3.1.3 电离平衡常数 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第一节 电离平衡 第三课时 电离平衡常数 教学目标 1.掌握Ka(弱酸)、Kb(弱碱)的书写规则，理解K 越大电离程度越大，能通过 K 比较弱电解质相对强弱。 2.明确 K 只受温度影响，与浓度无关，能解释 “稀释弱酸时 K 不变但电离度增大” 的现象。​ 3.突破 “ K 是平衡时浓度比值” 的抽象概念，从有效碰撞理论理解 K 是电离速率与结合速率相等时的数学表达，建立 “微观速率平衡→宏观 K 恒定” 的认知。 4.能结合 K 进行简单计算，避免混淆 “ K 的数值” 与 “溶液浓度” 的关系。 预习课本P59 ~ 61页，思考下列问题： 2．分别写出 H3PO4 的第一步、第二步及第三步电离平衡常数表达式。 1．什么是电离平衡常数？ [自学指导]　 CH3COOH CH3COO - + H+ 电离 结合 温故知新 K= 化学平衡常数 可逆反应mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) K = cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 只与温度有关 只与温度有关 4 CH3COOH CH3COO - + H+ 电离 结合 v(电离) v(结合) v(电离) = v(结合) 电离平衡状态 t v 电离平衡的建立及特征 逆 动 等 定 变 (5)外界条件变化，平衡将改变 (1)只有弱电解质电离是可逆的 (2)v(电离)≠0，v (结合) ≠0 (3)v(电离) = v(结合) (4)外界条件不发生变化，体系组分不发生变化 c ( H+) .c(CH3COO -) c(CH3COOH) 为定值 温故知新 5 电离平衡常数定义 一 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，弱酸、弱碱的电离常数通常分别用Ka、Kb表示。 电离平衡常数表示 二 ①对于一元弱酸 HA⇌H++A-，平衡时 Ka= c ( H+) .c( A-) c(HA) 注意：弱电解质的电离常数表达式中c ( H+)、c( A-) 、c(HA)或c ( OH-) 、c( B+) 、c(BOH)均为达到电离平衡后溶液中的浓度值。在温度一定时，其电离常数就是一个定值。 ②对于一元弱酸 BOH⇌OH-+B+，平衡时 Kb= c ( OH-) .c( B+) c(BOH) 电离平衡常数表示 二 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K1 K2 K3等来分别表示。 H3PO4 ⇌H+ + H2PO4- H2PO4- ⇌ H+ + HPO42- HPO42- ⇌ H+ + PO43- 例如 Ka1= c ( H+) .c( H2PO4- ) c(H3PO4 ) Ka2= c ( H+) .c( HPO42- ) c(H2PO4- ) Ka3= c ( H+) .c( PO43- ) c(HPO42- ) 多元弱碱的情况与多元弱酸类似，是几元酸，就有几个电离常数 Ka1＝ c(H+)×c(HCO3-) c(H2CO3) Ka2＝ c(H+)×c(CO32-) c(HCO3-) NH3·H2O NH4++ OH- Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH- K＝ HCO3- H+＋CO32- H2CO3 H+＋HCO3- 学以致用 电离平衡常数的影响因素 三 名称 化学式 电离常数(K) 名称 化学式 电离常数(K) 碳酸 H2CO3 Ka1=4.50×l0-7 亚硫酸 H2SO3 Ka1=1.40×l0-2  Ka2=4.70×10-11 Ka2=6.00×l0-8 草酸 H2C2O4 Ka1=5.60×l0-2 氢硫酸 H2S Ka1=1.10×l0-7  Ka2=1.50×l0-4 Ka2=l.30×10-13 分析相同温度下(25℃)多元弱酸的电离常数，你有什么发现？ ∵Ka1≫Ka2，∴比较酸性强弱只考虑第一步电离。 K越大，弱电解质的电离程度越大，酸性越强 同一温度下，不同弱电解质，K不同。 温度 K 0℃ 1.65× 10-5 10℃ 1.73× 10-5 20℃ 1.75× 10-5 25℃ 1.76× 10-5 不同温度下，同种弱电解质，K不同。 K只受温度影响。 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 > > > > > > > > 电离常数的意义 四 11 1.下表是常温下某些一元弱酸的电离常数：   则0.1 mol/L的下列溶液中，c(H＋)最大的是(　　) A．HCN　　　　　　　　 B．HF C．CH3COOH D．HNO2 弱酸 HCN HF CH3COOH HNO2 电离常数 6.2×10－10 6.8×10－4 1.8×10－5 6.4×10－6 B 学以致用 总结电离常数与电离程度的联系和区别 （1）公式不同： （2）影响因素不同 电离度与温度、浓度等有关系。 电离常数只与温度有关系。 （3）意义相同，都表示弱电解质的电离程度相对大小和酸性相对强弱。 13 2.25 ℃时，几种弱酸的电离平衡常数如下： CH3COOH：Ka＝1.75×10－5、H2CO3：Ka1＝4.5×10－7 Ka2＝4.7×10－11、HClO：Ka＝4.0×10－8 (1)CH3COOH、H2CO3、HCO3- 、HClO的酸性由强到弱的顺序： _________________________________。 (2)CH3COO-、HCO3-、CO32- 、ClO-结合 H+的能力由强到弱的顺序： _______________________________。 (3)写出向NaClO和CH3COONa的混合溶液中通入少量CO2的化学方程式：___________________________________。 NaClO＋CO2＋H2O===HClO＋NaHCO3 运用1：判断酸的强弱 运用2：强酸制弱酸 CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3- CO32- >ClO->HCO3->CH3COO- 学以致用 例：25 ℃ a mol·L－1的CH3COOH 　　　　　　 CH3COOHCH3COO－＋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 注意　由于弱电解质的电离程度比较小，平衡时弱电解质的浓度(a－ x) mol·L－1一般近似为a mol·L－1。 电离平衡常数的计算 五 15 电离平衡常数的计算 【课本例】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) c(NH3·H2O)＝(0.2−1.7×10−3) mol·L−1 ≈ 0.2 mol·L−1 c(NH3·H2O) Kb＝ c(NH4+ )· c(OH−) ＝ (1.7×10−3)·(1.7×10−3) (0.2−1.7×10−3) 0.2 ≈ (1.7×10−3)·(1.7×10−3) 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 1.7×10−3 1.7×10−3 1.7×10−3 1.7×10−3 NH3·H2O NH + 4 + OH− ≈ 1.4×10−5 感受电离是微弱的，若电解质在溶液中主要还是以分子形式存在 五 16 ＝ x·x 0.2 ≈ 1.75×10−5 变化浓度/(mol·L−1) x x x 平衡浓度/(mol·L−1) x 0.2 − x x c(CH3COOH)＝(0.2−x) mol·L−1 ≈ 0.2 mol·L−1 c(H+)＝ x ＝ 0.00187 mol/L 例：已知25 ℃时，CH3COOH的Ka＝1.75×10−5，计算0.2mol·L−1的CH3COOH达到电离平衡时c(H+)的浓度。 0 起始浓度/(mol·L−1) 0.2 0 Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) 电离平衡常数的计算 五 取1 mL 1 mol/L 醋酸(Ka=1.75×10−5)，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？ 即c(H+)＝1.3×10−3 mol·L−1 稀释后，酸的浓度为0.10 mol·L−1， 设CH3COOH溶液中平衡时H+的浓度为x mol·L−1，则有 CH3COOH ⇌ H++CH3COO− 起始/(mol·L−1)　　 0.10　　　　 0　　 0 变化/(mol·L−1) x　 　x x 平衡/(mol·L−1)　　 0.10−x　　　 x　　 x 当Ka数值很小时，x的数值很小，可作近似处理：0.10 − x ≈ 0.10 学以致用 类型1、已知起始时c(HX)和电离产生的c(H+),求电离平衡常数。 　　 有关电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例) 类型2、已知起始时c(HX)和电离平衡常数,求溶液中c(H+)。 　　 解题通法   1.在25℃时，0.1mol/L的HNO2、HCOOH、CH3COOH、HCN的溶液，它们的电离平衡常数分别为5.6×10-4、1.8×10-4、1.75×10-5、6.2×10-10，其中氢离子浓度最大的是( ) A、HNO2 B、HCOOH C、CH3COOH D、HCN A 随堂测试 随堂测试 2.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 随堂测试 3. 0.1mol/L的CH3COOH溶液中CH3COOH⇌CH3COO- + H+对于该平衡，下列叙述正确的是（ ） A．加水时，平衡向逆反应方向移动 B．加少量NaOH固体，平衡向正反应方向移动 C．加少量0.1mol/L盐酸，溶液中c(H+)减小 D．加少量CH3COONa固体，平衡向正反应方向移动 B 从以上表格中判断以下说法中不正确的是( ) A.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离 B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的 C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为：H2SO4 = 2 H++ SO42- D.水对于这四种酸的强弱没有区分能力，但醋酸可以区别这四种酸的强弱 随堂测试 4.高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离平衡常数： C D 5．已知25 ℃，醋酸溶液中各微粒存在下述关系： 下列有关说法成立的是( ) A．25 ℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，K＝8×10－5 B．25 ℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，K＝2×10－4 C．标准状况下，醋酸溶液中K＝1.75×10－5 D．升高到一定温度，K＝7.2×10－5 随堂测试 6.同一条件下，电离常数越大，酸性(碱性)越强。 弱酸 HCOOH H2S H2CO3 HClO (25 ℃) K＝1.77×10−4 K1＝1.3×10−7 K2＝7.1×10−15 K1＝4.4×10−7 K2＝4.7×10−11 3.0×10−8 (1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为 ___________________________________。 (2)同浓度的HCOO−、HS−、S2−、HC、 、ClO−结合H+的能力由强到弱的顺序为_______________________________________________ HCOOH＞H2CO3＞H2S＞HClO S2−＞ ＞ClO−＞HS−＞ HC＞HCOO− 随堂测试 7.比较离子结合质子的能力大小 弱酸 HCOOH H2S H2CO3 HClO (25 ℃) K＝1.77×10－4 K1＝1.3×10－7 K2＝7.1×10－15 K1＝4.4×10－7 K2＝4.7×10－11 3.0×10－8 (1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为 ___________________________________。 (2)同浓度的HCOO－、HS－、S2－、HCO3-、CO32-、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为_______________________________________________ HCOOH＞H2CO3＞H2S＞HClO S2－＞CO32-＞ClO－＞HS－＞HCO3-＞HCOO－ 随堂测试 8.已知某温度下，Ka(HCN)＝6．2×10－10、Ka(HF)＝6．8×10－4、Ka(CH3COOH)＝1．8×10－5、Ka(HNO2)＝6．4×10－6。该温度下，物质的量浓度都为0．1 mol·L－1的下列物质的溶液中，c(H＋)由大到小的顺序是(　　)A．HCN>HNO2>CH3COOH>HFB．HCN>CH3COOH>HF>HNO2C．HF>CH3COOH>HNO2>HCND．CH3COOH>HCN>HF>HNO2 C 随堂测试 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 9.25℃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 K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 K1=1.5×10-2 K2=1.0×10-7 C 随堂测试 10.H2CO3和H2S在25 ℃时的电离常数如下： 电离常数 Ka1 Ka2 H2CO3 4.2×10－7 5.6×10－11 H2S 5.7×10－8 1.2×10－15 B B 随堂测试 则Ka＝＝≈。  Ka＝，则x＝＝≈1.3×10－3 则下列反应可能发生的是(　　) A. NaHCO3＋NaHS===Na2CO3＋H2S B. H2S＋Na2CO3===NaHS＋NaHCO3 C. Na2S＋H2O＋CO2===H2S＋Na2CO3 D. H2S＋NaHCO3===NaHS＋H2CO3 $$