3.1 电离平衡 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节　电离平衡　 第三章　水溶液中的离子反应与平衡 核心素养发展目标 了解强、弱电解质的概念； 掌握强电解质与弱电解质的判断； 掌握弱电解质的电离方程式的书写； 掌握弱电解质的电离平衡； 知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡，能正确书写弱电解质的电离方程式，会分析电离平衡的移动，认识电离平衡常数的意义——变化观念与平衡思想 为什么叫“电解质水”？ 电解质 物质 纯净物 混合物 单质 化合物 非电解质 酸、碱、绝大多数盐，金属氧化物、水 非金属氧化物、非酸气态氢化物、大多数有机物 配料： 水、赤藓糖醇、维生素E、维生素B6、食用盐、氯化钾、葡糖糖酸锌、柠檬酸、柠檬酸钠、三氯蔗糖、食用香精 回顾：什么是电解质？ 宏观探究 酸、碱、盐都是电解质，在水中都能电离出离子。不同电解质的电离程度是否有区别？盐酸和醋酸是常用到的两种酸，盐酸常用于卫生洁具的清洁，醋酸腐蚀性比盐酸小，比较安全，为什么不用醋酸代替盐酸呢？两者有何差别？ 酸 0.1 mol/L 盐酸 0.1 mol/L 醋酸 pH 导电能力 与镁条反应 1 接近3 强 弱 迅速产生大量气泡 0.1mol/L HCl(aq) c(H+)= 10-1 =0.1 mol/L 0.1mol/L CH3COOH(aq) c(H+)≈ 0.001 mol/L 产生气泡 相对缓慢 pH= - lgC(H+) 宏观探究 相同物质的量浓度的盐酸与醋酸中H+浓度是不同的，即HCl和CH3COOH的电离程度不同。HCl分子在水中完全电离， CH3COOH分子在水中部分电离，且非常微弱。 Cl－ H3O+ 强电解质 弱电解质 HCl在水中电离示意图 CH3COOH在水中电离示意图 H3O+ CH3COO－ CH3COOH HCl CH3COOH 不彻底、可逆过程 完全电离 部分电离 微观探析 【例】在下列性质中，可以证明CH3COOH是弱电解质的是( 　　) A．1 mol/L的醋酸中，c(H＋)＝1 mol/L B．CH3COOH与水以任意比互溶 C．10 mL 1 mol/L的醋酸恰好与10 mL 1 mol/L的NaOH溶液完全反应 D．在相同条件下，醋酸的导电性比盐酸弱 D 化合物  强电解质 弱电解质 定义 在水溶液中能_______电离 在水溶液中只能_______电离 电离过程 在溶液中的 存在形式 物质类别 及示例 强、弱电解质的定义、物质类别与比较~ 完全 部分 不可逆，无电离平衡 可逆，存在电离平衡 只有离子 电离方程式用“=”连接。HCl＝H＋＋Cl－ 既有离子，又有电解质分子 用“ ”连接 ①强酸，如HCl、H2SO4 ②强碱，如KOH、Ba(OH)2 ③大部分盐，如NaCl、BaSO4 ①弱酸，如CH3COOH、HClO ②弱碱，如NH3·H2O、Mg(OH)2 ③水 CH3COOH CH3COO－＋H＋ 模型构建 1、下列物质属于强电解质的是___________，属于弱电解质的是___________。 a.HCl b. NaCl c. CH3COOH d. BaSO4 e. NaOH f. Cu(OH)2 g. NH3.H2O h. H2O c f g h a b d e 2. 将下列物质按要求分类: H2SO4、CO2、NaOH、CaCO3、NH3、NH3·H2O、C2H5OH 强电解质:　　　　 　 。 弱电解质:　　　　 　 　　　。 H2SO4、NaOH、CaCO3 NH3·H2O 强电解质 完全电离 电解质 弱电解质 部分电离 强酸、强碱、绝大多数盐，金属氧化物 弱酸、弱碱、水、 极少数盐 物质 纯净物 混合物 单质 化合物 非电解质 酸、碱、绝大多数盐，金属氧化物、水 非金属氧化物、非酸气态氢化物、大多数有机物 1、强电解质 ①定义：在水溶液中能够全部电离的电解质。 ②特点：完全电离，只有离子，无分子，不可逆，电离方程式用“=”连接 ③类别：强酸：HCl、H2SO4、HNO3、HBr、HI、HClO4 强碱：NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2 大部分盐（包括难溶盐） 活泼金属氧化物Na2O等 NaCl、NH4Cl、Fe(NO3)3、BaSO4等 2、弱电解质： ①定义：在水溶液中能够部分电离的电解质。 ②特点：不完全电离，既有分子又有离子，可逆，存在电离平衡， 电离方程式用“ ”连接 ③类别：弱酸：HF、HClO、H2S、H2SO3、H3PO4、H2CO3、 CH3COOH等 弱碱：NH3·H2O、Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2等 少数盐：醋酸铅、HgCl2等 H2O是极弱电解质。 学习任务一　强弱电解质 2、下列分类正确的是 (　 　) A B C D 强电解质 NaCl H2SO4 CaCO3 HNO3 弱电解质 HF BaSO4 HClO HI 非电解质 Cl2 CS2 C2H5OH SO2 C 配料： 水、赤藓糖醇、维生素E、维生素B6、食用盐、氯化钾、葡糖糖酸锌、柠檬酸、柠檬酸钠、三氯蔗糖、食用香精 哪些是强电解质，哪些是弱电解质？ 电解质的强弱与其溶解度有何关系? 电解质的强弱由物质的内部结构决定，强、弱电解质的根本区别是能否完全电离。 证据推理 模型构建 例.将0.01 mol的下列物质分别加入(或通入)到100 mL水中,假设溶液体积变化不计,水溶液的导电能力最强的是( 　　) A.HF B.NH4HCO3 C.BaSO4 D.NH3 B　 电解质的强弱与其水溶液的导电能力有何关系? 电解质强弱与导电能力没有必然联系。与离子浓度有关~ 常温下，浓度均为0.01 mol·L－1的盐酸和醋酸，谁的导电能力强？ pH均为2的盐酸和醋酸呢？ 提示：常温下，浓度均为0.01 mol·L－1的盐酸和醋酸，盐酸的导电能力强，HCl是强电解质，CH3COOH是弱电解质，盐酸中的离子浓度大。pH＝2的两溶液中离子的浓度相等，二者导电能力相同。 证据推理 原则：遵循质量守恒、电荷守恒、客观事实 如何书写弱电解质的电离方程式？ 碱式 ①强电解质：“ == ”、弱电解质：“ ” ②多元弱酸分步电离，以第一步电离为主，分步书写； 多元弱碱分步电离，一步书写 ③两性氢氧化物： Al3++3OH- Al(OH)3 H++AlO2-+H2O 酸式 H2CO3 H+ + HCO3— HCO3 — H+ + CO32— Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH— Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－ NaCl＝Na＋＋Cl－ CH3COOH H＋＋CH3COO－ ④强酸酸式盐的电离：NaHSO4=Na++H++SO42- （水中） NaHSO4=Na++HSO4-（熔融状态） ⑤弱酸酸式盐的电离： H++CO32- NaHCO3= Na++HCO3- HCO3- ①先判断强、弱电解质，决定符号。 ③弱酸的酸式酸根阴离子只微弱电离，要保留； 强酸的酸式酸根在水中完全电离，要拆开。 ②多元弱酸分步电离，分步写；多元弱碱分步电离，写一步。 ④Al(OH)3有酸式和碱式电离。 弱电解质 一元弱酸 一元弱碱 H2O 多元弱酸 多元弱碱 部分电离，如CH3COOH CH3COO- + H+ 部分电离，如 NH3·H2O + OH- 部分电离， H2O H+ + OH- 分步电离，必须分步写出，不可合并 （以第一步电离为主） 如H2CO3 H+ + ， H+ + 分步电离，中学阶段一步写出。 如Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- 如何书写弱电解质的电离方程式？ 强等号;弱可逆;多元弱酸分步写,多元弱碱一步完。 先判断 后书写 模型构建 3、下列电离方程式中正确的是 ( ) A. Al2(SO4)3 ==== 2Al3+ + 3SO42- B. Na2SO4 ==== Na+ + SO42- C. Ca(NO3)2 ==== Ca2+ + 2(NO3)2- D. Ba(OH)2 ==== Ba2+ + OH2- A 4. 下列电离方程式中，不正确的是（ ） A. CuCl2==== Cu2++2Cl- B. NH3·H2O NH4+ +OH- C. H2CO3 ==== 2H+ + CO32- D. Ba(OH)2 ==== Ba2++2OH- C 快速练习：写出下列各物质的电离方程式 (1)NH3·H2O (2)HClO (3)Al(OH)3 (4)H2CO3 【例】请写出H2SO4、NH3·H2O 、H2CO3、Al(OH)3、NaHCO3 、 NaHSO4 、Ba(OH)2在水溶液中的电离方程式。 H2SO4＝2H＋＋SO42－ NH3·H2O 　 NH4＋＋OH－ H2CO3 H＋＋HCO3－ HCO3－ H＋＋CO32－ Al(OH)3 Al3＋＋3OH－ (碱式电离) Al(OH)3 AlO2－＋H＋＋H2O (酸式电离) NaHCO3＝Na＋＋HCO3－ HCO3－ H＋＋CO32－ NaHSO4＝Na＋＋H＋＋SO42－ Ba(OH)2＝Ba2＋＋2OH－ 练习：写出下列物质在水中的电离方程式： ⑴ NH3·H2O ⑵ HClO ⑶ H2SO3 ⑷ Fe(OH)3 (5)Al(OH)3 (6)NaHCO3 (7)NaHSO4 (8)Ba(OH)2 (9)HClO4 (10)Na2SO4 (11)Mg(NO3)2 (12)CaCO3 强电解质 弱电解质 电离方程式 电解质 完全电离 部分电离 醋酸 分子和离子的平衡混合物 醋酸根离子 醋酸分子 水分子 水合氢离子 水 试着分析在微观世界，醋酸在电离过程中各微粒浓度如何变化，你的依据是什么？请画出浓度-时间图。 最小 最小 最大 不变 不变 不变 HAc初溶于水 紧接着 最后 c(H+) c(Ac-) c(HAc) CH3COOH 　H＋＋CH3COO－ CH3COOH 　H＋＋CH3COO－ H＋＋CH3COO－ CH3COOH 部分电离 可逆 存在电离平衡 t1：电离平衡状态 时间/t 浓度/ C t1 0 C(CH3COOH) C(CH3COO-)、C(H+) 证据推理 请根据浓度—时间图像，画出 电离平衡的v-t图。开始时，V电离 和 V结合怎样变化？当V电离 = V结合， 可逆过程达到一种什么样的状态？ 逆：弱电解质的电离是_____过程 动：_____平衡 等：v(电离)___ v(结合) 定：溶液里离子浓度、分子浓度保持_____ 变：当支持电离平衡状态的条件改变，电离平衡会发生_____。 吸：弱电解质的电离是_______过程。 v t t1 v(电离成离子) v(结合成分子) v(电离)＝v(结合) CH3COOH 　H＋＋CH3COO－ t1：电离平衡状态 动态 ＝ 一定 移动 吸热 可逆 可逆 电离平衡 t1：电离平衡状态 时间/t 浓度/ C t1 0 C(CH3COOH) C(CH3COO-)、C(H+) 模型构建 将1 mol冰醋酸加入一定量的蒸馏水中最终得到1 L溶液。下列各项中，表明已达到电离平衡状态的是( 　　) A．CH3COOH的浓度达到1 mol·L－1 B．H＋的浓度达到0.5 mol·L－1 C．CH3COOH的浓度、CH3COO－的浓度、H＋的浓度均为0.5 mol·L－1 D．CH3COOH分子电离成离子的速率和离子重新结合成CH3COOH分子的速率相等 D 电离平衡状态是指 2、概念 前提 实质 标志 在一定条件下的弱电解质的溶液中，弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等，溶液中各分子、离子的浓度保持不变的状态。 t v（电离） v（结合） v(电离) = v(结合) 电离平衡状态 改变条件 平衡移动方向 C(H+) C(Ac-) C(HAc) 电离度(转化率) 导电能力 平衡常数 K值 升高温度 通入HCl 加 NaOH(s) 加NaAc(s) 加 水 加HAc ↗ 影响化学平衡移动的因素有哪些？ 2. 在水溶液中影响电离平衡的因素有哪些？当外界条件改变时是否符合平衡移动规律“勒夏特列原理”？ 温度、浓度，压强 温度、浓度 电离平衡符合勒夏特列原理 CH3COOH H+ + CH3COO- ∆H > 0 ↘ ↗ → → → → → → ↗ ↗ ↘ ↘ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↘ ↘ ↘ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↘ ↘ ↘ ↘ ↘ ↘ 不变 不变 不变 不变 不变 证据推理 2、浓度 由于电离是吸热的，因此温度越高，电离度越大。 溶液越稀，离子相遇结合成分子越困难，因此更有利于电离。 4、同离子效应 加入含有弱电解质离子的强电解质，电离平衡向逆反应方向移动—— 同离子效应 3、化学反应 加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质，电离平衡向正反应方向移动 影响电离平衡的因素有哪些?移动的方向是什么? 越热越电离 越稀越电离 离子反应：促进电离 同离子效应：抑制电离 模型构建 1、温度 山西老陈醋是山西省的汉族传统名产，属于中国四大名醋之一，其主要成分是醋酸。 (1)“老陈醋加水酸味不变”这种说法对吗？ (2)老陈醋加水稀释：①溶液的pH、②溶液的导电能力、 ③c(CH3COO－)、④醋酸的电离程度等都在发生变化，其中符合上图y轴的有哪些？ 加入的物质 氯化铵 氢氧化钠 氨气 水 平衡移动方向 向左 向右 向左 【例】稀氨水中存在下述电离平衡： NH3·H2O 　 NH4＋＋OH－ 试分析向溶液中分别加入下列物质时，平衡如何移动： 向右 3、已知次氯酸是比碳酸还弱的酸，反应Cl2 + H2O HCl + HClO 达平衡后，要使HClO浓度增大，可加入（ ） A.H2S(g) B.水 C.CaCO3 D.CH3COOH C 课本P59 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。 初始反应速率：盐酸＞醋酸 1. 下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是(　　) A．相同浓度的两溶液中c(H＋)相同 B．100 mL 0.1 mol/L的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠 C．c(H＋)＝10－3 mol/L的两溶液稀释100倍，c(H＋)均为10－5 mol/L D．向两溶液中分别加入少量对应的钠盐，盐酸中c(H＋)不变，醋酸中c(H＋)明显增大 B　 2. 1 mol/L的盐酸、醋酸、硫酸各1 L，分别加入足量的铁.开始反应时产生氢气的速率 __________________，最终收集到的氢气的物质的量 _________________，pH都为1的盐酸、醋酸、硫酸各1L，分别加入足量的铁。开始反应时产生氢气的速率 ___________，最终收集到的氢气的物质的量__________________。 硫酸＞盐酸＞醋酸 硫酸＞盐酸=醋酸 三者相等 醋酸＞硫酸=盐酸 （2）a、b、c三点中电离程度最大的是____。 电离平衡常数的关系： 4. 冰醋酸加水溶解并不断稀释过程中，溶液导电能力与加入水的体积有如下变化关系：试回答： 冰醋酸中只存在醋酸分子,无离子。 C （1）“0”点导电能力为0的理由是:　　　　　　　　　　　　　　　 （3）若使c点溶液中[Ac-]、pH值均增大，可采取的措施有:①_______，②_______，③_______，④______________。 相等。 CH3COONa Mg NaOH Na2CO3 6.下列事实能证明MOH是弱碱的有: ①0.1mol·L－1MOH溶液可以使酚酞试液变红 ②常温下, 0.1mol·L－1MOH溶液中c(OH－)<0.1mol·L－1 ③相同温度下，0.1mol·L－1MOH溶液的导电能力比0.1mol·L－NaOH溶液的弱 ④等体积的0.1mol·L－1MOH溶液与0.1mol·L－1盐酸恰好完全反应 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ B 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 35 在一定条件下，对于一元弱酸或弱碱来说，溶液中弱电解质电离的生成的各种离子浓度的积，与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数，这个常数叫电离平衡常数，简称电离常数。K 除了受温度影响之外，还受其他因素影响吗？温度越高，K 越大还是越小？ CH3COOH的电离常数可用下式表示： Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) CH3COOH H+ + CH3COO− HAc Ac- + H+ Ka＝ c(Ac- )·c(H+) c(HAc) NH3·H2O NH4+ + OH− c(NH3·H2O) Kb＝ c(NH4+ )·c(OH−) 弱酸、弱碱的电离常数通常分别用Ka、 Kb表示。 K只随温度的变化而变化，且温度越高，电离平衡常数K越大 证据推理 (2)电离常数首先由弱酸、弱碱的_____性质决定。对于同一电解质的稀溶液来说，只与_____有关，温度升高，电离常数_____，与浓度______。 (1)在相同条件下，弱酸的电离常数越大，电离程度越____, 酸性越____。 大 强 本身 温度 增大 无关 如， CH3COOH在0℃时1.65×10-5为， 25℃时为1.75×10-5。 电离常数的意义? CH3COOH H2CO3 H2S K=1.8×10-5 K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 K1=9.1×10-8 K2=1.1×10-12 酸性：CH3COOH＞H2CO3＞H2S＞＞HS‑ 模型构建 【例】在25℃时，0.1mol/L的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液，它们的电离平衡常数分别为4.6×10－4、1.8×10－4、4.9×10－10、K1＝4.3×10－7和K2＝5.6×10－11，其中氢离子浓度最小的是（ ） A.HNO2 B.HCOOH C.HCN D.H2CO3 C H2CO3 H + + HCO3- ; HCO3- H+ + CO32-。 如： 25℃时H2CO3的两步电离常数分别为： c(H2CO3) Ka1＝ c(H+ )·c(HCO3−) ＝4.5×10-7 c(HCO3- ) Ka2＝ c(H+ )·c(CO32−) ＝4.7×10-11 电离常数的意义? (3)多元弱酸电离常数：K1≫K2≫K3，其酸性主要由第一步电离决定，K值越大，相应酸的酸性越强。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。（近似处理！） 模型构建 CH3COOH CH3COO - + H+ 如: α= n(Ac-) n(HAc始) = n(H+) n(HAc始) = c(Ac-) c(HAc始) Ac-+ H+ HAc = c(H+) c(HAc始) 同温下,电离度越小,电解质越弱。 电离度（α） —— 平衡转化率 ： α = 已电离的分子数 初始弱电解质分子总数 ×100% 练. 将浓度为0.1mol·L–1HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是 A. c（H+） B. Ka(HF) C. D. D 证据推理 练1. 用水稀释0.1mol·L–1CH3COOH溶液时，溶液中随着水量的增加而减小是 A．[H+]/[CH3COOH] B．[CH3COOH]/[H+] C．[H+]和[OH–]的乘积 D．H+的物质的量 B 3.电离常数计算式： 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 c(NH3·H2O) Kb＝ c(NH4+ )·c(OH−) 例题1：在某温度时，溶质的物质的量浓度为 0.2 mol·L−1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10−3 mol·L−1，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数（Kb）和电离度（ α ） 。 NH3·H2O NH4+ + OH− 近似处理！ 解： α= c(NH4+ ) c(NH3·H2O) ＝ 1.7×10−3 0.2 ×100% ＝0.85% 例题2：试分别计算25℃时0.1 mol·L−1 H2SO3和0.1 mol·L−1 NH3·H2O 的 c(H+)和c (OH-)。 (25℃时 Ka1=1.4×10-2 、Ka2=6.0×10-8；Kb=1.8×10-5) NH3·H2O NH4+ + OH− 解： H2SO3 HSO3- + H+ Ka= c(H+) .c(HSO3-) c(H2SO3) = c2( H+) c(H2SO3) √ Kb•c(NH3·H2O ) c (OH−) ≈ 近似处理： c(H2SO3)平 ≈ c(H2SO3)始 = √ 1.4×10-2×0.1 mol·L−1 ≈3.7×10-2mol·L−1 同理： √ Ka•c(H2SO3) c ( H+) ≈ = √ 1.8×10-5×0.1 mol·L−1 ≈1.3×10-3mol·L−1 忽略第二步电离 一般地： √ Ka•c(弱酸) c(H+)≈ √ Kb•c(弱碱 ) c (OH−) ≈ 小结2：弱电解质的电离平衡 弱电解质电离平衡 概念 特征： 逆、等、动、定、变、吸 影响因素： 温度、浓度、同离子效应、化学反应 电离度（ α ） 电离常数（Ka、Kb） 微观探析 电离 完全电离 部分平衡 分析解释化学问题 导电性 酸性 碱性 …… 宏观辨识 决定 反映 条件 影响 应用 平衡移动 存在电离平衡 $$