4為二元酸,所以消耗NaOH溶液體積是鹽酸和醋酸的兩倍,鹽酸和醋酸消耗的NaOH溶液體積相等,所以③>①=②;等質(zhì)量的Zn完全反應(yīng),消耗的鹽酸和醋酸溶液體積相等,消耗的硫酸溶液體積最小,所以①=②>③。(2)CH3COOH是弱酸,c(CH3COOH)?c(H+),c(H2SO4)=c(H+),c(HCl)=c(H+),所以②>①>③;等體積的三種溶液中,n(CH3COOH)?n(HCl),而HCl和H2SO4都是強(qiáng)電解質(zhì),兩溶液中的n(H+)相等,消耗NaOH一樣多,所以②>①=③;等質(zhì)量的Zn完全反應(yīng),消耗的n(H+)相等,硫酸溶液與鹽酸的c(H+)相等,消耗兩種酸體積相等,而CH3COOH在反應(yīng)中會(huì)電離產(chǎn)生H+,所以消耗體積最小,所以①=③>②