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与离子结合成分子的速率相等,溶液中各分子与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就是可逆的,存在电离平衡.

②等:弱电解质电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等.

③动:弱电解质电离成离子与离子结合成分子的速率相等,不等于零,就是动态平衡.

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与酸根阴离子,但酸根就是部分电离.

NaHCO3=Na++HCO3-,HCO3-≒H++CO32-

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

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

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

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】盐酸就是强酸,醋酸就是弱酸,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相同的醋酸与盐酸,醋酸的浓度大于盐酸,不同的酸与相同金属反应,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,醋酸钠与盐酸反应生成醋酸,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.盐酸就是强酸,不存在电离平衡,升高温度不影响盐酸的pH,醋酸就是弱酸,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、体积相同的醋酸与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、体积相同的醋酸与盐酸,醋酸的物质的量大于盐酸,且二者都就是一元酸,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,下列选项错误的就是( )

A.2CN-+H2O+CO2→2HCN+CO32-

B.2HCOOH+CO32-→2HCOO-+H2O+CO2↑

C.中与等体积、等pH的HCOOH与HCN消耗NaOH的量前者小于后者

D.等体积、等浓度的HCOONa与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,结合强酸能与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与HCN溶液,甲酸的物质的量浓度小于氢氰酸,所以中与等体积、等pH的HCOOH 与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+),即离子总数就是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(以盐酸与醋酸为例):

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,其中与能力越强.

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.