2020高考化学专题十六弱电解质电离平衡及电离平衡常数的应用
培优点十六弱电解质电离平衡及电离平衡常数的应用一．弱电解质电离平衡及电离平衡常数的应用
1．影响电离平衡的因素
典例1．体积相同的盐酸和醋酸两种溶液，n(Cl－)＝n(CH3COO－)＝0.01mol，下列叙述错误的是（）
A．与NaOH完全中和时，醋酸所消耗的NaOH多
B．分别与足量CaCO3反应时，放出的CO2一样多
C．两种溶液的pH相等
D．分别用水稀释相同倍数时，n(Cl－)＜n(CH3COO－)
【解析】体积相同的盐酸和醋酸两种溶液，n(Cl－)＝n(CH3COO－)＝0.01mol，根据二者的电离方程式可知，二者电离出的c(H＋)相同，故pH相等，C项正确；由于醋酸不能完全电离，因此n(CH3COOH)＞n(HCl)，故与NaOH完全中和，醋酸消耗的NaOH多，分别与足量CaCO3反应时，醋酸放出的CO2多，A项正确，B项错误；分别用水稀释相同倍数时，醋酸的电离程度增大，n(CH3COO－)增大，而n(Cl－)不变，D项正确。
【答案】B
2．电离平衡常数的应用
典例2．已知H2SO3、H2CO3分别属于中强酸和弱酸，H2SO3H+＋HSO－3，HSO－3H+＋SO2－3；H2CO3H+＋HCO－3，HCO－3H+＋CO2－3；电离平衡常数分别为K1、K′1、K2、K′2，已知K1＞K′1≈K2＞K′2则溶液中不可以大量共存的离子组是（）
A．SO2－3、HCO－3 B．HSO－3、CO2－3 C．SO2－3、CO2－3D．HSO－3、HCO－3
【解析】因、K′1＞K′2，故酸性HSO－3＞HCO－3，所以HSO－3能与CO2－3反应生成HCO－3与SO2－3。
【答案】B
3．强弱电解质的比较
典例3．25℃时，CH3COOH的电离平衡常数K a＝1.8×10－5，体积均为10mL pH＝3的醋酸溶液与一元酸HX溶液分别加水稀释至1000 mL，稀释过程中pH的变化如图所示。下列有关叙述不正确的是（）
A ．HX 的酸性比CH 3COOH 强且为弱酸
B ．10mL pH ＝3的醋酸溶液中c (H ＋
)＋c (CH 3COOH)＞c (CH 3COO －
)＋c (OH －
) C ．10mL pH ＝3的醋酸溶液中c (CH 3COOH)约为0.056mol ·L ?1
D ．中和等体积、等pH 的CH 3COOH 和HX 溶液消耗NaOH 的物质的量前者小于后者 【解析】对于强酸稀溶液，体积稀释至100倍，pH 增大2，而题述两种酸溶液pH 增大均小于2，故二者均为弱酸，且HX 溶液pH 增大的多，故HX 的酸性比CH 3COOH 强，选项A
正确；由电荷守恒可得：c (H +
)＝c (OH －
)＋c (CH 3COO －
)，选项B 正确；K a ＝
c (CH 3COO －)·c (H ＋)
c (CH 3COOH)
＝1.8×10－5，c (H ＋)＝c (CH 3COO －)，解得c (CH 3COOH)约为0.056mol ·L ?1
，选项C 正确；等体积、等pH 的CH 3COOH 和HX 溶液，前者溶质的物质的量浓度大，物质的量多，故消耗的NaOH 前者大于后者，选项D 错误。
【答案】D 4．实验探究
典例4．（1）一定温度下，向1L 0.1 mol ·L ?1
CH 3COOH 溶液中加入0.1mol CH 3COONa 固体，则醋酸的电离平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动；溶液中
c (CH 3COO －)·c (H ＋)
c (CH 3COOH)
的值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）氨气的水溶液称为氨水，其中存在的主要溶质微粒是NH 3·H 2O 。 已知：a.常温下，醋酸和NH 3·H 2O 的电离平衡常数均为1.8×10－5
； b ．CH 3COOH ＋NaHCO 3===CH 3COONa ＋CO 2↑＋H 2O 。
则CH 3COONH 4溶液呈________(填“酸”“碱”或“中”，下同)性，NH 4HCO 3溶液呈________性，NH 4HCO 3溶液中物质的量浓度最大的离子是________。
（3）99℃时，K w ＝1.0×10
－12
，该温度下测得0.1mol ·L ?1
Na 2A 溶液的pH ＝6。
①H 2A 在水溶液中的电离方程式为_______________________________________。 ②该温度下，将0.01mol ·L ?1
H 2A 溶液稀释到20倍后，溶液的pH ＝________。
③将体积相等、pH ＝1的盐酸和H 2A 溶液分别与足量的Zn 反应，产生的氢气____。(填字母)
A ．盐酸多
B ．H 2A 多
C ．一样多
D ．无法确定
④将0.1mol ·L ?1
H 2A 溶液与0.2mol ·L ?1
氨水等体积混合，完全反应后溶液中各离子浓度从大到小的顺序为_________________。
【解析】（3）99℃时，K w ＝1.0×10
－12
，该温度下测得0.1mol ·L ?1
Na 2A 溶液的pH ＝6，
说明溶液呈中性，即A 2－
不水解，故H 2A 为强酸，在水溶液中完全电离。
【答案】（1）逆 不变 （2）中 碱 NH ＋
4
（3）①H 2A===2H ＋
＋A 2－
②3 ③C ④c (NH ＋
4)>c (A 2－
)>c (H ＋
)>c (OH －
)
1．已知氢氟酸水溶液中存在如下电离平衡：HF H +
＋F －
。只改变一个条件一定可以
使
c (HF)
c (H ＋)
减小的是（ ） A ．通入少量氯化氢气体 B ．加入少量氟化钾固体 C ．加入少量氢氧化钠固体 D ．通入少量氟化氢气体
【解析】通入少量HCl 气体，溶液中c (H +
)增大，电离平衡逆向移动，c (HF)增大，但
c (HF)增大的程度没有c (H +)增大的程度大，c (HF)
c (H ＋)
减小，A 项正确；加入少量KF 固体，溶液
中c (F －
)增大，平衡逆向移动，c (H +
)减小，c (HF)增大，
c (HF)
c (H ＋)
增大，B 项错；加入少量NaOH 固体，溶液中c (H +
)减小，电离平衡正向移动，c (HF)减小，但c (HF)减小的程度没有c (H +
)减小的程度大，
c (HF)
c (H ＋)
增大，C 项错；通入少量HF 气体，c (HF)增大，平衡正向移动，导致c (H +)增大，但最终结果是c (HF)增大的程度比c (H +)增大的程度大，c (HF)
c (H ＋)
增大，D 错。
【答案】A
2．25℃时加水稀释10mL pH ＝11的氨水，下列判断正确的是（ ） A ．原氨水的浓度为10?3
mol·L ?1
二．对点增分集训
B．溶液中c(NH＋4)
c(NH3·H2O)
减小
C．氨水的电离程度增大，溶液中所有离子的浓度均减小
D．再加入10 mL pH＝3的盐酸充分反应后混合液的pH值肯定大于7
【解析】 A项，原氨水的浓度应大于10?3 mol·L?1，错误；B项，由于n(NH＋4)增多，而
n(NH3·H2O)减小，因处于同一溶液中，所以c(NH＋4)
c(NH3·H2O)
增大，错误；C项，由于c(OH－)减小，所以c(H+)应增大，错误；D项，氨水过量，所以pH＞7，正确。
【答案】D
3．现有体积相等且等pH或等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液，分别加入足量镁粉，产生H2的体积(同温同压下测定)随时间的变化示意图如下：
其中正确的是（）
A．①③ B．②④ C．①②③④D．都不对
【解析】①随着反应的进行，氢气的体积应逐渐增大，故①错误；②等pH时，醋酸浓度较大，加入足量镁，不仅产生的氢气的体积更大，反应更快，而且反应时间更长，不可能比盐酸更早结束，故②错误；③随着反应的进行，氢气的体积应逐渐增大，不可能逐渐减小，故③错误；④等物质的量浓度时，醋酸溶液中氢离子浓度较小，反应速率较小，不可能比盐酸反应的快，故④错误。故选D
【答案】D
4．硼酸(H3BO3)溶液中存在：H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)。下列说法正确的是（）
A．等物质的量浓度的碳酸钠溶液和醋酸钠溶液比较，pH：前者>后者
B．等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较，pH：前者>后者
C．将一滴碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中一定能观察到有气泡产生
D．将一滴醋酸溶液滴入碳酸钠溶液中一定能观察到有气泡产生
【解析】酸的电离常数越大，其酸性越强，根据电离常数知，酸性强弱顺序是：醋酸＞碳酸＞硼酸＞碳酸氢根离子。醋酸的酸性强于碳酸，碳酸根离子的水解程度大于醋酸根离子，所以等物质的量浓度的碳酸钠溶液的pH大于醋酸钠溶液的pH，A正确；碳酸的酸性强于硼酸，则等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较，pH：前者＜后者，B错误；碳酸钠和硼酸反应生成碳酸氢钠而不是二氧化碳，所以观察不到有气泡产生，C错误；醋酸和碳酸钠反应先生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再和醋酸反应生成二氧化碳，由于只有一滴醋
酸溶液，所以不一定能观察到有气泡产生，D错误。
【答案】A
5．由已知电离平衡常数判断，下列关于SO2与Na2CO3(aq)反应的离子方程式的书写中，不合理的是（）
A．SO2＋H2O＋2CO2－3===2HCO－3＋SO2－3
B．SO2＋2HCO－3===2CO2＋SO2－3＋H2O
C．2SO2＋H2O＋CO2－3===CO2＋2HSO－3
D．SO2＋H2O＋CO2－3===HCO－3＋HSO－3
【解析】分析表中的电离平衡常数判断电离程度大小，碳酸存在电离平衡：H2CO3HCO－3＋H＋K1＝4×10－7，HCO－3H＋＋CO2－3K2＝5.6×10－11；亚硫酸存在电离平衡：H2SO3HSO－3＋H＋K1＝1.54×10－2，HSO－3H＋＋SO2－3K2＝1.02×10－7，碳酸与亚硫酸都是弱酸，电离平衡常数越大，酸性越强，则酸性强弱顺序为H2SO3＞H2CO3＞HSO－3＞HCO－3，发生化学反应应遵循强酸制弱酸的原理，以此分析B项不合理。
【答案】B
6．25℃时，向盛有50mL pH ＝2的HA 溶液的绝热容器中加入pH ＝13的NaOH 溶液，加入NaOH 溶液体积(V )与所得混合溶液的温度(T )的关系如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A ．HA 溶液的物质的量浓度为0.01mol·L ?1
B ．b →c 的过程中，温度降低的原因是溶液中发生了吸热反应
C ．a →b 的过程中，混合溶液中可能存在：c (A －
)＝c (Na ＋
) D ．25℃时，HA 的电离平衡常数K 约为1.43×10－2
【解析】恰好中和时混合溶液温度最高，即b 点，此时消耗氢氧化钠为0.04L×0.1mol·L ?1
＝0.004mol
，得出50 mL HA 的浓度为0.004 mol 0.05 L ＝0.08 mol·L －1，A 错误；b →c 的过程中，HA 已完全
反应，继续滴加氢氧化钠溶液不再发生反应，溶液温度降低，B 错误；NaA 水解呈碱性，HA 电离呈酸性，a →b 的过程中，
混合溶液可能呈中性，存在：
c (A －
)＝c (Na ＋
)，C 正确；电离平衡常数K ＝c (H ＋)·c (A －)c (HA )＝0.01 mol·L －1×0.01 mol·L －1
0.08 mol·L －1－0.01 mol·L
－1＝
1.43×10－3
，D 错误。
【答案】C
7．pH ＝1的HA 、HB 两溶液各10mL ，分别加水稀释至1000mL ，其pH 变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A ．HA 一定是强酸，H
B 一定是弱酸
B ．稀释后，HA 溶液的酸性比HB 溶液的酸性弱
C ．向上述10mL HA 溶液中加入10 mL pH ＝13的NaOH 溶液，溶液中有c (Na ＋
)＞c (A －
)＞c (OH
－
)＞c (H ＋
)
D ．当a ＝3时，HA 、HB 两溶液起始浓度相等
【解析】当a ＝3，HA 一定是强酸，HB 一定是弱酸，若a ＜3，HA 、HB 都是弱酸，A 错误；由图像可知，稀释后HA 溶液的pH 比HB 溶液的大，故稀释后HA 溶液的酸性比HB 溶液的酸性弱，B 正确；若a ＝3，HA 是强酸，与NaOH 溶液反应后，溶液中生成的溶质NaA 不水解，溶液呈中性，c (H ＋
)＝c (OH －
)，C 错误；当a ＝3时，HA 是强酸，HA 、HB 两溶液起始pH 相等，但溶液浓度不相等，D 错误。
【答案】B
8．为比较盐酸与醋酸的酸性强弱，下列方案不可行的是(均在常温下测定)（ ） A ．比较等体积、等pH 的两种溶液的导电性 B ．比较等物质的量浓度的氯化钠与醋酸钠溶液的pH
C ．比较等体积、等pH 的两种溶液与过量锌粉反应产生氢气的量
D ．比较等体积、等物质的量浓度的两种溶液稀释相同倍数后的pH 变化
【解析】A 项，由于盐酸、醋酸的pH 相同，c (H ＋
)相同，所以导电性也相同，故不可行。 【答案】A
9．向0.1mol·L －1
的CH 3COOH 溶液中加水或加入少量CH 3COONa 晶体时，下列有关叙述不正确的是（ ）
A ．都能使溶液的pH 增大
B ．都能使溶液中c (H ＋
)·c (CH 3COO －
)减小
C ．都能使溶液中c (CH 3COO －)c (CH 3COOH)比值增大
D ．溶液中c (H ＋)·c (CH 3COO －)
c (CH 3COOH)
不变
【解析】醋酸中存在CH 3COOH
CH 3COO －
＋H +
，温度不变，醋酸的K a 不变，即
c (H ＋)·c (CH 3COO －)c (CH 3COOH)
不变，D 正确；加水稀释，虽促进醋酸的电离，但溶液中c (H ＋
)、c (CH 3COO －)
减小，pH 增大；加入少量CH 3COONa 晶体时引入c(CH 3COO －
)，c (CH 3COO －
)增大，醋酸的电离平衡向逆反应方向移动，c (H ＋
)减小，pH 增大，A 正确；加入少量CH 3COONa 晶体后K a ＝
c (H ＋)·c (CH 3COO －)c (CH 3COOH)不变，而c (CH 3COOH)变大，则c (H +)·c (CH 3COO －
)变大，B 错误；
c (CH 3COO －)c (CH 3COOH)＝c (CH 3COO －)·c (H ＋)c (CH 3COOH)·c (H ＋)＝K a c (H ＋)
，c (H +
)变小，则比值增大，C 正确。 【答案】A
10．常压下，取不同浓度、不同温度的氨水测定，得到下表实验数据。
提示：电离度＝已电离的弱电解质物质的量
起始时的弱电解质物质的量
×100%
（1）温度升高，NH 3·H 2O 的电离平衡向________(填“左”或“右”)移动，能支持该结论的表中数据是________(填字母)。
A ．电离常数
B ．电离度
C ．c (OH －
) D ．c (NH 3·H 2O)
（2）表中c (OH －
)基本不变的原因是________________________________________。 （3）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误．．的是________(填字母，下同)。
A ．溶液的pH 增大
B ．氨水的电离度减小
C ．c (OH －
)减小 D ．c (NH ＋
4)减小
（4）将氨水与盐酸等浓度等体积混合，下列做法能使c (NH ＋
4)与c (Cl －
)比值变大的是________。
A ．加入固体氯化铵
B ．通入少量氯化氢
C ．降低溶液温度
D ．加入少量固体氢氧化钠 【解析】（1）根据表中电离常数随温度的变化可以判断，NH 3·H 2O 的电离吸收热量，升高温度，NH 3·H 2O 的电离平衡向右移动。（3）对于平衡NH 3·H 2O NH ＋4+OH －
，加入NH 4Cl
固体，平衡左移，pH 减小，电
离度减小，c (OH －
)减小，c (NH ＋
4)增大，A 、D 错误。（4）氨水与盐酸等浓度等体积混合，恰好生成NH 4Cl 溶液，NH ＋4
+H 2O
NH 3·H 2O+H +
，加入固体NH 4Cl ，c (NH ＋4
)增大，c (NH ＋4)
c (Cl －)
增大，A
正确；降温，NH ＋
4
水解程度减小，c (NH ＋4)
c (Cl －)增大，
C 正确；B 项，通入HCl ，c (Cl －)增大的较c (NH ＋4)多，c (NH ＋4)c (Cl －)减小；
D 项，加入NaOH 固体，c (NH ＋
4)减小，
c (NH ＋4)c (Cl －)
减小。 【答案】（1）右 A
（2）氨水浓度降低，使c (OH －
)减小，而温度升高，使c (OH －
)增大，双重作用使c (OH －
)基本不变
（3）AD
（4）AC
11．与化学平衡类似，电离平衡的平衡常数，叫做电离常数(用K表示)。下表是25℃下几种常见弱酸的电离平衡常数：
COOH H
HClO H
3H
－H
3H
－H
回答下列问题：
（1）CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO－3、H2SO3、HSO－3都可看作是酸，其中酸性最强的是________，最弱的是________。
（2）向Na2CO3溶液中通入足量的氯气，发生的离子方程式为______________________，向NaClO溶液中通入少量的二氧化硫，发生的离子方程式为_________________________。
（3）求25℃时，1.2mol·L?1的NaClO溶液pH＝________(已知：lg2＝0.3)，0.10mol·L?1的CH3COOH溶液中的c(H+)＝________mol·L?1。
【解析】（1）同一温度下，酸的电离常数越大其酸性越强，根据酸的电离常数知，酸性强弱顺序是H2SO3＞CH3COOH＞H2CO3＞HSO－3＞HClO＞HCO－3，所以酸性最强的是H2SO3，最弱的是HCO－3。(2)因为酸性：HCl＞H2CO3＞HClO＞HCO－3，所以反应的离子方程式为2Cl2+H2O+CO2－3 ===CO2+2Cl－+2HClO；因为酸性： H2SO3＞HSO－3＞HClO，次氯酸具有强氧化性，能够将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，所以反应的离子方程式为SO2+H2O+3ClO－===Cl－+SO2－4+2HClO。（3）1.2mol·L?1的NaClO溶液中水解离子方程式为ClO－
+H2O HClO+OH－，K h＝c(OH－)·c(HClO)
c(ClO－)
＝
c(OH－)·c(HClO)
c(ClO－)
×
c(H＋)
c(H＋)
＝
K w
K a
＝
c2(OH－)
c(ClO－)
，c2(OH－)
＝K w
K a
×c(ClO－)＝
10－14
3.0×10－8
×1.2mol·L?1，c(OH－)＝2×10－3.5mol·L?1，c(H+)＝
10－14
2×10－3.5
＝
5×10－11.5，pH＝－lg(5×10－11.5)＝10.8；该温度下，0.10mol·L?1的CH3COOH溶液中存在电
离平衡，CH3COOH?CH3COO－+H+，平衡常数K＝c(CH3COO－)·c(H＋)
c(CH3COOH)
＝1.76×10?5，c2(H+)＝
0.10×1.76×10?5，c(H+)≈1.4×10?3mol·L?1。
【答案】（1）H2SO3HCO－3
（2）2Cl2+H2O+CO2－3===CO2+2Cl－+2HClO SO2+H2O+3ClO－===Cl－+SO2－4+2HClO （3）10.8 1.4×10－3