人教版化学选择性课件第三章第一节电离平衡

第一节电离平衡第三章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.能准确判断强电解质和弱电解质,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.会用变化观念与平衡思想描述弱电解质的电离平衡,能正确书写弱电解质的电离方程式,会分析电离平衡的移动。3.知道电离平衡常数的意义,培养证据推理与模型认知的核心素养。课前篇素养初探[知识铺垫]1.电解质是在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物。非电解质是在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物。2.电解质溶液的导电能力取决于溶液中自由移动离子浓度的大小以及离子所带电荷的多少。3.写出下列物质的电离方程式。(1)Ba(OH)2Ba(OH)2

===Ba2++2OH-;(2)Fe2(SO4)3Fe2(SO4)3

===2Fe3++3;(3)NaHCO3NaHCO3

===Na++;(4)NaHSO4(水溶液中)NaHSO4

===Na++H++。[必备知识]一、强电解质和弱电解质1.盐酸和醋酸的比较(1)实验酸溶液0.1mol·L-1盐酸0.1mol·L-1醋酸溶液pH小大导电能力强弱与镁条反应的现象反应剧烈反应不剧烈(2)实验结论①盐酸中c(H+)大于醋酸溶液中c(H+),即盐酸中HCl的电离程度比醋酸溶液中CH3COOH的电离程度大;②同浓度的盐酸与醋酸溶液比较,HCl全部电离,CH3COOH部分电离。2.强、弱电解质(1)定义①强电解质:在水溶液中能够全部电离的电解质。②弱电解质:在水溶液中只能部分电离的电解质。(2)常见的强、弱电解质①强电解质:强酸、强碱、大部分盐等。②弱电解质:弱酸、弱碱、水等。【微思考1】氨水可导电,且呈弱碱性,氨水是否属于弱碱?提示

氨水是氨气的水溶液,属于混合物,而碱属于化合物,所以氨水不属于弱碱,但氨水中的NH3·H2O属于弱碱。二、弱电解质的电离平衡1.电解质电离方程式的书写(1)强电解质全部电离,在写电离方程式时,用“”。如NaCl的电离方程式为NaClNa++Cl-。(2)弱电解质部分电离,在写电离方程式时,用“”。①一元弱酸、弱碱一步电离:如CH3COOH:CH3COOHCH3COO-+H+。NH3·H2O:NH3·H2O+OH-。②多元弱酸或多元弱碱分步电离(其中以第一步电离为主):如H2CO3:H2CO3H++(主),

(次)。2.电离平衡(1)定义在一定条件下的弱电解质溶液中,弱电解质分子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时,电离过程达到电离平衡状态。(2)建立过程(用v-t图像描述)(3)电离平衡的特征

(4)浓度、温度对电离平衡的影响①浓度:对于同一弱电解质,一般浓度越小,电离程度越大。②温度:因电离一般需吸收热量,所以温度升高,电离程度增大。三、电离平衡常数1.定义对一元弱酸或一元弱碱来说,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。2.表示方法

3.规律与应用(1)一定温度下,Ka或Kb越大,对应弱电解质越易电离,电离程度越大。如25℃时,Ka(CH3COOH)>Ka(HCN),则HCN的酸性比CH3COOH的酸性弱。(2)同一种多元弱酸的各步电离常数

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。多元弱碱的情况与多元弱酸相似。4.影响因素[自我检测]1.正误判断(1)强电解质稀溶液中不存在溶质分子,弱电解质稀溶液中存在溶质分子。(

)(2)CaCO3难溶于水,其属于弱电解质。(

)(3)离子化合物一定是强电解质,共价化合物一定是弱电解质。(

)(4)电离平衡时,由于分子和离子的浓度不断发生变化,所以说电离平衡是动态平衡。(

)(5)一定温度下,醋酸的浓度越大,电离常数也越大。(

)√××××2.常温下向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量的CH3COONa晶体时,会引起(

)A.溶液中的c(H+)减小 B.电离平衡左移,电离平衡常数减小C.溶液的导电能力减弱 D.溶液的pH减小答案

A解析

CH3COOH的电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+,CH3COOH溶液中加入CH3COONa晶体时,溶液中的c(CH3COO-)增大,平衡向左移动,c(H+)减小,pH增大;由于体系温度不变,电离平衡常数不变,由于加入CH3COONa,使溶液中的c(CH3COO-)增大,同时增加了Na+,溶液导电性增强。课堂篇素养提升任务一强电解质、弱电解质的比较[问题探究]1.BaCO3难溶于水,所以属于弱电解质。该说法对吗?答案

不对;尽管BaCO3在水中的溶解度很小,但溶于水的部分能够全部电离,所以BaCO3属于强电解质。3.强、弱电解质的本质区别是什么?答案

强、弱电解质的本质区别是在水中的电离程度不同,强电解质全部电离,弱电解质部分电离且在水溶液中存在电离平衡。4.电解质一定能导电,导电的一定是电解质。该说法对吗?答案

不对;电解质不一定能导电,导电的也不一定为电解质。原因:电解质导电是有条件的;有些单质、混合物也能导电,这些物质既不是电解质也不是非电解质。[深化拓展]强、弱电解质的比较电解质类型强电解质弱电解质定义在水溶液中能够全部电离的电解质在水溶液中只能部分电离的电解质电离程度全部电离部分电离电解质在溶液中的存在形式只存在电解质电离产生的阴、阳离子,不存在强电解质分子存在大量电解质分子,存在少量弱电解质分子电离产生的离子电离过程不可逆,强电解质全部电离,电离方程式用“===”连接可逆,存在电离平衡,电离方程式用“”连接[素能应用]典例1下列关于强、弱电解质的叙述正确的是(

)A.强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物B.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物C.强电解质的水溶液中无溶质分子,弱电解质的水溶液中有溶质分子D.强电解质的导电能力强,弱电解质的导电能力弱答案

C解析

A项,HCl、HNO3是强电解质,但属于共价化合物,A错误;B项,BaSO4、CaCO3为强电解质,尽管它们难溶于水,但它们溶于水的部分是全部电离的,B错误;D项,若强电解质溶液的浓度很小,其导电能力也会很弱,D错误;C项,强电解质在水溶液中全部电离为离子,不存在溶质分子,而弱电解质在水溶液中只能部分电离,溶液中还存在溶质分子,C正确。(1)强电解质和弱电解质的分类依据是在水溶液中是否全部电离,全部电离的电解质是强电解质,部分电离的电解质是弱电解质。(2)常见的强电解质有强酸(H2SO4、HNO3、HClO4、HCl、HBr、HI等)、强碱[KOH、NaOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等]、大部分盐。(3)电解质的强弱与其溶液的导电性没有直接关系,强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液的导电性强。(4)电解质的强弱与物质的溶解性没有关系,只要溶解到水中的部分全部电离就是强电解质。比如CH3COOH易溶于水,但溶于水后只能部分电离,所以CH3COOH是弱电解质;BaSO4难溶于水,但溶于水的部分全部电离,所以BaSO4是强电解质。变式训练1现有以下物质:①硫酸铜晶体②碳酸钙固体③纯磷酸④硫化氢⑤三氧化硫⑥金属镁⑦石墨⑧固态苛性钾⑨氨水⑩熟石灰固体。(1)属于强电解质的是

(填序号,下同)。

(2)属于弱电解质的是

。

(3)属于非电解质的是

。

(4)既不是电解质,又不是非电解质的是

。

(5)能导电的是

。

答案

(1)①②⑧⑩

(2)③④

(3)⑤

(4)⑥⑦⑨(5)⑥⑦⑨解析

(1)强电解质是溶于水全部电离的电解质,故①②⑧⑩是强电解质。(2)③④是溶于水部分电离的电解质,属于弱电解质。(3)⑤属于化合物,它的水溶液虽然能导电,但并不是它自身电离使溶液导电,所以是非电解质。(4)⑥⑦都是单质,⑨是混合物,它们既不是电解质也不是非电解质。(5)⑥⑦中均有能够自由移动的电子,⑨中有自由移动的离子,都能导电。任务二电离平衡的影响因素[问题探究]1.向100mL0.1mol·L-1醋酸溶液中加水稀释,醋酸的电离程度怎样变化?H+的物质的量怎样变化?H+浓度怎样变化?答案

加水稀释时,CH3COOH的电离平衡向右移动,电离程度增大,H+的物质的量增大,H+的浓度减小。2.向醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,醋酸的电离程度怎样变化?H+浓度怎样变化?答案

向醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,增大了CH3COO-浓度,CH3COOH的电离平衡向左移动,电离程度减小,H+浓度减小。[深化拓展]外界条件对电离平衡的影响电离平衡的移动符合勒夏特列原理,达到平衡时,离子浓度相当于可逆反应中生成物的平衡浓度,电解质分子浓度相当于可逆反应中反应物的平衡浓度,外界条件对其影响可归纳为:(1)浓度:对于同一弱电解质,浓度越大,电离程度越小;浓度越小,电离程度越大,即对溶液加水稀释时,电离平衡向着电离的方向移动。(2)温度:由于弱电解质的电离过程一般是吸热的,升高温度,电离平衡向着电离的方向移动。(3)同离子效应:在弱电解质溶液中加入与弱电解质电离产生相同离子的强电解质,电离平衡将向电离的反方向移动。(4)化学反应: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,电离平衡将向电离的方向移动。以CH3COOHCH3COO-+H+为例:当外界条件(如浓度、温度等)发生变化时,电离平衡就会发生移动。弱电解质的电离平衡移动遵循化学平衡移动原理。影响因素平衡移动方向n(H+)c(H+)c(CH3COO-)KpH导电能力升温(不考虑挥发)右增大增大增大增大减小增强加冰醋酸右增大增大增大不变减小增强加入其他物质CH3COONa固体左减小减小增大不变增大增强通HCl气体左增大增大减小不变减小增强NaOH固体右减小减小增大不变增大增强加水稀释右增大减小减小不变增大减弱[素能应用]典例2现有0.1mol·L-1氨水10mL,加蒸馏水稀释到1L后,下列变化中正确的是(

)①电离程度增大②c(NH3·H2O)增大③

数目增多④c(OH-)增大⑤导电性增强A.①②③

B.①③⑤C.①③⑥

D.②④⑥答案

C用化学平衡理论分析电解质的电离平衡问题时,考虑的主要影响因素有稀释、改变温度、加入含有相同分子或离子的物质、发生化学反应等,在分析此类问题时应注意以下两点:(1)平衡向“削弱”这种改变的方向移动,移动结果不能“抵消”或“超越”这种改变。(2)加水稀释有利于电离,但是离子浓度降低,因为溶液体积增大程度大于离子增多程度。变式训练20.1mol·L-1CH3COOH溶液中存在电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+。加水稀释或加入少量CH3COONa晶体时,都会引起(

)A.溶液的酸性减弱3COOH电离程度变大C.溶液的导电能力减弱D.溶液中c(CH3COO-)减小答案

A任务三有关电离常数的计算[问题探究]1.两种酸HA与HB的电离常数分别为K1、K2,若K1<K2,能说明两者酸性的强弱吗?答案

可以。对于组成相似的弱酸,电离常数越大,酸性越强,故酸性:HB>HA。(1)H+的浓度:H2A

H2B。

(2)酸根离子的浓度:c(A2-)

c(B2-)。

(3)酸分子的浓度:c(H2A)

c(H2B)。

(4)溶液的导电能力:H2A

H2B。

答案

(1)>

(2)>

(3)<

(4)>解析

H2A和H2B都是二元弱酸,二元弱酸的电离分两步,第一步比第二步电离程度大得多,溶液的酸性(或H+浓度)、酸式酸根离子的浓度、酸分子的浓度、溶液的导电能力均由第一步电离决定。同温、同浓度的H2A、H2B溶液,H2A的第一步电离常数大于H2B的第一步电离常数,故H+浓度是H2A>H2B,酸分子的浓度是c(H2A)<c(H2B),溶液导电能力是H2A>H2B。酸根离子A2-、B2-的浓度取决于两酸的第二步电离,H2A的第二步电离常数大于H2B的第二步电离常数,故c(A2-)>c(B2-)。[深化拓展]有关电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例)(1)已知起始时c(HX)和电离产生的c(H+),求电离平衡常数。

HX

H+

+

X-起始: c(HX) 0

0平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(X-)(2)已知起始时c(HX)和电离平衡常数,求溶液中c(H+)。

HX

H+

+

X-起始: c(HX) 0 0平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(X-)[素能应用]典例325℃时,在0.5L0.2mol·L-1的HA溶液中,有0.001mol的HA电离。(1)求该温度下HA的电离常数。(2)计算25℃时,0.1mol·L-1的该酸溶液中的c(H+)。答案

(1)2.02×10-5(2)1.42×10-3mol·L-1解析

(1)由题意可得:

HA

H+

+

A-起始物质的量/mol

0

0已电离物质的量/mol

平衡时物质的量/mol

变式训练3某酸HX是一种弱酸,25℃时电离常数Ka=4×10-4。(1)写出该酸的电离常数表达式:Ka=

。

(2)25℃时,往HX溶液中加入1mol·L-1的盐酸,能

(填“抑制”或“促进”)HX的电离,Ka值将

(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)若HX的起始浓度为0.010mol·L-1,则平衡时c(H+)=

[提示:因Ka很小,平衡时的c(HX)仍可近似为0.010mol·L-1]。

任务四一元强酸与一元弱酸的比较[问题探究]1.等浓度的盐酸和醋酸溶液中,哪种溶液中的氢离子浓度大?答案

盐酸中的H+浓度大。2.取等体积氢离子浓度相等的盐酸和醋酸,两溶液中溶质的物质的量浓度有怎样的大小关系?加入足量金属锌完全反应,产生H2的物质的量有怎样的大小关系?答案

氢离子浓度相等的盐酸和醋酸,醋酸的浓度大。等体积的两种酸与足量锌反应,醋酸产生H2的物质的量大。[深化拓展]一元强酸和一元弱酸在溶液中的电离程度不同,一元强酸在溶液中完全电离,一元弱酸电离程度很小。等浓度的一元强酸和一元弱酸中,强酸中H+的浓度大,因此与金属反应开始时强酸反应速率快。等浓度等体积的两种酸与金属或碱液反应,随着反应的进行,弱酸可不断电离,最终弱酸可完全电离,产生的H+可完全反应,即两种酸最终都生成正盐,因此中和碱的量相同,与金属反应放出H2的量相同。等pH一元强酸和一元弱酸,H+浓度相同,由于弱酸电离程度很小,因此溶液中有大量的弱酸分子没有发生电离,则弱酸的浓度远比强酸的浓度大。H+浓度相同,因此与金属反应开始时反应速率相同。等pH等体积的两种酸,与金属或碱液反应,由于弱酸浓度大,溶液中弱酸的物质的量大,因此弱酸消耗碱的量多,弱酸与金属反应放出的H2多。[素能应用]典例4(双选)c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一样多,则下列说法正确的是(

)A.反应开始时的速率:甲=乙B.反应所需时间:甲<乙C.反应开始时,酸的物质的量浓度:甲<乙D.反应结束时c(H+):甲>乙答案

AC解析

因两种酸中c(H+)相等,故开始的反应速率相等,A正确;因为醋酸是弱酸,电离程度很小,故其物质的量浓度远比盐酸的大,C正确;随着反应的进行,溶液中c(H+)减小,醋酸可继续电离,醋酸中反应速率快,因此醋酸反应所需时间短,B错误;反应结束两种酸中消耗H+的物质的量相等,由于醋酸不断电离,导致结束时醋酸中H+的浓度大于盐酸,D错误。变式训练4在室温下pH相同、体积相同的醋酸和盐酸,对两种溶液分别采取下列措施,有关叙述正确的是(

)A.加适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大B.使溶液都升高20℃,两溶液的pH均不变C.加水稀释到体积为原来的两倍后,两溶液的pH均减小D.加足量的锌充分反应后,两溶液产生的气体一样多答案

A解析

加入醋酸钠晶体后,CH3COO-浓度增大,使醋酸的电离平衡向逆方向移动,消耗了H+,故pH会增大,盐酸与醋酸钠反应后也消耗了H+,pH也会增大,故A正确;升温后醋酸的电离程度增大,氢离子浓度增大,pH会减小,B错误;加水稀释后,两溶液的pH均增大,C错误;因醋酸是弱酸,则CH3COOH的物质的量大,所以加足量的锌充分反应后,醋酸中产生的气体多,故D错误。(1)同浓度、同体积的盐酸与醋酸的比较

物质c(H+)pH中和碱的能力与足量金属反应产生H2量与金属反应的速率(开始时)稀释相同倍数后pH变化盐酸大小相同相同快大醋酸小大慢小(2)同pH、同体积的盐酸与醋酸

物质c(H+)pH中和碱的能力与足量金属反应产生H2量与金属反应的速率(开始时)稀释相同倍数后pH变化盐酸相同相同小少相同大醋酸大多小

素养脉络

随堂检测1.(2019浙江4月选考)下列属于强电解质的是(

)A.硫酸钡 B.食盐水C.二氧化硅 D.醋酸答案