3.1.2电离平衡常数 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一节 电离平衡 第三章　水溶液中的离子反应与平衡 第2课时 电离平衡及电离平衡常数 1 复习回顾 1、可逆反应 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)，化学平衡常数如何表示？ 化学平衡常数的大小与什么有关？ 只与温度有关 Ka = cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 2、电离平衡与化学平衡类似，请根据化学平衡常数的表达式， 推断弱电解质CH3COOH ⇌H＋＋CH3COO－的电离平衡常数的表达式？ Ka = c(CH3COO－)·c(H+) c(CH3COOH) 请根据所学内容来思考工业合成氨生产条件的选择？ 1、定义 在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，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。 电离平衡常数 2、表示方法 弱酸的电离常数用Ka表示，弱碱的电离常数用Kb表示 acid 酸 base碱 CH3CH2COOH ⇌CH3CH2COO- + H+ NH3·H2O ⇌NH4+ + OH- (1) 一元弱酸和一元弱碱 的电离是分步进行的，每一步各有电离常数。 通常用Ka1 、Ka2 、Ka3等来分别表示 H2CO3 3）多元弱碱 多步电离 一步到位 分步电离，一步写完 2）多元弱酸 电离平衡常数 公众号——杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权必究 4 注意事项 H2CO3： = 4.5×10-7 = 4.7×10-11 ≫ 电离平衡常数 1、多元弱酸的各级电离常数逐渐减小：K1 ≫ K2 ≫ K3 ✪ 特别提示： 分步进行，一步定性。 2、多元弱酸的酸性由第一步电离决定 （多元弱酸前面电离生成H+的对后续电离有抑制作用） 公众号——杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权必究 5 【针对练习】 （1）分别写出CH3COOH、HClO、  HCN、  H2SO3 、NH3·H2O电离平衡常数的表达式 电离平衡常数 思考：对比如下数据，电离平衡常数受哪些因素的影响？ 弱电解质 Ka HF 6.3×10-4 CH3COOH 1.75×10-5 HCN 6.2×10-10 不同温度下CH3COOH的 Ka 温度 Ka 0℃ 1.66×10-5 10℃ 1.73×10-5 25℃ 1.75×10-5 25℃ 几种弱酸的 Ka (1)相同温度下，弱电解质的电离常数由 决定。 (2)电离常数 K与 有关。 温度 弱电解质本身的性质 电离平衡常数 T相同，弱酸弱碱越强， K越大。 T越大， Ka（Kb）越大。 电离是吸热过程。 K表征了弱电解质的电离能力。根据相同温度下，电离常数的大小可以判断弱电解质的相对强弱。 弱酸的Ka越大，电离程度越大，越容易电离出H+，酸性越强。 弱碱的Kb越大，电离程度越大，越容易电离出OH-，碱性越强。 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＞HCO3-＞HS‑ 电离平衡常数 3、电离平衡常数的意义 8 B 知识迁移练习： 9 有关电离平衡常数的计算模板 HX　 ⇌ H+　+　X− c(HX)　　 0　　　 0 c(HX)−c(H+)　c(H+)　　c(X−) x　　　 x　　　 x ①当弱电解质电离程度很小时 c(HX)−c(H+) ≈ c(HX) ②同理，弱碱(BOH)溶液中 c始 c平 Δc ③电离度α = c(已电离） c(初始） ×100 % 弱电解质的电离程度比较小，平衡时弱电解质浓度为 (a－x) mol/L，一般近似为a mol/L。 电离平衡常数的计算 例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) 0.20 0 0 0.20-1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3 NH3 · H2O NH4+ + OH- c始 c平 Δc c平(NH3·H2O) = 0.20-1.7×10-3 ≈ 0.20 mol/L 相差102及以上近似处理 已知 c 求 K 三段式 忽略水的电离 电离平衡常数的计算 例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的电离度α 已知 c 求 α 电离度（α %）= C(已电离） C(初始） ×100 % ① 电离度与化学平衡的转化率类似。 ② 同一弱电解质电离度越大，电离程度越大。 ✪ 特别提示： ＝ 1.7×10−3 mol·L−1 0.2 mol·L−1 ×100% ＝ 0.85% 该温度下电离程度小 电离度：实际上是一种平衡转化率，表示弱电解质在水中的电离程度。 电离平衡常数的计算 例2. 已知25 ℃时，CH3COOH 的 Ka＝1.75×10-5，计算0.10 mol·L-1的CH3COOH溶液达到电离平衡时c(H＋)的浓度。 设CH3COOH溶液中平衡时 H+ 的浓度为 x 　 0.10　　　　 0　 　0 x　 　x x 0.10−x　　　 x　　 x CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO− c始 c平 Δc c(H+) ≈ cKa 弱酸溶液中 当Ka数值很小时，x的数值很小，可作近似处理：0.10 − x ≈ 0.10 即c(H+)＝1.3×10−3mol/L 1．将6 g CH3COOH溶于水制成1 L溶液，此溶液的物质的量浓度为________，经测定某温度时，溶液中c(CH3COO－)为1.4×10－3 mol·L－1，此温度下醋酸的电离常数Ka＝________，温度升高，Ka将________(填“变大”“不变”或“变小”，下同)，加入少量CH3COONa后c(H＋)_________，Ka________。 0.1mol/L 1.96×10-5 变大 不变 变小 课堂练习 课本P62----6 CH3COOH CH3COO-+H+ 起始浓度/(mol·L-1) 0.01 0 0 变化浓度/(mol·L-1) x x x 平衡浓度/(mol·L-1) 0.01-x x x 则Ka===1.75×10-5。 x =4.18×10–4 =4.18 化学式 CH3COOH H2CO3 HClO 电离平衡常数 1.7×10-5 Ka1＝4.3×10－7 Ka2＝5.6×10－11 4.7×10-8 请思考： (1)同一温度及浓度下，CH3COOH、H2CO3、HClO、HCO3- 的酸性由强到弱的顺序为__________________________________。 CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3- 已知25 ℃时，几种弱酸的电离平衡常数如下： 应用一 判断弱酸(弱碱)的相对强弱 同一条件下，K越大，酸性(碱性)越强 电离平衡常数的应用 * 1. 下表是几种弱酸在常温下的电离平街常数：则下列不正确的是（ ） A．碳酸的酸性强于氢硫酸 B．多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定 C．常温下，加水稀释醋酸， 增大 D．向弱酸溶液中加少量NaOH溶液，电离平衡常数增大 CH3COOH H2CO3 H2S H3PO4 1.8×10-5 Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11 Ka1=9.1×10-8 Ka2=1.1×10-12 Ka1=7.5×10-3 Ka2=6.2×10-8 Ka3=2.2×10-13 D 课堂练习 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 NO2- 结合H+的能力最弱 CN- 结合H+的能力最强 结合氢离子的能力判断 应用二 K越大，酸性越强，对应酸根结合H+的能力就越弱。 K越小，酸性越弱，对应酸根结合H+的能力就越强。 电离平衡常数的应用 化学式 CH3COOH H2CO3 HClO 电离平衡常数 1.7×10-5 Ka1＝4.3×10－7 Ka2＝5.6×10－11 4.7×10-8 请回答下列问题： (1)CH3COOH、H2CO3、HClO、HCO3- 的酸性由强到弱的顺序为__________________________________。 CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3- (2)同浓度的CH3COO－、HCO3-、CO32-、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为_____________________________。 1.已知25 ℃时，几种弱酸的电离平衡常数如下： 课堂练习 * 化学式 CH3COOH H2CO3 HClO 电离平衡常数 1.7×10-5 Ka1＝4.3×10－7 Ka2＝5.6×10－11 4.7×10-8 请回答下列问题： (1)CH3COOH、H2CO3、HClO、HCO3- 的酸性由强到弱的顺序为__________________________________。 CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3- (2)同浓度的CH3COO－、HCO3-、CO32-、ClO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为_____________________________。 1.已知25 ℃时，几种弱酸的电离平衡常数如下： 课堂练习 * (3)比较多元弱酸溶液中离子浓度大小关系 H3PO4分三步电离： C(H+) C(H2PO4-) C(HPO42-) C(PO43-) C(OH-) H3PO4 H+ + H2PO4- Ka1= 7.1×10-3 H2PO4- H+ + HPO42- Ka2= 6.2×10-8 HPO42- H+ + PO43- Ka3= 4.5×10-13 > > > > 磷酸的三步电离的电离常数，第一步 第二步 第三步。 > > 离子浓度大小： 电离平衡常数的应用 电离平衡常数的应用 4、判断溶液中微粒浓度大小或比值 常温下，将 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释，下列比值如何变化? ＝ ＝ 增大 减小 ＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) ·c(H+) ＝ ·c(CH3COO−) c(CH3COOH) c(H+) ·c(CH3COO−) CH3COOH ⇌ CH3COO− + H+ Ka＝ c(CH3COO−)·c(H+) c(CH3COOH) 学习评价 A．加少量烧碱溶液 B．降低温度 C．加少量冰醋酸 D．加水 7、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 值增大，可以采取的措施是（ ） D 8、常温下，将0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀释，请填写下列表达式的数值变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。 (1) ________； (2) ________； (3) ________； 变小 不变 变大 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： 应用五 平衡常数大的制备出平衡常数小的 电离平衡常数的应用 判断复分解反应能否发生 一般符合“强酸制弱酸”的规律 【课本】P62 1. 已知某温度下有如下三个反应： NaCN + HNO2 == HCN + NaNO2 NaCN + HF == HCN + NaF NaNO2 + HF == HNO2 + NaF 则该温度下HF、HCN、HNO2三种弱酸的电离常数由大到小的顺序是 _______________________ Ka(HF)＞Ka(HNO2)＞Ka(HCN) 【例】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 A.少量CO2通入NaClO溶液中：CO2+H2O+2ClO-═CO32-+2HClO B.足量SO2通入NaClO溶液中：SO2+H2O + ClO- ═HSO3- + HClO 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 C CO2 + H2O + ClO- ═ HCO3- + HClO SO2 + ClO- + H2O ═ SO42- + Cl- + 2H+ HSO3- 不能拆，酸性：H2CO3 ＞HSO3- ，该反应不能发生 电离平衡常数的应用 弱酸制强酸 H2S + Br2 ＝ 2HBr + S↓ H2S＋CuSO4 ＝CuS↓＋H2SO4 H2SO3 + Cl2 + H2O＝H2SO4 + 2HCl CuS溶解度极小，不溶于H2SO4 发生氧化还原反应 弱酸一定不能制备强酸吗 一元强酸和一元弱酸的比较 【思考讨论】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 2mL 2 mol·L-1盐酸、2mL 2 mol·L-1醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示： 课本61页 压强/kPa 时间/s 0 100 200 300 120 140 160 镁与盐酸、醋酸反应时气体压强随时间的变化 2mol/L盐酸 2mol/L醋酸 (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? 速率：先快后慢， (1)两个反应的反应速率及其变化有什么特点? 1.反应结束时，产生氢气的体积相同。 2.酸的物质的量相同。 n(Mg) = 0.0021 mol n(酸) = 0.004 mol c(H+)为影响反应速率的主要因素 盐酸电离的c(H+)>醋酸电离的c(H+) v盐酸＞v醋酸 强弱有别 物质 c(H+) pH 开始时与锌反应产生H2的速率 与足量锌反应产生H2的体积 中和NaOH的量 ①等物质的量浓度(0.1mol/L)、等体积（1L）的两种酸溶液 0.1mol/L 1 ＞1 快 慢 相同 相同 相同 相同 HCl=H++Cl- ＜0.1mol/L CH3COOH H++CH3COO- n(H＋)相同， 起始时c(H＋)：盐酸 > 醋酸 一元强酸和一元弱酸的比较 【归纳总结】 1.相同物质的量浓度、同体积的一元强酸、一元弱酸 ①强酸：c(H+)大、pH小，开始与金属反应的速率大。 ②弱酸溶液：c(H+)小、pH大，开始与金属反应的速率小 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+ ③强酸与弱酸溶液中，n(H+)相等，则中和碱的能力相同，与足量活泼金属反应产生H2的量相等 强电解质与弱电解质的比较 HCl CH3COOH t V(g) 0 物质 c(H+) c(酸) 开始时与锌反应产生H2速率 反应过程中平均反应速率 生成等量的氢气消耗Zn 与足量锌反应产生H2的体积 中和NaOH的量 ②等c(H+= 0.001mol/L)、等体积（1L）的两种酸溶液 0.001mol/L 相同 相同 慢 快 相同 相同 CH3COOH H++CH3COO- 0.001mol/L 0.001mol/L ＞0.001mol/L HCl =H++Cl- 少 多 少 多 c(H＋)相同， 浓度：醋酸 > 盐酸 n(H＋)：醋酸 > 盐酸 一元强酸和一元弱酸的比较 【归纳总结】 强电解质与弱电解质的比较 2.相同pH[即相同c(H+)]、同体积的一元强酸、一元弱酸 ①强酸：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弱酸溶液：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 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 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 t V(g) 0 HCl CH3COOH 盐酸与醋酸溶液分别与Zn反应 1.相同物质的量浓度、相同体积 HCl CH3COOH t V(g) 0 2.相同pH 、相同体积 t V(g) 0 HCl CH3COOH 等浓反应： 强酸更快， 产量一样 方法：速率看浓度 c(H＋) 产量看总量 n(H＋) c(H＋)相同， 浓度：醋酸 > 盐酸 n(H＋)：醋酸 > 盐酸 n(H＋)相同， 起始时c(H＋)：盐酸 > 醋酸 1.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 习题 习题 1、有浓度相同、体积相等的三种酸：a、盐酸 b、硫酸 c、醋酸， 同时加入足量的锌，则开始反应时速率大小_____ 反应完全后生成 H2 的质量大小顺序 。 b＞a＞c b＞a=c 2、有H+浓度相同、体积相等的三种酸：a、盐酸 b、硫酸 c、醋酸， 同时加入足量的锌，则开始反应时速率大小 _______ 反应完全后生成 H2 的质量大小 ________ a=b=c a=b<c 习题 在一定温度下，加水逐渐稀释 1mol·L-1氨水的过程中，随着水量的增加，请说明溶液中下列含量的变化： (1) n(OH－)______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 增大 不变 Kb只与温度有关 n(NH3·H2O)逐渐减小 电离平衡向电离方向移动 增大 c(NH3·H2O ) c() ·c(OH -) = Kb 1 【思考】如何证明CH3COOH是弱电解质？ 判断电解质强弱的方法 (1) 同浓度、同温度下，与强电解质溶液做导电性对比实验； (2) 同浓度、同温度下，比较与活泼金属反应的快慢； 如将镁条投入等浓度的盐酸和醋酸溶液中，开始时反应速率前者比后者快。 (3) 测c(H+)，如0.01mol·L-1的醋酸溶液c(H+)＜0.01mol·L-1，证明醋酸是弱酸。 测pH 1、证明CH3COOH电离不完全 部分电离，离子浓度小 2、证明弱电解质溶液中存在电离平衡 判断电解质强弱的方法 (1) 稀释前后的c(H＋)与稀释倍数的变化关系： 如：将c(H＋)＝10-2 mol/L 的酸溶液稀释至1000倍， 若c(H＋)＜10-5 mol/L，则证明该酸为弱酸； 若c(H＋)＝10-5 mol/L，则证明该酸为强酸。 (2) 相同c(H+)的强酸和弱酸溶液，分别加该酸的钠盐固体， 溶液的c(H+)减小的是弱酸，c(H＋)不变的是强酸。 (3) 相同c(H＋)、相同体积的强酸和弱酸溶液与碱反应时，消耗碱多的为弱酸。 Ka＝≈ 则Ka＝ ➡ c(H+)＝ Kb＝ ➡ c(OH-)＝ Ka＝，则x＝＝≈1.3×10－3 CH3COOH>H2CO3>HClO COeq \o\al(2－,3)>ClO－>HCOeq \o\al(－,3)>CH3COO－ ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq \o\al(－,3) CH3COOH>H2CO3>HClO COeq \o\al(2－,3)>ClO－>HCOeq \o\al(－,3)>CH3COO－ ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq \o\al(－,3) (2)______。 (3)________。 $