符曉東
弱電解質(zhì)的電離是中學(xué)化學(xué)基本理論中的重要組成部分,也是學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺比較難理解的內(nèi)容,更是近幾年高考命題的必考內(nèi)容,為了更好的學(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容,下面將其常見的考查方式介紹如下。
1.弱電解質(zhì)的電離
(1)電離平衡的建立
在一定條件下(如溫度、壓強等),當(dāng)弱電解質(zhì)電離的速率和離子結(jié)合成分子的速率相等時,電離過程達到了平衡。
(2)電離平衡的特征:
例1下列敘述正確的是( )。
A.鹽酸中滴加氨水至中性,溶液中溶質(zhì)為氯化銨
B.稀醋酸加水稀釋,醋酸電離程度增大,溶液的pH減小
C.飽和石灰水中加入少量CaO,恢復(fù)至室溫后溶液的pH不變
D.沸水中滴加適量飽和FeCl3溶液,形成帶電的膠體,導(dǎo)電能力增強
解析A項,鹽酸中滴加氨水至中性,氨水稍過量,溶液中溶質(zhì)為NH4Cl和NH3·H2O;B項,稀醋酸加水稀釋,電離程度增大,但c(H+)減小,溶液的pH增大;C項,溫度不變,飽和石灰水濃度不變,溶液的pH不變;D項,膠體不帶電,膠粒帶電。答案:C。
例2pH=3的兩種酸溶液A、B,分別與足量的鋅反應(yīng),酸A比酸B產(chǎn)生的氫氣的量多。下列說法正確的是( )。
A.A是強酸、B一定是弱酸 B.A是弱酸、B一定是強酸
C.A是強酸、B是強酸 D.A酸性一定比B酸性弱
解析A放出的H2比B多,說明A中酸的物質(zhì)的量比B中多,A的酸性比B弱。答案:D。
2.外界條件對電離平衡的影響
(1)內(nèi)因:弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)。
(2)外因:①溫度:升高溫度,電離平衡向電離方向移動,電離程度增大,原因是電離過程吸熱。②濃度:加水稀釋,使弱電解質(zhì)的濃度減小,電離平衡向電離的方向移動,電離程度增大。③同離子效應(yīng):例如向CH3COOH溶液中加入CH3COONa固體,溶液中c(CH3COO-)增大,CH3COOH的電離平衡向左移動,電離程度減小,c(H+)減小,pH增大。
例3將100 mL 1 mol/L的NaHCO3溶液等分為兩份,其中一份加入少許冰醋酸,另外一份加入少許Ba(OH)2固體,忽略溶液體積變化。兩份溶液中c(CO2-3)的變化分別是( )。
A.減小、減小 B.減小、增大
C.增大、增大 D.增大、減小
解析NaHCO3溶液中有如下反應(yīng):NaHCO3Na++HCO-3,HCO-3+H2OH2CO3+OH-,HCO-3H++CO2-3,H2OH++OH-,當(dāng)加入冰醋酸時,溶液中H+濃度增大,平衡向生成H2CO3的方向移動,則CO2-3濃度減小,當(dāng)加入Ba(OH)2時,Ba(OH)2Ba2++2OH-,溶液中OH-濃度增大,平衡向生成CO2-3的方向移動,則CO2-3濃度增大,故選B。答案:B。
3.電離平衡常數(shù)
(1)電離平衡常數(shù)的意義:弱酸堿的電離平衡常數(shù)能夠反映酸堿性的相對強弱。電離平衡常數(shù)越大,電離程度越大。多元弱酸的電離以第一步電離為主,各級電離平衡常數(shù)的大小差距較大。
(2)外因?qū)﹄婋x平衡常數(shù)的影響:電離平衡常數(shù)與其他化學(xué)平衡常數(shù)一樣只與溫度有關(guān),與電解質(zhì)的濃度無關(guān),升高溫度,K值增大,原因是電離是吸熱過程。
例4碳氫化合物完全燃燒生成CO2和H2O。常溫常壓下,空氣中的CO2溶于水,達到平衡時,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5。若忽略水的電離及H2CO3的第二級電離,則H2CO3HCO-3+H+的平衡常數(shù)K1=。(已知:10-5.60=2.5×10-6)
解析H2CO3H++HCO-3,K1=c(H+)·c(HCO-3)c(H2CO3)=10-5.60×10-5.601.5×10-5=4.2×10-7。
答案:4.2×10-7
4.強弱電解質(zhì)
(1)強電解質(zhì)包括:強酸(HCl、HNO3、H2SO4等);強堿(NaOH、KOH、Ba(OH)2等);大多數(shù)鹽(KCl、NH4Cl等)。弱電解質(zhì)包括:弱酸、弱堿、水。
(2)判斷弱電解質(zhì)的三個思維角度
角度一:弱電解質(zhì)的定義,即弱電解質(zhì)不能完全電離,如測0.1 mol·L-1 的CH3COOH溶液的pH>1。角度二:弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡,條件改變,平衡移動,如pH=1的CH3COOH加水稀釋10倍,1
例5下列有關(guān)強、弱電解質(zhì)的敘述正確的是( )。
A.強電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性一定比弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性強
B.強電解質(zhì)的水溶液中不存在溶質(zhì)分子
C.強電解質(zhì)都是離子化合物,而弱電解質(zhì)都是共價化合物
D.不同的弱電解質(zhì)只要物質(zhì)的量濃度相同,電離程度也相同
解析強電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性不一定比弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性強,電解質(zhì)導(dǎo)電性強弱與其濃度有關(guān),故A錯誤;強電解質(zhì)也可以是共價化合物,如HCl,故C錯誤。答案:B。
例6某溫度下,相同pH的鹽酸和醋酸溶液分別加水稀釋,平衡pH隨溶液體積變化的曲線如圖1所示。據(jù)圖1判斷正確的是( )。
A.Ⅱ為鹽酸稀釋時的pH變化曲線
B.b點溶液的導(dǎo)電性比c點溶液的導(dǎo)電性強
C.a點KW的數(shù)值比c點KW的數(shù)值大
D.b點酸的總濃度大于a點酸的總濃度
解析在稀釋的過程中CH3COOH不斷電離,所以在稀釋的整個過程中,CH3COOH的c(H+)都大于HCl的c(H+),即醋酸pH變化小,所以曲線Ⅰ是鹽酸、Ⅱ是醋酸,A、D項錯誤;溶液導(dǎo)電性強弱取決于離子濃度大小,對于酸而言,其pH越大,c(H+)越小,離子濃度越小,導(dǎo)電能力越弱,所以B項正確;KW的大小只取決于溫度,與溶液的濃度無關(guān),C項錯。答案:B。
跟蹤訓(xùn)練
1.對氨水溶液中存在的電離平衡NH3·H2ONH+4+OH-, 下列敘述正確的是( )。
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量濃鹽酸,溶液中c(OH-)增大
C.加入少量濃NaOH溶液,電離平衡向正反應(yīng)方向移動
D.加入少量NH4Cl固體,溶液中c(NH+4)減小
2.等濃度的下列稀溶液:①乙酸、②苯酚、③碳酸、④乙醇,它們的pH由小到大排列正確的是()。
A.④③②① B.③①②④
C.①②③④ D.①③②④
3.將濃度為0.1 mol·L-1 HF溶液加水不斷稀釋,下列各量始終保持增大的是( )。
A.c(H+)B.Ka(HF)C.c(F-)c(H+)D.c(H+)c(HF)
4.下列關(guān)于pH=3的鹽酸和醋酸溶液的說法正確的是( )。
A.兩種溶液中由水電離出來的c(H+)不相同
B.中和相同體積的兩種酸溶液所需NaOH的物質(zhì)的量相同
C.加入等質(zhì)量的鐵粉,反應(yīng)過程中放出H2的速度相同
D.分別用蒸餾水稀釋m倍和n倍,兩溶液pH仍相同,則m 5.室溫下,下列圖形與實驗過程相符合的是( )。 A.鹽酸加水稀釋B.Mg(OH)2懸濁液中滴加NH4Cl溶液C.NH4Cl稀溶液加水稀釋D.NH3通入醋酸溶液中 6.某溫度下,相同體積、相同pH的氨水 和氫氧化鈉溶液加水稀釋時的pH變化曲線如圖2所示,下列判斷正確的是( )。 A.a點導(dǎo)電能力比b點強 B.對于b、c兩點,Kb>Kc C.與鹽酸完全反應(yīng)時,消耗鹽酸體積Va>Vc D.X的值接近7,但大于7 跟蹤訓(xùn)練參考答案: 1.A解析向氨水中加水,促進NH3·H2O的電離,n(OH-)增大。加入少量濃鹽酸中和OH-,c(OH-)減小。加入少量濃NaOH溶液,c(OH-)增大,電離平衡向逆反應(yīng)方向移動。加入少量NH4Cl固體,雖然平衡向逆反應(yīng)方向移動,但c(NH+4)仍然是增大的。 2.D解析在等物質(zhì)的量濃度下,各溶液的酸性強弱順序是:乙酸>碳酸>苯酚>乙醇,所以它們的pH由小到大的順序剛好相反,即:乙酸<碳酸<苯酚<乙醇。 3.D解析HF為弱酸,存在電離平衡:HFH++F-。根據(jù)勒夏特列原理:當(dāng)改變影響平衡的一個條件時,平衡會向著能夠減弱這種改變的方向移動,但平衡的移動不能完全消除這種改變,故加水稀釋,平衡正向移動,但c(H+)減小,A錯誤;電離常數(shù)只受溫度的影響,溫度不變,電離常數(shù)Ka不變,B錯誤;當(dāng)溶液無限稀釋時, c(F-)不斷減小,c(H+)無限接近10-7 mol·L-1 ,所以c(F-)c(H+)減小,C錯誤; c(H+)c(HF)=n(H+)n(HF),由于加水稀釋平衡正向移動,所以溶液中n(H+)增大,n(HF)減小,所以c(H+)/c(HF)增大,D正確。 4.D解析兩種溶液H+濃度相等,則OH-濃度相等,而酸溶液中水電離出的c(H+)等于溶液中的c(OH-),A選項錯;pH=3的醋酸溶液,其濃度遠大于pH=3的鹽酸,等體積的兩種溶液中和所需NaOH物質(zhì)的量醋酸溶液需要的多,B選項錯;開始時c(H+)相等,與鐵粉反應(yīng)速率相等,隨反應(yīng)進行,醋酸溶液中存在電離平衡,繼續(xù)電離出H+,使其c(H+)大于鹽酸中c(H+),反應(yīng)速度也快于鹽酸,C選項錯;醋酸溶液中存在電離平衡,要將兩溶液稀釋到相同的pH,醋酸溶液需稀釋更多的倍數(shù),n>m,D選項正確。 5.B解析A項,當(dāng)加水稀釋時,鹽酸中c(H+)降低,由于溫度不變,c(H+)·c(OH-)=KW不變,所以c(OH-)升高,A項錯誤;B項,Mg(OH)2沉淀可以在NH4Cl溶液中溶解,所以B項正確;C項,NH4Cl溶液呈酸性,加水稀釋后酸性減弱,pH增大,則C項錯誤;D項,由于NH3+CH3COOHCH3COONH4 ,CH3COONH4是強電解質(zhì),則導(dǎo)電能力增強,D項錯誤。 6.D解析由于氨水中存在著電離平衡:NH3·H2ONH+4+OH-,加水稀釋,平衡向右移動,故加入少量水,弱堿NH3·H2O的pH變化小,強堿的pH變化大,根據(jù)圖示可知a點所在的曲線為氫氧化鈉溶液加水稀釋的pH變化曲線,b、c點所在的曲線為氨水加水稀釋時的pH變化曲線,a點的pH比b點小,c(OH-)小,故導(dǎo)電能力a點的弱;對于b、c兩點,溫度相同,故Kb=Kc;相同體積、相同pH的氨水和氫氧化鈉溶液中,NH3·H2O的物質(zhì)的量遠大于NaOH的物質(zhì)的量,故消耗鹽酸體積Va (收稿日期:2014-11-20)