课时 2 电离平衡常数的理解与应用

电离常数只受温度影响，与溶液浓度无关， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；同一温度下，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；酸溶液中 $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})} $ 既与酸的电离常数有关，又与酸的浓度有关， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；二元弱酸碳酸是分步电离的，以第一步电离为主，第一步电离的电离常数表达式为 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}=\dfrac{c({\mathrm{H}}^{+})\cdot c({\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})}{c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3})}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

乳酸为弱酸，加水稀释后溶液酸性减弱， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 浓度减小， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；乳酸为弱酸，电离产生 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ，在乳酸稀溶液中滴加少量盐酸， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 浓度增大，乳酸的电离平衡逆向移动， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；温度不变，电离平衡常数不变， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；相同体积、相同 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的两种酸溶液稀释相同倍数时，酸性弱的酸的溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 变化小，若稀释后溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}：} $ 醋酸 $ < $ 乳酸，则电离常数：醋酸 $ < $ 乳酸， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

碳酸的 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}(4.5×{10}^{-7})} $ 大于氢硫酸的 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}(1.1×{10}^{-7})} $ ，说明碳酸的酸性强于氢硫酸， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定，因为后续电离受第一步电离产生的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 抑制，电离程度显著降低， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；稀释醋酸时， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 的电离度增大， $ {\rm n({\mathrm{H}}^{+})} $ 增大而 $ {\rm n({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})} $ 减小， $ {\rm \dfrac{n({\mathrm{H}}^{+})}{n({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}=\dfrac{c({\mathrm{H}}^{+})}{c({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}} $ ，则比值增大， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}) > {K}_{\mathrm{a}1}({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}) > {K}_{\mathrm{a}2}({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}) > {K}_{\mathrm{a}2}({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S})} $ ，则酸性： $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} > {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S} > {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3} > {\mathrm{H}\mathrm{S}}^{-}} $ ，结合“强酸制弱酸”知，方程式中的 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}} $ 不能共存， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

$ 25℃ $ 时，反应 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{C}\mathrm{N}}^{-}⇌\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N}+{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}.} $ 的化学平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N})\cdot c({\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})}{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})\cdot c({\mathrm{C}\mathrm{N}}^{-})}=\dfrac{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N})\cdot c({\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})\cdot c({\mathrm{H}}^{+})}{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})\cdot c({\mathrm{C}\mathrm{N}}^{-})\cdot c({\mathrm{H}}^{+})}=\dfrac{{K}_{\mathrm{a}}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}}{{K}_{\mathrm{a}}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N}}=\dfrac{1.8×{10}^{-4}}{6.2×{10}^{-10}}\approx 2.9×{10}^{5}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N}} $ 的酸性比 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 弱，但比 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 强，根据强酸制弱酸的原理，只能发生反应： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{N}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N}+{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；酸的电离常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}} $ 越小，酸性越弱，其对应酸根离子结合 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 能力越强，故结合 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 的能力： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-} > {\mathrm{C}\mathrm{N}}^{-} > {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3} > {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})=\dfrac{c({\mathrm{H}}^{+})\cdot c({\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})}{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}} $ 可得 $ {\rm \dfrac{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}{c({\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})}=\dfrac{c({\mathrm{H}}^{+})}{{K}_{\mathrm{a}}(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}} $ ，加水稀释导致 $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})} $ 减小，而 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})} $ 不变，故 $ {\rm \dfrac{c(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}{c({\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})}} $ 减小， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

相同温度下，电离常数越大，酸性越强， $ {\rm {K}_{\mathrm{a}2}({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}) > {K}_{\mathrm{a}3}({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4}) > {K}_{\mathrm{a}2}({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S})} $ ，则酸性强弱： $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3} > {\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4}^{2-} > {\mathrm{H}\mathrm{S}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；酸性： $ {\rm {\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4} > {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H} > {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{P}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}} $ ，向 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}} $ 溶液中滴加少量 $ {\rm {\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液，发生反应生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{P}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；相同温度下，电离常数越大，酸根离子结合质子能力越弱，结合质子能力： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-} < {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-} < {\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4}^{3-} < {\mathrm{S}}^{2-}} $ ，因此根据酸碱质子理论，碱性强弱顺序为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-} < {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-} < {\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4}^{3-} < {\mathrm{S}}^{2-}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}} $ 的酸性弱于 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ ，因此不能生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 气体， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由已知②可知，温度降低，②平衡正向移动，尿酸钠晶体的溶解度减小， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；尿酸的电离过程吸热，升高温度，其电离平衡正向移动， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；饮食中摄入过多食盐，会增大 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ 的浓度，使得反应②平衡正向移动， $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{U}\mathrm{r}} $ 晶体的量增多，“痛风”病情加重， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ 25℃ $ 下醋酸的 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}} $ 大于尿酸的 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}} $ ，则尿酸酸性更弱， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

$ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}} $ 电离常数比碳酸的二级电离常数大，比一级电离常数小，所以酸性： $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} > \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O} > {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ，次氯酸与碳酸钠溶液的反应为 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；甲酸酸性比碳酸强，所以将碳酸钠溶液滴入足量甲酸溶液中： $ {\rm 2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}^{2-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}↑.} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；酸性： $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} > \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O} > {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ，所以少量 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 通入 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}} $ 溶液中： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}+{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}} $ 具有还原性， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}^{-}} $ 具有强氧化性，则硫化氢气体通入 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}} $ 溶液中发生氧化还原反应： $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}+{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{S}↓+{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

$ ab $ 段是醋酸和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 反应，离子方程式： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，溶液中离子的总物质的量几乎不变，但溶液体积增大，离子浓度减小，故溶液导电能力减弱， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ bc $ 段为醋酸和一水合氨反应，生成了强电解质醋酸铵，离子方程式： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}\cdot {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ c $ 点时，一水合氨和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 均已反应完， $ cd $ 段加入醋酸溶液，醋酸为弱电解质，溶液中离子个数虽有增加，但是溶液体积也增大，离子浓度减小，导电能力下降， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；结合 $ {\rm \mathrm{C}} $ 项可知， $ d $ 点以后，加入醋酸溶液，醋酸为弱电解质，溶液中离子个数虽有增加，但是溶液体积也增大，离子浓度减小，导电能力下降， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

（1） 若 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 是弱酸，则均为 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的盐酸、 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中， $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中氢离子浓度小，和相同的锌反应时产生氢气的速率小，则装盐酸的试管上的气球比装 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液的试管上的气球鼓得快； $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 浓度越小，溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 越大，弱电解质部分电离，若 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 为弱酸，则 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中 $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+}) < c(\mathrm{H}\mathrm{X})=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，则乙同学的实验方案中说明 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 是弱电解质的理由是测得 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H} > 1} $ 。

（2） 在 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中加入 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液，酸的浓度增大，其电离程度减小，但 $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})} $ 、 $ {\rm c({\mathrm{X}}^{-})} $ 均增大， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；在 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中加入 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液， $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})} $ 减小， $ {\rm c({\mathrm{X}}^{-})} $ 增大， $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 的电离程度增大， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；在 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中加入 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液， $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})} $ 增大， $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 电离平衡逆向移动， $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 的电离程度和 $ {\rm c({\mathrm{X}}^{-})} $ 都减小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；在 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 溶液中加入 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{X}} $ 固体（可完全溶于水）， $ {\rm c({\mathrm{X}}^{-})} $ 增大， $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 电离平衡逆向移动， $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 的电离程度和 $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})} $ 都减小， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

（3） 已知室温时， $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液的电离度约为 $ 1\% $ ， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 的电离平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}=\dfrac{c({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})\cdot c({\mathrm{H}}^{+})}{c({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}\approx \dfrac{0.1×1\%×0.1×1{\%}}{0.1}=1×{10}^{-5}} $ ；加水稀释促进弱酸电离，等 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的两种一元酸溶液稀释相同倍数，酸越弱，稀释前后 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 变化幅度越小，则酸性： $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X} < {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ，同温度下，电离常数越小酸越弱，则 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{X}} $ 的电离平衡常数小于 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 的电离平衡常数。