3.1.2 电离平衡常数-2024-2025学年高二化学教学优选课件（人教版2019选择性必修1）

高中化学选择性必修1( 第三章 水溶液中的离子平衡 第一节 电离平衡 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） H3PO4 H2SO3 HF HNO2 HCOOH CH3COOH H2CO3 H2S HCN 怎样定量地比较弱电解质的相对强弱? 电离程度相对大小怎么比较？ 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 二 第2课时 电离平衡常数 1.构建电离平衡常数模型，并能应用模型解释弱电解质在水中发生的变化。 2.利用电离平衡常数相对大小关系，建立判断强弱电解质和“强酸制弱酸”的思维模型。 高中化学选择性必修1( 学 习 目 标 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 01 电离平衡常数 高中化学选择性必修1( PART 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.1 电离平衡常数的概念与表示方法 1．含义：在一定条件下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积，与溶液中未电离的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，用K表示。弱酸和弱碱的电离常数分别用Ka和Kb表示. 2．表示方法： (1)一元弱酸HA的电离常数：根据HA H＋＋A－， Ka= c ( H+) .c( A-) c(HA) (2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOH B＋＋OH－， Kb= c ( B+).c( OH- ) c(BOH) c(A -）、 c(B十）、 c(HA）和c(BOH） 均为达到电离平衡后各粒子在溶液中的浓度值 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 5 1.1 电离平衡常数的概念与表示方法 (3)多元弱酸、多元弱碱的电离常数 多元弱酸的电离是分步进行的，每一步各有电离常数，通常用Ka1、Ka2 、Ka3或Kb1、Kb2 、Kb3等来分别表示。 H3PO4 ⇌H+ + H2PO4- 如： Ka1 =6.9×10-3 H2PO4- ⇌ H+ + HPO42- Ka2 =6.2×10-8 HPO42- ⇌ H+ + PO43- Ka3 =4.8×10-13 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 6 1.1 电离平衡常数的概念与表示方法 3．特点： (1)电离平衡常数与浓度无关，只与温度有关，升高温度，K 值增大。 (2)多元弱酸的各级电离常数逐渐减小。 多元弱酸各步电离常数大小比较：K1>>K2>>K3,因此多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定的 （记住：分步进行，一步定性）。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 7 试写出氢硫酸的电离方程式以及对应的电离常数表达式 注意：多元弱酸（弱碱）的电离是分步进行的，每一步各有电离常数，通常用K1 K2 K3等来分别表示。 且：K1>>K2>>K3。 多元弱酸（或弱碱）的酸性（或碱性）主要由第一步电离决定 H2S H + + HS– HS– H + + S2– Ka1= —————— c(H+) c(HS-) c(H2S) Ka2= —————— c(H+) c(S2-) c(HS-) 查阅资料：25℃时 H2S的Ka1=1.1×10-7 Ka2=1.3×10-13 上述K1>>Ka2 ，为什么？ 课堂检测 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.2 电离平衡常数的意义 它能表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强。 （1）电离常数常用于比较弱电解质的相对强弱，即对于弱电解质，其电离常数越大，一般此弱电解质的电离程度越大，对于弱酸来讲，其酸性一般越强。 H3PO4 H2SO3 HF HNO2 HCOOH CH3COOH H2CO3 H2S HCN > > > > > > > > 2CH3COOH+Na2CO3===2CH3COONa+CO2↑+H2O 酸性: CH3COOH H2CO3 > Ka (CH3COOH) Ka1(H2CO3) > 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 9 （2）比较溶液中离子浓度的大小比较 如磷酸的三步电离的电离常数，第一步 第二步 第三步。在磷酸溶液中 C(H+) c(H2PO4-) c(HPO42-) c(PO43- c(OH-) > > > > > > (3)比较离子结合质子的能力大小 一般弱酸的电离常数越小，电离程度越弱，弱酸的酸性越弱，此时弱酸根离子结合氢离子的能力就越 。 强 1.2 电离平衡常数的意义 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 化学式 CH3COOH H2CO3 HClO 电离平衡常数 1.7×10-5 Ka1＝4.3×10－7 Ka2＝5.6×10－11 4.7×10-8 1.已知25 ℃时，几种弱酸的电离平衡常数如下： 比较离子结合质子（H+）的能力大小： 弱酸的Ka值越小，酸性越弱，酸根阴离子结合H+的能力就越强。 请回答下列问题： (1)CH3COOH、H2CO3、HClO、HCO3-的酸性由强到弱的顺序为： CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3- 判断酸性强弱：K值越大，电离程度越大，酸(或碱)性越强。 (2)同浓度的CH3COO－、HCO3-、CO32-、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为： 课堂检测 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 课堂检测 练习2：根据提供的电离常数,回答下列问题： 已知常温下几种常见弱酸的电离常数 化学式 HA HB HC K 1.8 ×10-4 4.6×10-4 1.8×10-5 (1)酸性由弱到强排列___________________ (2)相同浓度以上溶液中氢离子浓度由小到大排列____________ (3)同浓度A － 、B － 、C －结合H+能力由强到弱_______________ HC<HA<HB HC<HA<HB C － > A － > B － 酸越弱，则其酸根结合H+的能力越强 结论1： 酸性大小和氢离子浓度有关，同浓度的酸，其酸根结合氢离子的能力越强，电离出来的氢离子就越少，浓度就越低，酸性越弱。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 课堂检测 3: 有0.1 mol/L的盐酸、硫酸、醋酸各50mL，试比较： （A）三种酸里氢离子浓度由大到小的顺序是 。 （B）三种酸跟足量的锌反应,开始时产生H2的速率是： 。 （C）三种酸跟足量的锌反应产生H2的体积是 。 （D）三种酸分别跟0.1 mol/L的NaOH溶液中和，消耗 NaOH溶液的体积由大到小的顺序是 。 硫酸>盐酸>醋酸 硫酸>盐酸>醋酸 硫酸>盐酸= 醋酸 硫酸>盐酸= 醋酸 结论2：相同浓度的同元强酸和弱酸，强酸中氢离子浓度大； 结论3：若酸完全反应，产生氢气的量或消耗碱的量只取决于酸中所含氢离子的量。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 课堂检测 4.18 ℃时,H2A(酸):Ka1=4.3×10-7,Ka2=2.1×10-12; H2B(酸):Ka1=1.0×10-7,Ka2=6.3×10-13。在浓度相同的两种溶液中,用“>”“<”或“=”填空。(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。  > > < > 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(即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-)。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.3 影响电离平衡常数的因素 25℃ CH3COOH HCN 电离平衡常数 Ka=1.75×10-5 Ka=4.9×10-10 内因：弱电解质的本性 [电解质越弱，Ka（或Kb）越小，越难电离， 酸 (碱)的酸(碱)性越弱。] CH3COOH 25℃ 0℃ 电离平衡常数 Ka=1.75×10-5 Ka=1.65×10-5 外因：只与温度有关。 T越高， Ka（Kb）越大。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.4 电离平衡常数的计算 例题 25 ℃时,在0.5 L 0.2 mol·L-1的HA溶液中,有0.001 mol的HA电离。 (1)求该温度下HA的电离常数。 (2)计算25 ℃时,0.1 mol·L-1的该酸溶液中的c(H+)。 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 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.4 电离平衡常数的计算 例题 25 ℃时,在0.5 L 0.2 mol·L-1的HA溶液中,有0.001 mol的HA电离。 (1)求该温度下HA的电离常数。 (2)计算25 ℃时,0.1 mol·L-1的该酸溶液中的c(H+)。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.4 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-) 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.4 电离平衡常数的计算 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-) 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 课堂检测 1、碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的c(H+)=2.5×10-6 mol·L-1，c(H2CO3)＝1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3 HCO3- +H+的平衡常数Ka1＝_______。 4.17×10－7 2、已知25 ℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10–5。若氨水的浓度为 2.0 mol·L–1。溶液中的c(OH–)= mol·L–1。 6.0×10–3 3、25 ℃，H2SO3的Ka1=1.3×10－2，Ka2=6.2×10－8。将SO2通入以上氨水中，当c(H+)升至1.0×10－7 mol·L-1时，溶液中的c(SO32－)/c(HSO3－ ) = 。  0.62 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.5 电离平衡常数的应用 （1）比较弱电解质中微粒浓度比值的变化： 依据弱电解质的电离常数表达式，可以比较浓度改变时(温度不变)溶液中某些微粒浓度的变化。 思考:醋酸溶液中加水稀释过程中 是如何变化的? 加水稀释，K值不变，c(H+)减小，则 始终保持增大。 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 课堂检测 常温下，将0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释，请填写下列表达式的数值变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。 c(H+) c(CH3COOH) （1） c(CH3COOH) c(CH3COO−)· c(H+) （2） c(CH3COOH) c(CH3COO-) （3） 变小 不变 变大 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 1.5 电离平衡常数的应用 (2)利用电离平衡常数判断复分解反应是否发生 A.少量CO2通入NaClO溶液中：CO2+H2O+2ClO-═CO32-+2HClO  B.少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中： SO2+H2O+Ca2++2ClO- ═CaSO3↓+2HClO  C.少量SO2通入Na2CO3溶液中：SO2+H2O+2CO32-═SO32-+2HCO3-  D.等浓度、体积的NaHCO3与NaHSO3混合：H++HCO3- ═ CO2↑+H2O 例题：25℃时，弱酸的电离平衡常数如下表，下列说法正确的是 弱酸 CH3COOH HClO H2CO3 H2SO3 K 1.8×10-5 4.9×10-10 Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11 Ka1=1.5×10-2 Ka2=1.0×10-7 C “强酸制备弱酸” 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 根据表中提供的数据，判断下列离子方程式或化学方程式书写正确的是 A．向Na2CO3溶液中滴加少量氯水CO32-+2Cl2+H2O=2Cl-+2HClO+CO2↑ B．向NaHCO3溶液中滴加少量氯水：2HCO3- +Cl2=Cl-+ClO-+2CO2↑+H2O C．向NaClO溶液中通入少量CO2：CO2+NaClO+H2O=NaHCO3+HClO D．向NaClO溶液中通入过量CO2：CO2+2NaClO+H2O=Na2CO3+2HClO 化学式 HClO H2CO3 电离常数/mol·L-1 K=3×10-8 K1=4×10-7 K2=4×10-11 C 课堂检测 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 02 电离度 高中化学选择性必修1( PART 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 2.1 弱电解质的电离程度的表示-电离度 1、电离度 α： 当弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来电解质总分子数（包括已电离和未电离的）的百分数。 （1）、α的表达式： 电离度α ——弱电解质电离程度相对大小的参数 电离度α实际上是一种平衡转化率 α= —————————— ×100% 已电离的溶质分子数 原有溶质分子总数 已电离的溶质浓度 溶质的初始浓度 = ————————— ×100% 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 电离度的意义与影响因素 2.2 ①电离度大小可表示弱电解质在水中的电离程度。电离度（α）越大， 则表示该弱电解质电离程度越大。 ②同一弱电解质的α与浓度（溶液越稀，电离度就越大）、 温度（温度越高，电离度越大）等有关。 1、电离度的意义： 2、影响电离度大小的因素： 内因：与弱电解质的本性有关 外因： ①温度越高，弱电解质的电离度越大； ②浓度越稀，弱电解质的电离度越大； ③加入影响电离的其他物质。（同离子效应、离子反应效应） 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 2.3 电离度的计算 已知弱电解质在水中达到电离平衡状态时，已电离的电解质分子数占原有电解质分子总数的百分率，称为电离度。 起始 C 0 0 X X X 平衡 C-X X X 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 起始浓度/(mol·L−1) 变化浓度/(mol·L−1) 平衡浓度/(mol·L−1) 0.2 0 0 1.7×10−3 c(NH3·H2O)＝(0.2−1.7×10−3) mol·L−1 ≈ 0.2 mol·L−1 1.7×10−3 1.7×10−3 0.2 −1.7×10−3 1.7×10−3 1.7×10−3 ＝ (1.7×10−3)·(1.7×10−3) 0.2 ≈ 1.4×10−5 该温度下电离程度小 c(NH3·H2O) Kb＝ c(NH4+ )·c(OH−) 例：在某温度时，溶质的物质的量浓度为 0.2 mol/L的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10−3 mol/L，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数（Kb）和电离度。 NH3·H2O NH4+ + OH− 已电离弱电解质分子数 原弱电解质分子数 ×100% ＝ 0.85% 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 在0.1mol/L的CH3COOH溶液中 CH3COOH CH3COO－+H+ K α n(H+) C(H+) 加热 加水 锌粒 加醋酸钠 加HCl 加NaOH 不变 增大 不变 增大 减小 减小 减小 减小 增大 增大 不变 减小 增大 减小 不变 增大 减小 不变 减小 减小 增大 增大 增大 增大 加水C(H+)一定减少吗？ 课堂检测 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 课堂小结 电离平衡常数 概念 计算式 HA H+ + A- Ka = c(A-)·c(H+) c平(HA) (c平≈c0) 影响因素 电解质的性质 电解质越易电离 即K越大 温度 温度越高，K越大(与浓度无关) 计算 三段式计算 高中化学选择性必修1( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 二 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） CH3COOH>H2CO3>HClO COeq \o\al(2－,3)>ClO－>HCOeq \o\al(－,3)>CH3COO－ ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq \o\al(－,3) Ka=≈2.02×10-5 (2)电离常数只随温度变化而变化,与浓度无关,故25 ℃时,Ka==2.02×10-5, 又c(H+)=c(A-),且弱电解质的电离很微弱,所以0.1 mol·L-1 HA溶液中c(H+)= mol·L-1 ≈1.42×10-3 mol·L-1。 由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,可做近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX),则Ka=,代入数值求解即可。 则Ka= 则:Ka= 由于c(H+)的数值很小,可做近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX),则c(H+)=,代入数值求解即可。 $$