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弱電解質(zhì)的電離平衡教學(xué)案

時間: 春燕2 高二化學(xué)

  具有極性共價鍵的弱電解質(zhì)(例如部分弱酸、弱堿。水也是弱電解質(zhì))溶于水時,其分子可以微弱電離出離子。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理了弱電解質(zhì)的電離平衡教學(xué)案,希望對你的學(xué)習(xí)有幫助。

  溶液中的離子反應(yīng)

  第一單元 弱電解質(zhì)的電離平衡

  第1課時 強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)教案

  [目標要求] 1.了解電解質(zhì)與非電解質(zhì),強電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的概念。2.認識強弱電解質(zhì)與物質(zhì)類別、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。3.了解常見的強、弱電解質(zhì)。4.了解電解質(zhì)在水溶液中的電離及溶液的導(dǎo)電性。

  一、強弱電解質(zhì)

  1.電解質(zhì)和非電解質(zhì)

  (1)根據(jù)化合物在水溶液中或熔融狀態(tài)下是否產(chǎn)生自由移動的離子,可把化合物分為電解質(zhì)和非電解質(zhì)。

  電解質(zhì):在水溶液中或熔融狀態(tài)下能產(chǎn)生自由移動的離子的化合物。

  非電解質(zhì):在水溶液中或熔融狀態(tài)下不能產(chǎn)生自由移動的離子的化合物。

  電解質(zhì)和非電解質(zhì)的范疇都是化合物,所以單質(zhì)既不是電解質(zhì),也不是非電解質(zhì)。

  (2)Na、Cl2、NH3、SO2、NO2溶于水后,其溶液都能導(dǎo)電。它們不是(填“是”或“不是”)電解質(zhì),在其水溶液中的電解質(zhì)分別是(水除外)NaOH、HCl和HClO、NH3•H2O、H2SO3、HNO3。

  (3)常見的電解質(zhì)有酸、堿、鹽、離子型氧化物。

  2.強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

  實驗探究(Ⅰ):同濃度醋酸和鹽酸的電離程度

  實驗步驟:在兩只錐形瓶中分別加入等體積的濃度均為1 mol•L-1的鹽酸和醋酸,在兩個氣球中分別加入經(jīng)砂紙打磨過的長度相同的鎂條,然后將氣球套在錐形瓶口,同時將氣球中的鎂條送入錐形瓶中,觀察實驗現(xiàn)象。

  實驗現(xiàn)象:如下表所示。

  1 mol•L-1HCl 1 mol•L-1

  CH3COOH 對實驗現(xiàn)象的解釋

  與鎂條反應(yīng)的速率 快 慢 HCl與鎂的反應(yīng)速率快,說明同

  濃度時,HCl中c(H+)大

  溶液的pH 0 2.4 鹽酸的pH小,說明鹽酸中的

  c(H+)大于醋酸中的c(H+)

  實驗結(jié)論:同濃度鹽酸的電離程度大于醋酸。

  實驗探究(Ⅱ):同濃度的NaOH溶液與氨水的電離程度

  實驗步驟:取pH為12的氫氧化鈉和氨水各1 mL于錐形瓶中,分別用酚酞作為指示劑,用HCl作為標準溶液進行滴定。

  實驗現(xiàn)象:兩溶液消耗HCl標準溶液的體積:氨水溶液>氫氧化鈉溶液。

  實驗結(jié)論:NaOH和NH3•H2O的電離程度不同,pH相同的NaOH的濃度小于NH3•H2O的濃度,說明NaOH完全電離,而NH3•H2O只是部分電離。

  歸納總結(jié):(1)根據(jù)電解質(zhì)在水溶液里是否全部電離,可把電解質(zhì)分為強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。

  強電解質(zhì):在水溶液中能夠完全電離的電解質(zhì)稱為強電解質(zhì)。

  弱電解質(zhì):在水溶液中只能部分電離的電解質(zhì)稱為弱電解質(zhì)。

  (2)常見的強電解質(zhì)有強酸、強堿和鹽;常見的弱電解質(zhì)有弱酸、弱堿、極少數(shù)的鹽[如(CH3COO)2Pb等]。

  二、弱電解質(zhì)的電離過程是可逆的

  1.電離平衡的建立

  在一定條件(如溫度、濃度)下,當弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子結(jié)合成弱電解質(zhì)分子的速率相等時,電離過程就達到了平衡狀態(tài)。

  2.弱電解質(zhì)電離方程式的書寫

  (1)弱電解質(zhì)電離是可逆的,用“ ”表示。

  如:CH3COOH H++CH3COO-,

  NH3•H2O NH+4+OH-。

  (2)多元弱酸分步電離,以第一步電離為主。如H2S電離方程式為H2S H++HS-、

  HS- H++S2-。

  (3)多元弱堿的電離過程復(fù)雜,中學(xué)階段要求一步寫出其電離方程式,如:Cu(OH)2 Cu2++2OH-

  知識點一 電解質(zhì)、非電解質(zhì)

  1.下列物質(zhì)的水溶液能導(dǎo)電,但屬于非電解質(zhì)的是(  )

  A.CH3COOH B.Cl2 C.NH4HCO3 D.SO2

  答案 D

  解析 選項中的4種物質(zhì)的水溶液都能導(dǎo)電,但原因有所不同。CH3COOH和NH4HCO3均為電解質(zhì),水溶液能導(dǎo)電;Cl2和SO2的水溶液能導(dǎo)電,是因為它們與水發(fā)生反應(yīng)Cl2+H2O HCl+HClO,SO2+H2O??H2SO3,因生成物均為電解質(zhì),故溶液也導(dǎo)電。電解質(zhì)和非電解質(zhì)都是化合物,Cl2是單質(zhì),因此只有SO2為非電解質(zhì)。

  2.電解質(zhì)是(  )

  A.在溶于水或熔融狀態(tài)下全部電離的化合物

  B.在溶于水或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物

  C.可溶性鹽類

  D.導(dǎo)電性很強的物質(zhì)

  答案 B

  知識點二 強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)

  3.下列關(guān)于電解質(zhì)電離的敘述中,正確的是(  )

  A.碳酸鈣在水中溶解度很小,所以碳酸鈣是弱電解質(zhì)

  B.碳酸鈣在水中的溶解度很小,但被溶解的碳酸鈣全部電離,所以碳酸鈣是強電解質(zhì)

  C.氯氣和氨氣的水溶液導(dǎo)電性都很好,所以它們是強電解質(zhì)

  D.水難電離,純水幾乎不導(dǎo)電,所以水是非電解質(zhì)

  答案 B

  4.關(guān)于強、弱電解質(zhì)的敘述正確的是(  )

  A.強電解質(zhì)都是離子化合物,弱電解質(zhì)都是共價化合物

  B.強電解質(zhì)都是可溶性化合物,弱電解質(zhì)都是難溶性化合物

  C.強電解質(zhì)的水溶液中無溶質(zhì)分子,弱電解質(zhì)的水溶液中有溶質(zhì)分子

  D.強電解質(zhì)的水溶液導(dǎo)電能力強,弱電解質(zhì)的水溶液導(dǎo)電能力弱

  答案 C

  知識點三 離子方程式的書寫

  5.下列電離方程式書寫正確的是(  )

  A.Al2(SO4)3 2Al3++3SO2-4

  B.HF H++F-

  C.H2S 2H++S2-

  D.Ca(OH)2 Ca2++2OH-

  答案 B

  解析 Al2(SO4)3和Ca(OH)2是強電解質(zhì),電離方程式書寫時應(yīng)用“===”連接,只有弱電解質(zhì)電離方程式的書寫用“ ”;而H2S是弱電解質(zhì),屬于二元弱酸,應(yīng)分步電離;則只有B正確。

  6.在水溶液中,下列電離方程式正確的是(  )

  A.CH3COOH CH3COO-+H+

  B.NaHSO4===Na++HSO-4

  C.NaHCO3===Na++H++CO2-3

  D.H3PO4===3H++PO3-4

  答案 A

  練基礎(chǔ)落實

  1.常壓下,僅能在水溶液中導(dǎo)電的電解質(zhì)是(  )

  A.KOH B.CH3OH C.CO2 D.KHCO3

  答案 D

  2.在水溶液中下列電離方程式書寫正確的是(  )

  A.Ca(OH)2 Ca2++2OH-

  B.NaHCO3===Na++H++CO2-3

  C.H2CO3??2H++CO2-3

  D.Na2SO4===2Na++SO2-4

  答案 D

  解析 Ca(OH)2為強電解質(zhì);NaHCO3電離產(chǎn)生Na+與HCO-3;H2CO3為多元弱酸,分步電離,不可一步完成。

  3.下列說法正確的是(  )

  A.NaCl溶液在電流作用下電離成鈉離子和氯離子

  B.溶于水后能電離出氫離子的化合物都是酸

  C.硫酸鋇難溶于水,但硫酸鋇屬于強電解質(zhì)

  D.二氧化碳溶于水能部分電離,故二氧化碳屬于弱電解質(zhì)

  答案 C

  4.關(guān)于強弱電解質(zhì)及非電解質(zhì)的組合完全正確的是(  )

  A B C D

  強電解質(zhì) NaCl H2SO4 CaCO3 HNO3

  弱電解質(zhì) HF BaSO4 HClO HI

  非電解質(zhì) Cl2 蔗糖 C2H5OH SO2

  答案 C

  5.在電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性裝置(如圖所示)中,若向某一電解質(zhì)溶液中逐滴加入另一溶液,則燈泡由亮變暗,至熄滅后又逐漸變亮的是(  )

  A.鹽酸中逐滴加入食鹽溶液

  B.硫酸中逐滴加入氫氧化鈉溶液

  C.硫酸中逐滴加入氫氧化鋇溶液

  D.醋酸中逐滴加入氨水(氨水為弱電解質(zhì),CH3COONH4為強電解質(zhì))

  答案 C

  練方法技巧

  6.下列敘述中正確的是(  )

  A.固體氯化鈉不導(dǎo)電,所以氯化鈉是非電解質(zhì)

  B.銅絲能導(dǎo)電,所以銅是電解質(zhì)

  C.氯化氫水溶液能導(dǎo)電,所以氯化氫是電解質(zhì)

  D.三氧化硫溶于水能導(dǎo)電,所以三氧化硫是電解質(zhì)

  答案 C

  解析 本題考查了電解質(zhì)和非電解質(zhì)的判斷,解答時要從“研究對象”、“導(dǎo)電的條件”、“導(dǎo)電的實質(zhì)”三個角度分析,而不能錯誤的認為“導(dǎo)電的就是電解質(zhì),不導(dǎo)電的就是非電解質(zhì)”。A項NaCl不導(dǎo)電,是因為雖然NaCl晶體中有Na+、Cl-,但不能自由移動,將它溶于水或熔融時則可導(dǎo)電,所以NaCl是電解質(zhì);B項銅是單質(zhì)不是化合物;D項SO3溶于水導(dǎo)電,是生成的H2SO4溶液導(dǎo)電,H2SO4是電解質(zhì),而SO3不是電解質(zhì),只有C項正確。

  7.下列說法正確的是(  )

  A.電解質(zhì)的電離是在通電的條件下進行的

  B.在水溶液中和熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔锸请娊赓|(zhì)

  C.電解質(zhì)電離的條件是溶于水或受熱熔化

  D.強電解質(zhì)能夠電離,弱電解質(zhì)不能電離

  答案 C

  解析 電解質(zhì)是在溶于水或熔融狀態(tài)下發(fā)生電離的,電離并不需要通電,所以A錯,C項對;在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔锞褪请娊赓|(zhì),兩個條件滿足一個即可,并不需要兩個條件同時滿足,所以B項錯誤;強、弱電解質(zhì)在溶于水或熔融狀態(tài)下均可以電離,所以D項敘述錯誤。

  8.把0.05 mol NaOH固體,分別加入下列100 mL溶液中,溶液的導(dǎo)電能力變化不大的是(  )

  ①自來水?、?.5 mol•L-1鹽酸 ③0.5 mol•L-1醋酸?、?.5 mol•L-1NH4Cl溶液

  A.①② B.②④ C.③④ D.②③

  答案 B

  解析 離子濃度變化不大,導(dǎo)電能力變化就不大。在H2O中、CH3COOH中加入NaOH固體,離子濃度都增大,向HCl中加入NaOH固體,自由移動離子數(shù)基本不變,則離子濃度變化不大,向NH4Cl中加入NaOH固體,離子濃度基本不變。

  練綜合拓展

  9.下列物質(zhì)中,屬于強電解質(zhì)的是________(均填序號);屬于弱電解質(zhì)的是________。

 ?、偎、诎彼、埯}酸?、艽姿帷、萘蛩徜^?、蘼然y?、呗然c?、鄽錃狻、岽姿徜@

  答案?、茛蔻撷帷、佗?/p>

  解析 強、弱電解質(zhì)都是指的化合物,它們的區(qū)別在于其在水溶液中能否完全電離?,F(xiàn)針對有關(guān)物質(zhì)分析如下:氫氣為單質(zhì),不是化合物,既不是電解質(zhì)又不是非電解質(zhì);氨水(NH3的水溶液)、鹽酸(HCl的水溶液)為混合物,是電解質(zhì)溶液,其中NH3•H2O和氯化氫是電解質(zhì);硫酸鋇(BaSO4)、氯化銀(AgCl)由于溶解度小,離子濃度小,所以導(dǎo)電性弱,但溶解的部分完全電離,所以不僅是電解質(zhì),而且是強電解質(zhì);CH3COOH、NH3•H2O雖都是弱電解質(zhì),但兩者反應(yīng)的產(chǎn)物醋酸銨(CH3COONH4)由于在水溶液中完全電離,卻是強電解質(zhì)。CH3COOH+NH3•H2O===CH3COONH4+H2O(中和反應(yīng));CH3COONH4===CH3COO-+NH+4。

  10.雙氧水(H2O2)和水都是極弱電解質(zhì),但H2O2比H2O更顯酸性。

  (1)若把H2O2看成是二元弱酸,請寫出在水中的電離方程式:

  ________________________________________________________________________

  ________________________________________________________________________。

  (2)鑒于H2O2顯弱酸性,它能同強堿作用形成正鹽,在一定條件下也可形成酸式鹽。請寫出H2O2與Ba(OH)2作用形成鹽的化學(xué)方程式:

  ________________________________________________________________________

  ________________________________________________________________________。

  (3)水電離生成H3O+和OH-叫作水的自偶電離。同水一樣,H2O2也有極微弱的自偶電離,其自偶電離的方程式為

  ________________________________________________________________________

  ________________________________________________________________________。

  答案 (1)H2O2 H++HO-2、HO-2 H++O2-2

  (2)H2O2+Ba(OH)2===BaO2+2H2O或2H2O2+Ba(OH)2===Ba(HO2)2+2H2O

  (3)H2O2+H2O2 H3O+2+HO-2

  解析 H2O2看成是二元弱酸,電離方程式分步寫,即H2O2 H++HO-2,HO-2 H++O2-2。H2O2+Ba(OH)2===BaO2+2H2O或2H2O2+Ba(OH)2===Ba(OH2)2+2H2O。根據(jù)H2O+H2O H3O++OH-的自偶電離知H2O2自偶電離的方程式為H2O2+H2O2 H3O+2+HO-2。

  11.現(xiàn)有濃度均為0.1 mol•L-1的鹽酸、硫酸、醋酸三種溶液,回答下列問題:

  (1)若三種溶液中c(H+)分別為a1 mol•L-1、a2 mol•L-1、a3 mol•L-1,則它們的大小關(guān)系為________。

  (2)等體積的以上三種酸分別與過量的NaOH溶液反應(yīng),若生成的鹽的物質(zhì)的量依次為b1 mol、b2 mol、b3 mol,則它們的大小關(guān)系為________。

  (3)分別用以上三種酸中和一定量的NaOH溶液生成正鹽,若需要酸的體積分別為V1、V2、V3,其大小關(guān)系為________。

  (4)分別與Zn反應(yīng),開始時生成H2的速率為v1、v2、v3,其大小關(guān)系為________。

  答案 (1)12a2=a1>a3(答a2>a1>a3也可)

  (2)b1=b2=b3

  (3)V1=V3=2V2 (4)v2>v1>v3

  解析 (1)鹽酸中

  c(H+)=c(HCl)=0.1 mol•L-1

  硫酸中c(H+)=2c(H2SO4)=2×0.1 mol•L-1=0.2 mol•L-1

  醋酸中由于存在電離平衡 CH3COOH CH3COO-+H+,CH3COOH部分電離,所以c(H+)<0.1 mol•L-1

  (2)由于三種酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量相同,所以與足量NaOH溶液反應(yīng)生成鹽的物質(zhì)的量也相同。

  (3)設(shè)所用NaOH溶液中n(NaOH)為1 mol。

  HCl+NaOH===NaCl+H2O

  所以消耗鹽酸的體積V1=1 mol0.1 mol•L-1=10 L

  H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O

  消耗硫酸的體積V2=12 mol0.1 mol•L-1=5 L

  CH3COOH+NaOH===CH3COONa+H2O

  消耗醋酸的體積V3=1 mol0.1 mol•L-1=10 L

  (4)由于開始時鹽酸、硫酸、醋酸中c(H+)為0.1 mol•L-1、0.2 mol•L-1、小于0.1 mol•L-1,所以有v2>v1>v3。

  第2課時 弱電解質(zhì)的電離平衡教案

  [目標要求] 1.理解弱電解質(zhì)的電離平衡。2.掌握電離常數(shù)及電離度的概念。

  一、外界條件對電離平衡的影響

  電離平衡是一個吸熱過程,其主要受溫度、濃度的影響。

  1.濃度

  增大弱電解質(zhì)的濃度,電離平衡正向移動,溶質(zhì)分子的電離程度減小。

  2.溫度

  升高溫度,電離平衡正向移動,電離程度增大;降低溫度,電離平衡逆向移動,電離程度減小。

  二、電離常數(shù)

  1.表示方法

  對于AB A++B-,K=cA+•cB-cAB。

  2.K的意義

  用于比較弱電解質(zhì)的相對強弱,K值越大,電解質(zhì)越強。多元弱酸只考慮第一步電離。

  3.影響因素

  電離常數(shù)只與溫度有關(guān),升高溫度,K值增大。

  4.電離度

  (1)弱電解質(zhì)的電離度用α表示

  則α=已電離的弱電解質(zhì)濃度弱電解質(zhì)的初始濃度×100%,

  或α=已電離的弱電解質(zhì)的分子數(shù)弱電解質(zhì)的初始分子數(shù)×100%,

  或α=已電離的弱電解質(zhì)的物質(zhì)的量弱電解質(zhì)的初始物質(zhì)的量×100%。

  (2)影響電離度的因素

  ①溫度

  升高溫度,電離平衡向正反應(yīng)方向移動,電離度增大。

 ?、跐舛?/p>

  加水稀釋,電離平衡向正反應(yīng)方向移動,電離度增大。即濃度越大,電離度越小,濃度越小,電離度越大。

  知識點一 弱電解質(zhì)的電離平衡

  1.下列說法正確的是(  )

  A.根據(jù)溶液中有CH3COOH、CH3COO-和H+即可證明CH3COOH達到電離平衡狀態(tài)

  B.根據(jù)溶液中CH3COO-和H+的物質(zhì)的量濃度相等可證明CH3COOH達到電離平衡狀態(tài)

  C.當NH3•H2O達到電離平衡時,溶液中NH3•H2O、NH+4和OH-的濃度相等

  D.H2CO3是分步電離的,電離程度依次減弱

  答案 D

  解析 該題考查了電離平衡的判斷及其特點。溶液中除電解質(zhì)電離出的離子外,還存在電解質(zhì)分子,能證明該電解質(zhì)是弱電解質(zhì),但不能說明達到平衡狀態(tài),A錯誤;根據(jù)CH3COOH CH3COO-+H+知即使CH3COOH電離未達到平衡狀態(tài),CH3COO-和H+的濃度也相等,B錯誤;NH3•H2O達到電離平衡時,溶液中各粒子的濃度不變,而不是相等,何況NH3•H2O電離程度是很小的,絕大多數(shù)以NH3•H2O的形式存在,C錯誤;H2CO3是二元弱酸,分步電離且電離程度依次減小,D正確。

  2.下列對氨水溶液中存在的電離平衡NH3•H2O NH+4+OH-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,電離平衡正向移動

  D.加入少量NH4Cl固體,溶液中c(NH+4)減少

  答案 A

  解析 A項,加水使NH3•H2O電離平衡右移,n(OH-)增大;B項,加入少量濃鹽酸使c(OH-)減小;C項,加入濃NaOH溶液,電離平衡向左移動;D項,加NH4Cl固體,c(NH+4)增大。

  知識點二 電離度

  3.在100 mL 0.1 mol•L-1的醋酸溶液中,欲使醋酸的電離程度增大,H+濃度減小,可采用的方法是(  )

  A.加熱

  B.加入100 mL 0.1 mol•L-1的醋酸溶液

  C.加入少量的0.5 mol•L-1的硫酸

  D.加入少量的1 mol•L-1的NaOH溶液

  答案 D

  解析 A項,加熱促進電離,H+濃度增大;B項,H+濃度不變;C項,加H2SO4抑制電離,但H+濃度增大;D項,加入NaOH,OH-與H+反應(yīng),平衡向右移動,H+濃度減小。

  4.20 ℃時在0.5 L、0.2 mol•L-1的HA溶液中,有0.01 mol•L-1的HA電離成離子,求該溫度下的電離度。

  答案 α=0.01 mol•L-10.2 mol•L-1×100%=5%

  解析 根據(jù)α=已電離的弱電解質(zhì)濃度弱電解質(zhì)的初始濃度×100%進行計算。

  知識點三 電離常數(shù)

  5.在25 ℃時,0.1 mol•L-1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液中,它們的電離平衡常數(shù)分別為4.6×10-4mol•L-1、1.8×10-4mol•L-1、4.9×10-10mol•L-1、K1=4.3×10-7mol•L-1和K2=5.6×10-11mol•L-1,其中氫離子濃度最小的是(  )

  A.HNO2 B.HCOOH C.HCN D.H2CO3

  答案 C

  解析 相同溫度時,電離平衡常數(shù)越小,其電離程度越小,濃度相同時,電離產(chǎn)生的離子濃度越小。

  6.已知下面三個數(shù)據(jù):7.2×10-4 mol•L-1、4.6×10-4 mol•L-1、4.9×10-10 mol•L-1分別是三種酸的電離平衡常數(shù),若已知這些酸可發(fā)生如下反應(yīng):

 ?、貼aCN+HNO2===HCN+NaNO2,

 ?、贜aCN+HF===HCN+NaF,

 ?、跱aNO2+HF===HNO2+NaF。

  由此可判斷下列敘述中,不正確的是(  )

  A.HF的電離平衡常數(shù)為7.2×10-4 mol•L-1

  B.HNO2的電離平衡常數(shù)為4.9×10-10 mol•L-1

  C.根據(jù)①③兩個反應(yīng)即可知三種酸的相對強弱

  D.HNO2的電離平衡常數(shù)比HCN大,比HF小

  答案 B

  解析 相同溫度下的弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)是比較弱電解質(zhì)相對強弱的依據(jù)之一。

  該題中涉及三個反應(yīng)。由這三個化學(xué)反應(yīng)方程式可以得出:HF、HNO2、HCN的酸性依次減弱。酸性越強,電離常數(shù)越大,據(jù)此可以將三個K值與酸對應(yīng)起來。以上三個反應(yīng)中,第①個反應(yīng)說明HNO2>HCN,第③個反應(yīng)說明HF>HNO2,只根據(jù)這兩個反應(yīng)即可作出比較。

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