2025届高考化学复习第48讲弱电解质的电离平衡

第48讲弱电解质的电离平衡
1.理解弱电解质在水溶液中的电离平衡。

2．理解电离常数的含义，掌握电离常数的应用并能进行相关计算。

考点一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，当电离的速率和离子结合为分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态。

2．电离平衡的特征
3．外界条件对电离平衡的影响
(1)以0.1mol·L－1的醋酸溶液为例(CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋)填写下表。

【易错诊断】判断正误，错误的说明理由。

1．弱电解质溶液中至少存在两种共价化合物分子：
_。

2．氨气溶于水，当NH3·H2O电离出的c(OH－)＝c(NH4+)时，表明NH3·H2O电离处于平衡状态：_。

3．室温下，由0.1mol·L－1一元碱BOH溶液的pH＝10，可知溶液中存在BOH===B＋＋OH－：
_。

4．稀释弱电解质溶液时，所有粒子浓度都一定会减小：_。

【教考衔接】
典例[2023·浙江1月，13改编]甲酸(HCOOH)是重要的化工原料。

工业废水中的甲酸及其盐，通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N，R为烷基)因静电作用被吸附回收，其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图(已知甲酸K a＝1.8×10－4)。

判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)活性成分R3N在水中存在平衡：
R3N＋H2O⇌R3NH＋＋OH－()
(2)废水初始pH<2.4，随pH下降，甲酸的电离被抑制，与R3NH＋作用的HCOO－数目减少()
(3)废水初始pH>5，离子交换树脂活性成分主要以R3NH＋形态存在()
听课笔记
【师说·延伸】①破解“因静电作用被吸附”是解答本题的灵魂：R3N在水中能产生阳离子，产生的阳离子静电吸附HCOO－。

②联想水的电离“H2O＋H2O⇌H3O＋＋OH－”是解答本题的关键：通过推理并验证R3N 在水溶液中的电离方程式R3N＋H2O⇌R3NH＋＋OH－。

【对点演练】
1．H 2S 水溶液中存在电离平衡H 2S ⇌H ＋
＋HS －
和HS －
⇌H ＋
＋S 2－。

若对H 2S 溶液进行以下操作，说法正确的是()
A ．加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大
B ．通入过量SO 2气体，平衡向左移动，溶液pH 增大
C ．滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH 减小
D ．加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化)，溶液中所有离子浓度都减小 2．能证明蚁酸(HCOOH)是弱酸的实验事实是() A ．HCOOH 溶液与Zn 反应放出H 2
B ．0.1mol·L －
1HCOOH 溶液可使紫色石蕊溶液变红 C ．HCOOH 溶液与Na 2CO 3反应生成CO 2 D ．常温时0.1mol·L －
1HCOOH 溶液的pH ＝2.3 3．常温下，①100mL0.01mol·L
－1
的CH 3COOH 溶液，②10mL0.1mol·L
－1
的CH 3COOH
溶液。

用“＞”“＝”或“＜”填写下列问题。

(1)c (CH 3COO －
)：①_②。

(2)电离程度：①_②。

(3)在上述两种溶液中加入足量锌片。

开始时的反应速率：①_②，反应结束生成相同状况下H 2的体积：①_②。

(4)与同浓度的NaOH 溶液完全反应消耗NaOH 溶液的体积：①_②。

考点二电离平衡常数
1.电离平衡常数表达式
(1)一元弱酸HA ：HA ⇌H ＋
＋A －
，平衡常数
K a ＝c (H +)·c (A −)c (HA )。

(2)一元弱碱BOH ：BOH ⇌B ＋
＋OH －
，平衡常数K b ＝c (B +)·c (OH −)c (BOH )。

(3)二元弱酸：(以碳酸为例) H 2CO 3⇌H ++HCO 3−，K a1＝_； HCO ⇌3−H ＋＋CO 32－
，K a2＝_。

【师说·助学】多元弱酸第一步电离出的H ＋
抑制了第二步电离，所以K a1≫K a2。

计算多元弱酸中c (H ＋
)时，通常只考虑第一步电离。

2．电离平衡常数的意义[对弱酸(碱)而言]
→→
3．外因对电离平衡常数的影响
(1)电离平衡常数只与温度有关。

(2)升高温度，K值增大，原因是电离过程均为_过程。

4．电离度
(1)概念
在一定条件下的弱电解质达到电离平衡时，已经电离的电解质分子数占原电解质总分子数的百分比。

(2)表示方法
α＝已经电离的弱电解质分子数
×100%。

溶液中原有弱电解质的总分子数
(3)影响因素
①相同温度下，同一弱电解质，浓度越大，其电离度(α)越_。

②相同浓度下，同一弱电解质，温度越高，其电离度(α)越_。

【易错诊断】判断正误，错误的说明理由。

1．H2CO3的电离平衡常数表达式：
K a＝c2(H+)·c(CO32−)
：_。

c(H2CO3)
2．对于0.1mol·L－1的氨水，加水稀释后，溶液中c(NH4+)·c(OH－)变小：_。

3．某一弱电解质，电离度越大，电离常数就越大：
_。

4．常温下，依据K a1(H2CO3)>K a2(H3PO3)，可知碳酸的酸性比亚磷酸强：_。

【教考衔接】
典例1[2023·浙江1月，13B改编]甲酸(HCOOH)是重要的化工原料。

工业废水中的甲酸及其盐，通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N，R为烷基)因静电作用被吸附回收，其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图(已知甲酸K a＝1.8×10－4)。

pH＝5的废水中c(HCOO－)∶c(HCOOH)＝_。

听课笔记
&典例2
[2020·天津卷，16(5)节选]已知25℃碳酸电离常数为K a1、K a2，当溶液pH＝12时，c(H2CO3)：c(HCO3－)：c(CO32－)＝1∶_∶_。

听课笔记
【对点演练】
考向一利用电离常数判断弱电解质(酸碱性)的
相对强弱
1．部分弱酸的电离平衡常数如下表：
(1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为_。

(2)相同浓度的HCOO－、HS－、S2－、HCO3−、CO32−、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为_。

(3)运用上述电离常数及物质的特性判断下列化学方程式不正确的是_(填序号)。

①次氯酸与NaHCO3溶液的反应：
HClO+HCO3−===ClO－＋H2O＋CO2↑
②少量CO2通入NaClO溶液中：
CO2+H2O+2ClO−===CO32−＋2HClO
③过量CO2通入NaClO溶液中：
CO2+H2O+ClO−===HCO3−＋HClO
④硫化氢通入NaClO溶液中：
H2S＋ClO－===HS－＋HClO
⑤碳酸钠滴入足量甲酸溶液中：
2HCOOH+CO32−===2HCOO－＋CO2↑＋H2O
考向二判断微粒浓度比值的大小
2．常温下，将0.1mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释，请填写下列表达式中的数据变化情况(均填“变大”“变小”或“不变”)。

_；
(1)c(CH3COOH)
c(H+)
(2)c(CH3COO−)
_；
c(CH3COOH)
_；
(3)c(CH3COO−)
c(H+)
(4)c(CH3COO−)·c(H+)
_；
c(CH3COOH)
(5)c(CH3COO−)
_。

c(CH3COOH)·c(OH−)
确定微粒浓度比值变化情况的三种方法
(1)“转化法”。

将浓度之比转化为物质的量之比进行比较。

(2)“假设法”。

如上述问题(3)，假设无限稀释，c(CH3COO－)趋近于0，c(H＋)趋于10－7mol·L－1，故比值变小。

(3)“凑常数”。

解题时将某些粒子的浓度比值乘以或除以某种粒子的浓度，转化为一个常数与某种粒子浓度的乘积或相除的关系。

微专题15电离常数的计算
【要点归纳】
1．依据电离平衡常数计算c(H＋)或c(OH－)
当一元弱酸或一元弱碱的电离常数很小时，可用如下两个公式计算c(H＋)或c(OH－)。

(1)一元弱酸(以CH3COOH为例)：
c(H＋)＝√c(CH3COOH)·K a。

(2)一元弱碱(以NH3·H2O为例)：
c(OH－)＝√c(NH3·H2O)·K b。

2．电离常数(K)与电离度(α)的定量关系
一定温度下，当电离常数很小时，电离度与电离常数有如下关系：K＝c·α2或α＝√K
c。

3．计算电离常数的思维方法(以弱酸HX为例)
HX⇌H＋＋X－
起始
(mol·L−1)
c(HX)00
平衡
(mol·L−1)
c(HX)－c(H＋)c(H＋)c(H＋)
则K＝c 2(H+)
c(HX)−c(H+)
，由于弱酸只有极少一部分电离，c(H＋)的数值很小，可做近似处理：
c(HX)－c(H＋)≈c(HX)，则K＝c2(H+)
c(HX)
或c(H＋)＝√K·c(HX)。

【典题示例】
典例1已知饱和硫化氢的浓度为0.1mol·L－1，硫化氢的电离常数为K a1＝1.0×10－7，K a2＝1.0×10－19。

计算饱和硫化氢溶液中氢离子的浓度。

典例2计算25℃时，2mol·L－1氨水的电离度(已知25℃时，K b＝1.8×10－5)。

典例3常温下，向20mL0.010mol·L－1的HA溶液中逐滴加入0.010mol·L－1的NaOH溶液，溶液中lg c(OH－)与所加NaOH溶液的体积(V)的关系如图。

(1)判断HA为_(填“强”或“弱”)酸。

(2)若HA为弱酸，请计算在P点的电离平衡常数。

【对点演练】
1．已知25℃时，测得浓度为0.1mol·L－1的BOH溶液中，c(OH－)＝1×10－3mol·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 b＝_。

2．碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。

常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5mol·L－1。

若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3⇌HCO3−＋H＋的电离常数K1≈_(已知：10－5.60＝2.5×10－6)。

3．(1)常温下，向a mol·L－1CH3COONa溶液中滴加等体积的b mol·L－1盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发)，则醋酸的电离常数K a＝_(用含a和b的代数式表示)。

(2)常温下，将a mol·L－1的醋酸与b mol·L－1的Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数K a＝_(用含a和b的代数式表示)。

4．次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ(X)＝c(X)
，X为HClO或ClO－]与pH的关系如图所示。

HClO的电离常数K a值为_。

c(HClO)+c(ClO−)
5．已知亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸，常温下，向某浓度的亚磷酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液，混合溶液的pH与离子浓度的关系如图所示。

(1)写出亚磷酸电离的方程式：
_、
_。

(2)表示pH与lg c(HPO32−)
的变化关系的曲线是_(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

c(H2PO3−)
(3)根据图像计算亚磷酸的K a1＝_。

第48讲弱电解质的电离平衡
考点一
夯实·必备知识
3．（1）正向增大减小减弱正向增大增大增强正向增大增大增强逆向减小减小增强正向减小减小增强
（2）
易错诊断
1．正确。

2．错误。

NH3·H2O是否平衡与c（OH－）＝c（NH4+）没关系；另外，氨水中存在着c （OH－）＝c（NH4+）＋c（H＋），不可能有c（OH－）＝c（NH4+）。

3．错误。

若BOH为强碱，0.1mol·L－1BOH溶液的pH＝13。

pH＝10说明BOH为弱碱，其电离方程式应为BOH⇌B＋＋OH－。

4．错误。

以醋酸溶液为例，稀释时c（H＋）、c（CH3COO－）、c（CH3COOH）减小，c （OH－）增大。

突破·关键能力
教考衔接
典例解析：（1）由题意“因静电作用被吸附”及题图可知，R3N在溶液中的电离方程式为R3N＋H2O⇌R3NH＋＋OH－。

（2）由题图可知，溶液pH为2.4时，废水中的甲酸及其盐回收率最高，当溶液中pH 小于2.4时，随溶液pH下降，溶液中氢离子浓度增大，甲酸的电离被抑制，溶液中甲酸根离子浓度减小，与R3NH＋作用的数目减小。

（3）由题图可知，R3N溶液呈碱性，溶液中存在如下平衡R3N＋H2O⇌R3NH＋＋OH－，当废水初始pH大于5时，平衡向左移动，离子交换树脂活性成分主要以R3N形态存在。

答案：（1）√（2）√（3）×
对点演练
1．解析：加水促进H2S的电离，由于溶液体积增大，氢离子浓度减小，A项错误；通入SO2气体，发生反应：2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，pH增大；当SO2过量，溶液显酸性，因H2SO3酸性比H2S强，故pH减小，B项错误；滴加新制氯水，发生反应Cl2＋H2S===2HCl ＋S↓，平衡向左移动，生成了强酸，溶液pH减小，C项正确；加入少量硫酸铜固体，发生反应H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋，H＋浓度增大，D项错误。

答案：C
2．解析：A、B项，只能证明蚁酸具有酸性，不能证明其酸性强弱，错误；C项，只能证明蚁酸的酸性比碳酸强，错误；D项，溶液的pH＝2.3，说明HCOOH未完全电离，正确。

答案：D
3．答案：（1）＜（2）＞（3）＜＝（4）＝
考点二
夯实·必备知识
1．（3）c （H ＋
）·c （HCO －
3 ）c （H 2CO 3）) c （H ＋
）·c （CO 2－
3 ）
c （HCO －
3 ）
3．（2）吸热 4．（3）①小②大 易错诊断
1．错误。

K a ＝c （H ＋
）·c （HCO －
3 ）
c （H 2CO 3）。

2．正确。

加水稀释后，NH 3·H 2O ⇌OH －
＋NH 4+平衡正向移动，c （OH －
）、c （NH 4+
）均
减小，c （NH 4+）·c （OH －
）减小。

3．错误。

对同一弱电解质溶液，稀释后电离度增大，但电离常数不变。

4．错误。

依据K a1（H 2CO 3）>K a2（H 3PO 3），可知碳酸的酸性比H 2PO －
3 强；应根据K a1
（H 2CO 3）与K a1（H 3PO 3）的相对大小比较碳酸的酸性与亚磷酸的关系。

突破·关键能力
教考衔接
典例1解析：在水中存在平衡：HCOOH ⇌HCOO －
＋H ＋
，由电离常数公式可知，溶液中c （HCOO －
）c （HCOOH ） ＝K a
c （H ＋） ，当溶液pH 为5时，溶液中c （HCOO －
）c （HCOOH ） ＝1.8×10－
41.0×10－5
＝18。

答案：18（或18∶1）
典例2解析：H 2CO 3是二元弱酸，分步发生电离：H 2CO 3⇌HCO －
3 ＋H ＋
、HCO －
3 ⇌CO 2－
3
＋H ＋
，则有K a1＝c （HCO －3 ）·c （H ＋
）c （H 2CO 3） 、K a2＝c （CO 2－
3 ）·c （H ＋
）c （HCO －
3 ）
，从而可得K a1·K a2＝c （CO 2－
3 ）·c 2
（H ＋
）c （H 2CO 3）。

当溶液pH ＝12时，c （H ＋）＝10－12mol·L －
1，代入K a1、K a1·K a2可
得c （H 2CO 3）∶c （HCO －3 ）＝1∶（1012·K a1），c （H 2CO 3）∶c （CO 2－
3 ）
＝1∶（1024·K a1·K a2），综合可得c （H 2CO 3）∶c （HCO －
3 ）∶c （CO 2－
3 ）＝1∶（1012·K a1）∶（1024·K a1·K a2）。

答案：1012·K a11024·K a1·K a2 对点演练
1．答案：（1）HCOOH ＞H 2CO 3＞H 2S ＞HClO （2）S 2－
＞CO 2－
3 ＞ClO －
＞HS －
＞HCO －
3 ＞HCOO －
（3）①②④
2．解析：（1）将该式变为c （CH 3COOH ）·c （CH 3COO －
）c （H ＋）·c （CH 3COO －
）
＝c （CH 3COO －
）
K a 或稀释
时醋酸的电离平衡正向移动，n （CH 3COOH ）减小，n （H ＋
）增大因而其比值变小。

（2）将该式变为c （CH 3COO －）·c （H ＋）c （CH 3COOH ）·c （H ＋） ＝K a c （H ＋）
或稀释时醋酸的电离平衡正向移动，n （CH 3COOH ）减小，n （CH 3COO －）增大因而其比值变大。

（5）将该式变为c （CH 3COO －）·c （H ＋）c （CH 3COOH ）·c （OH －）·c （H ＋） ＝K a K w
，故比值不变。

答案：（1）变小（2）变大（3）变小（4）不变（5）不变 微专题15
典题示例
典例1答案：由于硫化氢K a1≫K a2，且电离常数很小，因而可用其一级电离常数计算氢离子浓度。

c （H ＋）＝c （H 2S ）×K a1 ≈0.1×1.0×10－7 mol·L －1＝1.0×10－4mol·L －1。

典例2答案：α＝K b c ＝ 1.8×10－52
＝3×10－3＝0.3%。

典例3解析：（1）纵轴坐标为lg c （OH －），在M 点时，溶液中c （OH －）＝10
－10mol·L －1，常温时c （H ＋）＝10－4mol·L －1＜0.010mol·L －
1，HA 为弱酸。

（2）在相同温度下，M 、P 点的电离常数相同，用M 点计算电离常数。

HA ⇌H ＋＋A －，c （H ＋）≈c （A －），常温下，K a （HA ）＝c （H ＋）·c （A －）c （HA ） ≈10－4×10－
40.010 ＝1.0×10－6。

答案：（1）弱（2）1.0×10－6
对点演练
1．解析：因c （BOH ）初始＝0.1mol·L －1，c （BOH ）电离＝c （B ＋）＝c （OH －）＝1×10
－3mol·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＝0.1mol·L －1－1×10－3mol·L －1≈0.1mol·L －
1，
则电离常数K b ＝c （B ＋）·c （OH －）c （BOH ）
＝1×10－3×1×10－30.1 ＝1×10－5。

答案：（1）BOH ⇌B ＋＋OH －
（2）1%（3）1×10－5
2．解析：由H 2CO 3⇌H ＋＋HCO －3
得K 1＝c （H ＋）·c （HCO －3 ）c （H 2CO 3） ＝10－5.60×10－5.601.5×10－5 ≈4.2×10－7。

答案：4.2×10－7
3．解析：（1）由电荷守恒有c （Na ＋）＋c （H ＋）＝c （Cl －）＋c （OH －）＋c （CH 3COO －），元素质量守恒有c （Na ＋）＝c （CH 3COOH ）＋c （CH 3COO －
），溶液呈中性，所以c （CH 3COOH ）
＝c （Cl －）。

CH 3COOH ⇌CH 3COO －＋H ＋
b 2 a 2 －b 2
10－7 K a ＝10－7×（a 2－b 2）b 2
＝10－7（a －b ）b。

（2）根据电荷守恒2c （Ba 2＋）＋c （H ＋）＝c （OH －）＋c （CH 3COO －），由于c （CH 3COO －）＝2c （Ba 2＋）＝b mol·L －1，所以c （H ＋）＝c （OH －
），溶液呈中性。

CH 3COOH ⇌CH 3COO －＋H ＋
a 2
－bb 10－7 K a ＝10－7×b a 2
－b ＝2b ×10－7
a －2
b 。

答案：（1）10－7（a －b ）b （2）2b ×10－7
a －2b
4．解析：由题图pH ＝7.5时，c （HClO ）＝c （ClO －），HClO 的K a ＝c （H ＋）·c （ClO －）c （HClO ） ＝c （H ＋）＝10
－7.5。

答案：10－7.5
5．解析：由于K a1＝c （H 2PO －3 ）·c （H ＋）c （H 3PO 3）
， K a2＝c （HPO 2－3 ）·c （H ＋）c （H 2PO －3 ） ，且K a1>K a2，由图像可知，在相同c （H 2PO －
3 ）c （H 3PO 3） 或c （HPO 2－
3 ）c （H 2PO －3 ）
时，“曲线Ⅱ”对应的c （H ＋）较大，为一级电离（K a1），“曲线Ⅰ”对应的c （H ＋）较小，为二级电离（K a2），显然选用“曲线Ⅱ”中的特殊点B 计算K a1，K a1＝c （H 2PO －3 ）·c （H ＋）c （H 3PO 3）
＝10×10－2.4＝10－1.4。

答案：（1）H 3PO 3⇌H 2PO －3 ＋H ＋
H 2PO －3 ⇌HPO 2－3 ＋H ＋ （2）Ⅰ（3）10
－1.4。