弱电解质的电离平衡教学案(2)
练基础落实
1.在相同温度时，100 mL 0.01 mol•L-1的醋酸溶液与10 mL 0.1 mol•L-1的醋酸溶液相比较，下列数据中，前者大于后者的是( )
①H+的物质的量 ②电离程度 ③中和时所需氢氧化钠溶液的量 ④醋酸的物质的量
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
答案 A
解析 依题意，若醋酸没有电离平衡，则二者的醋酸分子的物质的量相等，同种电解质的稀溶液相当于对浓溶液进行稀释，CH3COOH CH3COO-+H+，稀释后电离平衡向正向移动，即稀醋酸的电离度大些，所以前者溶液中H+和电离度大于后者;中和反应只与可电离的H+量有关，二者可电离的H+相等。
2.下列说法正确的是( )
A.电离平衡常数受溶液浓度的影响
B.电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱
C.电离常数大的酸溶液中c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中大
D.H2CO3的电离常数表达式：K=cH+•cCO2-3cH2CO3
答案 B
解析 电离平衡常数是温度的函数，与溶液浓度无关，所以A项错误;电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，故B项正确;酸中c(H+)既跟酸的电离常数有关，还跟酸的浓度有关，所以C项叙述错误;D项中碳酸是分步电离的，第一步电离常数表达式为 K1=cH+•cHCO-3cH2CO3，第二步电离常数为 K2=cH+•cCO2-3cHCO-3，故D项错误。
3.25 ℃时，将一定量的冰醋酸(即无水乙酸)加水稀释，稀释过程中溶液的导电性变化如图所示。则下列说法错误的是( )
A.醋酸的电离度：a
B.溶液中c(H+)：b>a>c
C.a、b、c三点的溶液都有c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
D.从b点到c点，溶液中cCH3COO-cCH3COOH的比值减小
答案 D
4.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可向盐酸中加入适量的( )
①NaOH(固体) ②H2O ③HCl ④CH3COONa(固体)
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
答案 D
解析 由题意可知，要使反应速率减小，而不改变H2的量，则要求c(H+)减小，而n(H+)不变，可采取的措施是：加水或加CH3COONa固体。
5.从植物花中可提取一种简写为HIn的有机物，在水溶液中因存在以下电离平衡，故可用作酸碱指示剂。HIn(aq，红色) H++In-(aq，黄色)，在浓度为0.02 mol•L-1的下列各溶液(1)HCl、(2)Na2O2、(3)NaCl(aq)、(4)NaHSO4(aq)、(5)NaHCO3(aq)、(6)氨水中加入该指示剂，其中能使指示剂显黄色的是( )
A.(1)(4)(5) B.(2)(6) C.(1)(4) D.(5)(6)
答案 D
解析 平衡右移，方能使指示剂显黄色，即应加入碱性物质，但Na2O2有强氧化性，使有机色素褪色。
练方法技巧
6.已知0.1 mol•L-1的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH CH3COO-+H+，要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是( )
①加少量烧碱溶液 ②升高温度 ③加少量冰醋酸 ④加水
A.①② B.②④ C.③④ D.①③
答案 B
思路点拨 解答本题需注意以下两点：
(1)熟悉影响CH3COOH电离平衡移动的因素。
(2)利用c(H+)/c(CH3COOH)=n(H+)/n(CH3COOH)分析更易理解。
解析 加烧碱溶液消耗H+，平衡向右移动，n(H+)、n(CH3COOH)均减小，但n(H+)减小程度大，故cH+cCH3COOH=nH+nCH3COOH减小，①错误;升高温度，平衡向右移动，n(H+)增大，n(CH3COOH)减小，比值增大，②正确;加少量冰醋酸，平衡向右移动，n(H+)增大，但n(H+)增大程度不如n(CH3COOH)增大的多，故比值减小，③错误;加水，平衡向右移动，c(H+)增大，c(CH3COOH)减小，比值增大，④正确。
7.25 ℃时，50 mL 0.10 mol•L-1醋酸中存在下述平衡：CH3COOH CH3COO-+H+，若分别作如下改变，对上述平衡有何影响?
(1)加入少量冰醋酸，平衡将________，溶液中c(H+)将________(填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)加入一定量蒸馏水，平衡将__________，溶液中c(H+)将________(填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)加入少量0.10 mol•L-1盐酸，平衡将__________，溶液中c(H+)将________(填“增大”、“减小”或“不变”);
(4)加入20 mL 0.10 mol•L-1 NaCl溶液，平衡将________，溶液中c(H+)将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 (1)向电离方向移动 增大
(2)向电离方向移动 减小
(3)向离子结合成分子的方向移动 增大
(4)向电离方向移动 减小
解析 对于弱电解质的水溶液(以CH3COOH CH3COO-+H+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增大的方向)。若加入冰醋酸，CH3COOH分子的浓度增大，平衡也向电离方向移动。
练综合拓展
8.H2S溶于水的电离方程式为___________________________________________。
(1)向H2S溶液中加入CuSO4溶液时，电离平衡向______移动，c(H+)______，c(S2-)______;
(2)向H2S溶液中加入NaOH固体时，电离平衡向______移动，c(H+)______，c(S2-)______：
(3)若将H2S溶液加热至沸腾，c(H2S)________;
(4)若要增大H2S溶液中c(S2-)，最好加入____________________________________。
答案 H2S??H++HS-，HS-??H++S2-
(1)右 增大 减小
(2)右 减小 增大
(3)减小
(4)NaOH固体
解析 H2S是二元弱酸，在水溶液中是分两步电离的，其电离方程式应为 H2S??H++HS-，HS- H++S2-。
对(1)，当加入CuSO4时，因发生反应Cu2++S2-===CuS↓，使平衡右移，导致c(H+)增大，但c(S2-)减小;对(2)，当加入NaOH时，因发生反应H++OH-===H2O，使平衡右移，导致c(H+)减小，但c(S2-)增大;对(3)，当加热H2S溶液至沸腾时，因H2S挥发，使c(H2S)减小;对(4)，增大c(S2-)最好是加入只与H+反应的物质，可见加入强碱如NaOH固体最适宜。
9.(1)体积相同，c(H+)相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的颗粒大小相同的锌粒反应，开始时产生氢气的速率______________，充分反应后产生氢气的量________(填“相同”、“醋酸的多”或“盐酸的多”)，原因是________________________________________。
(2)在一定量的盐酸中加入足量的锌粒，要使产生氢气的量保持不变，但反应速率加快，可加入____________晶体，理由是________________;要使产生氢气的量不变，但反应速率减慢，可加入________晶体，理由是____________。
可供选择的晶体有：
A.纯碱 B.烧碱 C.胆矾 D.醋酸钠 E.KHSO4
答案 (1)相等 醋酸的多 c(H+)相同，反应开始时的速率相同，c(H+)相同时，醋酸物质的量浓度大，含溶质的物质的量多，所以反应放出的氢气多
(2)C Zn置换出Cu附在Zn表面构成原电池，使反应速率加快，但由于溶液中H+的量不变，因此产生氢气的量不变 D CH3COO-与H+结合成弱电解质CH3COOH，致使溶液中c(H+)降低，使反应速率变慢，而溶液中可提供的H+的数量不变，所以放出的氢气的量不变
10.试用简单的实验证明在醋酸溶液中存在着CH3COOH CH3COO-+H+的电离平衡(要求写出简要操作、实验现象及实验能说明的问题)。
答案 方法一：在醋酸溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液呈红色，加入醋酸铵固体，振荡溶液，溶液颜色明显变浅。c(H+)变小，是由于加入的CH3COO-使平衡向左移动，由此说明醋酸溶液中存在着醋酸的电离平衡。
方法二：取一定体积的溶液，用pH试纸测其溶液的pH，然后再用蒸馏水将溶液稀释100倍，再测定溶液的pH，若稀释前后溶液的pH改变小于2，说明存在上述电离平衡。
解析 在弱电解质的水溶液中存在着电离平衡，改变外界条件可使电离平衡发生移动，使溶液中各微粒的浓度发生改变，使溶液的酸碱性发生改变。因题目并未限定试剂和方法，故思考的空间比较大，可设计不同的实验方法，如加水稀释，使平衡移动，测pH分析判断;又如加入中性CH3COONH4，看溶液中c(H+)变化对指示剂颜色的改变。
第3课时 常见的弱电解质教案
[目标要求] 1.理解水的离子积常数。 2.掌握酸碱对水的电离平衡的影响。
一、水的电离平衡
水是一种极弱的电解质，它能发生微弱的电离。
H2O+H2O H3O++OH- ΔH>0
或2H2O H3O++OH- ΔH>0，
通常简写为H2O H++OH- ΔH>0。
二、水的离子积
对于纯水来说，在25℃时，1 L纯水中只有1×10-7 mol H2O电离，根据水的电离方程式，我们可以知道，在纯水中c(H+)=1×10-7 mol•L-1，c(OH-)=1×10-7 mol•L-1，所以，在25℃时，c(H+)•c(OH-)=1×10-14mol2•L-2，通常把c(H+)与c(OH-)的乘积用KW表示，叫做水的离子积常数，简称水的离子积。根据实验验证，在温度一定时，KW是一个常数。升温，KW增大(填“增大”、“减小”或“不变”)，如100℃：c(H+)=1×10-6 mol•L-1，KW=1×10-12mol2•L-2，pH=6，此时溶液呈中性(填“中性”、“酸性”或“碱性”)。降温，KW将减小(填“增大”、“减小”或“不变”)。
三、影响水的电离平衡的因素
1.酸、碱
在纯水中加入酸或碱，均使水的电离平衡左移，此时若温度不变，KW不变，c(H+)发生改变，pH也随之改变;若向水中加入酸，则c(H+)增大，c(OH-)变小，pH变小。
2.温度
由于水电离过程吸热，若升高温度将促进水的电离，故平衡右移，c(H+)、c(OH-)同时增大，pH变小。但由于c(H+)与c(OH-)始终保持相等，故溶液仍显中性。
3.易水解的盐
在纯水中加入能水解的盐，不管水解后溶液显什么性，均促进水的电离，但只要温度不变，KW就不变。
4.其他因素
如向水中加入活泼金属，由于与水电离出的H+直接作用，因而促进水的电离平衡向电离的方向移动。
知识点一 水的电离
1.在某温度时，测得纯水中的c(H+)=2.0×10-7 mol•L-1，则c(OH-)为( )
A.2.0×10-7 mol•L-1
B.0.1×10-7 mol•L-1
C.1.0×10-14/2.0×10-7 mol•L-1
D.无法确定
答案 A
解析 根据水的电离方程式H2O H++OH-可知，无论在何种条件下的纯水中，水电离出的c(H+)=c(OH-)。而该温度下的纯水中c(H+)=2.0×10-7 mol•L-1>1.0×10-7 mol•L-1，则所处温度高于25℃，但水电离的c(H+)=c(OH-)=2.0×10-7 mol•L-1，故答案为A。
2.能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的措施是( )
A.向纯水中投入一小块金属钠
B.将水加热煮沸
C.向水中通入SO2
D.向水中加入NaCl
答案 C
解析 A项，水与Na反应，使溶液中的c(H+)
3.下列粒子能影响水的电离平衡，且能使水的电离平衡向右移动的是( )
A.CH3COOH B.[••O••••••H]-
C.NH+4 D.
答案 C
解析 A项，CH3COOH电离出H+，使水的电离平衡左移;B项，OH-能使水的电离平衡左移;C项，NH+4会水解，使水的电离平衡右移;D项，Cl-不影响水的电离平衡。
知识点二 水的离子积常数
4.将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是( )
A.水的离子积变大，pH变小，呈酸性
B.水的离子积不变，pH不变，呈中性
C.水的离子积变小，pH变大，呈碱性
D.水的离子积变大，pH变小，呈中性
答案 D
解析 水的电离过程为吸热过程，升高温度使电离平衡向正反应方向移动，c(H+)和c(OH-)均增大，KW增大，pH减小，纯水中c(H+)=c(OH-)，呈中性。
5.下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是( )
A.因为水的离子积常数的表达式是KW=c(H+)c(OH-)，所以KW随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化
B.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K是同一物理量
C.水的离子积常数仅仅是温度的函数，随温度的变化而变化
D.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K是两个没有任何关系的物理量
答案 C
解析 水的离子积常数KW=K•c(H2O)，一定温度下K和c(H2O)都是不变的常数，所以KW仅仅是温度的函数，水的离子积常数的表达式是KW=c(H+)•c(OH-)，但是只要温度一定，KW就是不变的常数，溶液中c(H+)变大，c(OH-)则变小，反之亦然。
6.某温度下，纯水的c(H+)=2.0×10-7 mol•L-1，则此时c(OH-)为____________，KW=________，温度不变，向水中滴入稀盐酸，使c(H+)=5.0×10-5 mol•L-1，则c(OH-)为__________。
答案 2.0×10-7 mol•L-1 4.0×10-14mol2•L-2
8.0×10-10 mol•L-1
解析 纯水中水电离的c(H+)=c(OH-)，所以c(OH-)=2.0×10-7 mol•L-1，KW=c(H+)•c(OH-)=(2.0×10-7)2 mol2•L-2=4.0×10-14mol2•L-2; 若向水中加入盐酸，则c(OH-)=KW5.0×10-5mol•L-1=4×10-145.0×10-5mol•L-1=8.0×10-10 mol•L-1。
练基础落实
1.关于水的离子积常数，下列说法不正确的是( )
A.100℃水中，c(H+)•c(OH-)=1×10-14 mol2•L-2
B.纯水中，25℃时，c(H+)•c(OH-)=1×10-14 mol2•L-2
C.25℃时，任何以水为溶剂的稀溶液中c(H+)•c(OH-)=1×10-14 mol2•L-2
D.KW值随温度升高而增大
答案 A
解析 KW只与温度有关，升高温度，KW增大，25℃时，纯水和任何物质的水溶液中KW=c(H+)•c(OH-)=1×10-14 mol2•L-2。
2.在氢硫酸中，c(H+)和c(S2-)的比值是( )
A.4 B.2
C.大于2 D.在1～2之间
答案 C
解析 弱电解质的电离为部分电离，电离程度一般很小，氢硫酸是二元弱酸;分两步电离：H2S H++HS-，HS- H++S2-;二级电离更弱，以第一级电离为主。虽然由HS-电离产生的H+与S2-浓度相同，但一级电离产生H+却没有产生S2-，故c(H+)/c(S2-)>2。
3.常温下，某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13 mol•L-1，该溶液可能是( )
①二氧化硫水溶液 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
答案 A
解析 由水电离的c(H+)=1×10-13 mol•L-1<1×10-7 mol•L-1，即该溶液中的溶质抑制了水的电离，因此要么加碱抑制，要么加酸抑制，故①④正确。