17-18版,选修4,专题3,第1单元,第1课时　强电解质和弱电解质

　 第一单元

　弱电解质的电离平衡 第 第 1 课时

　强电解质和弱电解质

　1．理解强电解质、弱电解质的概念。(重点) 2．能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，会正确书写电离方程式。(重点)

　强 电 解 质 和 弱 电 解 质 [基础·初探] 1．电解质和非电解质 (1)电解质：在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物。

　(2)非电解质：在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物。

　2．强电解质与弱电解质 (1)强电解质 在水溶液中能够完全电离的电解质。如：强酸、强碱、绝大多数盐。

　(2)弱电解质 在水溶液中只能部分电离的电解质。如：弱酸、弱碱、极少数的盐。

　[探究·升华] [思考探究] 按图所示，将体积相同，浓度相同的盐酸和醋酸与等量镁条反应，并测量溶液的 pH 值。完成下面的表格。

　问题思考：

　(1)为什么等量的镁与同等浓度的盐酸和醋酸反应速率不相同？说明了两种

　溶液中的哪种离子的浓度不同？ 【提示】

　因为同等浓度的盐酸和醋酸中的 c(H＋ )不同，所以与 Mg 反应的速率不同。因为与盐酸反应的速率快，所以盐酸中 c(H＋ )大于醋酸溶液中的 c(H ＋ )。

　(2)有人说醋酸属于弱电解质是因为醋酸在水中的溶解度没有 HCl 的大。这种观点正确吗？如何区分强弱电解质？ 【提示】

　不正确。区分强弱电解质应根据其电离程度判断。

　[认知升华] 1．强电解质与弱电解质的比较

　强电解质 弱电解质 概念 溶于水后能完全电离的电解质 溶于水后只有部分电离的电解质 化合物类型 离子化合物、共价化合物 共价化合物 电离程度 完全电离 部分电离 溶液中存在的微粒(水分子不计) 只有电离出的阴、阳离子，不存在电解质分子 既有电离出的阴、阳离子，又有电解质分子 实例 绝大多数的盐(包括难溶性盐)；强酸：HCl、HNO 3 、H 2 SO 4 等；强碱：KOH、NaOH、Ba(OH) 2 等 弱酸：H 2 CO 3 、CH 3 COOH、HClO 等；弱碱：NH 3 ·H 2 O、Cu(OH) 2 、Fe(OH) 3 等，水也是弱电解质 2.电解质的强弱与其电离程度有关，与其溶解性无关。如 CaCO 3 、BaSO 4 难溶于水，但溶解的部分完全电离，属于强电解质；而 CH 3 COOH、NH 3 ·H 2 O 易溶于水，但不完全电离，属于弱电解质。

　3．电解质的强弱与其溶液导电能力强弱没有必然联系，溶液导电能力是由单位体积内自由移动电荷数目的多少决定的，只是在相同条件下，相同类型、相同浓度的电解质溶液，强电解质溶液的导电能力大于弱电解质溶液。

　[题组·冲关] 1．下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是(

　) A．强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物 B．强电解质都是可溶性化合物，弱电解质都是难溶性化合物

　C．强电解质的水溶液中无溶质分子，弱电解质的水溶液中有溶质分子 D．强电解质的导电能力强，弱电解质的导电能力弱 【答案】

　C 2．下列物质中不属于电解质的是(

　)

　A．CH 3 COOH B．NaOH C．NaCl D．C 2 H 5 OH 【解析】

　在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物是电解质。

　【答案】

　D 3．现有以下物质：a.NaCl 晶体 b．液态 SO 2

　c．液态醋酸 d．汞 e．固体 BaSO 4

　f．稀硫酸 g．酒精(C 2 H 5 OH) h．熔融的 KNO 3

　i．NH 4 Cl 晶体 请回答下列问题(用序号)：

　(1)以上物质能导电的是___________________________________________； (2)以上物质属于电解质的是_______________________________________， 属于强电解质的是____________________________________________； (3)以上物质属于非电解质的是___________________________________； (4)以上物质除 f 外溶于水后形成的水溶液能导电的是________________，只能在水溶液中导电的电解质是________。

　【解析】

　能否导电是看其是否存在自由移动的离子或自由电子，电解质和非电解质是依据化合物在水溶液中或熔融状态下能否导电而对化合物进行的分类。混合物和单质既不是电解质也不是非电解质。

　【答案】

　(1)dfh (2)acehi aehi (3)bg (4)abchi ci

　 弱 电 解 质 的 电 离 平 衡 [基础·初探] 1．弱电解质电离平衡的建立 (1)弱电解质电离平衡的建立图示

　(2)电离平衡概念 在一定条件(如温度、浓度一定)下，当弱电解质在水溶液中电离达到最大程度时，电离过程并没有停止，此时弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等，溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化，就达到了电离平衡。

　(3)电离平衡的特征

　2．电离方程式的书写 (1)定义：表示电解质电离过程的式子。

　(2)表示方法：强电解质的电离方程式：用===连接；弱电解质的电离方程式：用 连 接 ， 如 CH 3 COOH 、 NH 3 ·H 2 O 的 电 离 方 程 式 分 别 为CH 3 COOH CH 3 COO－ ＋H ＋ 、NH 3 ·H 2 ONH＋4 ＋OH－ 。

　[探究·升华] [思考探究] 弱电解质醋酸在水中部分电离。电离的示意图如下：

　问题思考：

　(1)醋酸在水中部分电离，如何书写电离方程式？H 2 CO 3 也属于弱电解质，如何书写电离方程式？弱碱 Fe(OH) 3 呢？

　 【提示】

　CH 3 COOH CH 3 COO－ ＋H ＋ ； H 2 CO 3 H＋ ＋HCO －3 ，HCO－3 H＋ ＋CO 2 －3 ； Fe(OH) 3 Fe 3＋ ＋3OH －

　(2)画出醋酸在水中电离的 v-t 图。v 结合 和 v 电离 怎样变化？当 v 电离 ＝v 结合 时，

　可逆过程达到一种什么样的状态？ 【提示】

　在一定条件下，醋酸电离成 CH 3 COO－ 和 H ＋ 的速率逐渐减小，而CH 3 COO－ 和 H ＋ 结合成醋酸分子的速率逐渐增大。当 v结合 ＝v 电离 时，醋酸达到了电离平衡状态，其 v-t 图如下：

　[认知升华] 电解质电离方程式的书写 1．强电解质电离方程式书写的三类易错点 (1)强酸的酸式盐的电离，如 NaHSO 4 ===Na＋ ＋H ＋ ＋SO 2 －4

　(2)弱酸的酸式盐的电离，如 NaHCO 3 ===Na＋ ＋HCO －3

　(3)熔融态时，NaHSO 4 ===Na＋ ＋HSO －4

　2．弱电解质 部分电离，在写电离方程式时，用“ ”。

　(1)一元弱酸、弱碱一步电离：

　如 CH 3 COOH：CH 3 COOH CH 3 COO－ ＋H ＋ ， NH 3 ·H 2 O：NH 3 ·H 2 O NH＋4 ＋OH－ 。

　(2)多元弱酸分步电离，必须分步写出，不可合并(其中以第一步电离为主)。

　如 H 2 CO 3 ：H 2 CO 3 H＋ ＋HCO －3 (主)， HCO－3 H＋ ＋CO 2 －3 (次)。

　(3)多元弱碱分步电离(较复杂)，在中学阶段要求一步写出。

　如 Fe(OH) 3 ：Fe(OH) 3 Fe 3＋ ＋3OH － 。

　[题组·冲关] 1．下列说法正确的是(

　)

　 A．溶液中有 CH 3 COOH、CH 3 COO－ 和 H ＋ 即可证明 CH 3 COOH 达到电离平衡状态 B．溶液中 CH 3 COO－ 和 H ＋ 的物质的量浓度相等可证明 CH 3 COOH 达到电离平衡状态 C．当 NH 3 ·H 2 O 达到电离平衡时，溶液中 NH 3 ·H 2 O、NH＋4 和 OH－ 的浓度相

　等 D．H 2 CO 3 是分步电离的，电离程度依次减弱 【解析】

　溶液中除电解质电离出的离子外，还存在电解质分子，能证明该电解质是弱电解质，但不能说明达到平衡状态，A 项错误；即使 CH 3 COOH 未达平衡状态，CH 3 COO－ 和 H ＋ 的浓度也相等，B 项错误；NH 3 ·H 2 O 达到电离平衡时，溶液中各粒子的浓度不变，而不是相等，C 项错误；H 2 CO 3 是二元弱酸，分步电离且电离程度依次减小，D 项正确。

　【答案】

　D 2．下列电离方程式中，正确的是(

　) A．H 2 S 2H＋ ＋S 2 －

　B．NaHCO 3 Na＋ ＋H ＋ ＋CO 2 －3

　C．NaCl===Na＋ ＋Cl －

　D．CH 3 COOH===CH 3 COO－ ＋H ＋

　【解析】

　H 2 S 是二元弱酸，分步电离，所以 A 项错误(一般只写第一步：H 2 S H＋ ＋HS － )；NaHCO 3为弱酸酸式盐，其中 HCO－3 不能拆分为离子形式，B 项错误，应为 NaHCO 3 ===Na＋ ＋HCO －3 ；CH 3 COOH 为弱酸，部分电离，其电离方程式“===”应改为“ ”，D 项错误。

　【答案】

　C 3．写出下列物质在水溶液中的电离方程式：

　(1)HNO 3 _______________________________________________________； (2)Al(OH) 3 的酸式电离____________________________________________； (3)Al(OH) 3 的碱式电离__________________________________________； (4)Na 2 CO 3 ____________________________________________________； (5)KHSO 4 ______________________________________________。

　【答案】

　(1)HNO 3 ===H＋ ＋NO －3

　(2)Al(OH) 3 H＋ ＋AlO －2 ＋H 2 O (3)Al(OH) 3 Al 3＋ ＋3OH －

　(4)Na 2 CO 3 ===2Na＋ ＋CO 2 －3

　(5)KHSO 4 ===K＋ ＋H ＋ ＋SO 2 －4

　 电 离 平 衡 常 数 和 电 离 度 [基础·初探]

　1．电离平衡常数(K)

　2．电离度(α)

　[探究·升华] [思考探究] 向两支分别盛有 0.1 mol·L－ 1醋酸和 0.1 mol·L－ 1硼酸溶液的试管中滴加等浓度 Na 2 CO 3 溶液，观察现象。

　试管 1

　 试管 2

　问题思考：

　(1)醋酸和碳酸均存在电离平衡。请写出醋酸和碳酸电离(第一级电离)的电离方程式，并写出对应的电离平衡常数的表达式。

　 【提示】

　CH 3 COOH CH 3 COO－ ＋H ＋ ， K＝ cCH3 COO－ ·cH ＋ cCH 3 COOH H 2 CO 3 H＋ ＋HCO －3 ，K＝ cHCO－3 ·cH＋ cH 2 CO 3  (2)查阅资料发现，醋酸、碳酸和硼酸在 25 ℃的电离平衡常数分别是 1.75×10－ 5 、4.4×10 － 7 (第一步电离)和 5.8×10 － 10 。它们的酸性强弱顺序是怎样的？有何规律？试管 1、试管 2 中有何现象？ 【提示】

　醋酸>碳酸>硼酸。K 值越大，酸性越强。试管 1 中有气泡产生，试管 2 中无明显现象。

　(3)升高温度，电离平衡常数、电离度怎样变化？ 【提示】

　弱电解质的电离过程吸热，升高温度，电离平衡正向移动，电离平衡常数、电离度均增大。

　(4)如果向醋酸、硼酸中滴加盐酸，电离平衡怎样移动？电离平衡常数、电离度怎样变化？ 【提示】

　滴加盐酸，醋酸、硼酸的电离平衡逆向移动，电离平衡常数不变，电离度减小。

　[认知升华] 电离常数的应用 (1)比较弱电解质的相对强弱。相同温度下，弱酸的 K a 越大，则酸性越强，物质的量浓度相同时，c(H＋ )越大，电离度越大。

　(2)比较计算多元弱酸溶液中 c(H＋ )大小。多元弱酸是分步电离的，且 K 1 ≫K 2≫K 3 ，原因是第一步电离产生的 H＋ 对第二步、第三步电离起到抑制作用，比较溶液中 c(H＋ )大小时，只考虑第一步电离即可。

　(3)K a 大的酸能与 K a 小的酸的盐反应，反之不反应。

　(4)计算电离度(以一元弱酸 HA 为例)

　HA

　H＋

　＋ A －

　起始：

　c 酸

　 0

　0 平衡：

　c 酸 (1－α)

　c 酸 ·α

　c 酸 ·α K 电离 ＝c 酸 ·α 2c 酸 ·1－α ＝c 酸 ·α 21－α ，因为 α 很小， 所以(1－α)＝1，即 K 电离 ＝c 酸 ·α 2 ， 所以 α＝K 电离c 酸。

　[题组·冲关] 1．已知下面三个数据：7.2×10－ 4 、4.6×10 － 4 、4.9×10 － 10分别是下列有关的三种酸的电离常数，若已知下列反应可以发生：

　 NaCN＋HNO 2 ===HCN＋NaNO 2

　NaCN＋HF===HCN＋NaF NaNO 2 ＋HF===HNO 2 ＋NaF 由此可判断下列叙述不正确的是(

　) A．K(HF)＝7.2×10－ 4

　B．K(HNO 2 )＝4.9×10－ 10

　C．相同条件下，HF 的电离度最大 D．K(HCN)<K(HNO 2 )<K(HF) 【解析】

　相同温度下，弱电解质的电离常数是比较弱电解质相对强弱的条件 之 一；根据第一、第三个反应可知三种一元弱酸的强弱顺序为 ：HF>HNO 2 >HCN。由此可判断 K(HF)>K(HNO 2 )>K(HCN)，其对应数据依次为 K(HF)＝7.2×10－ 4 ，K(HNO 2 )＝4.6×10 － 4 ， K(HCN)＝4.9×10－ 10 ，又因为三者均为一元弱酸，故 K 越大，酸性越强，电离度越大。

　【答案】

　B 2．某氨水中，c(NH＋4 )＝0.5 mol·L－ 1 ，若向其中加入 1 mol·L － 1

　NH 4 Cl 溶液后，NH 3 ·H 2 O 的电离常数将(

　) A．减小 B．增大 C．不变 D．无法判断 【解析】

　温度是影响电离常数的唯一因素，当改变其中离子的浓度时，电

　离平衡常数不变。

　【答案】

　C 3．在 25 ℃时，0.1 mol·L－ 1的 HNO 2 、HCOOH、HCN、CH 3 COOH 的溶液，它们的电离平衡常数分别为 4.6×10－ 4 、1.8×10 － 4 、4.9×10 － 10 、1.8×10 － 5 ，其中氢离子浓度最小的是(

　)

　A．HNO 2

　B．HCOOH C．HCN D．H 2 CO 3

　【解析】

　同一温度下，电离平衡常数越小，酸性越弱，氢离子浓度越小。

　【答案】

　C 4．已知 25 ℃时，测得浓度为 0.1 mol·L－ 1的 BOH 溶液中，c(OH－ )＝1×10－ 3

　mol·L － 1 。

　(1)写出 BOH 的电离方程式_______________________________； (2)BOH 的电离度 α＝______； (3)BOH 的电离平衡常数 K＝________________。

　【解析】

　因 c(BOH) 初始 ＝0.1 mol·L－ 1 ，c(BOH)电离 ＝c(B＋ )＝c(OH － )＝1×10 －3 mol·L － 1 ，则电离度 α＝ 1×10－ 3

　mol·L － 10.1 mol·L－ 1 ×100%＝1%，BOH 不完全电离，故电离方程式为 BOH B＋ ＋OH － ，电离平衡时 c(BOH)平衡 ＝0.1 mol·L－ 1 －1×10 －3

　mol·L － 1 ≈0.1 mol·L － 1 ，则电离常数 K＝ cB＋ ·cOH － cBOH＝ 1×10－ 3 ×1×10 － 3 0.1＝1×10－ 5 。

　【答案】

　(1) BOH B＋ ＋OH －

　(2)1% (3)1×10－ 5