3.1.2 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2课时 电离平衡常数 第一节 电离平衡 1 (1)电离平衡常数（K） （一）弱电解质电离程度的表示 在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时，弱电解质电离生成的离子浓度的乘积与未电离的分子浓度之比是一个常数，叫电离平衡常数，简称电离常数，常用K表示。 Ka = c ( H+) .c( A-) c(HA) 对于一元弱酸：HA H+ + A-，平衡时 Kb = c ( B+).c( OH- ) c(BOH) 对于一元弱碱：BOH B＋ + OH-，平衡时 起始浓度/(mol·L−1) 变化浓度/(mol·L−1) 平衡浓度/(mol·L−1) 0.20 0 0 1.7×10−3 c(NH3·H2O)＝(0.20−1.7×10−3) 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−) 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）。 NH3·H2O NH4+ + OH− 类比化学平衡常数，对于给定的化学反应，化学平衡常数大小通常与温度相关。 电离常数大小受温度影响 推测 研究影响电离常数大小的因素 温度 20 ℃ 24 ℃ pH 3.05 3.03 电离常数大小受温度影响 证实 pH计测定不同温度下0.05 mol/L 醋酸的pH，实验结果如下表所示： 分子变大 分母变小 升高温度电离平衡正向移动 Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) CH3COOH H+ + CH3COO− 5 CH3COOH ＞ HCN 酸性： 电离常数由物质本性决定 Ka(CH3COOH) ＞ Ka(HCN) Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) CH3COOH H+ + CH3COO− 已知:25 ℃时，相同浓度的CH3COOH溶液与HCN溶液相比较，CH3COOH溶液酸性相对更强 你能比较该温度下CH3COOH、HCN电离常数的大小吗？ Ka＝ c(CN−)·c(H+) c(HCN) HCN H+ +CN− 6 小结：影响电离平衡常数的因素 A. K与温度有关（不受其浓度的影响）。 B. 电离常数首先由弱电解质的性质决定。见附录。 电离常数越大，弱电解质越易电离；反之亦然。 酸 电离方程式 电离平衡常数K CH3COOH CH3COOH CH3COO－＋H＋ 1.75×10－5 H2CO3 K1＝4.4×10－7 K2＝4.7×10－11 H2S H2S H＋＋HS－ HS－ H＋＋S2－ K1＝1.3×10－7 K2＝7.1×10－15 H3PO4 K1＝7.1×10－3 K2＝6.3×10－8 K3＝4.2×10－13 25℃几种弱酸的电离常数 对于多元弱酸（碱）：多元弱酸（碱）在水中的电离分步进行，各步的电离常数通常分别用Ka1、Ka2或Kb1、Kb2等来表示。 比较多元弱酸的各步电离常数可以发现，Ka1＞Ka2＞Ka3＞…… 当Ka1≫Ka2时，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。多元弱碱与之相似。 Ka1 Ka2 Ka3 多元弱酸的分步电离一步比一步困难。 [例如]：0.1 mol/L H2S溶液中各步电离出c(H+)为： H2S H+ + HS- c(H+)=1×10-4mol/L HS- H+ + S2- c(H+)=1×10-13mol/L [原因]（从粒子的电荷情况和电离平衡的移动两方面加以考虑） 问题讨论 a. 一级电离出H+后，剩下的酸根阴离子带负电荷，增加了对H+的吸引力，使第二个H+离子的电离变得困难的多； b. 一级电离出的H+抑制了二级的电离。 10 (2)电离度(α) α = 已电离的电解质浓度 电解质的初始浓度 ×100% 已电离的分子数 弱电解质初始分子总数 = ×100% 电离度α实际上是一种平衡转化率 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____。 ②同一物质的α与浓度（溶液越稀，弱电解质的电离度就越大）、温度等有关。 大 CH3COOH的电离常数（25 ℃） ＝1.75×10−5 Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) ＝6.2×10−10 Ka＝ c(CN−)·c(H+) c(HCN) CH3COOH ＞ HCN 酸性： 1.相同温度下，直接比较弱电解质的相对强弱 电离常数的应用 HCN的电离常数（25 ℃） 12 教科书附录II： 某些弱电解质的电离常数（25 ℃） HClO HF HNO2 4.0×10−8 6.3×10−4 5.6×10−4 酸性：HF＞HNO2＞HClO CH3COOH CH3COO− + H+ Q ＝ c(H+) 2 · c(CH3COO−) 2 c(CH3COOH) 2 ＝ Ka 2 ＜ Ka 加水稀释，电离平衡向电离的方向移动 Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) 2.判断电离平衡移动的方向 例：若将0.1 mol/L 醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的一半，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？ 越稀越电离，平衡正向移动 查阅教科书附录II Ka＝1.75×10−5（25 ℃） CH3COOH电离常数 3.计算粒子的浓度 取1 mL 2 mol/L 醋酸，加水稀释到10 mL，稀释后的溶液，酸的浓度和氢离子浓度分别为多少？ 稀释前 2 mol/L 稀释后 0.2 mol/L ？ CH3COOH部分电离酸的 浓度与氢离子浓度不相等 15 ＝ 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 ＝ 0.001 87 mol/L Ka＝1.75×10−5（25 ℃） CH3COOH电离常数 0 起始浓度/(mol·L−1) 0.2 0 Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) 进一步分析： 类比上述计算方法 稀释过程中，醋酸电离平衡正向移动 平衡移动只能削弱反应条件的影响 0.001 87 mol/L 0.00 591 mol/L 稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的 1 10 稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的 3.2 10 稀释前 2 mol/L 稀释后 0.2 mol/L 4.计算电离度 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。 X X X 起始 C 0 0 平衡 C-X X X 改变 条件 平衡移动方向 n(H＋) c(H＋) c(CH3COO－) c(CH3COOH) 电离 程度(α) 导电 能力 Ka 加水 稀释 加入少量 冰醋酸 加HCl(g) 加 NaOH(s) 加入 CH3COONa 加入 镁粉 升高 温度 CH3COOH CH3COO－+H＋ 向右 向右 向左 向右 向左 向右 向右 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增强 增强 增强 增强 增强 增强 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减小 减弱 不变 不变 不变 不变 不变 不变 减小 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。 学以致用 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。 20 分析问题的化学本质 直接吸入大量CO2合理吗？ H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO − 3 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 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 ℃） 1 向盛有2 mL 1 mol/L 醋酸的试管中滴加 1 mol/L 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CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1 的大小？ 22 进一步分析： 为什么通常需要相对强酸提供H+？ CH3COOH + CO32- HCO3- + CH3COO− K＝ c(HCO3-) ·c(CH3COO−) c(CO32-) ·c(CH3COOH) ·c(H+) ·c(H+) ＝ K(CH3COOH) Ka2(H2CO3) 外加酸酸性越强，K越大，反应越有利 K＝ c(HCO3-) ·c(CH3COO−) c(CO32-) ·c(CH3COOH) 思考与讨论 向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条，塞紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图3-4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)反应结束时，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? (1)电离方面：不能全部电离，存在电离平衡。 （二）弱电解质的判断方法 ①0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中c(H+)<0.1 mol/L（pH约为3）； ②0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液的导电能力比相同浓度盐酸的弱； ③相同条件下，把锌粒投入等浓度的盐酸和醋酸中，前者反应速率比后者快； (2)稀释方面 c(OH-)相等的NaOH溶液和氨水稀释相同倍数，NaOH溶液中c(OH-)的变化大； c(H+)相等的盐酸和醋酸稀释相同倍数，盐酸溶液中c(H+)的变化大。 (3)利用强酸(碱)制弱酸(碱)的原理判断。 例：将醋酸加入到碳酸钠溶液中，有气泡产生， 酸性：CH3COOH＞H2CO3。 (4)利用元素周期律判断。 例：非金属性：Cl ＞ S ＞ P ＞ Si， 则HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3； 金属性：Na＞Mg＞Al，则NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3 (6)利用对应盐溶液的酸碱性判断。 例：CH3COONa溶液呈碱性，则醋酸是弱酸。 (5)用弱电解质的电离平衡移动判断 向醋酸溶液中滴加少量紫色石蕊试液，溶液变红，再加入适量醋酸铵晶体（水溶液显中性），溶液变浅，证明醋酸为弱酸。 (1)相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸（如盐酸）与一元弱酸（如醋酸）的比较 c(H+) pH c（Cl-）与c(CH3COO-） 中和 碱的 能力 与足量活 泼金属产 生H2的量 开始与金 属反应的速率 溶液 导电性 一元强酸a 一元弱酸b (2)相同pH、相同体积的一元强酸（如盐酸）与一元弱酸（如醋酸）的比较 c(H+) c(酸) 中和 碱的 能力 与足量活 泼金属产 生H2的量 开始与金 属反应的 速率 与等量锌 反应所需 时间 稀释相同 倍数后的 pH值 一元强酸a 一元弱酸b 一元强酸与一元弱酸的比较 a>b a=b a<b a=b a>b a>b a=b a<b a<b a<b a=b a>b > a>b 27 第二个Cl-与醋酸根浓度比较 等于 （2）借助 Q 与 K 的关系，判断电 离平衡移动方向 （3）计算相关粒子的浓度 小结 电离常数 影响因素 表达式 作用意义 （1）比较弱电解质的相对强弱 28 例1：已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡： CH3COOH CH3COO- + H+ 要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是（ ） A.加少量烧碱溶液 B.升高温度 C.加少量冰醋酸 D.加水 E.加少量浓盐酸 F.加少量固体醋酸钠 BDE 随堂练习 变式1：已知0.1mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡： CH3COOH CH3COO-+H+ 要使溶液中c(CH3COO-)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是（ ） A.加少量烧碱溶液 B.升高温度 C.加少量冰醋酸 D.加水 E.加少量浓盐酸 F.加少量固体醋酸钠 ABDF 变式2：已知0.1mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡： CH3COOH CH3COO- + H+ 要使溶液中c(CH3COO-)∙c(H+) /c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是（ ） A.加少量烧碱溶液 B.升高温度 C.加少量冰醋酸 D.加水 E.加少量浓盐酸 F.加少量固体醋酸钠 B ⑴“0”点导电能力为0的理由是:　　　　　　　　　　 ⑵a、b、c三点对应溶液的c(H+)值由大到小的顺序是　　　　　　 ⑶a、b、c三点中电离程度最大的是 　。电离平衡常数的关系 . ⑷若使c点溶液中c(CH3COO-)、pH值均增大，可采取的措施有：(要求类别不同） 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： 随堂练习 “0”点只存在醋酸分子，不存在自由移动的离子 b>c>a C 相等 加醋酸钠固体或加NaOH固体或加镁粉等 例题：c(H＋)均为0.01 mol/L的HCl和CH3COOH的两种溶液各1 L，分别加入足量Na2CO3粉末，下列说法正确的是(　　) A．二者反应的平均速率相等 B．二者溶质的物质的量浓度不相等 C．二者生成二氧化碳的体积相等 D．二者氢离子的物质的量不相等 B Lavf58.12.100 $