2026届高三化学一轮复习 弱电解质的电离平衡 课件

从尿垢清洁剂中认识 弱电解质的电离平衡 1 常见的尿垢清洁剂 尿垢的主要成分是磷酸钙、碳酸钙和氢氧化镁等，家庭中是怎么去除这些尿垢呢？ 2 常见的尿垢清洁剂 草酸又名乙二酸，化学式为H2C2O4 ， 结构简式为HOOC-COOH， 是最简单的有机二元羧酸。 草酸可能是弱酸，为什么还能高效地除尿垢呢 ？ 3 任务一：探究草酸的酸性 方案1：室温下，测0.1mol/L H2C2O4的pH ，测得pH＞1 如何设计实验方案探究草酸是否为弱酸？ pH＞1 ，说明H2C2O4只有部分电离，是弱酸的证据 方案2：室温下，取pH=3的H2C2O4溶液稀释100 倍后，测得pH<5 稀释100 倍后，pH变化小于2，说明稀释后H2C2O4能进一步 电离出H+，存在电离平衡，是弱酸的证据 方案3：室温下，取pH=3的H2C2O4，加入一定量的NaHC2O4 固体，测得pH>3 pH变大，说明HC2O4-能结合H+，H2C2O4属于弱电解质 ，是弱酸的证据 【思考与讨论1】请你判断下列方案是否可行？ 4 任务一：探究草酸的酸性 方案4：室温下，测0.05mol/L NaHC2O4的溶液显酸性 NaHC2O4溶液显酸性，不能作为H2C2O4是弱酸的证据 电离：HC2O4- C2O42- + H+ 主要 水解： HC2O4- + H2O H2C2O4 + OH- 次要 NaHC2O4 Na+ + HC2O4- 5 HCO3- + H2O H2CO3 + OH- 任务一：探究草酸的酸性 NaHCO3 水解为主显碱性，能作为H2CO3是弱酸的证据 NaHCO3 显碱性 电离： 水解： 主要 扩展 HCO3- H+ + CO32- 6 任务一：探究草酸的酸性 方案6：用pH计测量H2C2O4 和H2SO4的pH，比较溶液pH大小 方案5：测定0.05mol/L H2C2O4溶液的导电性 没有对照，不能作为H2C2O4是弱酸的证据 两种溶液浓度大小未知，不能作为H2C2O4是弱酸的证据 改进方案：比较等浓度H2C2O4 、H2SO4的导电能力 改进方案：测量等浓度H2C2O4 、H2SO4的pH，比较溶液pH大小 7 任务一：探究草酸的酸性 方案7：比较等浓度H2C2O4 和H2SO4分别与少量镁反应产生气泡的快慢 等浓度H2C2O4 、H2SO4与少量镁反应速率存在差异，可以作为H2C2O4是弱酸的证据 类比：2 mol/L 的盐酸和醋酸，初始阶段的c(H+)分别为： 2 mol/L 小于 2 mol/L HCl H+ + Cl− CH3COOH CH3COO− + H+ 与Mg条反应，反应速率： 盐酸 ＞ 醋酸 镁与盐酸、醋酸反应时气体压强随时间的变化示意图 8 镁与盐酸、醋酸反应时气体压强随时间的变化示意图 任务一：探究草酸的酸性 方案8：比较等体积、等浓度H2C2O4 和H2SO4分别与足量镁反应产生气体的体积多少 类比：等体积 2 mol/L 的盐酸和醋酸： CH3COOH ⇌ CH3COO− + H+ Mg + 等浓度、等体积的H2C2O4 、H2SO4物质的量相等， 不能作为H2C2O4是弱酸的证据 气体总量：盐酸 = 醋酸 9 任务一：探究草酸的酸性 改进方案：等pH比较 等体积、等pH的H2C2O4和H2SO4 分别与足量Zn反应产生气体的体积多少 气体总量： H2C2O4 ＞ H2SO4 等体积、等pH的H2C2O4和H2SO4 二者的耗碱量 耗碱量： H2C2O4 ＞ H2SO4 10 2、(2021·江苏)碳酸钙沉淀中加入醋酸发生反应的离子方程式： CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O 任务一：探究草酸的酸性 判断下列说法是否正确： 1、(2022·江苏)用pH计测量醋酸、盐酸的pH，比较溶液pH大小，用来判断 CH3COOH是弱电解质 5、(2018·江苏)图1是室温下用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol/L 某一元酸HX的滴定曲线，说明HX是一元强酸 4、(2019·江苏)用pH试纸测得：CH3COONa溶液的pH约为9，NaNO2溶液的 pH约为8，HNO2电离出H+的能力比CH3COOH的强 错误 错误 错误 3、(2020·江苏) Cl2通入水中制氯水：Cl2+H2 ⇌ 2H++Cl-+ClO- 图1 错误 错误 11 任务一：探究草酸的酸性 实验设计 部分电离 存在电离平衡 弱电解质对应的盐能水解 证明是弱电解质的思维模型 12 任务一：探究草酸的酸性 请书写出草酸的电离方程式和电离平衡常数的表达式 由以上数据可看出Ka1>Ka2， 说明多元弱酸是分步电离的，且以第一步电离为主 Ka1＝5.36×10−2 (25 ℃) Ka2＝5.35×10−5 (25 ℃) H2C2O4 HC2O4- + H+ HC2O4- C2O42- + H+ 13 任务二：探究草酸的电离平衡 使用方法：可根据不同的污垢， 用水稀释后使用 冷水，热水？稀释比例多少？ 【思考与讨论2】 如何促进草酸的电离，从而提高除尿垢的效果呢？ 14 任务二：探究草酸的电离平衡 实验方案: 用pH计测定随着温度的升高，草酸溶液和蒸馏水pH值的变化 实验结果: 随着温度的升高，草酸和蒸馏水pH值的变化分别如图1和图2所示 H2C2O4 HC2O4- + H+ ΔH ＞0 解释：草酸的电离为吸热，升温促使电离平衡正向移动，因此pH降低。 图1 图2 草酸 蒸馏水 为了增强去垢效果，可以用热水稀释草酸。 15 任务二：探究草酸的电离平衡 在使用草酸清洁液时，经常需要对其稀释，浓度对草酸电离平衡有什么影响呢？ 实验方案: 向草酸溶液中不断加入蒸馏水稀释，测定pH值的变化 实验结果: 加蒸馏水稀释后，草酸溶液pH值的变化如图3所示 解释：加水稀释，离子相互碰撞结合为分子的几率减小，平衡正向移动，草酸电离程度增大， n(H+)增大，但由于总体积增大，所以c(H+)依然减小，pH增大。 若尿垢严重，为了增强去垢效果，降低稀释比例。 H2C2O4 HC2O4- + H+ ΔH ＞0 图3 16 任务二：探究草酸的电离平衡 【思考与讨论3】草酸在稀释的过程中，下列物理量都是怎么变化呢? 电离平衡常数只与温度有关 不变 增大 降低 c(H+)减小 c(H+)和c(C2O42- )均减小 增大 草酸的量减小而草酸根离子的量增大 电离常数的应用：判断溶液微粒浓度比值的变化 17 任务二：探究草酸的电离平衡 电离平衡的影响因素总结 ①温度：弱电解质的电离为吸热，升温促使电离平衡正向移动（越热越电离） ④离子反应效应：加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时，将促进电离 ②浓度： 降低浓度，电离平衡正向移动（越稀越电离） ③同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，将抑制电离 与其他化学平衡一样，当浓度、温度等条件改变时，电离平衡会发生移动 18 任务三：探究强酸制弱酸的实质 水垢的主要成分是碳酸钙等，为什么醋酸可以清除水垢？ 实验：向盛有2 mL 0.1 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？ 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 ℃） 19 任务三：探究强酸制弱酸的实质 【思考与讨论4】为什么相对强酸能够制备相对弱酸？ CH3COOH + CO32- HCO3- + CH3COO− K＝ c(HCO3- ) ·c(CH3COO−) c(CO32- ) ·c(CH3COOH) c(HCO3- ) c(CO32- ) K＝ ·c(CH3COO−) ·c(CH3COOH) ·c(H+) ·c(H+) K越大，反应越有利 ＝ K(CH3COOH) Ka2(H2CO3) 20 任务三：探究强酸制弱酸的实质 水垢的主要成分是碳酸钙等，尿垢的主要成分是磷酸钙等。草酸和醋酸同样为弱酸，醋酸可以清除水垢，却很难清除尿垢，草酸却能清除尿垢，这是为什么呢？ 与草酸、磷酸、醋酸和碳酸酸性强弱有关 Ka的大小 21 任务三：探究强酸制弱酸的实质 除了查阅资料，你还可以从哪些信息中得到平衡常数的数值？ 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 NH3·H2O NH4+ + OH− ＝ (1.7×10−3)·(1.7×10−3) 0.2 ≈ 1.4×10−5 c(NH3·H2O) Kb＝ c(NH4+ )·c(OH−) 22 任务三：探究强酸制弱酸的实质 基于图像计算K值 【思考与讨论5】在常温下，一定浓度的二元弱酸H2C2O4溶液中H2C2O4 、 HC2O4- 、 C2O42-三者的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图所示。曲线I、II、III分别是哪种微粒。 曲线I： H2C2O4的物质的量分数 曲线II： HC2O4-的物质的量分数 曲线III： C2O42-的物质的量分数 23 任务三：探究强酸制弱酸的实质 基于图像交点计算K值 求：Ka1(H2C2O4)＝_____________，Ka2(H2C2O4)＝____________。 10－1.2 10－4.2 曲线1和曲线2的交点 H2C2O4 HC2O4- C2O42- 同理： 24 任务三：探究强酸制弱酸的实质 常温下，几种弱酸的电离平衡常数如表所示。 化学式 H2C2O4 H3PO4 CH3COOH H2CO3 电离平 衡常数 Ka1＝5.6×10－2 Ka2＝1.5×10－4 Ka1＝6.9×10－3 Ka2＝6.2×10－6 Ka3＝4.8×10－13 Ka＝1.75×10－5 Ka1＝4.5×10－7 Ka2＝4.7×10－11 电离常数的应用：判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。 由于酸性：H2C2O4 ＞ H3PO4 ＞ CH3COOH ＞ H2CO3 尿垢的主要成分是磷酸钙等。 草酸能清除尿垢，醋酸却很难清除尿垢。 25 任务三：探究强酸制弱酸的实质 (2023·苏州期末)常温下，几种弱酸的电离平衡常数如表所示。下列说法正确的是( ) 化学式 HCOOH H2CO3 HCN HClO 电离平衡常数 Ka＝1.8×10－4 Ka1＝4.3×10－7 Ka2＝5.6×10－11 Ka＝4.9×10－10 Ka＝3.0×10－8 问题解决： 电离出H+能力：HCOOH ＞ H2CO3＞ HClO＞ HCN ＞ HCO3- 26 电离出H+能力：HCOOH ＞ H2CO3＞ HClO＞ HCN ＞ HCO3- 任务三：探究强酸制弱酸的实质 结合H+能力： HCOO- ＜ HCO3- ＜ ClO- ＜ CN- ＜ CO32- NaClO＋CO2＋H2O===HClO＋NaHCO3 电离常数的应用：判断反应能否发生或者判断产物是否正确 正确 27 总结：认识电离平衡的基本角度 宏观层面 物质 反应 平衡 微观层面 粒子的种类粒子的数量 粒子间的 相互作用 弱电解质的生成可使体系中离子浓度减小 粒子间存在 平衡及移动 电离平衡 定性 定量 K 28 Lavf58.12.100 A. 酸性强弱顺序：HCOOH>HClO>HCN>H2CO3 B. 向饱和Na2CO3溶液中滴入HCN溶液，有气泡产生 C. 2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3 D. HCOOH的电离平衡常数表达式为Ka＝ A. 酸性强弱顺序：HCOOH>HClO>HCN>H2CO3 B. 向饱和Na2CO3溶液中滴入HCN溶液，有气泡产生 C. 2NaClO＋CO2＋H2O===2HClO＋Na2CO3 D. HCOOH的电离平衡常数表达式为Ka＝ $