高中化学 专题3 第一单元 第2课时 电离平衡常数和水的离子积学案 苏教版选修4.doc

第2课时电离平衡常数和水的离子积学习目标定位1.知道电离平衡常数的意义，会书写电离平衡常数的表达式。2.熟悉水的电离平衡及其影响因素，知道水的离子积常数的表达式及其应用。1将下列()中的物质与()、()中的物质类型用短线连接起来。2醋酸是一种弱酸，请回答下列问题。(1)醋酸的电离方程式是ch3coohhch3coo，其化学平衡常数表达式是k。(2)若将少量盐酸加入醋酸溶液中，醋酸的电离平衡向左移动，溶液中c(h)变化是增大。(3)若将少量氢氧化钠固体加入醋酸溶液中，醋酸的电离平衡向右移动，溶液的ph变化是增大。(4)将足量的醋酸加入到碳酸钠溶液中，观察到的现象是溶液中有无色气体产生，反应的离子方程式是2ch3coohco=co2h2o2ch3coo，此实验可说明醋酸的酸性比碳酸强。探究点一电离平衡常数1电离平衡与化学平衡类似，请你根据化学平衡常数的表达式，推断写出弱电解质abab的电离平衡常数(简称电离常数)的表达式k。2一元弱酸的电离常数用ka表示，一元弱碱的电离常数用kb表示。ch3cooh的电离常数的表达式是ka，nh3h2o的电离常数的表达式是kb。3根据电离常数的表达式分析判断，电离常数k值越大，表示该弱电解质越容易电离，所对应的弱酸的酸性相对较强(或弱碱的碱性相对较强)。4弱电解质的电离除用电离平衡常数衡量外，还可用电离度表示弱电解质电离程度的大小。弱电解质的电离度可表示为100%电离度与电离平衡常数虽然均可表示弱电解质的电离情况，但又有区别。在一定温度下，弱电解质的电离平衡常数与弱电解质溶液的初始浓度无关，而电离度与初始浓度有关。一般而言，弱电解质溶液的浓度越大，电离度越小；弱电解质溶液的浓度越小，电离度越大。归纳总结(1)电离平衡常数是指一定温度下，弱电解质达到电离平衡时，弱电解质电离生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度之比(为一常数)，简称电离常数，用k表示。电离常数与浓度无关，只与温度有关。由于电离是吸热的，所以电离平衡常数随着温度的升高而增大。(2)电离常数的意义：根据电离常数大小，可以判断弱电解质的相对强弱，k值越大，离子浓度越大，即表示该电解质越强。所以从ka或kb的大小，可以判断弱酸和弱碱的相对强弱。活学活用1在25 时，相同浓度的hf、ch3cooh和hcn(氢氰酸)溶液，它们的电离平衡常数分别是7.2104、1.8105、4.91010，其中，氢离子的浓度最大的是_，未电离的溶质分子浓度最大的是_。答案hfhcn解析一定温度下，当溶液的浓度一定时，c(h)随电离常数的增大而增大。题中k(hf)k(ch3cooh)k(hcn)，故hf溶液中氢离子浓度最大，余下的未电离的hf分子最少，而hcn溶液中未电离的hcn分子浓度最大。探究点二水的离子积1水是一种极弱的电解质，极难电离。(1)水的电离方程式是h2oh2oh3ooh或简写为h2ohoh。(2)水的电离常数表达式是k。(3)请你根据水的电离常数表达式，推导写出水的离子积常数的表达式kwc(h)c(oh)。特别提示kw表达式的推导水的电离平衡常数k，则c(h)c(oh)kc(h2o)。从实验可知，在25 时1 l纯水中只有1107 mol h2o电离，电离前后h2o的物质的量几乎不变，因此c(h2o)可视为常数，k也为一常数，所以kc(h2o)必然也为常数，用kw表示，因此有c(h)c(oh)kw。(4)常温下，水的离子积常数kw1.01014，则纯水中c(h)是1.0107_moll1；若某酸溶液中c(h)1.0104 moll1，则溶液中c(oh)为1.01010_moll1。(5)分析下列条件的改变对水的电离平衡h2ohoh的影响，并填写下表：改变条件电离平衡溶液中c(h)溶液中c(oh)ph溶液的酸碱性kw升高温度右移增大增大减小中性增大加入酸左移增大减小减小酸性不变加入碱左移减小增大增大碱性不变加入活泼金属(如na)右移减小增大增大碱性不变2.弱电解质的电离(1)弱电解质的电离是一个吸热过程。升高温度会使电离平衡向电离方向移动，电离平衡常数随之增大。(2)弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映弱酸、弱碱的相对强弱。当弱电解质浓度相同时，电离平衡常数越大，弱电解质的电离程度就越大。(3)多元弱酸的分步电离，h2co3、h3po4等多元弱酸在水溶液中分步电离，每步电离都有相应的电离平衡常数，如h2co3hhco，hcohco，所以ka1，ka2，一般情况下多步电离时电离平衡常数相差较大。各级电离平衡常数的大小关系是ka1_ka2ka3，所以其酸性主要决定于第一步电离。归纳总结(1)水的离子积常数kwc(h)c(oh)kw只与温度有关，温度升高，kw增大。常温时，kw1.01014，不仅适用于纯水，还适用于酸碱的稀溶液。不同溶液中，c(h)、c(oh)可能不同，但任何溶液中由水电离出的c(h)与c(oh)总是相等的。(2)外界条件对水的电离平衡的影响因水的电离是吸热过程，故温度升高，会促进水的电离，c(h)、c(oh)都增大，水仍呈中性。外加酸或碱，水中c(h)或c(oh)增大，会抑制水的电离，水的电离程度减小，kw不变。(3)加入了活泼金属，可与水电离产生的h直接发生置换反应，产生h2，使水的电离平衡向右移动。活学活用2下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是()a因为水的离子积常数的表达式是kwc(h)c(oh)，所以kw随溶液中c(h)和c(oh)的变化而变化b水的离子积常数kw与水的电离平衡常数k是同一个物理量c水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化d水的离子积常数kw与水的电离平衡常数k是两个没有任何关系的物理量答案c解析水的离子积常数kwkc(h2o)。一定温度下k和c(h2o)都是不变的常数，所以kw仅仅是温度的函数。水的离子积常数的表达式是kwc(h)c(oh)，但是只要温度一定，kw就是不变的常数。溶液中h的浓度变大，oh的浓度就变小，反之亦然。325 时，水的电离达到平衡：h2ohohh0，下列叙述正确的是()a向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(oh)降低b向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(h)增大，kw不变c向水中加入少量ch3cooh，平衡逆向移动，c(h)降低d将水加热，kw增大，ph不变答案b解析本题考查外界条件对水的电离平衡的影响。解答时要先分析清楚水的电离平衡的移动方向，然后再讨论c(h)、c(oh)或kw的变化。向水中加入稀氨水，c(oh)增大，平衡逆向移动，c(h)减小，a项不正确；向水中加入少量固体nahso4：nahso4=nahso，c(h)增大，但kw不变，b项正确；向水中加入少量ch3cooh后，使水的电离平衡逆向移动，c(oh)减小，c(h)增大，c项不正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，c(h)、c(oh)均增大，kw增大，ph减小，但仍呈中性，d项不正确。1下列说法正确的是()a水的电离方程式：h2o=hohb升高温度，水的电离程度增大c在naoh溶液中没有hd在hcl溶液中没有oh答案b解析水是极弱电解质，只有少部分电离，应用“”表示，故a错；水的电离是吸热的，所以升高温度，电离程度增大，b正确；在naoh溶液中c(oh)c(h)，在hcl溶液中c(oh)c(h)，在酸、碱溶液中都存在h和oh，所以c、d项错误。2下列说法正确的是()a电离平衡常数受溶液浓度的影响b电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱cka大的酸溶液中c(h)一定比ka小的酸溶液中的c(h)大dh2co3的电离常数表达式：k答案b解析电离平衡常数是温度的函数，与溶液浓度无关，所以a项错误；电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱，故b项正确；酸中c(h)既跟酸的电离常数有关，还跟酸的浓度有关，所以c项错误；d项中碳酸是分步电离的，第一步电离常数表达式为k1，第二步电离常数表达式为k2，故d项错误。3某温度下纯水中c(h)2107 moll1，则此时c(oh)_；该温度下向纯水中加盐酸使c(h)5106 moll1，则此时c(oh)_。答案2107 moll18109 moll1解析纯水中c(h)c(oh)，则c(oh)2107 moll1；由于c(h)c(oh)2107 moll1，则kw41014，那么加入盐酸后，c(oh) moll18109 moll1。4从下列试剂中选择实验所需的物品，你_(填“能”或“不能”)区分0.1 moll1的硫酸和0.01 moll1的硫酸。若能，简述操作过程_。紫色石蕊试液酚酞试液甲基橙试液蒸馏水bacl2溶液ph试纸答案能用玻璃棒分别蘸取两种溶液点在两张ph试纸上，与标准比色卡比较其ph，ph较大的为0.01 moll1的硫酸5下表是常温下某些一元弱酸的电离常数：弱酸hcnhfch3coohhno2电离常数6.210106.81041.81056.4106则0.1 moll1的下列溶液中，ph最小的是()ahcn bhfcch3cooh dhno2答案b解析电离平衡常数越大，电离程度越大，同浓度时电离产生的c(h)越大，ph越小。基础过关一、水的离子积的应用1如果25 时，kw1.01014，某温度下kw1.01012。这说明()a某温度下的电离常数较大b前者的c(h)较后者大c水的电离过程是一个放热过程dkw和k(水的电离常数)无直接关系答案a解析由kw导出过程可知，kw和k是有直接关系的两个量kwkc(h2o)。2水的电离过程为h2ohoh，在25 时，水的离子积kw11014，在35 时，水的离子积kw(35 )2.11014，则下列叙述正确的是()ac(h)随着温度的升高而降低b35 时，c(h)c(oh)的操作是()a向水中投入一小块金属钠b将水加热煮沸c向水中通入二氧化碳气体d向水中加食盐晶体答案c解析钠和水反应生成氢气促进水的电离，使溶液中的c(h)c(oh)。6向纯水中加入少量nahso4，在温度不变时，溶液中()ac(h)/c(oh)增大bc(h)减小c水中c(h)与c(oh)的乘积增大dc(oh)增大答案a解析水中存在电离平衡：h2ohoh，加入nahso4，c(h)增大，c(oh)减小，c(h)c(oh)不变，c(h)/c(oh)增大。7将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是()a水的离子积变大、ph变小、呈酸性b水的离子积不变、ph不变、呈中性c水的离子积变小、ph变大、呈碱性d水的离子积变大、ph变小、呈中性答案d解析水的电离是一个吸热过程，高温有利于其电离，c(h)增大，c(oh)增大，所以其离子积增大，ph减小，但是促进电离后c(h)和c(oh)同时增大，所以纯水仍呈中性，选d。三、电离平衡常数8已知25 下，醋酸溶液中各微粒存在下述关系：k1.75105下列有关说法可能成立的是()a25 条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，k8105b25 条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，k2104c标准状况下，醋酸溶液中k1.75105d升高到一定温度，k7.2105答案d解析醋酸溶液中存在如下电离平衡：ch3coohch3cooh，在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时，弱电解质电离出的离子的浓度之积跟溶液中未电离的分子浓度的比值是一个常数，这个常数叫做电离常数。由此可知题中k为醋酸电离常数的表达式，由于电离常数不随浓度变化而变化，只随温度变化而变化，所以排除a、b两项；醋酸的电离是吸热的，所以升高温度，k增大，降低温度，k减小。标准状况下(0 )，温度低于25 ，则k小于1.75105，所以c项错误；正确答案为d项。9已知下面三个数据：7.2104、4.6104、4.91010分别是下列有关的三种酸的电离常数，若已知下列反应可以发生：nacnhno2=hcnnano2nacnhf=hcnnafnano2hf=hno2naf。由此可判断下列叙述中不正确的是()ak(hf)7.2104bk(hno2)4.91010c根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为hfhno2hcndk(hcn)k(hno2)hno2hcn。由此可判断k(hf)k(hno2)k(hcn)，其对应数据依次为k(hf)7.2104，k(hno2)4.6104，k(hcn)4.91010。能力提升100.1 moll1的h2s溶液中存在着电离平衡h2shhs；hss2h。下列叙述中错误的是()a从阴离子hs电离出h比从h2s电离出h更难bh2s电离出的h会抑制hs的电离c溶液中c(h)与c(hs)接近于相等且c(h)略大于c(hs)d溶液中c(h)2c(s2)答案d解析明确多元弱酸的电离是分步的，且第一步电离大于第二步电离，从电离常数看k1k2，所以a正确；第一步电离出的h，对其第二步电离有抑制作用，b正确；溶液中第一步电离产生的c(h)与c(hs)相等，但c(h)来源于三部分：硫化氢的第一步电离、第二步电离及水电离出的氢离子，只是因为硫化氢的第一步电离程度最大，所以c正确，由此也说明d是错误的。11在水的电离平衡中，c(h)和c(oh)的关系如图所示：(1)a点水的离子积为11014，b点水的离子积为_。造成水的离子积变化的原因是_。(2)100 时，若向溶液中滴加盐酸，能否使体系处于b点位置？为什么？(3)100 时，若盐酸中c(h)5104 moll1，则由水电离产生的c(h)是多少？答案(1)11012水的电离吸热，温度升高，水的电离程度增大，即离子积增大(2)否，在盐酸中c(h)c(oh)，所以不可能处于b点。(3)2109 moll1拓展探究12下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25 )。酸电离方程式电离平衡常数kch3coohch3coohch3cooh1.76105h2co3h2co3hhco hcohcok14.4107 k24.71011h2sh2shhshshs2k11.3107 k27.11015h3po4h3po4hh2po h2pohhpo hpohpok17.1103 k26.3108 k34.201013回答下列问题：(1)当温度升高时，k值_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)在温度相同时，各弱酸的k值不同，那么k值的大小与酸性的相对强弱有何关系？_。(3)若把ch3cooh、h2co3、hco、h2s、hs、h3po4、h2po、hpo都看作是酸，其中酸性最强的是_，最弱的是_。(4)多元弱酸是分步电离的，每一步都有相应的电离平衡常数，对于同一种多元弱酸的k1、k2、