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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第一节 电离平衡
学习目标 核心素养
1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。
2.认识电解质在水溶液中存在电离平衡。
3.了解电离平衡常数的含义。 1.宏观辨识与微观探析:能从宏观的物质类别,确定电解质在溶液中的存在形式,解决实际问题。
2.变化观念与平衡思想:能从弱电解质的电离程度,建立平衡的思想,认识电离程度是可以调控的,并能初步学会用平衡移动的方法解决相关问题。
3.证据推理与模型认知:能从建立的电离平衡常数这一模型,解释一些反应的现象。
第一节 电离平衡
一、强电解质和弱电解质
1.实验探究
第一节 电离平衡
(1)观察HCl、CH3COOH在水中电离示意图
在稀溶液中,HCl全部电离生成H+和Cl-,不存在HCl分子;CH3COOH只部分生成CH3COO-和H+,存在CH3COOH分子。
H+和Cl-
HCl
CH3COO-和H+
第一节 电离平衡
(2)比较相同体积0.1 mol/L的盐酸和醋酸的pH、导电能力及与等量镁的反应
酸 0.1 mol/L盐酸 0.1 mol/L醋酸
pH大小 小 大
导电能力 强 弱
与镁条反应的现象 剧烈反应,镁条表面产生大量气泡 反应缓慢,镁条表面产生少量气泡
强
弱
产生大量
气泡
第一节 电离平衡
2.强电解质和弱电解质
(1)分类依据
根据电解质在水中的电离程度,将电解质分为强电解质和弱电解质。
(2)二者比较
电离程度
第一节 电离平衡
1.下表中物质的分类组合完全正确的是 ( )
选项 A B C D
强电解质 Ca(OH)2 H2SO4 BaSO4 HClO4
弱电解质 Mg(OH)2 CaCO3 HClO CH3COONH4
非电解质 SO2 Al H2O C2H5OH
答案 A
第一节 电离平衡
二、弱电解质的电离平衡
1.电解质电离的表示方法——电离方程式
(1)强电解质完全电离,用“”。
例:HClH++Cl-、Na2SO42Na++S
(2)弱电解质部分电离,用“”。
例:CH3COOHCH3COO-+H+、
NH3·H2ON+OH-
第一节 电离平衡
2.电离平衡的概念
在一定条件(如温度和浓度)下,弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到电离平衡状态。
相等
第一节 电离平衡
3.电离平衡的建立与特征
(1)开始时,v(电离)最大,而v(结合)为0。
(2)平衡的建立过程中,v(电离)>v(结合)。
(3)当v(电离)=v(结合)时,电离过程达到平衡状态。
最大
0
>
=
第一节 电离平衡
4.外界因素对电离平衡的影响
外界因素 影响结果
浓度 同一弱电解质的溶液,浓度越小,电离程度越大
温度 升高温度,电离平衡向电离的方向移动,电离程度增大
原因:弱电解质的电离是吸热过程
越大
电离
增大
吸热
第一节 电离平衡
2.下列电离方程式书写正确的是 ( )
A.H2SO42H++S
B.NH3·H2ON+OH-
C.H2CO3H2O+CO2↑
D.H2CO32H++C
答案 A
第一节 电离平衡
三、电离平衡常数
1.概念
(1)在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,溶液里各组分的浓度之间存在一定的关系。
(2)对于一元弱酸或一元弱碱来说,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数。
离子浓度
分子
第一节 电离平衡
2.表达式
(1)一元弱酸的电离常数(Ka)
例如,醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,则电离平衡常数表达式为Ka=。
CH3COOHCH3COO-+H+
第一节 电离平衡
(2)一元弱碱的电离常数(Kb)
例如,氨水中存在电离平衡:NH3·H2ON+OH-,则电离平衡常数表达式为Kb=。
(3)多元弱酸的电离常数(Ka1、Ka2等)
例如,碳酸溶液中存在电离平衡:H2CO3HC+H+、HCC+H+,则电离平衡常数表达式为Ka1=,Ka2=。
NH3·H2ON+OH-
H2CO3HC+H+、HCC+H+
第一节 电离平衡
3.影响因素
(1)电离常数首先由弱电解质的性质决定,不同弱电解质的电离常数不同。
(2)对于同一弱电解质的稀溶液来说,电离常数只与温度有关。
(3)对于同一种多元弱酸或弱碱,第一步电离常数远大于第二步电离常数,通常只考虑第一步电离。
4.电离常数的计算
例如,25 ℃时,0.1 mol/L醋酸溶液中,达到电离平衡时,c(H+)约为1×10-3 mol/L,则该温度下CH3COOH的电离常数Ka≈1×10-5。
弱电解质的性质