【教学课件】第一单元 电离平衡 第2课时

电离平衡（第2课时）高中化学选择性必修1第三章第一单元学习目标1.认识电离常数表达式，了解影响电离常数的因素。2.了解电离常数的主要应用，并能利用电离常数分析解决具体化学问题。3.掌握多元弱酸、弱碱电离方程式的书写，了解多级电离常数间的大小关系。情境导入在实验室中，经常将酸进行稀释，需要知道稀释后酸的浓度和氢离子浓度。分别取1mL2mol/L盐酸和1mL2mol/L醋酸，均加水稀释到10mL，请问稀释后的溶液，酸的浓度和氢离子浓度分别为多少？情境导入

稀释前

2mol/LCH3COOHH++CH3COO−

稀释后

0.2mol/L0.2mol/L

问题分析：

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/LHCl完全电离酸的浓度与氢离子浓度相等CH3COOH部分电离酸的浓度与氢离子浓度不相等？HClH++Cl−学习任务课时任务活动第2课时【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小1.电离平衡常数【任务二】研究影响电离常数大小的因素1.电离常数的影响因素【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用1.比较弱电解质的相对强弱2.判断平衡移动的方向3.计算相关粒子的浓度【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离1.多元弱酸、多元弱碱的电离2.人体血液中的平衡分析3.醋酸与碳酸钠的反应学习活动【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小K＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)CH3COOHH++CH3COO−【写一写】写出醋酸的电离方程式，并写出该电离方程式的平衡常数表达式。1.电离平衡常数学习活动通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离常数。醋酸的电离常数表达式一水合氨的电离常数表达式Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)Kb＝c(NH)·c(OH−)c(NH3·H2O)+4CH3COOHH++CH3COO−+4NH3·H2ONH+OH−【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小1.电离平衡常数学习活动在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.2mol·L−1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10−3mol·L−1，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数（Kb）。【练一练】【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小1.电离平衡常数学习活动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)0.2001.7×10−30.2−1.7×10−3c(NH3·H2O)＝(0.2−1.7×10−3)mol·L−1

≈0.2mol·L−11.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−3＝(1.7×10−3)·(1.7×10−3)0.2≈1.4×10−5该温度下电离程度小NH3·H2ONH+OH−+4c(NH3·H2O)Kb＝c(NH

)·c(OH−)+4【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小1.电离平衡常数学习活动1.电离平衡常数进一步计算该温度下，有多少比例的NH3·H2O发生了电离：已电离弱电解质分子数原弱电解质分子数×100%＝1.7×10−3×V(溶液)0.2×V(溶液)×100%＝0.85%该温度下电离程度小【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小学习活动1.电离常数的影响因素【任务二】研究影响电离常数大小的因素类比化学平衡常数，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学习活动【任务二】研究影响电离常数大小的因素温度20℃24℃pH3.053.03

pH计测定不同温度下0.05mol/L醋酸的pH，实验结果如下表所示：Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)分子变大分母变小1.电离常数的影响因素学习活动【任务二】研究影响电离常数大小的因素电离常数大小受温度影响温度20℃24℃pH3.053.03证实

pH计测定不同温度下0.05mol/L醋酸的pH，实验结果如下表所示：Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)分子变大分母变小升高温度电离平衡正向移动1.电离常数的影响因素学习活动【任务二】研究影响电离常数大小的因素【想一想】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？1.电离常数的影响因素学习活动【任务二】研究影响电离常数大小的因素CH3COOH＞HCN酸性：电离常数由物质本性决定Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)Ka＝c(CN−)·c(H+)c(HCN)Ka(CH3COOH)＞Ka(HCN)CH3COOHH++CH3COO−HCNH++CN−1.电离常数的影响因素学习活动【小结】电离常数【任务二】研究影响电离常数大小的因素影响因素（2）外因：同一弱电解质的稀溶液，只受温度影响（1）内因：由物质本性决定表达式电离常数如CH3COOH在25℃时Ka为1.75×10-5，0℃时Ka为1.65×10-5

室温时可以不考虑温度对电离常数的影响。学习活动1.比较弱电解质的相对强弱【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用CH3COOH的电离常数（25℃）＝1.75×10−5＝6.2×10−10CH3COOH＞HCN酸性：Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)Ka＝c(CN−)·c(H+)c(HCN)HCN的电离常数（25℃）学习活动1.比较弱电解质的相对强弱【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用教科书附录II酸性：HF＞HNO2＞HClO【查一查】某些弱电解质的电离常数（25℃）HClOHFHNO24.0×10−86.3×10−45.6×10−4学习活动2.判断平衡移动的方向【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用【想一想】若将0.1mol/L醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的1/2，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？稀释后，醋酸电离程度变大，平衡正向移动。对于同一弱电解质，通常溶液中弱电解质的浓度越小，离子间结合成分子的机会越少，电离程度越大。判断依据1学习活动2.判断平衡移动的方向【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用判断依据2借助电离常数进行判断CH3COOHCH3COO−

+H+Q＝c(H+)2·c(CH3COO−)2c(CH3COOH)2＝Ka2

＜Ka

Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)学习活动3.计算相关粒子的浓度【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用【想一想】Ka＝1.75×10−5（25℃）查阅教科书附录IICH3COOH电离常数CH3COOHH++CH3COO−

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/LCH3COOH部分电离酸的浓度与氢离子浓度不相等？学习活动3.计算相关粒子的浓度【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用计算过程如下：起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)假设25℃，0.2mol/L醋酸溶液中，c(H+)＝xmol/LCH3COOHH++CH3COO−0.200xxxx0.2−xxc(CH3COOH)＝(0.2−x)mol·L−1

≈0.2mol·L−1学习活动3.计算相关粒子的浓度【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)＝x·x0.2≈1.75×10−5起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)CH3COOHH++CH3COO−0.200xxxx0.2−xxc(CH3COOH)＝(0.2−x)mol·L−1

≈0.2mol·L−1c(H+)＝x

＝0.00187mol·L−1学习活动3.计算相关粒子的浓度【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用进一步分析：CH3COOHH++CH3COO−

稀释前

2mol/L

稀释后

0.2mol/L类比上述计算方法0.00187

mol/L0.00591

mol/L稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的1103.210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学习活动【小结】电离常数【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用（1）比较弱电解质的相对强弱（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影响因素表达式电离常数作用意义2−3学习活动1.多元弱酸、多元弱碱的电离【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离(1)多元弱酸或多元弱碱在水中的电离是分步的。H2CO3是二元弱酸，H2CO3的电离方程式为：H2CO3H++HCOHCOH++CO−3−3学习活动1.多元弱酸、多元弱碱的电离【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离25℃时，H2CO3的两步电离常数表达式为：c(H+)·c(HCO

)c(H2CO3)Ka＝−3c(H+)·c(CO

)c(HCO

)Ka

＝2−3−3H2CO3H++HCOHCOH++CO2−3−3−312(2)多元弱酸或多元弱碱每一步都有电离常数，通常用Ka、Ka或Kb、Kb加以区分。1122学习活动1.多元弱酸、多元弱碱的电离【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离

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。25℃时，H2CO3的两步电离常数分别为：＝4.4×10－7c(H+)·c(HCO

)c(H2CO3)Ka＝−3＝4.7×10－11c(H+)·c(CO

)c(HCO

)Ka

＝2−3−312多元弱碱的情况与多元弱酸类似。学习活动2.人体血液中的平衡分析【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离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。学习活动2.人体血液中的平衡分析【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离人体血液的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。已知人体血液中存在如下平衡：H2O+CO2H2CO3H++HCO−3【想一想】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。学习活动2.人体血液中的平衡分析【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离人体血液的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。已知人体血液中存在如下平衡：H2O+CO2H2CO3H++HCO−3【想一想】出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？学习活动2.人体血液中的平衡分析【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离分析问题的化学本质直接吸入大量CO2合理吗？H2O+CO2H2CO3H++HCO−3需要控制条件，使上述平衡正向移动学习活动2.人体血液中的平衡分析【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离分析问题的化学本质需要控制条件，使上述平衡正向移动可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度。及时就医。H2O+CO2H2CO3H++HCO−3学习活动【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离【实验】向盛有2mL0.1mol/L醋酸的试管中加入等浓度Na2CO3溶液，观察现象。3.醋酸与碳酸钠的反应学习活动3.醋酸与碳酸钠的反应【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离【想一想】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