第3章 第1节 第2课时 电离平衡常数（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学 选择性必修1（人教版2019 不定项版）

第2课时　电离平衡常数 课程标准 核心素养目标 1．认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡，了解电离平衡常数的含义。 2．根据电离平衡常数进行简单计算。 证据推理与模型认知：基于弱电解质的电离平衡，建构电离平衡常数模型，并能应用模型解释弱电解质在水溶液中发生的变化。 [对应学生用书P59] 一、电离平衡常数 1．概念 (1)与其他化学平衡类似，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。 2．表示方法 (1)一元弱酸和一元弱碱 一元弱酸和一元弱碱均一步电离，直接书写。例如，CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋的电离常数为Ka＝；NH3·H2O⇌NH＋OH－的电离常数为Kb＝。 (2)多元弱酸 多元弱酸的电离分步进行，各步电离常数依次用Ka1、Ka2等表示。例如： 第一步电离：H2CO3⇌HCO＋H＋的Ka1＝； 第二步电离：HCO⇌CO＋H＋的Ka2＝。 3．影响因素 影响因素 影响结果及分析 内因 弱电解质的结构及性质(主要因素) 相同条件下，弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)越强，电离常数越大 外因 温度(次要因素) 升高温度，电离常数增大 二、电离平衡常数的计算及应用 1．电离常数的计算 例如，25 ℃时，0.1 mol/L醋酸中，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。 2．电离常数的应用 (1)实验探究：比较CH3COOH与H2CO3的酸性强弱 实验操作 实验现象 有大量气泡产生 实验结论 酸性：CH3COOH＞(填“＞”或“＜”)H2CO3 Ka大小比较 Ka(CH3COOH)＞(填“＞”或“＜”)Ka1(H2CO3) (2)思考与讨论——镁条与等浓度、等体积盐酸、醋酸的反应 向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条，塞紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。 由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况。 ①等质量的镁分别与体积相同、物质的量浓度相同的盐酸和醋酸反应时，与盐酸反应的速率大(填“大”“小”或“相等”，下同)，与醋酸反应的速率小。 ②过量的镁分别与体积相同、物质的量浓度相同的盐酸和醋酸反应后，生成氢气的体积相等。 ◆拓展延伸 电离度(α) (1)电离度可反映弱电解质的电离程度，当弱电解质达到电离平衡时，已电离的溶质分子占原有溶质分子总数的百分率称为电离度，通常用α表示。 (2)计算表达式 α＝×100%，式中的分子、分母分别可用已电离的弱电解质的物质的量(或物质的量浓度)和弱电解质的起始物质的量(或物质的量浓度)来代替。 ◆名师点拨 (1)多元弱酸的各步电离常数的大小：Ka1＞Ka2＞Ka3＞…… (2)当Ka1≫Ka2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。 (3)多元弱碱的电离比较复杂，高中阶段一般不讨论多元弱碱的电离常数Kb1、Kb2等。 ◆要点图解 相同温度下，弱酸的酸性强弱与电离常数相对大小的关系可用下图表示： ◆拓展延伸 电离平衡常数的应用 (1)比较弱酸(或弱碱)酸性(或碱性)的相对强弱：相同温度下，等浓度弱酸(或弱碱)的电离常数越大，其酸性(或碱性)越强。 (2)计算弱电解质电离产生离子的浓度：根据电离平衡常数表达式，进行近似处理。 (3)比较弱酸酸根离子结合质子(H＋)的能力：相同条件下，酸性越弱，对应弱酸酸根离子结合质子(H＋)的能力越强。例如，电离平衡常数：HNO2＞CH3COOH＞HCN，则结合质子(H＋)能力：CN－＞CH3COO－＞NO。 [对应学生用书P61] 探究一　电离平衡常数及相关计算 乙酸(CH3COOH)也叫醋酸，是一种有机一元弱酸，为食醋主要成分，在人体内被氧化生成CO2和H2O。纯的无水乙酸(冰醋酸)是无色的吸湿性液体，其水溶液呈弱酸性且腐蚀性强，对金属有强烈腐蚀性，蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。 [问题设计] (1)已知25 ℃时，CH3COOH的Ka＝1.75×10－5。若初始时醋酸中CH3COOH的浓度为0.01 mol/L，则达到电离平衡时溶液中c(H＋)≈__________。 提示：4.2×10－4 mol/L 解析：0.01 mol/L CH3COOH溶液中： CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋，达到平衡时，近似：c(CH3COOH)≈0.01 mol/L，c(CH3COO－)≈c(H＋)，则有Ka＝，c2(H＋)