内容正文:
第1节 弱电解质的电离
第2课时 弱电解质的电离平衡
[目标导航] 1.理解电离平衡的概念。2.了解电离度的概念及其简单的计算。3.能运用电离平衡原理解释弱电解质在水溶液中的电离情况。
一、弱电解质的电离平衡
1.定义
在一定条件下(如温度和浓度),电解质电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化,电离过程达到电离平衡状态。
2.建立过程(用vt图像描述)
3.特征
4.外界条件对电离平衡的影响
①内因:弱电解质本身的性质。
②外因:浓度、温度、加入试剂等。
5.电离过程是可逆过程,可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 mol·L-1CH3COOH溶液为例:CH3COOHCH3COO-+H+(正向吸热)。
实例(稀溶液)
CH3COOHCH3COO-+H+ ΔH>0
改变条件
加水稀释
加入少量冰醋酸
加入HCl(g)
加入NaOH(s)
加入镁粉
升温
加入CH3COONa(s)
平衡移动方向
向右
向右
向左
向右
向右
向右
向左
n(H+)
增大
增大
增大
减小
减小
增大
减小
c(H+)
减小
增大
增大
减小
减小
增大
减小
c(CH3COO-)
减小
增大
减小
增大
增大
增大
增大
c(CH3COOH)
减小
增大
增大
减小
减小
减小
增大
导电能力
减弱
增强
增强
增强
增强
增强
增强
【方法导引】 弱电解质的电离平衡是化学平衡的一种表现形式,完全具有化学平衡的特征和本质,对它进行分析、判断的原理与化学平衡相同。
【合作探究】
1.电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小吗?离子浓度一定增大吗?
答案 都不一定。如对于CH3COOHCH3COO-+H+平衡后,加入冰醋酸,c(CH3COOH)增大,平衡右移,根据勒夏特列原理,只能“减弱”而不能“消除”,再次平衡时,c(CH3COOH)比原平衡时大;加水稀释或加少量NaOH固体,都会引起平衡右移,但c(CH3COOH)、c(H+)都比原平衡时要小。
2.冰醋酸加水稀释过程中c(H+)是如何变化的?写出变化图,并说明原因。
答案 在向醋酸中加水之前,醋酸分子尚未电离,c(H+)=0。在加水稀释之后,醋酸的电离开始随着水的逐渐加入,电离平衡逐渐向生成CH3COO-和H+的方向移动。在此过程中V(溶液)和n(H+)都逐渐增大。c(H+)从0开始增加。随着水的加入,虽然促进CH3COOH的电离,但由于V(溶液)的增加,c(H+)呈减小趋势。
如图所示
二、电离平衡常数(K)、电离度(α)
1.电离常数
(1)表示方法
ABA++B- K=
弱电解质的电离常数表达式中的c(A+)、c(B-)和c(AB)均为达到电离平衡后各粒子在溶液中的浓度值,并不是直接指溶质的物质的量浓度值,并且在温度一定时,其电离常数就是一个定值。
①一元弱酸、一元弱碱的电离常数。例如:
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=
NH3·H2ONH+OH-
Kb=)·c(OH-),c(NH3·H2O))
②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,每步都有相应的电离常数,通常用Ka1,Ka2,Ka3等来分别表示。
例如:H3PO4H++H2PO
Ka1=)·c(H+),c(H3PO4))
H2PO)))·c(H+),c(H2PO Ka2=H++HPO
HPO)))·c(H+),c(HPO Ka3=H++PO
多元弱酸各步的电离常数大小的比较为Ka1≫Ka2≫Ka3,因此多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。
多元弱碱的电离与多元弱酸的电离情况相类似,但多元弱碱的电离可写成一步。
(2)影响因素
电离常数只与温度有关,升高温度,K值增大。
(3)电离常数的意义
①表示多元弱酸溶液中离子浓度的关系。
H3PO4分三步电离,第一步最强(Ka1=7.5×10-3),第二步弱(Ka2=6.2×10-8),第三步最弱(Ka3=2.2×10-13),c(H+)>c(H2PO)>c(OH-)。)>c(PO)>c(HPO
H2S分两步电离,第一步强(Ka1=9.1×10-8),第二步弱(Ka2=1.1×10-12),c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)
②根据电离常数的大小,可以估算弱电解质电离的程度。例如,在相同条件下,K值越大,弱酸的电离程度越大,酸性越强。在相同条件下,常见弱酸的酸性强弱关系为
H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO。
2.电离度
(1)弱电解质的电离度用α表示
则α=×100%,
或α=×100%,
或α=×10