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第24讲 弱电解质的电离平衡
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知识点
基础
能力
挑战
弱电解质的电离平衡
1,2
6,8
12
电离度、电离平衡常数
4
11
一元强酸(碱)与一
元弱酸(碱)的比较
3,5
7,9,10
13
1.(2018·北京西城区二模)下列关于pH=3的CH3COOH溶液的叙述正确的是( B )
A.溶液中H2O电离出的c(OH-)=1.0×10-3 mol·L-1
B.加入少量CH3COONa固体后,溶液pH升高
C.加0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液使pH>7,则c(CH3COO-)=c(Na+)
D.与等体积pH=11的NaOH溶液混合,所得溶液呈中性
解析:酸抑制水的电离,pH=3的CH3COOH溶液,酸提供的c(H+)=
10-3mol·L-1,水电离产生c(H+)=c(OH-)=10-11 mol·L-1,A错误;CH3COOH
溶液存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,加入少量CH3COONa固体后,增大了c(CH3COO-),平衡左移,c(H+
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)减小,溶液pH升高,B正确;根据电荷守恒:c(H+)+ c(Na+)=c(CH3COO-)+ c(OH-),溶液pH>7,c(H+)c(OH-)>c(H+)
解析:NH3·H2O为弱电解质,不能完全电离,故 0.1 mol·L-1氨水的pHc(CH3COO-),C项错误;
0.1 mol·L-1醋酸溶液与 0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后,恰好完全反应生成CH3COONa,CH3COONa溶液中CH3COO-水解,使溶液显碱性,故溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),D项正确。
3.(2019·
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湖北武汉模拟)查阅资料表明,NaOH是一种强电解质,为证明醋酸是一种弱酸,盐酸是一种强酸,下列实验方案切实可行的是( B )
①用冰醋酸和已知浓度的浓盐酸分别配制浓度为 0.01 mol·L-1 的稀醋酸和稀盐酸,用pH计分别测其pH
②用冰醋酸和已知浓度的浓盐酸分别配制pH为5的稀醋酸和稀盐酸,然后加水稀释1 000倍,再用pH计比较其变化
③用醋酸钠固体和氯化钠固体配制浓度均为 0.01 mol·L-1 的醋酸钠和氯化钠溶液,用pH试纸测定溶液的pH
④用冰醋酸和已知浓度的浓盐酸分别配制浓度为 0.01 mol·L-1 的稀醋酸和稀盐酸,然后测定溶液的导电性
A.①②③④ B.①③
C.②④ D.仅①
解析:方案①配制得到一定浓度(0.01 mol·L-1)的溶液后,用pH计测定溶液的pH,如果测定的pH=2证明是强酸,若pH>2是弱酸,该方案可行;方案②存在的问题:一是难配制指定pH的醋酸溶液,二是如果能配制得到pH为5的醋酸溶液,再稀释1 000倍时,醋酸溶液的pH肯定是小于7而大于5,盐酸pH接近7,据此难以确定盐酸是强酸,醋酸是弱酸,该方案不可行;方案③能测定盐溶液的pH,在已知NaOH是一种强电解质的前提下,通过测定醋酸钠、氯化钠溶液的pH能确定盐酸是强酸,醋酸是弱酸,该方案可行;方案④只能证明盐酸酸性比醋酸强,不能证明盐酸是强酸,该方案不可行。
4.下表是在相同温度下三种酸的一些数据,下列判断正确的是( D )
酸
HX
HY
HZ
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浓度/(mol·L-1)
0.12
0.2
0.9
1
1
电离度
0.25
0.2
0.1
0.3
0.5
电离常数
Ka1
Ka2
Ka3
Ka4
Ka5
A.在相同温度,从HX的数据可以说明:弱电解质溶液,浓度降低,电离度越大,且Ka1>Ka2>Ka3=0.01
B.室温时,若在NaZ溶液中加水,则变小,若加少量盐酸,则变大
C.含等物质的量的NaX、NaY和NaZ的混合溶液:c(Z-)Ka3
解析:电离常数只与温度有关,温度相同,Ka1=Ka2=Ka3,A项错误;依据Z-+H2OHZ+OH-可知,是Z-水解平衡常数的倒数,其只随温度的变化而变化,B项错误;依据“越弱越水解”可知,NaX的水解程度最大,c(X-)最小,C项错误;相同温度下电离度随溶液浓度的增大而减小,结合表中数据判断,当HX的浓度为1 mol·L-1时,HX的电离度小于0.1,故三种酸的酸性强弱顺序为HZ>HY>HX,D项正确。
5.水是极弱的电解质,改变温度或加入某些电解质会影响水的电离。请回答下列问题:
(1)纯水在100 ℃时,pH=6,该温度下0.1 mol·L-1的NaOH溶液的pH= 。
(2)25 ℃时,向水中加入少量碳酸钠固体,得到pH为11的溶液,其水解的离子方程式为
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,由水电离出的c(OH-)= mol·L-1。
(3)体积均为100 mL、pH均为2的盐酸与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则HX是 (填“强酸”或“弱酸”),理由是 。
解析:(1)根据题意可知,c(OH-)=0.1 mol·L-1,该温度下,KW=c(H+)·
c(OH-)=10-12,则c(H+)=10-11mol·L-1,pH=11。(2)碳酸根离子水解的离子方程式为C+H2OHC+OH-,pH=11说明 c(H+)=10-11mol·L-1,
c(OH-)= mol·L-1=10-3mol·L-1,溶液中的OH-全部是由水电离产生的。(3)稀释相同的倍数,HX的pH变化量比HCl小,故HX为弱酸。
答案:(1)11 (2)C+H2OHC+OH- 10-3 (3)弱酸 稀释相同倍数,一元酸HX的pH变化量比HCl的小,说明HX存在电离平衡,故HX为弱酸
6.(2018·北京通州区二模)室温下,向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入下列物质,对所得溶液的分析正确的是( B )
加入的物质
对所得溶液的分析
A
90 mL H2O
由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1
B
0.1 mol CH3COONa固体
c(OH-)比原CH3COOH溶液中的大
C
10 mL pH=1 的H2SO4溶液
CH3COOH的电离程度不变
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D
10 mL pH=11的NaOH溶液
c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
解析:向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入90 mL H2O,醋酸的电离平衡正向移动c(H+)>10-4 mol·L-1,故由水电离出的c(H+)c(Na+)>c(H+)>c(OH-),选项D错误。
7.(2018·贵州贵阳二模)已知常温时HClO的Ka(HClO)=3.0×10-8,HF的Ka(HF)=3.5×10-4。现将pH 和体积都相同的次氯酸和氢氟酸溶液分別加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示,下列叙述正确的是( D )
A.曲线Ⅰ为次氯酸稀释时pH变化曲线
B.取a 点的两种酸溶液,中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,消耗氢氟酸的体积较小
C.b点溶液中水的电离程度比c 点溶液中水的电离程度小
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D.从b点到d点,溶液中保持不变(HR代表HClO或HF)
解析:pH相同的弱酸溶液加水稀释,其pH应该都会升高,其中酸性越强,其pH的变化应该越明显(或者说曲线的斜率应该越大),因为Ka(HF)>Ka(HClO),所以HF的酸性更强,所以曲线Ⅰ为氢氟酸稀释时pH变化曲线,选项A错误;中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,消耗的次氯酸和氢氟酸的物质的量一定相等,a点两者的pH相同,因为HF酸性更强,所以HF的浓度较小,达到相同的物质的量需要较大的体积,所以消耗的氢氟酸的体积较大,选项B错误;c点比b点的pH更小,说明c点酸电离出来的氢离子浓度更大,所以对于水的电离的抑制应该更强,水的电离程度应该是c点更小,选项C错误;可以认为是R-的水解平衡常数的倒数,水解平衡常数只与温度有关,所以选项D正确。
8.(2018·宁夏银川一中三模)常温,某二元弱酸H2A溶液中离子浓度与pH的关系如图所示[y为 lg或lg ]。下列说法错误的是( C )
A.曲线b为lg 与pH的变化关系
B.该温度下,H2A的Ka2约为10-4
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C.若在上图中作lg ～ pH关系图,得到的曲线会与曲线b平行
D.若升高温度,则图中曲线a、b上移
解析:因为H2A的第一步电离:H2AHA-+H+,Ka1=,随着反应的进行,HA-物质的量增多,某一时刻当HA-的物质的量大于H2A,其 lg 数值先大于0,根据图像知b的图像数值先大于0,故A正确;当pH=4时,a、b两线相交,所以 lg 和lg 相等,即=,故c(HA-)=c(A2-)。H2A的第一步电离:H2AHA-+H+,第二步电离:HA-
A2-+H+,Ka2=,所以Ka2=c(H+)=10-4,故B正确;由A2-+H2OHA-+OH-知A2-的水解平衡常数 K=,KW=c(OH-)·c(H+),所以K=
=。因为曲线b为lg 与pH的变化关系,和电离常数成正比,根据分析若在题图中作lg ～ pH关系图与A2-的水解常数有关系,且A2-的水解平衡常数K=,所以得到的曲线不会与曲线b平行,故C错误;因为电离是吸热反应,若升高温度,则图中曲线a、b上移,D
正确。
9.(2018·河南漯河模拟)常温下,浓度均为 0.10 mol·L-1
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、体积均为V0的HA和HB溶液,分别加水稀释至体积为V,pH随lg的变化如图所示,下列叙述正确的是( A )
A.该温度下HB的电离平衡常数约等于1.11×10-5
B.当lg=3时,若两溶液同时升高温度,则减小
C.相同条件下NaA溶液的pH大于NaB溶液的pH
D.溶液中水的电离程度:a=c>b
解析:稀释100倍时HB的浓度变为 0.001 mol·L-1,而根据图像可知,此时溶液中c(H+)为 10-4 mol·L-1,即发生电离的HB是10-4 mol·L-1,该温度下HB的电离平衡常数K==≈1.11×10-5,A正确;当lg=3时,HA溶液的pH=4,HB溶液的pH>4,HA是强酸,HB是弱酸,升高温度,对 c(A-)无影响,而HB溶液中存在电离平衡,升高温度,电离正向移动,c(B-)增大,增大,B错误;HA为强酸,HB为弱酸,NaB溶液显碱性,NaA溶液显中性,相同条件下NaA溶液的pH小于NaB溶液的pH,C错误;酸电离出的c(H+)越大,对水电离的抑制程度越大,根据图像可知,溶液中水的电离程度:a=ca>b
D.b点溶液中:c(OH-)>c(H+)+c(CH3COO-)+ c(CH3COOH)
解析:醋酸是弱酸、盐酸是强酸。同浓度的盐酸、醋酸溶液,盐酸的导电能力强,所以曲线①代表醋酸、曲线②代表盐酸,故A错误;氢氧化钠滴定醋酸,终点时溶液呈碱性,所以应该用酚酞作为指示剂,故B错误;a点表示醋酸钠溶液、c点表示氯化钠溶液、b点表示氢氧化钠与醋酸钠的混合液, b点水电离受到氢氧化钠的抑制,a点水电离受到醋酸钠的促进,c点氯化钠对水电离无影响,所以a、b、c三点溶液中水的电离程度:a>c>b,故C错误;b点表示等浓度的氢氧化钠与醋酸钠的混合液,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-);根据物料守恒c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH),所以c(OH-)=c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH),故c(OH-)>c(H+)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH),D正确。
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11.25 ℃时,0.1 mol·L-1 HA溶液中=108,0.01 mol·L-1 BOH溶液pH=12。
请回答下列问题:
(1)0.1 mol·L-1 HA溶液pH= ,HA的电离常数Ka为 ,BOH是 (填“强电解质”或“弱电解质”)。
(2)在加水稀释HA的过程中,随着水量的增加而减小的是 (填字母)。
A. B.
C.c(H+)与c(OH-)的乘积 D.c(OH-)
(3)在体积相等、pH相等的HA溶液与HCl溶液中加入足量Zn,HA溶液中产生的气体比HCl溶液中产生的气体 (填“多”“少”或“相等”)。
(4)pH相等的BOH溶液与BA溶液,分别加热到相同的温度后BOH溶液的pH (填“>”“=”或“HC,根据“越弱越水解”可知,向等浓度的Na2CO3和NaA的溶液中滴加盐酸直至过量,与H+作用的粒子依次为C、
HC、A-。
答案:(1)3 10-5 强电解质 (2)B (3)多 (4)c[B(OH)+]>c(H+)>c(OH-)>c(B2+)
C.交点b处c(OH-)=6.4×10-5 mol·L-1
D.当加入的盐酸的体积为15 mL时存在:c(Cl-)+c(OH-)=c(B2+)+c[B(OH)+]+c(H+)
解析:图中曲线①为B(OH)2,②为B(OH)+,③为B2+;交点a处对应加入的盐酸的体积为5 mL时,反应后为等浓度的B(OH)Cl和B(OH)2时混合液,由于两种溶质水解、电离能力不同,所以B(OH)2、B(OH)+ 浓度分数δ不相等,A错误;当加入的盐酸的体积为10 mL时,溶液为B(OH)Cl,溶液显酸性,根据B(OH)2的K1=5.9×10-2、K2=6.4×10-5可知,c(Cl-)>c[B(OH)+]>c(H+)>c(B2+)>c(OH-),B错误;交点b处时,c[B(OH)+]=c(B2+),根据B(OH)+B2++OH-,c(OH-)=K2=6.4×10-5(mol·L-1),C正确;当加入的盐酸的体积为15 mL时,生成等体积等浓度B(OH)Cl和BCl2的混合液,存在电荷守恒为c(Cl-)+c(OH-)=2c(B2+)+c[B(OH)+]+ c(H+),D错误。
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13.(2018·天津河东区一模)25 ℃时,三种酸的电离常数如下:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离常数
1.8×10-5
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
3.0×10-8
回答下列问题:
(1)一般情况下,当温度升高时,Ka (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)下列四种离子结合质子能力由大到小的顺序是 (用字母表示)。
A.C B.ClO- C.CH3COO- D.HC
(3)用蒸馏水稀释0.10 mol·L-1的醋酸溶液,下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是 (填字母)。
A. B.
C. D.
(4)体积均为10 mL、pH均为2的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1 000 mL,稀释过程中pH变化如图所示。则HX的电离常数 (填“大于”“等于”或“小于”,下同)醋酸的电离常数;稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H+) 醋酸溶液中水电离出来的 c(H+),理由是
。
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解析:(1)弱电解质的电离属于吸热过程,所以温度升高,Ka增大。
(2)电离常数越大,离子结合质子的能力越弱,所以结合质子的能力由大到小的顺序为A>B>D>C。
(3)用蒸馏水稀释0.10 mol·L-1的醋酸溶液,醋酸的电离平衡正向移动,=,Ka只与温度有关,温度不变,Ka不变,c(CH3COO-)减小,故减小,A错误;=,Ka不变,c(H+)减小,所以增大,B正确;中,KW不变,c(H+)减小,所以减小,C错误;=,KW不变,c(OH-)增大,故减小,D错误。
(4)HX和醋酸加水稀释同样的倍数,HX的pH变化较大,说明HX的电离常数大于醋酸的,稀释后HX的pH大于醋酸的pH,说明HX电离出来的c(H+)小于醋酸的,则HX溶液中水电离出来的c(H+)大于醋酸溶液中水电离出来的c(H+)。
答案:(1)增大 (2)A>B>D>C (3)B (4)大于 大于 稀释后HX溶液中的c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),对水的电离的抑制能力
减弱
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