2016-2017学年人教版选修4 第3章第1节 弱电解质的电离 教案

教案课题：第三章水溶液中的离子平衡第一节弱电解质的电离授课班级课时2教学目的知识与技能1、能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论2、了解电离平衡常数及其意义3、了解强电解质和弱电解质与结构的关系过程与方法通过实验，培养学生观察、分析能力，掌握推理、归纳、演绎和类比等科学方法情感态度价值观通过本节课的学习，意识到整个自然界实际就是各类物种相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系重点强、弱电解质的概念和弱电解质的概念难点弱电解质的电离平衡知识结构与板书设计第三章水溶液中的离子平衡第一节弱电解质的电离一、强弱电解质电解质(electrolyte)：在水溶液或熔化状态下能导电的化合物。强电解质(strongelectrolyte):在水分子作用下，能完全电离为离子的化合物(如强酸、强碱和大多数盐)弱电解质(weakelectrolyte):在水分子作用下，只有部分分子电离成为离子化合物(如弱酸、弱碱和水)二、弱电解质的电离1、CH3COOHCH3COO－+H＋2、在一定条件（如温度、浓度）下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫电离平衡(ionizationequilibrium)。3、电离平衡的特征：(1)逆--弱电解质的电离是可逆的(2)等--V电离=V结合≠0(3)动--电离平衡是一种动态平衡(4)定--条件不变，溶液中各分子、离子的浓度不变，溶液里既有离子又有分子(5)变--条件改变时，电离平衡发生移动。4、影响因素：(1)内因：电解质本身的性质。通常电解质越弱，电离程度越小。(2)外因：①浓度：温度升高，平衡向电离方向移动。②浓度：溶液稀释有利于电离eq\o\ac(○,3)同离子效应：在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强电解质，使电离平衡向逆方向移动三、电离平衡常数1、定义：在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积嗖溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，用K表示。2、表示方法：ABA++B－3、同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时，其电离常数不变。4、K值越大，电离程度越大，相应酸(或碱)的酸(或碱)性越强。K值只随温度变化。5、同一温度下，不同种弱酸，电离常数越大，其电离程度越大，酸性越强。6、多元弱酸电离平衡常数：K1＞K2＞K3，其酸性主要由第一步电离决定。教学过程教学步骤、内容教学方法【回顾】什么是电解质？什么是非电解质？【回答】在水溶液或熔化状态下能导电的化合物叫电解质。非电解质指的是在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物。【投影】请大家根据电解质的概念，讨论以下几种说法是否正确，并说明原因。1.石墨能导电，所以是电解质。2.由于BaSO4不溶于水，所以不是电解质。3.盐酸能导电，所以盐酸是电解质。、NH3、Na2O溶于水可导电，所以均为电解质。【讲解】电解质、非电解质都是化合物，单质既不是电解质也不是非电解质。故1错。在水溶液里或熔融状态下能导电两个条件具备其一即可，不须两个条件同时具备。故2错。化合物本身电离出自由移动的离子而导电时，才是电解质。故3对。但NH3、SO2、CO2和P2O5却是非电解质。故4错。因此，我们要格外注意的是，电解质不一定导电，导电物质不一定是电解质；非电解质不导电，但不导电的物质不一定是非电解质。【投影小结】电解质与非电解质比较电解质非电解质概念在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物在水溶液或熔融状态下不能够导电的化合物电离特点全部或部分电离化合物不直接电离溶液中存在的微粒离子或分子与离子共存溶质分子结构特点离子化合物，少量共价化合物极性键结合的共价化合物实例酸、碱、盐、金属氧化物和水非金属氧化物、气态氢化物、大多数有机物【学与问】酸、碱、盐都是电解质，在水中都能电离出离子，不同的电解质电离程度是否有区别？【回答】有区别，电解质有强弱之分。【板书】第三章水溶液中的离子平衡第一节弱电解质的电离【思考与交流】盐酸与醋酸是生活中常用的酸，盐酸常用于卫生洁具的清洁和去除水垢，为什么不用盐酸代替醋酸呢？【提问】醋酸的去水垢能力不如盐酸强，除浓度之外是否还有其它因素？【回答】醋酸腐蚀性比盐酸小，酸性弱。【投影】实验3-1：体积相同，氢离子浓度相同的盐酸和醋酸与等量镁条反应，并测量溶液的pH值。1mol/LHCl1mol/LCH3COOH与镁条反应现象溶液的pH值【讲解】在实验中我们要注意的是：(1)HCl和CH3COOH都是电解质，在水溶液中都能发生电离。(2)镁无论是与盐酸还是醋酸反应，其实质都是与溶液中的H＋反应。(3)由于酸液浓度、温度、体积均相同，且镁条的量也相同，因此，实验中影响反应速率的因素只能是溶液中H＋的浓度的大小，【实验结果】开始1mol/LHCl与镁条反应剧烈，pH值盐酸为1，醋酸小于1【小组探讨】反应现象及pH值不同的原因？【探讨结果】由于镁与盐酸反应速率较大，表明同体积、同浓度的盐酸比醋酸溶液中c(H＋)大，并由此推断：在水溶液中，HCl易电离，CH3COOH较难电离；由于相同物质的量浓度的盐酸比醋酸溶液的pH小，且盐酸的物质的量浓度与盐酸中的H＋浓度几乎相等，表明溶液中HCl分子是完全电离，而CH3COOH分子只有部分电离。【结论】不同电解质在水中的电离程度不一定相同。【板书】一、强弱电解质电解质(electrolyte)：在水溶液或熔化状态下能导电的化合物。强电解质(strongelectrolyte):在水分子作用下，能完全电离为离子的化合物(如强酸、强碱和大多数盐)弱电解质(weakelectrolyte):在水分子作用下，只有部分分子电离成为离子化合物(如弱酸、弱碱和水)【投影小结】强弱电解质的比较强电解质弱电解质概念在水溶液中全部电离的电解质在水溶液中部分电离的电解质物质类别强酸、强碱、大部分盐类弱酸、弱碱、水电离过程不可逆、完全电离可逆、部分电离溶液中存在的微粒只有离子有离子、也有分子实例【投影小结】强弱电解质与物质类型的关系强酸：HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HBr弱酸：CH3COOH、H2CO3、H2SO3、H3PO4、HClO、HF、所有的有机酸强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2【科学探究】实验：用两支试管分别取mol/L的盐酸溶液和L的醋酸溶液各5mL，测其溶液的pH另取两支小烧杯，分别盛50mL蒸馏水。向其中一个烧杯内滴入1滴(约mL)L盐酸，向另一烧杯中滴入1滴mol/L的醋酸，搅拌后，分别测其pH。【投影】【科学探究】现象：盐酸被稀释1000倍后，溶液的pH增大3个单位值，表明盐酸中的氢离子浓度减小到了原来的1/1000；而醋酸被稀释1000倍后，溶液的pH增大不足2个单位值，表明醋酸中H＋的浓度降低要小得多，甚至未低于原溶液的1/100。结论：证明了强电解质—HCl在水中是完全电离的，弱电解质—醋酸在水中只有部分部分分子发生电离；但随着溶液的稀释，发生电离的醋酸分子数目增多。即醋酸在水中的电离过程是动态的，其电离程度并非固定不变，而是随着溶液的稀释而增大。实验结论：醋酸的电离程度可以随着外界条件的改变而改变。【思考与交流】既然CH3COOH的电离过程是动态的，那么，已经电离产生的CH3COO―和H＋是否能重新结合成CH3COOH分子呢？有没有什么办法可以证明这一点？【科学探究】实验：取上述盛有剩余溶液的两支试管，在盛有盐酸的试管内加入克NaCl晶体，在盛有醋酸的试管内加入0.5克CH3COONH4晶体，充分振荡后，测其溶液的现象：在盛盐酸的试管中加入NaCl晶体，溶液的pH没有明显变化；在盛醋酸溶液的试管中加入CH3COONH4晶体，溶液的pH明显变大结论：由于c(CH3COO―)增大，导致pH明显变大，即c(H＋)明显减小，所以醋酸分子电离为离子的过程是可逆的。【讲解】综合上述两个科学探究的实验可得出结论：弱电解质的电离是可逆的，其电离程度可以随着外界条件的改变而改变。因此，弱电解质的电离也与可逆的化学反应一样，它的两种相反的变化趋势最终会达到平衡。即在一定条件下，弱电解质分子电离成离子的速率与其离子重新结合成分子的速率相等，溶液中弱电解质的分子和离子的浓度保持不变，这就是电离平衡。【板书】二、弱电解质的电离【讲解】因为HCl不存在电离平衡，CH3COOH存在电离平衡，随着H＋的消耗，CH3COOH的电离平衡发生移动，使H＋得到补充，所以CH3COOH溶液中H+浓度降低得比HCl中慢，所以CH3COOH在反应过程中速率较快。【提问】请大家再回答一个问题：CH3COO－和H+在溶液中能否大量共存？【讲解】我们知道，醋酸加入水中，在水分子的作用下，CH3COOH会电离成CH3COO－和H＋，与此同时，电离出的CH3COO－和H+又会结合成CH3COOH分子，随着CH3COOH分子的电离，CH3COOH分子的浓度逐渐减小，而CH3COO－和H+浓度会逐渐增大，所以CH3COOH的电离速率会逐渐减小，CH3COO－和H+结合成CH3COOH分子的速率逐渐增大，即CH3COOH的电离过程是可逆的。【板书】1、CH3COOHCH3COO－+H＋【讲解】在醋酸电离成离子的同时，离子又在重新结合成分子。当分子电离成离子的速率等于离子结合成分子的速率时，就达到了电离平衡状态。这一平衡的建立过程，同样可以用速率—时间图来描述。【板书】弱电解质电离平衡状态建立示意图【讲解】请同学们根据上图的特点，结合化学平衡的概念，说一下什么叫电离平衡。【板书】2、在一定条件（如温度、浓度）下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫电离平衡(ionizationequilibrium)。【提问】电离平衡也属于一种化学平衡，那么电离平衡状态有何特征？【学生讨论后回答】前提：弱电解质的电离；①达电离平衡时，分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等；②动态平衡，即达电离平衡时分子电离成离子和离子结合成分子的反应并没有停止；③达电离平衡时，离子和分子共存，其浓度不再发生变化；④指电离平衡也是一定条件下的平衡，外界条件改变，电离平衡会发生移动。【板书】3、电离平衡的特征：(1)逆--弱电解质的电离是可逆的(2)等--V电离=V结合≠0(3)动--电离平衡是一种动态平衡(4)定--条件不变，溶液中各分子、离子的浓度不变，溶液里既有离子又有分子(5)变--条件改变时，电离平衡发生移动。【提问】哪些条件改变可引起化学平衡移动？【投影】在氨水中存在电离平衡：NH3·H2ONH4＋+OH－下列几种情况能否引起电离平衡移动？向哪个方向移动？①加NH4Cl固体②加NaOH溶液③加HCl④加CH3COOH溶液⑤加热⑥加水⑦加压浓度、温度、压强。【答案】①逆向移动②逆向移动③正向移动④正向移动⑤正向移动⑥正向移动⑦不移动【讲解】加水时，会使单位体积内NH3·H2O分子、NH4＋、OH－粒子数均减少，根据勒沙特列原理，平衡会向粒子数增多的方向，即正向移动。但此时溶液中的NH4＋及OH－浓度与原平衡相比却减小了，这是为什么呢？请根据勒夏特列原理说明。【板书】4、影响因素：(1)内因：电解质本身的性质。通常电解质越弱，电离程度越小。【讲解】由于弱电解质的电离是吸热的，因此升高温度，电离平衡将向电离方向移动，弱电解质的电离程度将增大。【板书】(2)外因：①浓度：温度升高，平衡向电离方向移动。【讲解】同一弱电解质，增大溶液的物质的量浓度，电离平衡将向电离方向移动，但电解质的电离程度减小；稀释溶液时，电离平衡将向电离方向移动，且电解质的电离程度增大。但是虽然电离程度变大，但溶液中离子浓度不一定变大。【板书]】②浓度：溶液稀释有利于电离【讲解】增大弱电解质电离出的某离子的浓度，电离平衡向将向离子结合成弱电解质分子的方向移动，弱电解质的电离程度将减小；减小弱电解质电离出的离子的浓度，电离平衡将向电离方向移动，弱电解质的电离程度将增大。【板书】eq\o\ac(○,3)同离子效应：在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强电解质，使电离平衡向逆方向移动【讲解】］除此之外，我们还可以通过化学反应影响平衡移动，在弱电解质溶液中加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时，可以使电离平衡向电离方向移动。【思考与交流】分析一元弱酸或弱减的电离平衡，完成下列问题：1、写出弱酸和弱减的电离方程式。2、填写下表中的空白。【投影】HA电离过程中体系各离子浓度变化C（H+）C（A－）C（HA）HA初溶于水时小小大达到电离平衡前变大变大变小达到电离平衡时不再变化不再变化不再变化BOH电离过程中体系各离子浓度变化C（OH－）C（B＋）C（HA）等体积等浓度的B＋、OH－混和时小小大达到电离平衡前变大变大变小不再变化不再变化不再变化【随堂练习】由于弱电解质存在电离平衡，因此弱电解质的电离方程式的书写与强电解质不同。试写出下列物质的电离方程式：1、H2CO32、H2S3、NaHCO34、NaHSO45、HClO【投影】1、H2CO3H＋+HCOHCOH＋+CO2、H2SH＋+HS－ HS－H＋+S2－3、NaHCO3====Na＋+HCOHCOH＋+CO4、NaHSO4====Na＋+H＋+SO5、HClOH＋+ClO－【小结】强电解完全电离，用“==”，弱电解质部分电离，用“”，多元弱酸的电离是分步进行的，以第一步电离为主。而多元弱碱则不分步。对于酸式盐的电离要格外注意，强酸的酸式盐要完全电离，弱酸的酸式盐电离的是酸式酸根【投影】NaHSO4(水溶液)==Na＋+H＋+SO42―NaHSO4(熔融)==Na＋+HSO4―NaHCO3==Na＋+HCO3―【过渡】氢硫酸和次氯酸都是弱酸，那么它们的酸性谁略强一些呢？那就要看谁的电离程度大了，弱酸电离程度的大小可用电离平衡常数来衡量。【板书】三、电离平衡常数【讲解】对于弱电解质，一定条件下达到电离平衡时，各组分浓度间有一定的关系，就像化学平衡常数一样。如弱电解质AB：【板书】1、定义：在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积嗖溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，用K表示。2、表示方法：ABA++B－【讲解】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。【讲解】电离常数随着温度而变化，但由于电离过程热效应较小。温度改变对电离常数影响不大，所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关，同一温度下，不论弱酸、弱碱的浓度如何变化，电离常数是不会改变的。【板书】3、同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时，其电离常数不变。【讲解】弱酸的电离平衡常数一般用Ka表示，弱碱用Kb表示。请写出CH3COOH和NH3·H2O的电离平衡常数表达式【投影】Ka=Kb=【讲解】从电离平衡常数的表达式可以看出，分子越大，分母越小，则电离平衡常数越大，即弱电解质的电离程度越大，电离平衡常数越大，因此，电离平衡常数可用来衡量弱电解质相对强弱。那么，用电离平衡常数来比较电解质相对强弱时，要注意什么问题呢？【板书】4、K值越大，电离程度越大，相应酸(或碱)的酸(或碱)性越强。K值只随温度变化。【启发】电离平衡常数和化学平衡常数一样，其数值随温度改变而改变，但与浓度无关。电离平衡常数要在相同温度下比较。【投影】实验3－2：向两支分别盛有LCH3COOH和硼酸的试管中加入等浓度的碳酸钠溶液，观察现象。结论：酸性：CH3COOH>碳酸>硼酸。【板书】5、同一温度下，不同种弱酸，电离常数越大，其电离程度越大，酸性越强。【讲解】弱电解质的电离常数越大，只能说明其分子发生电离的程度越大，但不一定其溶液中离子浓度大，也不一定溶液的导电性强。【讲解】多元弱酸是分步电离的，每步都有各自的电离平衡常数，那么各步电离平衡常数之间有什么关系？多元弱酸与其他酸比较相对强弱时，用哪一步电离平衡常数来比较呢？请同学们阅读课本43有关内容。【板书】6、多元弱酸电离平衡常数：K1＞K2＞K3，其酸性主要由第一步电离决定。【讲解】电离难的原因：a、一级电离出H＋后，剩下的酸根阴离子带负电荷，增加了对H＋的吸引力，使第二个H＋离子电离困难的多；b、一级电离出的H＋抑制了二级的电离。【学生活动】请打开书43页，从表3－1中25℃草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸。【投影】【讲解】对于多元弱碱的电离情况与多元弱酸相似，其碱性由第一步电离的电离平衡常数决定。【投影】知识拓展------电离度1、定义：弱电解质在水中的电离达到平衡状态