3.2 弱电解质的电离平衡 第2课时（教学课件）化学沪科版2020选择性必修1

该高中化学课件聚焦“电离平衡常数”核心知识点，通过“如何定量表示弱电解质电离程度”的问题导入，衔接弱电解质电离平衡知识，以定义、表达式、影响因素及应用为脉络搭建学习支架。 其亮点在于采用“探究-典例-应用”递进结构，结合实验（如镁与盐酸、醋酸反应压强变化）和数据表格分析，培养科学思维与探究能力。通过强酸弱酸对比等实例，帮助学生深化理解，教师可高效开展教学，提升学生解决实际问题的能力。

第3章 水溶液中的离子反应与平衡 3.2 弱电解质的电离平衡 第2课时 电离平衡常数 沪科版2020选择性必修1 电离平衡常数的应用 2 电离平衡常数 1 知识导航 1.理解电离平衡常数的定义，能正确书写一元弱酸、一元弱碱及多元弱酸的电离平衡常数表达式。 3.了解影响电离平衡常数大小的因素，能根据电离平衡常数判断弱酸(弱碱)的相对强弱、判断复分解反应能否发生、判断溶液中某些离子浓度的变化以及计算弱酸、弱碱溶液中的c(H+)和c(OH-)。 2.掌握电离平衡常数的计算方法，能根据给定数据计算弱电解质的电离平衡常数。 4.理解相同物质的量浓度、相同体积以及相同pH、相同体积的强酸(碱)与弱酸(碱)在与物质反应、加水稀释等方面的差异。 明·学习目标 阅读教材57页，思考：如何定量的表示弱电解质电离程度的大小呢? 引·新课导入 01 电离平衡常数 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。 探究一 如何定量表示弱电解质电离程度的大小 HA A− + H+ [A−]·[H+] [HA] Ka＝ 一元弱酸(HA)的电离的平衡常数 Kb＝ [B+]·[OH−] [BOH] HB OH− + B+ 表示弱酸的电离平衡常数 表示弱碱的电离平衡常数 一元弱碱(BOH)的电离的平衡常数 电离平衡常数 探·知识奥秘 HCOOH CH3COO− + H+ [COO−]·[H+] [HCOOH] Ka＝ HNO2 H+ + NO2− 甲酸(HCOOH) 亚硝酸(HNO2) 根据所学内容，写出甲酸、亚硝酸、氢氟酸和氢氰酸的电离常数表达式? 氢氟酸(HF) 氢氟酸(HCN) HF H+ + F− HCN H+ + CN− [NO2−]·[H+] [HNO2] Ka＝ [F−]·[H+] [HF] Ka＝ [CN−]·[H+] [HCN] Ka＝ 探·知识奥秘 【典例】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) [NH3·H2O]＝(0.2−1.7×10-3) mol·L−1 ≈ 0.2 mol·L-1 [NH3·H2O] Kb＝ [NH4+ ]· [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 NH4+ + OH− ≈ 1.4×10-5 析·典型范例 8 分析相同温度下(25℃)一元弱酸的电离常数，你有什么发现? 问题1 名称 化学式 电离常数(K) 名称 化学式 电离常数(K) 甲酸 HCOOH Ka=1.8×10-4 乙酸 CH3COOH Ka=1.8×10-5 亚硝酸 HNO2 Ka=7.2×10-4 氢氰酸 HCN Ka=4.0×10-10 氢氟酸 HF Ka=5.6×10-4 一水合氨 NH3·H2O Kb=1.8×10-5 探究二 影响电离常数大小的因素 规律一：相同温度下，电离常数由弱电解质的性质决定 电离平衡常数 探·知识奥秘 升高温度，pH减小，溶液中氢离子浓度增大，电离平衡正向移动 分子变大 分母变小 [CH3COO−]·[H+] [CH3COOH] Ka＝ 规律二：电离常数大小受温度影响 分析不同温度下0.05 mol/L 醋酸的pH的大小，你有什么发现? 问题2 温度 20 ℃ 24 ℃ pH 3.05 3.03 探究二 影响电离常数大小的因素 电离平衡常数 探·知识奥秘 名称 化学式 电离常数(K) 碳酸 H2CO3 Ka1=4.2×l0-7 Ka2=4.8×10-11 亚硫酸 H2SO3 Ka1=1.2×l0-2 Ka2=6.2×l0-8 草酸 COOH COOH Ka1=5.6×l0-2 Ka2=5.4×10-5 规律三：多元弱酸的第二步电离通 常比第一步电离难得多，即 Ka1 远大 于 Ka2。因此多元弱酸溶液的酸性主要由第一步电离决定。 分析相同温度下(25℃)多元弱酸的电离常数，你有什么发现? 问题3 探究二 影响电离常数大小的因素 [HCO3−]·[H+] [H2CO3] Ka1＝ H2CO3 H++HCO3- HCO3- H++CO32- [CO32-]·[H+] [HCO3-] Ka2＝ = 4.2×10-7 = 4.7×10-11 电离平衡常数 探·知识奥秘 示例：CH3COOH在25 ℃时，Ka为1.8×10-5，0 ℃时，Ka为1.7×10-5 电离常数的大小首先由物质的性质决定，同一温度下不同弱电解质的电离常数一般不同。 电离常数受温度的影响。同一弱电解质，温度越高，电离常数越大；温度越低，电离常数越小。但由于电离过程中热效应较小，因此温度改变对电离常数影响不大，其数量级一般不变，故室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。 一般来说，多元弱电解质的各级电离常数相差很大。 电离平衡常数 归纳总结 探·知识奥秘 02 电离平衡常数的应用 酸性： HNO2＞HF ＞ HCOOH＞ HCN 应用一 判断弱酸(弱碱)的相对强弱，同一条件下，电离常数越大，酸性(碱性)越强。 电离平衡常数的应用 名称 化学式 电离常数(K) 名称 化学式 电离常数(K) 甲酸 HCOOH Ka=1.8×10-4 乙酸 CH3COOH Ka=1.8×10-5 亚硝酸 HNO2 Ka=7.2×10-4 氢氰酸 HCN Ka=4.0×10-10 氢氟酸 HF Ka=5.6×10-4 一水合氨 NH3·H2O Kb=1.8×10-5 探·知识奥秘 判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。 【实验】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。你能否由此推测Ka(CH3COOH)与Ka1(H2CO3)的大小关系? 2CH3COOH＋Na2CO3＝2CH3COONa＋CO2↑＋H2O CH3COOH ＞ H2CO3 Ka(CH3COOH) ＞ Ka1(H2CO3) 生成大量气泡 H2CO3 实验现象： 化学方程式： 酸性强弱： 电离常数大小： 应用二 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 25℃时 0.1mol/L HNO2 Ka＝5.6×10-4 0.1mol/L HCOOH Ka＝1.8×10-4 0.1mol/L CH3COOH Ka＝1.75×10-5 0.1mol/L HCN Ka＝6.2×10-10 氢离子 浓度最大 氢离子 浓度最小 判断溶液中的某些离子浓度的变化。 应用三 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 [H+] ＝ cKa 弱酸溶液中 [OH-]＝ cKb 弱碱溶液中 这两个公式如何得到的?课下思考并写出推到过程。 计算弱酸、弱碱溶液中的H+、OH-的浓度。 应用四 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 【思考与讨论】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2 mL 2 mol/L 盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸，测得锥形瓶内的压强随时间的变化如图所示。请回答下列问题：(1)两上反应的速率及其变化有什么特点? 特点：反应速率都是先快后慢，镁条与盐酸的反应速率比镁条与醋酸的反应速率要快。 电离平衡常数的应用 析·典型范例 盐酸和醋酸都是一元酸，醋酸的电离度在百分之一左右。所以两者浓度相同时候，盐酸中氢离子浓度大约是醋酸中氢离子浓度的一百倍，当然反应快。 2 mL 2 mol/L醋酸 2 mL 2 mol/L盐酸 HCl H+ + Cl− 2 mol/L CH3COOH H++CH3COO− 小于2 mol/L 完全电离 部分电离 盐酸中氢离子浓度大约是醋酸中氢离子浓度的多少倍?为什么最终产生的氢气的体积是相同? 析·典型范例 【思考与讨论】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2 mL 2 mol/L 盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸，测得锥形瓶内的压强随时间的变化如图所示。请回答下列问题：(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? 结论：镁条和盐酸与镁条和醋酸最终反应结束时，产生氢气的体积是相同的。 探·知识奥秘 产生气体总量取决于酸能电离出的氢离子总量，两酸都是一元酸，并且等浓度等体积，即等物质的量，两酸含有的氢离子总量相同，故最终生成的氢气的量一样多。 2 mL 2 mol/L醋酸 2 mL 2 mol/L盐酸 HCl H+ + Cl− 2 mol/L CH3COOH H++CH3COO− 小于2 mol/L 完全电离 部分电离 盐酸中氢离子浓度大约是醋酸中氢离子浓度的多少倍?为什么最终产生的氢气的体积是相同? 析·典型范例 思考：相同物质的量浓度(相同pH)，相同体积强酸(碱)与弱酸(碱)有什么不同呢? 探·知识奥秘 相同物质的量浓度、相同体积 示例：盐酸与醋酸溶液分别与物质反应 ①盐酸：[H+]大、pH小，开始与金属反应的速率大。 ②醋酸溶液：[H+]小、pH大，开始与金属反应的速率小。 ③盐酸和醋酸溶液中和碱的能力相同，与足量活泼金属反应产生H2的量相等。 溶液中H+由HCl完全电离所得，无未被电离的H+ 溶液中H+由CH3COOH部分电离所得，存在未被电离出的H+ HCl CH3COOH t V(g) 0 类型一 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 7 0 V(水) b a pH V' 加水稀释相同的倍数，醋酸溶液的pH大 加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多 HCl CH3COOH 7 0 V(水) b a pH V1 V2 不考虑溶液极稀的情况 HCl CH3COOH 示例：盐酸与醋酸溶液加水稀释 相同物质的量浓度、相同体积 类型一 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 t V(g) 0 HCl CH3COOH 相同pH 、相同体积 示例：盐酸与醋酸溶液分别与物质反应 ①盐酸：c(酸)小，中和碱的能力弱，与足量活泼金属反应产生H2的量少。 ②醋酸溶液：c(酸)大，中和碱的能力强，与足量活泼金属反应产生H2的量多。 ③盐酸和醋酸溶液中的c(H+)相等，开始与活泼金属反应产生H2的速率相等。 溶液中HCl完全电离，达到相同pH所需浓度更小 溶液中CH3COOH部分电离，达到相同pH所需浓度更大 类型二 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 加水稀释相同的倍数，盐酸的pH大 加水稀释到相同的pH，醋酸溶液加入的水多 不考虑溶液极稀的情况 HCl CH3COOH 7 0 V(水) b a pH V' HCl CH3COOH 7 0 V(水) b a pH V1 V2 示例：盐酸与醋酸溶液加水稀释 相同pH 、相同体积 类型二 电离平衡常数的应用 探·知识奥秘 酸碱质子理论(布朗斯特酸碱理论) 共轭酸碱组成上相差一个H，像碳酸和碳酸氢根是一对共轭酸碱(碳酸是给出质子的酸，碳酸氢根是接受质子的碱)，碳酸氢根和碳酸根是一对共轭酸碱(碳酸氢根是给出质子的酸，碳酸根是接受质子的碱)。故像碳酸氢根这样的，既能做质子酸(给出质子)，又能做质子碱(接受质子)。 丹麦 布朗斯特-劳里 1923年提出的质子理论认为：凡是给出质子(H+)的任何物质(分子或离子)都是酸；凡是接受质子(H+)的任何物质都是碱。简单地说，酸是质子的给予体，而碱是质子的接受体。酸和碱之间的关系表示如下：酸 =质子(H+)+ 碱 迁·拓展延伸 1.下列关于电离平衡常数(K)的说法中正确的是 (　　) A.相同条件下，电离平衡常数(K)越小，表示弱电解质电离能力越弱 B.电离平衡常数(K)与温度无关 C.相同温度下，不同浓度的同一弱电解质，其电离平衡常数(K)不同 D.多元弱酸各步电离平衡常数大小关系为K(a1 )<K(a2 )<…… A 练·技能实战 2.已知室温时，0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有0.2%发生电离。下列叙述错误的(　　) A.升高温度，溶液的酸性增强 B.该溶液的c(H+)是2×10-4 mol·L-1 C.该一元酸的电离平衡常数约为1×10-7 D.向一元酸HA的溶液中，加水稀释，HA的电离平衡正向移动，但c(H+)减小 C 练·技能实战 3.常温下，三种一元酸的电离平衡常数如下表，下列说法正确的是 (　　) A.三种酸的酸性强弱:HCN>CH3COOH>H3PO2 B.反应H3PO2+CH3COO- == CH3COOH+H2PO2-能够发生 C.由电离常数可以判断，H3PO2属于强酸，HCN和CH3COOH属于弱酸 D.等物质的量浓度、等体积的三种酸溶液，与足量锌粉反应，H3PO2产生H2最多 酸 HCN CH3COOH H3PO2 电离常数 5×10-10 1.75×10-5 5.9×10-2 B 练·技能实战 4.常温下,向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,塞紧橡胶塞,用注射器向其中一个锥形瓶中注入2 mL 1 mol·L-1草酸溶液(H2C2O4的K(a1)=5.0×10-2，K(a2)=5.4×10-5，向另一个锥形瓶中注入2 mL 2 mol·L-1 CH3COOH溶液(CH3COOH的Ka=1.8×10-5)，分别测得两个锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.曲线②表示醋酸与镁条的反应 B.当反应停止时，醋酸产生的气体比草酸产生的气体多 C.反应结束，草酸所耗时间比醋酸所耗时间短 D.草酸的电离方程式为H2C2O4 2H++C2O42- C 练·技能实战 5.常温下，分别向体积相同、浓度均为1 mol·L-1的HA、HB两种弱酸溶液中不断加水稀释，酸溶液的1/2pH与酸溶液浓度的对数(lg c)的关系如图。下列对该过程相关分析正确的是(　　) A.HB的电离常数(Ka)数量级为10-3 B.酸性：HA>HB C.加水稀释过程中，HA的电离常数减小 D.常温下，当lg c = -7时，两种酸溶液的pH均为7 B 练·技能实战 3.2 弱电解质的电离平衡 第2课时 电离平衡常数 电离平衡常数 电离平衡常数的应用 定义 表达式 影响因素 意义 能力拓展 强酸(碱)与弱酸(碱)的比较 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版2020选择性必修1 $