3.1 电离平衡 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第一节 电离平衡 第2课时 电离平衡常数 实例（稀溶液） 改变条件 平衡移动方向 n(H+) c(H+) c(CH3COO-) c(CH3COOH) 电离程度 加水稀释 加入少量冰醋酸 加HCl(g) 加NaOH(s) 加入(CH3COONa)(s) 加入镁粉 升高温度 CH3COOH CH3COO- +H+ △H>0 减小 增大 增大 增大 增大 向右 减小 增大 减小 减小 增大 向右 减小 增大 增大 增大 增大 向右 减小 减小 增大 增大 增大 向左 减小 减小 减小 增大 增大 向右 减小 减小 增大 增大 减小 向左 向右 增大 减小 减小 减小 增大 2 思维起航 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。 分别取1 mL 2 mol/L 盐酸和1 mL 2 mol/L 醋酸，均加水稀释到10 mL，请问稀释后的溶液，酸的浓度和氢离子浓度分别为多少？ 研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小。 强酸完全电离，很容易计算， 弱酸怎么计算？ 3 学习任务1-电离平衡常数-概念 概念 在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，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。 a-acid（酸） b-base（碱） Ka表示弱酸的电离平衡常数 Kb表示弱碱的电离平衡常数 4 学习任务2-电离平衡常数-表达式 表达式 （1）一元弱酸、弱碱   电离方程式 电离常数表达式 CH3COOH NH3·H2O CH3COOH CH3COO- + H+ Ka＝ NH3·H2O NH4++ OH- Kb = 本质上也是平衡常数，所以表示方法一样 5 学习任务2-电离平衡常数-表达式 （2）多元弱酸、弱碱   电离方程式 电离常数表达式 H2CO3 Cu(OH)2 H2CO3 H+ + HCO3- H+ + Ka1＝ Ka2＝ Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH- Kb＝ 多元弱酸，弱碱的每一步都有电离平衡常数，这些电离常数各不相同，通常用Ka1、 Ka2 、Kb1、 Kb2等加以区别。 6 学习任务3-电离平衡常数影响因素 1. 内因：弱电解质本身的性质。电离常数的大小由物质本身的性质决定，同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，K值越大，电离程度越大。对应弱电解质越易电离，相应的酸(或碱)性越强。 2. 外因：电离平衡常数只跟温度有关，温度升高，电离平衡常数K增大。 切记，对于同一物质，平衡常数只跟温度有关 多元弱酸电离常数：Ka1≫Ka2，其酸性主要由第一步电离决定。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。多元弱碱的情况与多元弱酸相似。 Ka1＝ Ka2＝ 7 学习任务4-电离平衡常数的运用 电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度的物理量。已知： 弱酸 电离平衡常数（25°C） CH3COOH Ka= 1.8×10－5 HCN Ka= 4.9×10－10 H2CO3 Ka1= 4.3×10－7 Ka2= 5.6×10－11 25℃时，有等浓度的HCN溶液、H2CO3溶液和CH3COOH溶液，三种溶液的酸性由强到弱的顺序： CH3COOH>H2CO3>HCN 运用1：判断酸的强弱 >HCO3- 8 查一查 教科书P121附录II 酸性：HF＞HNO2＞HClO 某些弱电解质的电离常数（25 ℃） 弱电解质 电离常数 HClO HF HNO2 4.0×10−8 6.3×10−4 5.6×10−4 9 利用电离平衡常数，可以判断复分解反应能否发生，以及确定产物。 先将酸性排个序 酸性强弱：HCOOH ＞ HCN HCOOH＋NaCN=HCN＋HCOONa Ka(HCOOH)＝1.77×10－4 mol·L－1 Ka(HCN)＝4.9×10－10 mol·L－1 HCOONa 与 HCN不反应 HCOOH与NaCN溶液： HCOONa 与 HCN溶液： 运用2：较强酸制较弱酸 学习任务4-电离平衡常数的运用 10 反应本质：2CH3COOH+Na2CO3 =2CH3COONa+H2O+CO2↑ 酸性：CH3COOH ＞ H2CO3 实验结论： Ka(CH3COOH) ＞ Ka1(H2CO3) 查阅教科书附录II CH3COOH Ka＝1.75×10−5（25 ℃） H2CO3 Ka1＝4.5×10−7（25 ℃） 【实验3-2】向盛有2 mL 1 mol/L 醋酸的试管中加入等浓度 Na2CO3溶液，观察现象。 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Ka1 的大小？ 学习任务4-电离平衡常数的运用 11 1. 列出“三段式”计算 2. 由于弱电解质的电离程度比较小，最终计算时，一般弱电解质的平衡浓度≈起始浓度（即忽略弱电解质电离的部分）。 CH3COOH CH3COO－＋H＋ 起始浓度/mol·L－1 a 0 0 变化浓度/mol·L－1 x x x 平衡浓度/mol·L－1 a－x x x 则Ka＝ ≈ x2 a 运用3、电离常数的有关计算 学习任务4-电离平衡常数的运用 12 例题 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) 0.2 0 0 1.7×10−3 0.2 −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 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 NH3·H2O NH4+ + OH− c(NH3·H2O) Kb＝ c(NH4+ )·c(OH−) 已电离弱电解质分子数 原弱电解质分子数 ×100% 电离度 ＝ 1.7×10−3×V(溶液) 0.2×V(溶液) ×100% ＝ 0.85% ＝ 13 思考与讨论 【提示】（1）初始反应速率：盐酸＞醋酸 （2）Mg与醋酸的反应，使得c(H＋)下降，醋酸电离平衡右移，最终所有醋酸分子中的氢离子都电离出来，与Mg反应生成氢气，最终与盐酸反应生成氢气的体积相同。 向两个锥形瓶中各加入0.05g镁条，塞紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2mL 2mol/L盐酸、2mL 2mol/L醋酸，测得锥形瓶内气体压强随时间的变化如图所示。请回答下列问题： （1）两个反应的反应速率及其变化有什么特点？ （2）反应结束后，两个锥形瓶内气体的压强基本相等，由此你能得出什么结论？ 14 一元弱酸和一元强酸的比较 (1)相同体积、相同物质的量浓度的一元强酸溶液(如盐酸)与一元弱酸溶液(如醋酸)的比较 比较 　项目 酸　 溶液中 c(H＋) 溶液的 酸性 与足量活泼 金属反应产 生H2的量 与同一金 属反应的 起始速率 一元强酸 一元弱酸 大 小 强 弱 相同 大 小 15 (2)相同体积、相同c(H＋)的一元强酸溶液(如盐酸)与一元弱酸溶液(如醋酸)的比较 比较 项目 酸　 酸的浓度 溶液的酸性 与足量活泼金属反应产生H2的量 与同一金属反应的起始速率 一元强酸 一元弱酸 一元弱酸和一元强酸的比较 小 大 少 多 相同 相同 16 学以致用 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。 已知人体血液中存在如下平衡： H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3- 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。 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。 17 学以致用 分析问题的化学本质 直接吸入大量CO2合理吗？ 需要控制条件，使上述平衡正向移动 出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？ 可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度 严重时需及时就医 会窒息 H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3- 18 当堂训练课本P78第5题 5、（1）错。导电能力的强弱主要取决于溶液中自由移动离子的浓度大小与离子所带的电荷数。 （2）错。等体积、等物质的量浓度的盐酸与醋酸中所含H+的总的物质的量是相等的，中和它们所需氢氧化钠的物质的量一样多。 （3）错。氢氧化钠的强电解质，将其溶液中溶质的浓度稀释至原来的1/2，c(OH—)减小为原来的1/2；一水合氨的弱电解质，稀释会促进一水合氨的电离，将其溶液中溶质的浓度稀释至原来的1/2，c(OH—)的减小不足原来的1/2。 （4）错。盐酸是强酸，HCl完全电离，c(H+)等于c(HCl)；醋酸是弱酸，CH3COOH在水中部分电离，c(H+)小于c(CH3COOH)。所以如果盐酸中溶质的浓度是醋酸中溶质浓度的2倍，则盐酸中的c(H+)大于醋酸中c(H+)的2倍。 （5）错。磷酸钠的强电解质，在水中完全电离；磷酸是弱电解质，在水中部分电离，且电离分步进行，PO43—来自磷酸的非常微弱的第三步电离。所以当物质的量浓度相同时，磷酸钠溶液中所含PO43—的浓度比磷酸中所含PO43—的浓度大。 19 单击此处添加标题 现有以下十种物质：①铁片②液态HCl③CH3COOH④乙醇⑤硫酸钡⑥Na2O2⑦CuSO4溶液⑧Ba(OH)2溶液⑨NH3⑩熔融的NaCl（1）属于电解质且能够导电的是 (填序号)。（2）属于非电解质的是 (填序号)；根据在水中的电离情况，上述物质中属于强电解质的有 种。 20 一元强酸和一元弱酸比较 (以一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较为例) 等物质的量浓度、等体积的HCl(a)与CH3COOH(b) pH相同、相同体积的HCl(a)与CH3COOH(b) c(H+) a>b a=b pH a<b a=b 酸分子的起始物质的量浓度 a=b a<b 溶液的导电性 a>b a=b 水的电离程度 a<b a=b c(Cl—)与c(CH3COO—)大小 c(Cl—)>c(CH3COO—) c(Cl—)=c(CH3COO—) 加水稀释等倍数pH的变化量 a>b a>b 中和酸所用NaOH的物质的量 a=b a<b 与过量Zn反应产生H2的体积 a=b a<b 与Zn反应的起始反应速率 a>b a=b(反应过程中a<b) 分别加该酸的钠盐固体后pH a：不变；b：变大 a：不变；b：变大 21 单击此处添加标题 22 $$