高中化學(xué)分步搞定“弱電解質(zhì)的電離平衡”!
要點(diǎn)一、電解質(zhì)與非電解質(zhì)
定義
相同點(diǎn)
不同點(diǎn)
實(shí)例
電解質(zhì)
在水溶液里或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔?/p>
都是化合物
一定條件下能電離產(chǎn)生離子
NaCl、H2SO4、NaOH
非電解質(zhì)
在水溶液里和熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電的化合物
不能電離,不能導(dǎo)電
蔗糖、酒精
要點(diǎn)詮釋?zhuān)?/p>
(1)電解質(zhì)、非電解質(zhì)都是化合物,單質(zhì)既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。
????(2)只要具備在水溶液里或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ娖渲幸粋€(gè)條件的化合物即稱(chēng)為電解質(zhì)。
????(3)在水溶液里或熔融狀態(tài)下,化合物本身電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電時(shí),才是電解質(zhì),如NH3、CO2等的水溶液能夠?qū)щ姡玁H3、CO2卻是非電解質(zhì),因?yàn)槭荖H3、CO2溶于水與水反應(yīng)生成的NH3·H2O、H2CO3電離出的自由移動(dòng)的離子而使溶液導(dǎo)電的。
????(4)電解質(zhì)不一定導(dǎo)電(如固態(tài)NaCl),導(dǎo)電物質(zhì)不一定是電解質(zhì)(如Cu);非電解質(zhì)不導(dǎo)電,但不導(dǎo)電的物質(zhì)不一定是非電解質(zhì)。
????(5)某些離子型氧化物,如Na2O、CaO、Na2O2等,它們雖然溶于水后電離出來(lái)的自由離子不是自身的,但在熔融狀態(tài)時(shí)自身卻可完全電離,故屬于電解質(zhì)。
????(6)電解質(zhì)溶液里的導(dǎo)電能力由自由移動(dòng)的離子濃度與離子所帶的電荷數(shù)決定。
要點(diǎn)二、強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)
強(qiáng)電解質(zhì)
弱電解質(zhì)
電離程度
完全電離
部分電離
化學(xué)鍵
離子鍵或強(qiáng)極性共價(jià)鍵
極性共價(jià)鍵
電離特點(diǎn)
無(wú)電離平衡,不可逆
存在電離平衡,過(guò)程可逆
書(shū)寫(xiě)
用“=”號(hào)
用“”號(hào)
溶液中微粒
只有離子(水合離子)
離子(水合離子)和分子
示例
HCl、H2SO4、NaOH、Ba(OH)2、K2SO4等
CH3COOH、NH3·H2O、HClO、H2CO3、H2O等
要點(diǎn)詮釋?zhuān)?/p>
(1)強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)與其溶解性無(wú)關(guān)。
某些難溶或微溶于水的鹽,由于其溶解度很小,如果測(cè)其溶液的導(dǎo)電能力,往往是很弱的。但是其溶于水的部分,卻是完全電離的,所以它們?nèi)匀粚儆趶?qiáng)電解質(zhì),例如:CaCO3、BaSO4等。相反,少數(shù)鹽盡管能溶于水,但只有部分電離,仍屬于弱電解質(zhì)。
(2)強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)的電離與有無(wú)外電場(chǎng)無(wú)關(guān)。
劃分電解質(zhì)和非電解質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)是在水溶液里或熔融狀態(tài)下能否導(dǎo)電。劃分強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)是在
水溶液里是否完全電離。
(3)導(dǎo)電能力強(qiáng)不一定是強(qiáng)電解質(zhì),強(qiáng)電解質(zhì)不一定導(dǎo)電能力強(qiáng)。
(4)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電不同于金屬的導(dǎo)電。
要點(diǎn)三、弱電解質(zhì)的電離平衡
1.電離平衡的建立。
弱電解質(zhì)溶于水,部分電離出的離子在溶液中相互碰撞又會(huì)相互結(jié)合成分子,因此弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是可逆的。和可逆的化學(xué)反應(yīng)一樣,這個(gè)可逆的電離過(guò)程有兩種相反的趨向,可以叫做電離和結(jié)合。電離初始,弱電
解質(zhì)電離成離子的速率隨著溶液里弱電解質(zhì)濃度的逐漸減小而減小,同時(shí)因離子濃度逐漸增大使結(jié)合成分子的速率不斷增大,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,兩者的速率相等,便建立了電離平衡。如圖所示。
2.電離平衡的含義。
在一定條件(如溫度、濃度)下,弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率與離子結(jié)合成分子的速率相等。溶液中各分子和離子的濃度都保持不變的狀態(tài)叫電離平衡狀態(tài)。
任何弱電解質(zhì)在水溶液中都存在電離平衡,達(dá)到平衡時(shí),弱電解質(zhì)具有該條件下的最大電離程度。
3.電離平衡的特征。
電離平衡同化學(xué)平衡一樣,也符合“逆、等、動(dòng)、定、變”等特征,即:
(1)逆:弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是可逆的,存在電離平衡。
(2)等:弱電解質(zhì)電離成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率相等。
(3)動(dòng):弱電解質(zhì)電離成離子和離子結(jié)合成分子的速率相等,不等于零,是動(dòng)態(tài)平衡。
(4)定:弱電解質(zhì)在溶液中達(dá)到電離平衡時(shí),溶液里離子的濃度、分子的濃度都不再改變。
(5)變:外界條件改變時(shí),平衡被破壞,電離平衡發(fā)生移動(dòng)。
要點(diǎn)四、電離方程式的書(shū)寫(xiě)
1.強(qiáng)電解質(zhì):完全電離,符號(hào)用“=”。
如HCl=H++Cl-????Ba(OH)2=Ba2++2OH-??Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-
2.弱電解質(zhì):部分電離,符號(hào)用“
如CH3COOHCH3COO-+H+??NH3·H2O
NH4++OH-
要點(diǎn)詮釋?zhuān)?/p>
(1)質(zhì)量守恒、電荷守恒。
(2)多元弱酸分步電離,以第一步電離為主。如
H2CO3H++HCO3-??HCO3-
H++CO32-
(3)多元弱堿較復(fù)雜,一般用一步電離表示,如
Cu(OH)2Cu2++2OH-
(4)兩性氫氧化物雙向電離。如
H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-
酸式電離???????????????????????堿式電離
(5)酸式鹽的電離有兩種情況
①?gòu)?qiáng)酸的酸式鹽完全電離,如
NaHSO4=Na++H++SO42-
注意:NaHSO4等酸式鹽在熔融和溶解條件下電離方程式不同。
熔融:NaHSO4=Na++HSO4-??溶于水:NaHSO4=Na++H++SO42-
②弱酸的酸式鹽強(qiáng)中有弱,必須分步寫(xiě),如
NaHCO3=Na++HCO3-
HCO3-=H++CO32-
注意:NaHCO3只在水溶液中電離,加熱時(shí)會(huì)分解。
【典型例題】
類(lèi)型一:電解質(zhì)與非電解質(zhì)
例1 ?下列物質(zhì)的水溶液能導(dǎo)電,但屬于非電解質(zhì)的是(????)
?A.CH3COOH ???B.Cl2????C.NH4HCO3????D.SO2
【答案】D
【解析】選項(xiàng)中CH3COOH屬于電解質(zhì);Cl2既不是電解質(zhì),又不是非電解質(zhì);NH4HCO3是鹽,屬于電解質(zhì);SO2的水溶液是亞硫酸溶液,可以導(dǎo)電,但SO2是非電解質(zhì),H2SO3是電解質(zhì)。
【總結(jié)升華】SO2的水溶液能導(dǎo)電,只能說(shuō)明H2SO3是電解質(zhì),不能說(shuō)明SO2是電解質(zhì),因?yàn)镾O2自身不能電離出離子。
舉一反三:
【變式1】下列說(shuō)法正確的是(????)
A.氯水能導(dǎo)電,所以氯氣是電解質(zhì)
B.碳酸鈣不溶于水,所以它是非電解質(zhì)
C.固體磷酸是電解質(zhì),所以磷酸在熔融狀態(tài)下和溶于水時(shí)都能導(dǎo)電
D.膽礬雖不能導(dǎo)電,但它屬于電解質(zhì)
【答案】D
【變式2】下列物質(zhì)中,不屬于電解質(zhì)的是( ???)
A.NH4Cl ????????B.KOH ???????????
C.ZnSO4? ? ? ? D.CH3CH2OH
【答案】D
類(lèi)型二:強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)
?例2 ?下列物質(zhì)中,屬于強(qiáng)電解質(zhì)的是________(均填序號(hào));屬于弱電解質(zhì)的是________;屬于非電解質(zhì)的是________。
①氨氣 ?②氨水 ?③鹽酸 ?④CH3COOH ?⑤硫酸鋇 ?⑥氯化銀 ?⑦氯化鈉 ?⑧二氧化碳 ?⑨醋酸銨 ?⑩氫氣 ?
【答案】⑤⑥⑦⑨ ?④ ?①⑧
【解析】現(xiàn)針對(duì)有關(guān)物質(zhì)分析如下:氨氣(NH3)、二氧化碳(CO2)本身不電離,但是屬于化合物,所以是非電解質(zhì);氨水(NH3的水溶液)、鹽酸(HCl的水溶液)為混合物,是電解質(zhì)溶液,其中NH3·H2O和氯化氫是電解質(zhì);硫酸鋇(BaSO4)、氯化銀(AgCl)由于在水中溶解度小,離子濃度小,所以導(dǎo)電性弱,但溶解的部分完全電離,所以不僅是電解質(zhì),而且是強(qiáng)電解質(zhì);CH3COOH、NH3·H2O雖都是弱電解質(zhì),但兩者反應(yīng)的產(chǎn)物醋酸銨(CH3COONH4),由于在水溶液中完全電離,卻是強(qiáng)電解質(zhì)。
【總結(jié)升華】判斷強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)的唯一標(biāo)準(zhǔn)是電解質(zhì)在水溶液中能否完全電離.而溶液的導(dǎo)電性取決于溶液中離子的濃度和離子所帶的電荷,要注意二者的區(qū)別。判斷一種物質(zhì)是電解質(zhì)還是非電解質(zhì)時(shí),要注意物質(zhì)溶于水時(shí)有沒(méi)有和水發(fā)生反應(yīng)。
舉一反三:
【變式1】下列關(guān)于強(qiáng)弱電解質(zhì)的敘述中正確的是(????)
A.強(qiáng)電解質(zhì)都是離子化合物,弱電解質(zhì)都是共價(jià)化合物
B.強(qiáng)電解質(zhì)都是可溶性化合物,弱電解質(zhì)都是難溶性化合物
C.強(qiáng)電解質(zhì)的水溶液中無(wú)溶質(zhì)分子,弱電解質(zhì)的水溶液中有溶質(zhì)分子
D.強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng),弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力弱
【答案】C
類(lèi)型三:電離方程式的書(shū)寫(xiě)
例3??下列電離方程式書(shū)寫(xiě)正確的是(????)
A.NaHCO3===Na++H++CO32-
B.HClOH++ClO-?
C.H2CO32H++CO32-
D.CH3COONH4CH3COO-+NH4+
【思路點(diǎn)撥】HClO、H2CO3為弱電解質(zhì),其余為強(qiáng)電解質(zhì)。
【答案】B
【解析】A、C、D項(xiàng)分別應(yīng)為:
NaHCO3===Na++HCO3-;
H2CO32H++CO32-,HCO3-H++CO32-;
CH3COONH4===CH3COO-+NH4+。
【總結(jié)升華】先判斷強(qiáng)弱電解質(zhì),強(qiáng)電解質(zhì)用“==”,弱電解質(zhì)用“”。二元弱酸的電離應(yīng)分步寫(xiě)出。
舉一反三:
【變式1】寫(xiě)出下列各物質(zhì)在水溶液中的電離方程式:
(1)H2SO4;(2)NH3·H2O;(3)NaHSO3;(4)H2CO3;
(5)Ba(OH)2;(6)Al2(SO4)3;(7)Fe(OH)3;(8)CaCO3。
【答案】(1)H2SO4=2H++SO42-
(2)NH3·H2ONH4++OH-
(3)NaHSO3=Na++HSO3-???HSO3-H++SO32-
(4)H2CO3HCO3-+H+????HCO3-H++CO32-
(5)Ba(OH)2=Ba2++2OH-
(6)Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-
(7)Fe(OH)3Fe3++3OH-
(8)CaCO3=Ca2++CO32-
類(lèi)型四:電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性強(qiáng)弱的比較
?例4 ?電導(dǎo)率是衡量電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力大小的物理量。根據(jù)溶液電導(dǎo)率變化可以確定滴定反應(yīng)的終點(diǎn)。右圖是用KOH溶液分別滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲線示意圖。
下列示意圖中,能正確表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲線的是(????)
????????
【答案】D
【解析】HCl為強(qiáng)電解質(zhì),CH3COOH為弱電解質(zhì),滴加NH3·H2O弱電解質(zhì),先與HCl反應(yīng),生成同樣為強(qiáng)電解質(zhì)的NH4Cl,但溶液體積不斷增大,溶液稀釋?zhuān)噪妼?dǎo)率下降。當(dāng)HCl被中和完后,NH3·H2O繼續(xù)與CH3COOH弱電解質(zhì)反應(yīng),生成強(qiáng)電解質(zhì)CH3COONH4,所以電導(dǎo)率增大。HCl與CH3COOH均反應(yīng)完后,繼續(xù)滴加NH3·H2O,電導(dǎo)率變化不大,但因溶液被稀釋?zhuān)妼?dǎo)率有下降趨勢(shì)。
【總結(jié)升華】解答本題要注意以下三點(diǎn):
(1)分析信息中兩曲線變化的原因。
?(2)用NH3·H2O滴定兩酸時(shí),反應(yīng)的順序。
(3)完全反應(yīng)后,滴加NH3·H2O的導(dǎo)電變化。
舉一反三:
【變式1】把0.05 mol NaOH固體分別加入到100 mL下列液體中,溶液的導(dǎo)電能力變化最小的是(????)
A.自來(lái)水 ???B.0.5 moL/L鹽酸 ???C.0.5 mol/L醋酸溶液? D.0.5moL/L KCl溶液
【答案】B
類(lèi)型五:一元強(qiáng)酸(堿)和一元弱酸(堿)的比較
例5 ?對(duì)室溫下pH相同、體積相同的醋酸和鹽酸兩種溶液分別采取下列措施,有關(guān)敘述正確的是(????)
?A.加適量的醋酸鈉晶體后,兩溶液的pH均增大
?B.使溫度都升高20℃,兩溶液的pH均不變
C.加水稀釋2倍后,兩溶液的pH均減小
D.加足量的鋅充分反應(yīng)后,兩溶液中產(chǎn)生的氫氣一樣多
【答案】A
【解析】醋酸是弱酸,存在電離平衡;鹽酸是強(qiáng)酸,不存在電離平衡。pH相同即c?(H+)相同,體積又相同,則兩者已電離出n?(H+)相同,但鹽酸中的H+已全部電離,而醋酸中還有許多醋酸分子未電離,A選項(xiàng)加入CH3COONa晶體,前者抑制CH3COOH電離,使c?(H+)減小,后者直接發(fā)生反應(yīng):CH3COO-+H+=CH3COOH,c?(H+)也減小,兩者pH均增大。A選項(xiàng)正確;B選項(xiàng),升高溫度,二者pH均改變;C選項(xiàng),加水稀釋?zhuān)芤旱膒H均增大;D選項(xiàng),足量鋅與二者充分反應(yīng),由于CH3COOH的物質(zhì)的量遠(yuǎn)大于HCl,故CH3COOH產(chǎn)生的H2多。
【總結(jié)升華】弱酸中c (H+)下降后,可進(jìn)一步電離。c (H+)相同、體積相同時(shí),弱酸中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量要比強(qiáng)酸大得多。