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高中化学电离平衡与浓度的关系

2015-09-07 09:53:10文/叶丹

电离平衡是高中化学必考的一个专题,电离平衡与浓度的关系是比较难理解的知识点,复习强电解质还容易一些,弱电解质会给大家带来很多困惑,下面就强电解质和弱电解质及其电离平衡加以系统梳理,帮助大家更好地学懂电离平衡知识。

强电解质和弱电解质

(1)电离平衡

在一定条件下(如温度、浓度),当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,叫电离平衡。

(2)电离平衡特点

①动态平衡:电离过程和分子化过程并未停止。

②固定不变:在一定条件下平衡建立后,溶液中弱电解质分子及其电离出的各离子浓度都将保持不变。

③相对性:平衡建立在特定的条件下,当条件发生改变时,平衡发生相应的移动 

(3)影响弱电解质电离程度大小的因素

a、决定因素:弱电解质的相对强弱 弱电解质的相对强弱;(决定)电离程度的大小(判断) 弱电解质的相对强弱与弱电解质分子结构有关,取决于其分子中共价键的极性强弱,是该电解质分子的“本性”。b、环境因素

①浓度的影响:对于同一弱电解质,通常溶液越稀,电离程度越大;将溶液稀释时,电离平衡向着电离方向移动,电离程度变大,溶液中各离子物质的量变大,但离子浓度变小(溶液体积变大的缘故)

②温度影响:弱电解质的电离过程一般是吸热的,△H>0.升高温度电离平衡向着电离方向移动,即电离程度增大。(讲到电离度时必须指明条件(温度、浓度),温度若不注明,一般为25℃)

③加入具有相同离子物质(同离子效应)

在弱电解质中加入与弱电解质相同离子的强电解质,电离平衡逆向移动 

④化学反应

(4)电离平衡常数

在弱电解质溶液中加入能与弱电解质电离产生的某种离子发生反应的物质,可使电离平衡向电离的方向移动。

a、定义:在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度乘积跟溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数,这个常数叫电离平衡常数,简称电离常数,用K表示(酸用Ka表示,碱用Kb表示)b、电离常数的影响因素

①电离常数随温度变化而变化,但由于电离过程中热效应较小,温度改变对电离常数影响不大,其数量及一般不变,所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。

②电离常数与弱酸、弱碱浓度无关,同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离常数是不会改变的。

(5)一元强酸和一元弱酸的比较

①相同物质的量浓度,相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较

强电解质的电离平衡

1923 年,荷兰人 Debye 和德国人 Hückel 提出了强电解质溶液理论,成功地解释了前面提出的矛盾现象。

1.离子氛

德拜 - 休克尔理论指出,在强电解质溶液中不存在分子, 电离是完全的。由于离子间的相互作用,正离子的周围围绕着负离子;负离子的周围围绕着正离子。 我们称这种现象为存在离子氛。 由于离子氛的存在,离子的活动受到限制,正负离子间相互制约。因此 1 摩尔的离子不能发挥 1 摩尔粒子的作用。显然溶液的浓度越大,离子氛的作用就越大,离子的真实浓度就越得不到正常发挥。从表中看,浓度越大,倍数偏离 2 越远。

2.活度系数

若强电解质的离子浓度为 c , 由于离子氛的作用,其发挥的有效浓度为 a , 则有真分数 f 存在,使 a = f ·c 式中,c 浓度,a 有效浓度即活度,f 活度系数。用 f 修正后, 得到活度 a , 它能更真实地体现溶液的行为。

3.影响活度系数 f 大小的因素有:

1) 溶液的浓度:浓度大,活度 a 偏离浓度 c 越远,f 越小; 浓度小,a 和 c 越接近,f 越接近于 1。

2) 离子的电荷:电荷高,离子氛作用大,a 和 c 偏离大, f 小。 电荷低,离子氛作用小,a 和 c 接近,f 接近于 1。

讨论问题,有时要用到 a 和 f,但是在本章的计算中,如

不特殊指出,则认为 a = c , f = 1。

弱电解质的溶液中,也有离子氛存在,但是更重要的是电离 平衡的存在。

弱电解质的电离平衡

1、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。

2、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。

3、影响电离平衡的因素(符合勒沙特列原理)

(1)内因—电解质本身的性质,是决定性因素。

(2)外因

①温度—由于弱电解质电离过程均要吸热,因此温度升高,电离度增大。

②浓度—同一弱电解质,浓度越大,电离度越小。

在一定温度下,浓度越大,电离程度越小。因为溶液浓度越大,离子相互碰撞结合成分子的机会越大,弱电解质的电离程度就越小。因此,稀释溶液会促进弱电解质的电离。

例如:在醋酸的电离平衡 CH3COOH CH3COO-+H+

A 加水稀释,平衡向右移动,电离程度变大,但c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)变小; B 加入少量冰醋酸,平衡向右移动,c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)增大但电离程度小; 

③外加物质

若加入的物质电离出一种与原电解质所含离子相同的离子,则会抑制原电解质的电离,使电离平衡向生成分子的方向移动;若加入的物质能与弱电解质电离出的离子反应,则会促进原电解质的电离,使电离平衡向着电离的方向移动。

电离平衡常考知识点

1、凡溶于水能导电的物质都是电解质。

2、共价化合物都是非电解质。

3、液态氯化氢不导电,因此氯化氢是非电解质。

4、强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物。

5、强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物。6、共价化合物在液态时不可能电离。

7、强电解质的水溶液导电能力肯定很强强,弱电解质溶液的导电能力一定很弱。

8、向冰醋酸中不断加水稀释,溶液中氢离子浓度将逐渐减小。

9、溶于水后能电离出氢离子的化合物都是酸。

10、将pH值为5的盐酸稀释1000倍,溶液的pH值将变为8。

11、盐类的水解会促进水的电离。

12、水的离子积在任何情况下都是一个常数。

13、pH=0的溶液酸性最强,pH=14的溶液碱性最强。pH=6的溶液一定显酸性。

14、含有弱酸根离子的盐溶液一定呈碱性。

15、NaHCO3、Na2HPO4、NaHS的水溶液显碱性,而NaH2PO4、NaHSO3的水溶液显酸性。

16、将醋酸溶液稀释,其电离程度增大,溶液的酸性增强;同理,将醋酸钠溶液稀释,醋酸根离子的水解程度增大,溶液的碱性增强。

17、同体积、同浓度的NaA溶液和HA溶液混合后,溶液一定显酸性。

18、pH之和为14的酸碱溶液等体积混合后,二者恰好完全反应,溶液呈中性。

19、因为酸性顺序为H2CO3>C6H5OH>HCO3-,所以碱性顺序为Na2CO3>NaHCO3>C6H5ONa。

20、把足量的锌粒分别放到同浓度、同体积的盐酸和醋酸中,反应的起始速率前者大于后者,生成的气体前者小于后者。

21、电解质不一定导电(如NaCl晶体),导电的。

22、电解质必须是在水溶液或熔融状态下自身能电离出自。

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