2019高考化学第8章（水溶液中的离子平衡）第1节弱电解质的电离平衡考点（2）电离平衡常数讲与练（含解析）.doc

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1、1水溶液中的离子平衡李仕才第 一 节 弱 电 解 质 的 电 离 平 衡 考点二 电离平衡常数1电离平衡常数(1)表示方法：对于弱电质 AmBn mAn nB m ，K 。cm An cn Bm c AmBn一元弱酸 HA 的电离平衡常数：根据 HAH A 可表示为 Ka。c H c A c HA一元弱碱 BOH 的电离平衡常数：根据 BOHB OH 可表示为 Kb。c B c OH c BOH(2)意义：根据电离平衡常数值的大小，可以初步估算弱电解质的电离程度，K 值越大，电离程度越大，弱酸的酸性越强，弱碱的碱性越强。相同条件下常见弱酸的酸性强弱：H2SO3H3PO4HFCH3COOHH2C

2、O3H2SHClO。(3)特点：电离平衡常数只与温度有关，与电解质的浓度无关，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，各级电离平衡常数的大小关系是K1K2，所以其酸性主要决定于第一步电离。(4)影响因素：内因：物质的结构。外因：温度。同一反应，温度一定，K 一定，升高温度，K 值增大，原因是电离是吸热过程。2有关电离平衡常数的计算(以弱酸 HX 为例)(1)已知 c(HX)和 c(H )，求电离平衡常数。HX H X 起始： c(HX) 0 02平衡： c(HX)c(H ) c(H ) c(X )则：K c H c X c HX c2 H c HX c H 由于弱酸只

3、有极少一部分电离，c(H )的数值很小，可做近似处理：c(HX)c(H )c(HX)，则 K ，代入数值求解即可。c2 H c HX(2)已知 c(HX)和电离平衡常数，求 c(H )。HX H X 起始： c(HX) 0 0平衡： c(HX)c(H ) c(H ) c(X )则：K c H c X c HX c2 H c HX c H 由于 c(H )的数值很小，可做近似处理：c(HX)c(H )c(HX)，则：c(H )，代入数值求解即可。Kc HX判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)1H 2CO3的电离平衡常数表达式：K a 。( )c2 H c CO23c H2CO32电离平衡常数

4、可以表示弱电解质电离能力的相对强弱。( )3弱电解质电离平衡右移，电离平衡常数一定增大。( )4对于 0.1 mol/L 的氨水，加水稀释后，溶液中 c(NH )c(OH )变小。( ) 45向 CH3COOH 溶液中滴加相同浓度的氨水，先增大再减小。( )c NH 4c NH3H2O6室温下，向 10 mL pH3 的醋酸溶液中加水稀释后，溶液中不变。( )c CH3COO c CH3COOH c OH 7CH 3COOH 溶液加水稀释后，溶液中 的值减小。( )c CH3COOHc CH3COO 31对于多元弱酸的电离，由于 Ka1Ka2Ka3，所以在利用电离平衡常数比较酸性强弱时，只比较

5、第一步电离的平衡常数即可。2电离平衡常数只与温度有关，与弱电解质浓度无关。3电离平衡常数的计算式中各微粒浓度都是达到电离平衡时的平衡浓度。一、电离平衡常数及影响因素1下列关于电离常数的说法中正确的是( )A电离常数越小，表示弱电解质的电离能力越弱B电离常数与温度无关C不同浓度的同一弱电解质，其电离常数不同D多元弱酸各步电离常数相互关系为 K1c(B )CAB 的电离程度：(25 )(35 )DAB 的电离是吸热过程解析：由于 K(25 )HYHZB反应 HZY =HYZ 能够发生C相同温度下，0.1 molL 1 的 NaX、NaY、NaZ 溶液，NaZ 溶液 pH 最大D相同温度下，1 mo

6、lL 1 HX 溶液的电离常数大于 0.1 molL1 HX解析：表中电离常数大小关系：10 2 9106 9107 ，所以酸性排序为 HZHYHX，可见 A、C 不正确。电离常数只与温度有关，与浓度无关，D 不正确。答案：B二、电离平衡常数的简单计算525 时，0.1 molL 1 的某一元酸 HA 在水中有 0.1%发生电离，下列说法不正确的是( )A该溶液 pH45B由 HA 电离出的 c(H )约为水电离出的 c(H )的 106倍C此酸的电离平衡常数约为 1107D升高温度，溶液的 pH 增大解析：c(H )(0.10.1%) molL 1 10 4 molL1 ，故该溶液的 pH4

7、，A 正确；溶液中由 HA 电离出的 c(H )10 4 molL1 ，由水电离出的 c(H )水 c(OH )10 10 molL1 ，故溶液中由 HA 电离出的 c(H )约为水电离出的 c(H )的 106倍，B 正确；溶液中的 c(H )c(CH 3COO )10 4 molL1 ，c(CH 3COOH)0.1 molL 1 10 4 molL1 ，近似等于 0.1 molL1 ，故此酸的电离平衡常数约为104 104 /0.1110 7 ，C 正确；升高温度，醋酸的电离程度增大，c(H )增大，溶液的 pH 减小，D 错误。答案：D6碳氢化合物完全燃烧生成 CO2和 H2O。常温常压

8、下，空气中的 CO2溶于水，达到平衡时，溶液的 pH5.60，c(H 2CO3)1.510 5 molL1 。若忽略水的电离及 H2CO3的第二级电离，则 H2CO3HCO H 的平衡常数 K1_。(已知：10 5.60 2.510 6 ) 3解析：H 2CO3H HCO 3K1 4.210 7 。c H c HCO 3c H2CO3 10 5.6010 5.601.510 5答案：4.210 7三、电离平衡常数的综合计算7常温下，0.1 molL 1 的 HCOONa 溶液的 pH10，则 HCOOH 的电离常数Ka_。解析：电荷守恒：c(Na )c(H )c(HCOO )c(OH )，因此

9、 c(HCOO )c(Na )c(H )c(OH )(0.110 10 10 4 ) molL1 0.1 molL 1 ；物料守恒：c(HCOO )c(HCOOH)c(Na )，所以 c(HCOOH)c(Na )c(HCOO )c(Na )c(Na )c(H )c(OH )c(OH )c(H )(10 4 10 10 ) molL1 10 4 molL1 ，所以 Ka molL1 10 7 molL1 。c H c HCOO c HCOOH 10 100.110 4答案：10 7 molL18在 25 下，将 a molL1 的氨水与 0.01 molL1 的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中

10、c(NH )c(Cl )。则溶液显_性(填“酸” “碱”或“中”)；用含 a 的 4代数式表示 NH3H2O 的电离常数 Kb_。解析：解法 1：电荷守恒法：根据电荷守恒：c(NH )c(H )c(Cl )c(OH )，由 4c(NH )c(Cl )，可知 c(H )c(OH )，则溶液呈中性。由物料守恒：溶液中含氮的微 4粒为 NH3H2O 和 NH ，全部来源于氨水，而等体积混合，体积加倍，浓度减半，因此， 46c(NH )c(NH 3H2O) molL1 ，则 c(NH3H2O) molL1 c(NH ) 4a2 a2 4 a2molL1 c(Cl )( ) molL1 ，所以 Kb m

11、olL1 a2 0.0120.012 10 7a2 0.012 10 9a 0.01molL1 。解法 2：综合分析法：a molL 1 的氨水与 0.01 molL1 的盐酸等体积混合发生反应：NH 3H2OHCl= =NH4Cl H2O，因为溶液呈中性，则 NH3H2O 过量，溶质为 NH3H2O和 NH4Cl，c(NH )c(Cl ) molL1 。溶液存在平衡：NH 3H2ONH OH 和 40.012 4NH H 2ONH 3H2OH 。由于溶液呈中性，可知 NH3H2O 电离程度和 NH 的水解程 4 4度相等，即混合后溶液中 c(NH3H2O)与混合后反应余下的 c(NH3H2O

12、)相等，c(NH 3H2O) molL1 ；而混合后溶液中 c(NH )与混合后生成的 c(NH4Cl)相等；c(NH )a 0.012 4 4molL1 ；所以 Kb molL1 molL1 。0.0120.012 10 7a2 0.012 10 9a 0.01答案：中 molL110 9a 0.019常温下，将 a molL1 CH3COONa 溶于水配成溶液，向其中滴加等体积的 b molL1 的盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发)，用含 a 和 b 的代数式表示醋酸的电离常数 Ka_。解析：由电荷守恒和物料守恒可得Error!所以 c(CH3COOH)c(Cl )CH3COOHC

13、H 3COO H molL1 ( ) molL1 107 molL1b2 a2 b2Ka 。10 7 a2 b2b2 10 7 a bb答案：10 7 a bb10在一定条件下可用甲醇与 CO 反应生成醋酸消除 CO 污染。常温下，将 a molL1的醋酸与 b molL1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在 2c(Ba2 )7c(CH 3COO )，则该混合溶液中醋酸的电离常数 Ka_(用含 a 和 b 的代数式表示)。解析：根据 2c(Ba2 )c(H )c(OH )c(CH 3COO )由于 c(CH3COO )2c(Ba 2 )b molL 1所以 c(H )c(OH

14、 )溶液呈中性CH3COOHCH 3COO H b b 10 7a2Ka 。10 7ba2 b 2b10 7a 2b答案：2b10 7a 2b电离平衡常数的应用根据酸碱的电离常数大小可进行以下判断(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。如相同条件下常见弱酸的酸性强弱：H 2SO3H3PO4HFCH3COOHH2CO3H2SHClO。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，碱性(或酸性)越弱。(3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。(4)判断微粒浓度比值的变化。弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和

15、分子的浓度会发生相应的变化，但电离常数不变，考题中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如：0.1 mol/L CH 3COOH 溶液中加水稀释， c CH3COO c CH3COOH ，加水稀释时，c(H )减小，K 值不变，则c CH3COO c H c CH3COOH c H Kac H 增大。c CH3COO c CH3COOH81运用电离常数判断可以发生的反应是( )酸 电离常数(25 )碳酸Ki14.310 7Ki25.610 11次溴酸 Ki2.410 9HBrONa 2CO3=NaBrONaHCO 32HBrONa 2CO3=2NaBrOH 2OCO 2HBrON

16、aHCO 3=NaBrOH 2OCO 2NaBrOCO 2H 2O=NaHCO3HBrOA B C D解析：根据复分解反应中较强酸制备较弱酸的原理，中次溴酸 Ki2.410 9 碳酸Ki25.610 11 ，能发生；次溴酸 Ki2.410 9 Ki(HCN)Ki2(H2CO3)，故 HCN 可与 CO 发生反应生成 CN 和 HCO23，因此向含 CN 的溶液中通入 CO2发生的反应为 CN H 2OCO 2=HCNHCO ，A 项错误； 3 3利用甲酸与碳酸的电离平衡常数可知酸性：HCOOHH 2CO3，则 HCOOH 可与碳酸盐反应生成甲酸盐、CO 2和 H2O，B 项正确；酸性：HCOO

17、HHCN，故等 pH 的 HCOOH 和 HCN 相比，HCN 的物质的量浓度大，所以中和等体积、等 pH 的 HCOOH 和 HCN 消耗 NaOH 的量前者小于后者，C项正确；在等体积、等浓度的 HCOONa 和 NaCN 溶液中，均存在：c(Na )c(H )c(R )c(OH )(R HCOO 或 CN )，因 CN 水解程度大，则在 NaCN 溶液中 c(H )较小，而两溶液中 c(Na )相等，故两溶液中所含离子数目前者大于后者，D 项正确。9答案：A325 时，部分物质的电离平衡常数如表所示：化学式 CH3COOH H2CO3 HClO电离平衡常数1.7105K14.310 7K

18、25.610 113.0108请回答下列问题：(1)CH3COOH、H 2CO3、HClO 的酸性由强到弱的顺序为_。(2)同浓度的 CH3COO 、HCO 、CO 、ClO 结合 H 的能力由强到弱的顺序为 3 23_ _。(3)将少量 CO2气体通入 NaClO 溶液中，写出反应的离子方程式：_。(4)物质的量浓度均为 0.1 molL1 的下列四种物质的浓液：a.Na2CO3、b.NaClO、c.CH 3COONa、d.NaHCO 3，pH 由大到小的顺序是_(填字母)。(5)常温下 0.1 molL1 的 CH3COOH 溶液在加水稀释过程中，下列表达式中的数据变化情况为(填“变大”

19、“变小”或“不变”)： _；c CH3COOHc H _；c CH3COO c H c CH3COOH _；c CH3COO c CH3COOH _。c CH3COO c CH3COOH c OH (6)体积为 10 mL pH2 的醋酸溶液与一元酸 HX 分别加水稀释至 1 000 mL，稀释过程中 pH 变化如图所示，则 HX 的电离平衡常数_(填“大于” “等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数；理由是_ _。10解析：电离平衡常数越大，酸性越强，电离平衡常数越小，其对应酸根离子结合 H 能力越强。(3)根据电离平衡常数可以判断：H 2CO3HClOHCO ，CO 可以和 HClO 反应生

20、成 HCO 3 23和 ClO ，所以少量 CO2与 NaClO 溶液反应生成 HCO 。 3 3(4)电离常数越大，对应的盐水解程度越小，碱性(或酸性)越弱。(5)加水稀释，n(CH 3COOH)减小，n(H )增多，所以 变小；c CH3COOHc H K a 只与温度有关，加水稀释，K a不变；c CH3COO c H c CH3COOH ，加水稀释，n(CH 3COO )增大，n(CH 3COOH)减小，c CH3COO c CH3COOH n CH3COO n CH3COOH故 增大；c CH3COO c CH3COOH ，K a、K w只与温度有关，c CH3COO c CH3CO

21、OH c OH c CH3COO c CH3COOH Kwc H KaKw所以加水稀释 不变。c CH3COO c CH3COOH c OH (6)根据图象分析知，起始时两种溶液中 c(H )相同，故 c(较弱酸)c(较强酸)，稀释过程中较弱酸的电离程度增大的多，故在整个稀释过程中较弱酸的 c(H )一直大于较强酸的 c(H )，稀释相同倍数，HX 的 pH 变化比 CH3COOH 的大，故 HX 酸性强，电离平衡常数大。答案：(1)CH 3COOHH2CO3HClO(2)CO ClO HCO CH3COO23 3(3)ClO CO 2H 2O=HClOHCO 3(4)abdc(5)变小 不变 变大 不变(6)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11常数大