内容正文:
化学(加工制造类)
3.2弱电解质的解离平衡
主题三 溶液与水溶液中的离子反应
1.能从原子的结构和组成出发,初步
学习目标
与核心素养
【学习目标】
1.了解电解质的解离、强电解质和弱电解质,知道电解质水溶液的组成;
2.认识弱电解质在水溶液中存在解离平衡,了解弱电解质解离平衡的含义.
【核心素养】
1.通过弱电解质解离平衡的建立,培养学生变化观念与平衡思想等化学学科核心素养;
2.通过氨水解离的平衡移动实验以及解离常数的分析,培养学生现象观察与规律认知、变化观念与平衡思想等化学学科核心素养
创设情境,生成问题
半导体刻蚀技术中的湿式刻蚀使用的氢氟酸和磷酸是两种弱酸。
主要内容
强电解质和弱电解质
1
2
弱电解质的解离平衡
基础实验
按图3-2-1所示的装置安装好仪器,把等体积的浓度均为1 mol/L的盐酸、醋酸(CH3COOH,简写为HAc)溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液和氨水分别倒入5个烧杯中。接通电源,注意观察实验中各小灯泡的明亮程度。
一、强电解质与弱电解质
图 3-2-1 比较电解质溶液的导电能力
溶 液 HCl HAc NaOH NaCl NH3·H2O
小灯泡
明亮程度
表 3-2-1 小灯泡明亮程度记录
亮
亮
亮
暗
暗
一、强电解质与弱电解质
电解质在水溶液中之所以能够导电,是因为它们在溶液中发生了解离,产生了能够自由移动的离子,如图3-2-2所示。
图 3-2-2 电解质解离示意图
电解质:
凡是在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物
一、强电解质与弱电解质
例如,氯化氢、氢氧化钠、氯化钠在水溶液中,受水分子的作用发生解离,解离方程式为:
图 3-2-3 盐酸的解离示意图
能够全部解离的电解质。
强电解质:
(强酸、强碱和大多数盐类都是强电解质)
强酸、强碱和大多数盐类在水溶液里全部以离子形式存在,通常用“ ”表示完全解离。例如,上述HNO3、KOH的解离方程式为:
一、强电解质与弱电解质
弱电解质:
不能够全部解离的电解质。
(部分解离)
一、强电解质与弱电解质
弱酸、弱碱和水都是弱电解质
它们在溶液中只有少部分解离成离子,大部分仍以分子形式存在,通常用“ ”表示部分解离。例如,HAc、NH3·H2O的解离方程式为:
图 3-2-4 醋酸的解离示意图
二、弱电解质的解离平衡
向试管中均加入适量的0.1 mol/L氨水,滴入几滴酚酞试液,记录颜色;分别再向其中滴加少许氯化铵固体、稀硫酸溶液、氢氧化钠溶液,观察颜色变化并完成表3-2-2,思考其原因。
加入物 氯化铵固体 稀硫酸溶液 氢氧化钠溶液
氨水+
酚酞试液
表 3-2-2 颜色变化记录
红变浅
红变无色
更红
弱电解质溶于水时,部分解离出的阳离子和阴离子在溶液中互相碰撞,又重新结合成弱电解质分子。因此,弱电解质的解离过程是可逆的。以HAc的解离过程为例:
二、弱电解质的解离平衡
进行到一定程度时,HAc分子解离成H+的速率与H+、Ac-互相碰撞重新结合成HAc分子的速率相等,即达到解离平衡状态。与化学平衡类似,解离平衡也是一种动态平衡。化学平衡移动原理也适用于解离平衡。
解离常数:
醋酸的解离常数是1.79×10-5
硼酸的解离常数是5.8×10-10
弱酸的解离常数用Ka表示,弱碱的解离常数用Kb表示。若Ka或Kb值较大,说明该弱电解质较易解离。
二、弱电解质的解离平衡
从解离常数的大小可以看出弱电解质的相对强弱
电解质 化学式 解离常数 电解质 化学式 解离常数
醋酸 HAc Ka=1.79×10-5 氢氟酸 HF Ka=3.53×10-4
亚硝酸 HNO2 Ka=6.4×10-6 磷酸 H3PO4 Ka1=7.52×10-3
Ka2=6.23×10-8
Ka3=2.2×10-18
碳酸 H2CO3 Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11 硼酸 H3BO3 Ka=5.8×10-10
氢氰酸 HCN Ka=4.93×10-10 氨水 NH3·H2O Kb=1.79×10-5
常见的几种弱电解质的解离常数(25 ℃)
二、弱电解质的解离平衡
由此可见,弱电解质的解离常数反映了弱电解质解离能力的大小,即Ka或Kb值较大,说明该弱电解质较易解离。所以,从解离常数的大小可以比较弱电解质的相对强弱。
二、弱电解质的解离平衡
多元弱酸的解离是逐级进行的,每一级解离都有相应的解离平衡和解离常数,只是第二级解离比第一级解离困难得多。
知识拓展
【电解质与非电解质的区别】
电解质 非电解质
相同点 均为化合物
不同点 水溶液或熔融状态下
都能导电 水溶液和熔融状态都不能导电
本质区别 在水溶液里或熔融状态下自身都能发生解