《电离平衡(第二课时)》课件

《电离平衡（第二课时）》在实验室中，经常将酸进行稀释，需要知道稀释后酸的浓度和氢离子浓度。实验情景质疑在实验室中，经常将酸进行稀释，需要知道稀释后酸的浓度和氢离子浓度。实验情景质疑分别取1mL2mol/L盐酸和1mL2mol/L醋酸，均加水稀释到10mL，请问稀释后的溶液，酸的浓度和氢离子浓度分别为多少？

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/L0.2mol/L

问题分析：HCl完全电离酸的浓度与氢离子浓度相等HClH++Cl−

稀释前

2mol/LCH3COOHH++CH3COO−

稀释后

0.2mol/L0.2mol/L

问题分析：

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/LHCl完全电离酸的浓度与氢离子浓度相等CH3COOH部分电离酸的浓度与氢离子浓度不相等？HClH++Cl−任务一研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小。写出醋酸的电离方程式，并写出该电离方程式的平衡常数表达式。【写一写】写出醋酸的电离方程式，并写出该电离方程式的平衡常数表达式。【写一写】K＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数。CH3COOHH++CH3COO−通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离常数。醋酸的电离常数表达式一水合氨的电离常数表达式Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)Kb＝c(NH)·c(OH−)c(NH3·H2O)+4NH3·H2ONH+OH−+4CH3COOHH++CH3COO−在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.2mol·L−1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10−3mol·L−1，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数（Kb）。【练一练】NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)0.200NH3·H2ONH+OH−+4NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)0.2001.7×10−30.2

−1.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−3NH3·H2ONH+OH−+4NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)0.2001.7×10−30.2

−1.7×10−3c(NH3·H2O)＝(0.2−1.7×10−3)

mol·L−1

≈0.2mol·L−11.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−3NH3·H2ONH+OH−+4NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)0.2001.7×10−30.2

−1.7×10−3c(NH3·H2O)＝(0.2−1.7×10−3)

mol·L−1

≈0.2mol·L−11.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−3＝(1.7×10−3)·(1.7×10−3)0.2≈1.4×10−5该温度下电离程度小NH3·H2ONH+OH−+4c(NH3·H2O)Kb＝c(NH

)·c(OH−)+4进一步计算该温度下，有多少比例的NH3·H2O发生了电离：已电离弱电解质分子数原弱电解质分子数×100%＝1.7×10−3×V(溶液)0.2×V(溶液)×100%＝0.85%该温度下电离程度小任务二研究影响电离常数大小的因素。类比化学平衡常数，对于给定的化学反应，化学平衡常数大小通常与温度相关。电离常数大小受温度影响推测温度20℃24℃pH3.053.03

pH计测定不同温度下0.05mol/L醋酸的pH，实验结果如下表所示：Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)分子变大分母变小升高温度电离平衡正向移动电离常数大小受温度影响温度20℃24℃pH3.053.03证实

pH计测定不同温度下0.05mol/L醋酸的pH，实验结果如下表所示：Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)分子变大分母变小升高温度电离平衡正向移动【想一想】已知25℃时，相同浓度的CH3COOH溶液与HCN溶液相比较，CH3COOH溶液酸性相对更强。你能比较该温度下CH3COOH、HCN电离常数的大小吗？CH3COOH＞HCN酸性：电离常数由物质本性决定Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)Ka＝c(CN−)·c(H+)c(HCN)Ka(CH3COOH)＞Ka(HCN)CH3COOHH++CH3COO−HCNH+

+CN−影响因素【小结】

（2）外因：同一弱电解质的稀溶液，

只受温度影响（1）内因：由物质本性决定电离常数表达式电离常数如CH3COOH在25℃时Ka为1.75×10-5，0℃时Ka为1.65×10-5

室温时可以不考虑，温度对电离常数的影响。任务三讨论电离常数有哪些具体应用。CH3COOH的电离常数（25℃）＝1.75×10−5＝6.2×10−10CH3COOH＞HCN酸性：Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)Ka＝c(CN−)·c(H+)c(HCN)相同温度下，直接比较弱电解质的相对强弱HCN的电离常数（25℃）教科书附录II【查一查】某些弱电解质的电离常数（25℃）HClOHFHNO2教科书附录II酸性：HF＞HNO2＞HClO【查一查】某些弱电解质的电离常数（25℃）HClOHFHNO24.0×10−86.3×10−45.6×10−4【想一想】若将0.1mol/L醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的

，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？12【想一想】若将0.1mol/L醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的

，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？稀释后，醋酸电离程度变大，平衡正向移动。对于同一弱电解质，通常溶液中弱电解质的浓度越小，离子间结合成分子的机会越少，电离程度越大。判断依据112判断依据2借助电离常数进行判断CH3COOHCH3COO−

+H+Q＝c(H+)2·c(CH3COO−)2c(CH3COOH)2＝Ka2

＜Ka

加水稀释，电离平衡向电离的方向移动Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)【想一想】Ka＝1.75×10−5（25℃）查阅教科书附录IICH3COOH电离常数CH3COOHH++CH3COO−

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/LCH3COOH部分电离酸的浓度与氢离子浓度不相等？计算过程如下：起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)假设25℃，0.2mol/L醋酸溶液中，c(H+)＝xmol/LCH3COOHH++CH3COO−0.200xxxx0.2

−xxc(CH3COOH)＝(0.2−x)mol·L−1

≈0.2mol·L−1Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)＝x·x0.2≈1.75×10−5起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)CH3COOHH++CH3COO−0.200xxxx0.2−xxc(CH3COOH)＝(0.2−x)mol·L−1

≈0.2mol·L−1c(H+)＝x

＝0.00187mol/L进一步分析：CH3COOHH++CH3COO−

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/L类比上述计算方法0.00187

mol/L0.00591

mol/L进一步分析：CH3COOHH++CH3COO−

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/L类比上述计算方法稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的0.00187

mol/L0.00591

mol/L稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的1103.210进一步分析：CH3COOHH++CH3COO−

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/L类比上述计算方法稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的稀释过程中，醋酸电离平衡正向移动平衡移动只能削弱反应条件的影响0.00187

mol/L0.00591

mol/L稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的1103.210（1）比较弱电解质的相对强弱（2）借助Q与K的关系，判断电离平衡移动方向（3）计算相关粒子的浓度电离常数【小结】

影响因素表达式电离常数作用意义CO2、H2CO3？小孩大哭过后，容易出现抽抽搭搭，停不下来、喘不上气，或者手脚僵硬的情况。多元弱酸、多元弱碱的电离1.多元弱酸或多元弱碱在水中的电离是分步的。H2CO3是二元弱酸，H2CO3的电离方程式为：H2CO3H++HCOHCOH++CO−3−32−32.多元弱酸或多元弱碱每一步都有电离常数，

通常用Ka、Ka或Kb、Kb加以区分。25℃时，H2CO3的两步电离常数表达式为：c(H+)·c(HCO

)c(H2CO3)Ka＝−3c(H+)·c(CO

)c(HCO

)Ka

＝2−3−3H2CO3H++HCOHCOH++CO2−3−3−3121122

比较多元弱酸的各步电离常数可以发现，Ka

＞Ka

＞Ka

……当Ka

Ka

时，计算多元弱酸中的c(H+)，或比较多元弱酸酸性的相对强弱时，通常只考虑第一步电离。25℃时，H2CO3的两步电离常数分别为：＝4.4×10－7c(H+)·c(HCO

)c(H2CO3)Ka＝−3＝4.7×10－11c(H+)·c(CO

)c(HCO

)Ka

＝2−3−312＞＞12312多元弱碱的情况与多元弱酸类似。

人体血液的pH需维持在7.35~7.45。当pH＜7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。已知人体血液中存在如下平衡：H2O+CO2

H2CO3H++HCO−3【想一想】小孩大哭后出现的生理症状，与上述平衡相关，是随着哭泣，呼出大量CO2，平衡状态改变后，发生了轻微碱中毒。

人体血液的pH需维持在7.35~7.45。当pH＜7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。已知人体血液中存在如下平衡：H2O+CO2

H2CO3H++HCO−3【想一想】出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？

人体血液的pH需维持在7.35~7.45。当pH＜7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。已知人体血液中存在如下平衡：H2O+CO2

H2CO3H++HCO−3【想一想】分析问题的化学本质直接吸入大量CO2合理吗？H2O+CO2

H2CO3H++HCO−3需要控制条件，使上述平衡正向移动分析问题的化学本质需要控制条件，使上述平衡正向移动可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度。及时就医。H2O+CO2

H2CO3H++HCO−3【实验】向盛有2mL0.1mol/L醋酸的试管中加入等浓度Na2CO3溶液，观察现象。【实验】向盛有2mL0.1mol/L醋酸的试管中加入等浓度Na2CO3溶液，观察现象。【想一想】根据试管中产生大量气泡的现象，能否推测出CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka

的大小？1【想一想】根据试管中产生大量气泡的现象，能否推测出CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka

的大小？反应本质：2CH3COOH+Na2CO3

2CH3COONa+H2O+CO2↑酸性：CH3COOH＞H2CO3

实验结论：Ka(CH3COOH)＞Ka(H2CO3)查阅教科书附录IICH3COOHKa＝1.75×10−5（25℃）H2CO3

Ka＝4.5×10−7（25℃）111进一步分析：为什么通常需要相对强酸提供H+？CH3COOH+COHCO+CH3COO−2−3−3进一步分析：为什么通常需要相对强酸提供H+？CH3COOH+COHCO+CH3COO−2−3−3K＝c(HCO)−3·c(CH3COO−)c(CO)·c(CH3COOH)2−3K＝c(HCO)−3·c(CH3COO−)c(CO)·c(CH3COOH)2−3·c(H+)·c(H+)＝K(CH3COOH)Ka(H2CO3)外加酸酸性越强，K越大，反应越有利2认识电离平衡的基本角度【总结】

宏观层面物质反应平衡微观层面粒子的种类粒子的数量粒子间的相互作用弱电解质的生成可使体系中离子浓度减小粒子间存在平衡及移动电离平衡定性定量K任务一强电解质、弱电解质的比较[问题探究]1.BaCO3难溶于水,所以属于弱电解质。该说法对吗?答案

不对;尽管BaCO3在水中的溶解度很小,但溶于水的部分能够全部电离,所以BaCO3属于强电解质。3.强、弱电解质的本质区别是什么?答案

强、弱电解质的本质区别是在水中的电离程度不同,强电解质全部电离,弱电解质部分电离且在水溶液中存在电离平衡。4.电解质一定能导电,导电的一定是电解质。该说法对吗?答案

不对;电解质不一定能导电,导电的也不一定为电解质。原因:电解质导电是有条件的;有些单质、混合物也能导电,这些物质既不是电解质也不是非电解质。[深化拓展]强、弱电解质的比较电解质类型强电解质弱电解质定义在水溶液中能够全部电离的电解质在水溶液中只能部分电离的电解质电离程度全部电离部分电离电解质在溶液中的存在形式只存在电解质电离产生的阴、阳离子,不存在强电解质分子存在大量电解质分子,存在少量弱电解质分子电离产生的离子电离过程不可逆,强电解质全部电离,电离方程式用“===”连接可逆,存在电离平衡,电离方程式用“”连接[素能应用]典例1下列关于强、弱电解质的叙述正确的是(

)A.强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物B.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物C.强电解质的水溶液中无溶质分子,弱电解质的水溶液中有溶质分子D.强电解质的导电能力强,弱电解质的导电能力弱答案

C解析

A项,HCl、HNO3是强电解质,但属于共价化合物,A错误;B项,BaSO4、CaCO3为强电解质,尽管它们难溶于水,但它们溶于水的部分是全部电离的,B错误;D项,若强电解质溶液的浓度很小,其导电能力也会很弱,D错误;C项,强电解质在水溶液中全部电离为离子,不存在溶质分子,而弱电解质在水溶液中只能部分电离,溶液中还存在溶质分子,C正确。(1)强电解质和弱电解质的分类依据是在水溶液中是否全部电离,全部电离的电解质是强电解质,部分电离的电解质是弱电解质。(2)常见的强电解质有强酸(H2SO4、HNO3、HClO4、HCl、HBr、HI等)、强碱[KOH、NaOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等]、大部分盐。(3)电解质的强弱与其溶液的导电性没有直接关系,强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液的导电性强。(4)电解质的强弱与物质的溶解性没有关系,只要溶解到水中的部分全部电离就是强电解质。比如CH3COOH易溶于水,但溶于水后只能部分电离,所以CH3COOH是弱电解质;BaSO4难溶于水,但溶于水的部分全部电离,所以BaSO4是强电解质。变式训练1现有以下物质:①硫酸铜晶体②碳酸钙固体③纯磷酸④硫化氢⑤三氧化硫⑥金属镁⑦石墨⑧固态苛性钾⑨氨水⑩熟石灰固体。(1)属于强电解质的是

(填序号,下同)。

(2)属于弱电解质的是

。

(3)属于非电解质的是

。

(4)既不是电解质,又不是非电解质的是

。

(5)能导电的是

。

答案

(1)①②⑧⑩

(2)③④

(3)⑤

(4)⑥⑦⑨(5)⑥⑦⑨解析

(1)强电解质是溶于水全部电离的电解质,故①②⑧⑩是强电解质。(2)③④是溶于水部分电离的电解质,属于弱电解质。(3)⑤属于化合物,它的水溶液虽然能导电,但并不是它自身电离使溶液导电,所以是非电解质。(4)⑥⑦都是单质,⑨是混合物,它们既不是电解质也不是非电解质。(5)⑥⑦中均有能够自由移动的电子,⑨中有自由移动的离子,都能导电。任务二电离平衡的影响因素[问题探究]1.向100mL0.1mol·L-1醋酸溶液中加水稀释,醋酸的电离程度怎样变化?H+的物质的量怎样变化?H+浓度怎样变化?答案

加水稀释时,CH3COOH的电离平衡向右移动,电离程度增大,H+的物质的量增大,H+的浓度减小。2.向醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,醋酸的电离程度怎样变化?H+浓度怎样变化?答案

向醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,增大了CH3COO-浓度,CH3COOH的电离平衡向左移动,电离程度减小,H+浓度减小。[深化拓展]外界条件对电离平衡的影响电离平衡的移动符合勒夏特列原理,达到平衡时,离子浓度相当于可逆反应中生成物的平衡浓度,电解质分子浓度相当于可逆反应中反应物的平衡浓度,外界条件对其影响可归纳为:(1)浓度:对于同一弱电解质,浓度越大,电离程度越小;浓度越小,电离程度越大,即对溶液加水稀释时,电离平衡向着电离的方向移动。(2)温度:由于弱电解质的电离过程一般是吸热的,升高温度,电离平衡向着电离的方向移动。(3)同离子效应:在弱电解质溶液中加入与弱电解质电离产生相同离子的强电解质,电离平衡将向电离的反方向移动。(4)化学反应: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反应的物质,电离平衡将向电离的方向移动。以CH3COOHCH3COO-+H+为例:当外界条件(如浓度、温度等)发生变化时,电离平衡就会发生移动。弱电解质的电离平衡移动遵循化学平衡移动原理。影响因素平衡移动方向n(H+)c(H+)c(CH3COO-)KpH导电能力升温(不考虑挥发)右增大增大增大增大减小增强加冰醋酸右增大增大增大不变减小增强加入其他物质CH3COONa固体左减小减小增大不变增大增强通HCl气体左增大增大减小不变减小增强NaOH固体右减小减小增大不变增大增强加水稀释右增大减小减小不变增大减弱[素能应用]典例2现有0.1mol·L-1氨水10mL,加蒸馏水稀释到1L后,下列变化中正确的是(

)①电离程度增大②c(NH3·H2O)增大③

数目增多④c(OH-)增大⑤导电性增强A.①②③

B.①③⑤C.①③⑥

D.②④⑥答案

C用化学平衡理论分析电解质的电离平衡问题时,考虑的主要影响因素有稀释、改变温度、加入含有相同分子或离子的物质、发生化学反应等,在分析此类问题时应注意以下两点:(1)平衡向“削弱”这种改变的方向移动,移动结果不能“抵消”或“超越”这种改变。(2)加水稀释有利于电离,但是离子浓度降低,因为溶液体积增大程度大于离子增多程度。变式训练20.1mol·L-1CH3COOH溶液中存在电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+。加水稀释或加入少量CH3COONa晶体时,都会引起(

)A.溶液的酸性减弱B.CH3COOH电离程度变大C.溶液的导电能力减弱D.溶液中c(CH3COO-)减小答案

A任务三有关电离常数的计算[问题探究]1.两种酸HA与HB的电离常数分别为K1、K2,若K1<K2,能说明两者酸性的强弱吗?答案

可以。对于组成相似的弱酸,电离常数越大,酸性越强,故酸性:HB>HA。(1)H+的浓度:H2A

H2B。

(2)酸根离子的浓度:c(A2-)

c(B2-)。

(3)酸分子的浓度:c(H2A)

c(H2B)。

(4)溶液的导电能力:H2A

H2B。

答案

(1)>

(2)>

(3)<

(4)>解析

H2A和H2B都是二元弱酸,二元弱酸的电离分两步,第一步比第二步电离程度大得多,溶液的酸性(或H+浓度)、酸式酸根离子的浓度、酸分子的浓度、溶液的导电能力均由第一步电离决定。同温、同浓度的H2A、H2B溶液,H2A的第一步电离常数大于H2B的第一步电离常数,故H+浓度是H2A>H2B,酸分子的浓度是c(H2A)<c(H2B),溶液导电能力是H2A>H2B。酸根离子A2-、B2-的浓度取决于两酸的第二步电离,H2A的第二步电离常数大于H2B的第二步电离常数,故c(A2-)>c(B2-)。[深化拓展]有关电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例)(1)已知起始时c(HX)和电离产生的c(H+),求电离平衡常数。

HX

H+

+

X-起始: c(HX) 0

0平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(X-)(2)已知起始时c(HX)和电离平衡常数,求溶液中c(H+)。

HX

H+

+

X-起始: c(HX) 0 0平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(X-)[素能应用]典例325℃时,在0.5L0.2mol·L-1的HA溶液中,有0.001mol的HA电离。(1)求该温度下HA的电离常数。(2)计算25℃时,0.1mol·L-1的该酸溶液中的c(H+)。答案

(1)2.02×10-5(2)1.42×10-3mol·L-1解析

(1)由题意可得:

HA

H+

+

A-起始物质的量/mol

0.1

0

0已电离物质的量/mol

0.001

0.001

0.001平衡时物质的量/mol

0.099

0.001

0.001变式训练3某酸HX是一种弱酸,25℃时电离常数Ka=4×10-4。(1)写出该酸的电离常数表达式:Ka=

。

(2)25℃时,往HX溶液中加入1mol·L-1的盐酸,能

(填“抑制”或“促进”)HX的电离,Ka值将

(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)若HX的起始浓度为0.010mol·L-1,则平衡时c(H+)=

[提示:因Ka很小,平衡时的c(HX)仍可近似为0.010mol·L-1]。

任务四一元强酸与一元弱酸的比较[问题探究]1.等浓度的盐酸和醋酸溶液中,哪种溶液中的氢离子浓度大?答案

盐酸中的H+浓度大。2.取等体积氢离子浓度相等的盐酸和醋酸,两溶液中溶质的物质的量浓度有怎样的大小关系?加入足量金属锌完全反应,产生H2的物质的量有怎样的大小关系?答案

氢离子浓度相等的盐酸和醋酸,醋酸的浓度大。等体积的两种酸与足量锌反应,醋酸产生H2的物质的量大。[深化拓展]一元强酸和一元弱酸在溶液中的电离程度不同,一元强酸在溶液中完全电离,