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第十一单元 水溶液中的离子平衡(1)


2015-11-25 09:46:39   来源:   撰稿:董啸   摄影摄像:    ;  评论:0 点击:

第十一单元 水溶液中的离子平衡(1) 授课人:董 啸

第十一单元    水溶液中的离子平衡(1

 

 

授课人:董 啸

 

掌握原电离平衡原理、盐类水解的原理;

教学目标:

掌握溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算;

 

利用平衡移动原理解释某些问题。

 

 

教学重点:

pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算

教学难点:

利用平衡移动原理解释某些问题

教学方法:

精讲精炼,分析比较,发现规律

教学过程:

第一课时

基础知识精析

一、弱电解质的电离

1电解质

电解质是指在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物,非电解质是指无论在水溶液或熔融状态都不能导电的化合物。

注意:单质、溶液、NH3CO2SO2等不属于电解质。

在水溶液里全部电离成离子的电解质叫做强电解质,只有部分分子电离成离子的电解质叫做弱电解质。

③与化合物类型的关系

强电解质主要是大部分离子化合物和某些共价化合物。弱电解质主要是某些共价化合物。

说明:无机物中,酸、碱、大部分盐都是电解质,金属氧化物大部分都是电解质,非金属氧化物都是非电解质。通常情况下的气体化合物除卤化氢、H2S为电解质外,其他大多是非电解质。有机化合物大多是非电解质。

2弱电解质的电离平衡

电离平衡:在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子离解成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡的状态。

特征:逆、等、动、定、变

弱电解质电离平衡移动:

a.理论依据:

由勒沙特列原理可知:升温,平衡向右移动(电离反应为吸热反应);加水稀释,平衡向右移动;减小HA的浓度,平衡向右移动。

b.影响电离平衡的因素

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,而离子浓度一般会减小。

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。

同离子效应: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HCl亦然。

能反应的离子:醋酸溶液中加入NaOH,平衡右移,电离程度增大。

规律:越热越电离,越稀越电离,酸和碱可抑制或促进电离。

【思考与交流】

0.1 mol·L1 CH3COOH溶液为例:CH3COOHCH3COOH(正向吸热)

实例(稀溶液)

CH3COOHHCH3COO ΔH>0

改变条件

移动方向

n(H)

c(H)

导电能力

Ka

加水稀释

增大

减小

减弱

不变

加入少量冰醋酸

增大

增大

增强

不变

HCl(g)

增大

增大

增强

不变

NaOH(s)

减小

减小

增强

不变

加入镁粉

减小

减小

增强

不变

升高温度

增大

增大

增强

增大

3电离方程式:

a.强电解质:MgCl2=Mg2++2Cl-

b.弱电解质: H2SH++HS-   HS- H++S2-

c.强中有弱:NaHCO3=Na++HCO3-      HCO3 H++CO32-

深度思考

1电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小吗?离子的浓度一定增大吗?

答案 都不一定。如对于CH3COOHCH3COOH平衡后,加入冰醋酸,c(CH3COOH)增大,平衡右移,根据勒夏特列原理,只能减弱而不能消除,再次平衡时,c(CH3COOH)比原平衡时大;加水稀释或加少量NaOH固体,都会引起平衡右移,但c(CH3COOH)c(H)都比原平衡时要小。

2稀释一弱电解质溶液时,所有粒子浓度都会减小吗?

答案 对于弱酸或弱碱溶液,只要对其稀释,电离平衡均会发生右移,例如HA溶液稀释时,c(HA)c(H)c(A)均减小(参与平衡建立的微粒);平衡右移的目的是为了减弱c(H)c(A)的减小,但c(OH)会增大。

3下列溶液中所含微粒种类由大到小的顺序是________

A.氨水     B.氯水   C.硫酸氢钠溶液          D.盐酸

答案 BACD

解析 氨水:NH3H2ONH3·H2ONHOHH6种;氯水:H2OCl2HClOHClClOOH7种;NaHSO4溶液:H2ONaHSOOH5种;盐酸:HClOHH2O4种。

4下列说法不正确的是________

BaSO4难溶于水,其属于弱电解质 强电解质的导电能力一定比弱电解质的导电能力强 弱电解质一定是共价化合物 氨气溶于水,当c(OH)c(NH)时,表明氨水电离处于平衡状态 0.1 mol·L1一元碱BOHpH10,可知溶液存在BOH=BOH

答案 ①②③④⑤

4、一元强酸与一元弱酸的比较

相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较:

H+ 浓度:盐酸大于醋酸 pH:盐酸小于醋酸。

相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较:

H+ 浓度:盐酸等于醋酸 ;物质的量浓度:盐酸小于醋酸。

③离子导电能力比较:离子浓度越大,所带电荷越多,导电能力越强。

说明:

a.电解质溶液导电属于化学变化;

b.溶液浓度相同的溶液导电能力不一定相同;

c.等浓度的盐酸和醋酸相比盐酸的导电能力强;等pH值的盐酸和醋酸相比盐酸的导电能力相同;等浓度的盐酸和醋酸等体积稀释后盐酸的导电能力强; pH的盐酸和醋酸等体积稀释后盐酸的导电能力弱。

 

浓度均为0.01 mol·L1的强酸HA与弱酸HB

pH均为2的强酸

HA与弱酸HB

pH或物质的量浓度

2pHHA<pHHB

浓度:0.01 mol·L1c(HA)<c(HB)

开始与金属反应的速率

HA>HB

HAHB

体积相同时与过量的碱反应时消耗碱的量

HAHB

HA<HB

体积相同时与过量活泼金属反应产生H2的量

HAHB

HA<HB

c(A)c(B)大小

c(A)>c(B)

c(A)c(B)

分别加入固体NaANaBpH变化

HA:不变

 

HB:变大

HA:不变

 

HB:变大

 

 

加水稀释10倍后

3pHHA<pHHB

3pHHA>pHHB>2

溶液的导电性

HA>HB

HAHB

水的电离程度

HA<HB

HAHB

【探究高考】

1(2009·山东理综,15)某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,平衡pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。据图判断正确的是       (  )

A为盐酸稀释时的pH值变化曲线

Bb点溶液的导电性比c点溶液的导电性强

CaKw的数值比cKw的数值大

Db点酸的总浓度大于a点酸的总浓度

答案 B

2(2010·大纲全国卷9)相同体积、相同pH的某一元强酸溶液和某一元中强酸溶液分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是                                                                                                           (  )

 

答案 C

解析 强酸完全电离,中强酸部分电离,随着反应地进行,中强酸要继续电离出H,所以溶液产生氢气的体积多,在相同时间内,的反应速率比快。

3(2011·福建理综,10)常温下0.1 mol·L1醋酸溶液的pHa,下列能使溶液pH(a1)的措施是 (  )

A.将溶液稀释到原体积的10    B.加入适量的醋酸钠固体

C.加入等体积0.2 mol·L1盐酸     D.提高溶液的温度

答案 B

解析 醋酸是弱酸,稀释10倍同时也促进了其电离,溶液的pH<(a1)A错误;醋酸根离子水解显碱性,向酸溶液中加入适量碱性溶液可以使pH增大1B正确;盐酸完全电离,加入盐酸后溶液的pH<aC错误;升高温度促进醋酸的电离,溶液的pH<aD错误。

4(2008·天津理综,9)醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHHCH3COO,下列叙述不正确的是       (  )

A.醋酸溶液中离子浓度的关系满足:c(H)c(OH)c(CH3COO)

B0.10 mol·L1CH3COOH溶液中加水稀释,溶液中c(OH)减小

CCH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,平衡逆向移动

D.常温下pH2CH3COOH溶液与pH12NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH<7

答案 B

解析 由电荷守恒可知A项正确;加水稀释,平衡右移,但c(H)减小,c(OH)增大,B项不正确;加入CH3COONa固体,c(CH3COO)增大,平衡左移,C项正确;由于CH3COOH是弱酸,pH2CH3COOH其浓度大于0.01 mol·L1,与pH12NaOH溶液等体积混合后,CH3COOH过量,溶液的pH7D项正确。

5[2009·山东理综,28(4)]25 下,将a mol·L1的氨水与0.01 mol·L1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH)c(Cl),则溶液显__________()性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb_______________

答案 中 

解析 氨水与HCl等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为c(NH)c(H)c(Cl)c(OH),因c(NH)c(Cl),故有c(H)c(OH),溶液显中性。

〖教后记〗

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

题组一 条件改变时电离平衡移动结果的判断

1(2011·新课标全国卷,10)将浓度为0.1 mol·L1 HF溶液加水不断稀释,下列各量始终保持增大的是       (  )

Ac(H)             BKa(HF)      C.                 D.

答案 D

解析 HF为弱酸,存在电离平衡:HFHF。根据勒夏特列原理:当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,故加水稀释,平衡正向移动,但c(H)减小,A错误;电离平衡常数只受温度的影响,温度不变,电离平衡常数Ka不变,B错误;当溶液无限稀释时,c(F)不断减小,但c(H)接近107 mol·L1,所以减小,C错误;,由于加水稀释,平衡正向移动,所以溶液中n(H)增大,n(HF)减小,所以增大,D正确。

2(2012·上海,17)100 mL 1 mol·L1 NaHCO3溶液等分为两份,其中一份加入少许冰醋酸,另外一份加入少许Ba(OH)2固体,忽略溶液体积变化。两份溶液中c(CO)的变化分别是             (  )

A.减小、减小    B.减小、增大    C.增大、增大        D.增大、减小

答案 B

解析 NaHCO3溶液中存在如下电离平衡,HCOHCO,当加入少许冰醋酸时,HCO与冰醋酸电离出的H反应生成CO2H2O,上述平衡向左移动,c(CO)减小。当加入少量Ba(OH)2固体时发生如下反应,Ba22OH2HCO===BaCO3CO2H2O,因而c(CO)增大。选项B正确。

题组二 选取措施使电离平衡定向移动

3.在CH3COOH溶液中存在如下平衡:CH3COOHHCH3COO。加入少量下列固体物质,能使平衡逆向移动的是                                                         (  )

ANaCl              BCH3COONa    CNa2CO3               DNaOH

答案 B

4.稀氨水中存在着下列平衡:NH3·H2ONHOH,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使c(OH)增大,应加入适量的物质是                                                     (  )

NH4Cl固体 硫酸 NaOH固体 水 加热 加入少量MgSO4固体

A①②③⑤        B③⑥     C          D③⑤

答案 C

题组一 强酸与弱酸的比较

1.今有室温下四种溶液,有关叙述不正确的是(  )

序号

pH

11

11

3

3

溶液

氨水

氢氧化钠溶液

醋酸

盐酸

A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大

B②③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H)c(OH)

C.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH

DV1LV2L溶液混合后,若混合后溶液pH7,则V1V2

答案 D

解析 醋酸钠溶液显碱性,所以A正确,也可以从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COOa.与盐酸中的H结合生成CH3COOHb.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COOH左移,两溶液中H浓度均减小,所以pH均增大。B项,假设均是强酸强碱,且物质的量浓度相同,等体积混合后溶液呈中性,但醋酸是弱酸,其浓度远远大于,即混合后醋酸过量,溶液显酸性c(H)>c(OH)B正确。分别加水稀释10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3·H2ONHOH右移,使pH>10,同理醋酸稀释后pH<4,所以C正确。假设均是强酸强碱,混合后溶液呈中性,V1V2,但氨水是弱碱,其浓度远远大于盐酸,所以需要的氨水少,即V1>V2D错误。

2.在一定温度下,有a.盐酸 b.硫酸 c.醋酸三种酸:

(1)当三种酸物质的量浓度相同时,c(H)由大到小的顺序是________________

(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是______

(3)若三者c(H)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是__________

(4)当三者c(H)相同且体积也相同时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是________

(5)当三者c(H)相同且体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时反应速率的大小关系为_______,反应所需时间的长短关系是_______

(6)c(H)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H)由大到小的顺序是____

答案(1)b>a>c (2)b>ac (3)c>a>b(c>a2b) (4)c>ab (5)abc ab>c (6)c>ab

题组二 判断弱电解质的方法

3.为了证明醋酸是弱电解质,甲、乙、丙、丁四人分别选用下列试剂进行实验:0.1

mol·L1醋酸溶液、0.1 mol·L1盐酸、pH3的盐酸、pH3的醋酸、CH3COONa晶体、NaCl晶体、CH3COONH4晶体、蒸馏水、锌粒、pH试纸、酚酞、NaOH溶液等。

(1)甲取出10 mL的醋酸溶液,用pH试纸测出其pHa,确定醋酸是弱电解质,则a应该满足的关系是_______________,理由是_____________

(2)乙将pH3醋酸和盐酸,各取1 mL,用蒸馏水稀释到100 mL,然后用pH试纸

分别测定两溶液的pH,则可认定醋酸是弱电解质,判断的依据是________

(3)丙分别取pH3的盐酸和醋酸10 mL,然后分别加入质量相同的锌粒,醋酸放出H2的速率快,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?____________

(4)丁用CH3COONa晶体、NaCl晶体、蒸馏水和酚酞试验,也论证了醋酸是弱酸的事实,该同学的试验操作和现象是_________

答案 (1)a>1 因醋酸是弱酸,不能完全电离 (2)盐酸的pH5,醋酸的pH<5 (3)正确。由于醋酸是弱酸,随着反应的进行,醋酸不断电离,c(H)变化小,产生H2的速率醋酸比盐酸快 (4)配制CH3COONaNaCl溶液,分别滴入酚酞试液,CH3COONa溶液变浅红色,NaCl溶液不变色

4.下列事实中一定不能证明CH3COOH是弱电解质的是 (  )

常温下某CH3COONa溶液的pH8

CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗

pH、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多

0.1 mol·L1 CH3COOH溶液的pH2.1

CH3COONaH3PO4反应,生成CH3COOH

0.1 mol·L1CH3COOH溶液稀释100倍,pH<3

A    B②⑤   C①③⑤      D③④⑤⑥

答案 A

 

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