2012届高三复习化学课件(苏教版)第7单元第22讲-弱电解质的电离平衡

第22讲 弱电解质的电离平衡,一、强电解质与弱电解质 1电解质与非电解质 (1)电解质：凡是在 水溶液里 或 熔融 状态下能导电的化合物叫做电解质。在外电场的作用下，自由移动的阴、阳离子分别向两极运动，并在两极发生氧化还原反应，所以，电解质溶液或熔融的电解质导电过程是 电解 的过程，它不同于一般自由电子的导电过程。酸、碱、盐都是电解质，其他一些 离子化合物 也是电解质，例如，活泼金属的氧化物、过氧化物、氢化物以及一些离子型碳化物等。,(2)非电解质：凡是在水溶液里和熔融状态下都不能导电的 化合物 叫做非电解质。常见的非电解质： 非金属氧化物：CO2，SO2，SO3，NO2，P2O5等。 某些非金属氢化物：CH4，NH3等。 大多数有机物：苯(C6H6)、乙醇(C2H5OH)、甘油(C3H8O3)、葡萄糖(C6H12O6)等。而像Cu、Cl2等 单质 则既不是电解质，也不是非电解质。,(3)电解质和非电解质的比较,(1)电解质和非电解质的范畴都是化合物，所以单质既不是电解质也不是非电解质。 (2)化合物为电解质，其本质是自身能电离出离子，有些物质溶于水时所得溶液也能导电，但这些物质自身不电离，而是生成了一些电解质，则这些物质不属于电解质。如：SO2、SO3、CO2、NO2等。,2.强、弱电解质的比较,3电解质溶液的导电能力 电解质溶液之所以能够导电，是由于溶液里有能够自由移动的离子存在。电解质在溶液中导电能力的大小取决于溶液中自由移动离子的 浓度 和离子的 电荷 数。当两种电解质溶液的浓度相同时，其导电能力取决于电解质的 相对强弱 ，即电解质越强，其导电能力越 强 。,(1)强、弱电解质的范围 强电解质：强酸、强碱、绝大多数盐 弱电解质：弱酸、弱碱、水 (2)强、弱电解质与溶解性的关系 电解质的强弱取决于电解质在水溶液中是否完全电离，与溶解度的大小无关。一些难溶的电解质，其溶解的部分能全部电离，则仍属强电解质。如：BaSO4、BaCO3等。,(3)强、弱电解质与溶液导电性的关系 溶液的导电性强弱与溶液中的离子浓度大小有关。强电解质溶液的导电性不一定强，如很稀的强电解质溶液，其离子浓度很小，导电性很弱。而弱电解质溶液的导电性不一定弱，如较浓的弱电解质溶液，其电离出的离子浓度可以较大，导电性可以较强。 (4)强、弱电解质与物质结构的关系 强电解质一般为离子化合物和一些含强极性键的共价化合物，弱电解质一般为含弱极性键的化合物。,(5)强、弱电解质在熔融态的导电性 离子型的强电解质由离子构成，在熔融态时产生自由移动的离子，可以导电。而共价型的强电解质以及弱电解质由分子构成，熔融态时仍以分子形式存在，所以不导电。,二、弱电解质的电离平衡 1电离平衡 在一定条件(如温度、浓度)下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成电解质分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，叫做电离平衡。平衡建立过程如图所示。,时间,2电离平衡的特点 (1) 动态 平衡：v(电离)v(结合)0。 (2)在一定条件下平衡建立以后，溶液中弱电解质分子及其电离出的各离子的浓度都将保持不变。 (3)电离平衡也是相对的，平衡建立在特定的条件下，当条件发生改变时，平衡发生相应的 移动 。 3电离常数 (1)概念：在一定温度下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中弱电解质电离的离子浓度的乘积与未电离的分子浓度的比值是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数，用 K 表示(酸用 Ka 表示，碱用 Kb 表示)。,(2)数学表达式 对一元弱酸HA： 对一元弱碱BOH： (3)K的意义 K值越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的弱酸、弱碱的酸、碱性相对较强。,(3)K的意义 K值越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的弱酸、弱碱的酸、碱性相对较强。 (4)注意问题 电离常数与 温度 有关，升高 温度 ，K值 增大 。 多元弱酸的各级电离常数的大小关系是Ka1Ka2 Ka3，所以其酸性主要取决于第一步电离。,一元强酸与一元弱酸的比较 相同pH、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较见下表：,一元强碱与一元弱碱的比较规律类似。,相同相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较见下表：,4外界条件对电离平衡的影响 勒夏特列原理也适用于外界条件(浓度、温度)对电离平衡的影响。浓度降低(加水稀释)，平衡向电离方向移动；降低生成离子浓度(通常是将离子消耗)，平衡向电离方向移动；增大生成物离子浓度，平衡向结合方向移动(即同离子效应)。以0.1 mol/L的醋酸溶液为例分析如下：,在醋酸溶液中存在下列平衡： (正方向为吸热方向),(1)温度：弱电解质的电离过程是吸热过程。升高温度，电离平衡向 右 移动，c(CH3COO)和c(H)都 增大 ，溶液的导电能力 增强 。 (2)加水稀释：向醋酸溶液中加水稀释，单位体积内CH3COO和H的数目 减少 ，离子碰撞结合成分子的倾向 减弱 ，电离平衡向 右 移动。故加水稀释有利于弱电解质的电离。稀释后，醋酸溶液中CH3COO和H的数量 增多 ，但c(CH3COO)和c(H)都 减小 ，溶液的导电能力 减弱 。,(3)加少量NaOH固体：NaOH溶于水电离出OH，中和醋酸电离出的H，使c(H) 减小 ，CH3COOH的电离平衡向 右 移动，c(CH3COO) 增大 ，c(H) 减小 ，溶液导电能力增强(还增加了部分Na)。 (4)通入少量HCl气体：HCl溶于水电离出H，使溶液中c(H) 增大 ，使CH3COOH的电离平衡向 左 移动，c(H) 增大 ，c(CH3COO) 减小 ，溶液导电能力 增强 (还增加了部分Cl)。,(5)加入少量CH3COONa固体：CH3COONa溶于水电离出CH3COO，使c(CH3COO) 增大 ，CH3COOH的电离平衡向 左 移动，c(CH3COO) 增大 ，c(H) 减小 ，溶液导电能力 增强 。 (6)加入少量纯醋酸：溶解后c(CH3COOH) 增大 ，电离平衡向 右 移动，c(CH3COO)和c(H)都 增大 ，溶液导电能力 增强 。,对于弱电解质的水溶液(以CH3COOH CH3COOH为例)，加水稀释，溶液的体积增大，相当于化学平衡的减压扩体，平衡向粒子数增大的一方(即向电离的方向)移动(化学平衡中气体分子数大的方向)。若加入冰醋酸，CH3COOH分子的浓度增大，平衡也向电离方向移动。,电解质与非电解质,【典例1】用下图表示的一些物质或概念间的从属关系中正确的是( ),C,【解析】铜属于单质，单质既不属于电解质，也不属于非电解质，A选项错误； 氯化钠溶液能够导电，但是氯化钠溶液属于混合物，混合物既不属于电解质，也不属于非电解质，B选项错误； 氢氧化钠属于碱类物质，在水溶液中或者熔融状态下都能够导电，属于电解质，C选项正确； 氯化氢气体不导电，但溶于水能够导电，且是氯化氢本身电离产生H和Cl，属于电解质，D选项错误。,点拨：选项中四种物质在一定条件下都能导电，但原因有所不同。电解质、非电解质的相同之处在于它们都是化合物。二者的根本区别是在水溶液中或熔融状态下能否导电，单质、混合物既不属于电解质也不属于非电解质。电解质的导电是有条件的，即必须在水溶液里或熔融状态下能够导电。能导电的物质不全都是电解质，如铜、铝、石墨、盐溶液等。酸、碱、盐和大部分金属氧化物都是电解质。大部分非金属氧化物、大部分有机物为非电解质，如蔗糖、酒精等。,【迁移训练】下列物质的水溶液能导电，但属于非电解质的是( ) ACH3COOH BCl2 CNH4HCO3 DSO2,D,【解析】A选项中CH3COOH是一种弱电解质；B选项中Cl2是单质，既不是电解质，也不是非电解质；C选项中NH4HCO3是一种强电解质；D选项中SO2与水反应生成的亚硫酸能电离出自由移动的离子，使其溶液导电，但离子不是SO2本身电离出来的，SO2是一种非电解质。,【典例2】(2010·常州模拟)现有等pH或等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液，分别加入足量镁，产生H2的体积(同温同压下测定)的变化图示如下，其中正确的是( ) A B C D都不对,强电解质和弱电解质,D,【解析】的错误是显而易见的，因为随着反应的进行V(H2)只可能增大而不可能减小； 图看起来是对的，但要注意等pH的醋酸和盐酸溶液，醋酸的物质的量浓度要比盐酸大得多，与足量的镁反应时，不仅产生的氢气的体积更大，反应更快，而且反应的时间更长，不可能比盐酸更早结束反应； 图看起来好像也对，但要注意到一个细节，在物质的量浓度相同的情况下，醋酸中c(H)在反应完成之前都比盐酸中的小，因此其反应速率应该比盐酸中的反应速率小，即取相同的时间点，盐酸所对应的V(H2)应比醋酸的大，因此图也是错的。,点拨：一元强酸与一元弱酸的比较是考试中常见的一类问题，解答时要分清是等pH还是等物质的量浓度，然后再考虑在反应过程中各个量的变化，当与图像相结合的时候，要看清图像的坐标轴的含义，图像中的拐点，曲线的走势及其含义等。,【迁移训练2】(2010·徐州模拟)下列实验事实不能证明醋酸是弱酸的是( ) A常温下，测得醋酸钠溶液的pH7 B常温下，测得0.1mol/L醋酸溶液的pH4 C常温下，将pH1的醋酸溶液稀释1000倍，测得pH4 D常温下，将物质的量浓度相同的醋酸溶液与氢氧化钠溶液等体积混合后恰好中和,【解析】弱酸不完全电离，存在电离平衡，但在中和碱时，考虑的是它能提供的所有氢离子，而不是溶液中自由移动的氢离子。另外，恰好中和是指酸和碱恰好完全反应，与反应后溶液的酸碱性无关。,D,电离方程式,【典例3】双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质，但H2O2比H2O更显酸性。 (1)若把H2O2看成是二元弱酸，请写出它在水中的电离方程式_。 (2)鉴于H2O2显弱酸性，它能同强碱作用形成正盐，在一定条件下也可形成酸式盐，请写出H2O2与Ba(OH)2作用形成正盐的化学方程为_。 (3)水电离生成H3O和OH叫做水的自偶电离。同水一样，H2O2也有极微弱的自偶电离，其自偶电离的方程式为_。,D,弱电解质的电离平衡,【典例4】在0.1 mol/L的CH3COOH溶液中存在如下电离平衡：CH3COOHCH3COOH，对于该平衡，下列叙述正确的是( ) A加入水时，平衡逆向移动 B加入少量NaOH固体，平衡正向移动 C加入少量0.1 mol/L的HCl溶液，溶液中c(H)减小 D加入少量CH3COONa固体，平衡正向移动,B,【解析】根据勒夏特列原理，改变影响平衡的一个条件，平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动，但平衡的移动不能完全消除这种改变。 A选项中加入水时，c(CH3COO)和c(H)减小，平衡向其增大的方向(也就是正方向)移动。 B选项加入的少量NaOH与H反应，c(H)变小，平衡正向移动。 C选项加入HCl溶液时c(H)变大，平衡向其减小(也就是逆方向)移动，但最终c(H)比未加HCl溶液前还是要大。 D选项加入CH3COONa，c(CH3COO)增大，平衡逆向移动。,点拨：外界条件的改变对电离平衡的影响是高考的重点，因为它是勒夏特列原理的具体应用。影响电离平衡的因素： (1)浓度：浓度越大，电离程度越小。在稀释溶液时，电离平衡向右移动，但离子浓度会减小。 (2)温度：温度越高，电离程度越大。因电离是吸热反应，升温平衡向吸热方向(电离方向)移动。 (3)同离子效应：如醋酸溶液中加入醋酸钠晶体，平衡左移，电离程度减小，加入稀盐酸亦然。 (4)能反应的离子：醋酸溶液中加入NaOH，平衡右移，电离程度增大