弱电解质在水溶液中的电离平衡

【弱电解质在水溶液中的电离平衡】

【电离平衡概念】

一定条件（温度、浓度）下，分子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保持不变的状态叫电离平衡状态（属于化学平衡）．

任何弱电解质在水溶液中都存在电离平衡，达到平衡时，弱电解质具有该条件下的最大电离程度．

【电离平衡的特征】

①逆：弱电解质的电离过程是可逆的，存在电离平衡．

②等：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．

③动：弱电解质电离成离子和离子结合成分子的速率相等，不等于零，是动态平衡．

④定：弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液里离子的浓度、分子的浓度都不再改变．

⑤变：外界条件改变时，平衡被破坏，电离平衡发生移动．

【电离方程式的书写】

（1）强电解质用“=”，弱电解质用“⇌”

（2）多元弱酸分步电离，多元弱碱一步到位．

H2CO3≒H++HCO3-，HCO3-≒H++CO32-，以第一步电离为主．

NH3•H2O≒NH4++OH- Fe（OH）3≒Fe3++3OH-

（3）弱酸的酸式盐完全电离成阳离子和酸根阴离子，但酸根是部分电离．NaHCO3=Na++HCO3-，HCO3-≒H++CO32-

（4）强酸的酸式盐如NaHSO4完全电离，但在熔融状态和水溶液里的电离是不相同的．

熔融状态时：NaHSO4=Na++HSO4-；溶于水时：NaHSO4=Na++H++SO42-．

【例2】室温下，对于pH和体积均相同的醋酸和盐酸两种溶液，分别采取下列措施，有关叙述正确的是（）

A．加适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大

B．温度都升高20℃后，两溶液的pH均不变

C．加水稀释两倍后，两溶液的pH均减小

D．加足量的锌充分反应后，两溶液中产生的氢气一样多

【解析】盐酸是强酸，醋酸是弱酸，所以醋酸溶液中存在电离平衡，升高温度能促进弱电解质电离，pH相同的醋酸和盐酸，醋酸的浓度大于盐酸，不同的酸和相同金属反应，生成氢气的速率与溶液中离子浓度成正比．

A．向盐酸中加入醋酸钠晶体，醋酸钠和盐酸反应生成醋酸，导致溶液的pH增大，向醋酸中加入醋酸钠，能抑制醋酸电离，导致其溶液的pH增大，故A正确；

B．盐酸是强酸，不存在电离平衡，升高温度不影响盐酸的pH，醋酸是弱酸，其水溶液中存在电离平衡，升高温度，促进醋酸电离，导致醋酸溶液中氢离子浓度增大，所以醋酸的pH减小，故B错误；

C．pH相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别加水稀释后，溶液中氢离子浓度都减小，所以pH都增大，故C错误；

D．pH相同、体积相同的醋酸和盐酸，醋酸的物质的量大于盐酸，且二者都是一元酸，所以分别与足量的锌反应，醋酸产生的氢气比盐酸多，故D错误；

故选A．

题型三：电离平衡常数的含义

【例3】部分弱酸的电离平衡常数如表，下列选项错误的是（）

A．2CN-+H2O+CO2→2HCN+CO32-

B．2HCOOH+CO32-→2HCOO-+H2O+CO2↑

C．中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者

D．等体积、等浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者

【解析】弱酸的电离平衡常数越大，其酸性越强，等pH的弱酸溶液，酸性越强的酸其物质的量浓度越小，弱酸根离子水解程度越小，结合强酸能和弱酸盐反应制取弱酸分析解答．

根据电离平衡常数知，酸性强弱顺序为：HCOOH＞H2CO3＞HCN＞HCO3-，

A．氢氰酸的酸性大于碳酸氢根离子而小于碳酸，所以发生CN-+H2O+CO2→HCN+HCO3-反应，故A错误；

B．甲酸的酸性大于碳酸，所以2HCOOH+CO32-→2HCOO-+H2O+CO2↑能发生，故B正确；

C．等pH的HCOOH和HCN溶液，甲酸的物质的量浓度小于氢氰酸，所以中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者，故C正确；

D．根据电荷守恒，c（HCOO-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+），c（CN-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+），即离子总数是n（Na+ ）+n（H+）的2倍，而NaCN的水解程度大，即NaCN溶液中的c（OH-）大，c（H+）小，c（Na+）相同，所以甲酸钠中离子浓度大，故D错误；

故选AD．

弱电解质的证明方法（以盐酸和醋酸为例）：

1、通过测定同浓度、同体积的溶液的导电性强弱来鉴别

规律1：同物质的量浓度的酸溶液，酸越弱，其溶液的导电能力越弱．

2、通过测定同浓度溶液的pH大小来鉴别

规律2：同物质的量浓度的酸溶液，酸性越弱，溶液的pH越大．若两种酸溶液的pH相同，酸越弱，溶液的浓度越大．

3、通过比较同浓度、同体积的溶液与同一种物质反应的速率快慢来鉴别

规律3：等物质的量浓度的酸，酸越弱，其c （H+）越小，反应速率越慢．

4、通过测定同浓度的酸所对应的钠盐溶液的pH大小来鉴别

规律4：等物质的量浓度下，一元酸的钠盐溶液，其“对应的酸”越弱，溶液的pH越大．5、通过比较体积相同、pH相同的酸溶液同倍数稀释后，溶液的pH变化大小来鉴别

规律5：在pH相同时，同体积的酸，酸越弱，抗稀释能力越强，即稀释相同倍数下，pH变化幅度越小．

6、通过比较同体积、同pH的溶液分别与同种物质发生完全反应时，消耗的物质的量的多少来鉴别

规律6：在pH相同的条件下，同体积的酸，酸越弱，其中和能力越强．

7．通过向酸溶液中加入与之相应的钠盐，引起溶液pH变化的大小来鉴别

规律7：在等物质的量浓度的酸溶液中，分别加入相应的盐固体（电离出相同的酸根离子），引起pH变化越大，其相酸性越弱．