电离平衡课件高二上学期化学人教版选择性必修12

第一节

电离平衡第三章

水溶液中的离子反应与平衡【情境创设】盐酸主要用于卫生清洁，如洁厕剂的主要成分是盐酸(HCl)，为什么不用醋酸(CH3COOH)？为什么除水垢用醋酸(CH3COOH)、而不用盐酸(HCl)？【知识回顾】电解质、非电解质①电解质:在水溶液里或熔化状态下能够(自身电离)导电的化合物。②非电解质:在水溶液里和熔化状态下都不能导电的化合物。如:酸、碱、盐、部分金属氧化物、水等如:大多数有机物、非金属氧化物、氨气等③电解质的导电能力:离子浓度、离子所带电荷【实验3-1】探究盐酸和醋酸的电离程度

取等体积、0.1mol/L的盐酸和醋酸溶液，比较其pH值的大小，试验其导电能力，并分别与等量镁条反应。观察比较并记录现象。0.1mol/LHCl0.1mol/LCH3COOHpH导电能力与镁条反应【实验探究】0.1mol/LHCl0.1mol/LCH3COOHpH导电能力与镁条反应pH=1pH≈3强弱产生气泡速度较快产生气泡速度较慢结论：相同体积、相同浓度的盐酸和醋酸的电离程度不一样0.1mol/LHCl(aq)c(H+)=10-1=0.1mol/L0.1mol/LCH3COOH(aq)c(H+)≈0.001mol/L【结论】

HCl分子在水中完全电离；

CH3COOH分子在水中部分电离，且非常微弱。

从电离角度微观探析电解质的强弱HCl=H++Cl-

提示：c(H+)=10-pH【微观探析】溶质在溶液中只以离子形式存在，没有分子。在水溶液中能够全部电离的电解质称为强电解质强电解质Cl－H3O+H3O+CH3COO－CH3COOH在水溶液中只能部分电离的电解质称为弱电解质溶质在溶液中大部分以分子形式存在，仅一少部分发生电离。弱电解质一、强电解质和弱电解质强电解质①强酸（六大强酸）

HCl、HBr、HI、H₂SO₄、HNO₃、HClO₄②强碱（四大强碱）如KOH、Ba(OH)₂、NaOH、Ca(OH)₂③大部分盐：如NaCl、BaSO4

(包括难溶性盐)④活泼金属氧化物：如Na₂O【类别】弱电解质【类别】弱酸:CH3COOH、HF、H₂S、HClO、H₂SO₃、H₃PO₄等弱碱:NH3·H2O、Al(OH)3、Cu(OH)₂、Fe(OH)₃等水醋酸的腐蚀性比盐酸的小，为什么不用醋酸代替盐酸呢？CaCO3是卫生洁具常见的污染物之一。去污原理如下：CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+相同浓度盐酸比醋酸能够提供更大的c(H+)，可以增大去污反应的速率。实际产品兼顾安全性与去除效果，确定产品有效成分及浓度。学以致用强电解质完全电离，符号用“＝”，原子团不能拆。强电解质强酸强碱盐正盐强酸的酸式盐弱酸的酸式盐完全电离，如HCl==H++Cl-完全电离，如Ba(OH)2

==Ba2++2OH-完全电离，如CH3COONH4=CH3COO-+NH4+完全电离，如NaHSO4＝Na＋＋H+＋SO42-（水溶液）

第一步完全电离，第二步弱酸酸根部分电离，如NaHCO3＝Na＋＋HCO3－

；HCO3－

H＋＋CO32－

NaHSO4

（熔融）

＝Na＋＋H+＋SO42－（熔融态）

【电离方程式的书写】

部分电离，符号选用“⇌”弱电解质弱电解质一元弱酸一元弱碱H2O多元弱酸多元弱碱碱式酸式两性氢氧化物双向电离部分电离，CH3COOH⇌H++CH3COO-部分电离，NH3·H2O⇌NH4++OH-

部分电离，H2O⇌H++OH-

H2CO3

⇌H++HCO3−；HCO3−

⇌H++CO32−Cu(OH)2

⇌Cu2++2OH−分步电离，一步写出

分步电离，分步写出

甲酸(HCOOH)又称蚁酸，酸性很强，有腐蚀性，能刺激皮肤出现红肿。甲酸存在手某些蚁类和毛虫的分泌物中。

从电离平衡的角度分析皮肤被蚂蚁、毛虫叮咬后出现红胂的原因。已知人体血液中存在如下平衡：

【情境创设】二、弱电解质的电离平衡我们将冰醋酸加入水中，冰醋酸会发生如何的变化？水冰醋酸

c(CH3COOH)c(H+)c(CH3COO-)v(电离)v(结合)开始时

接着

最后

00最大最大0增大增大减小减小增大不变不变不变不变不变CH3COOH

CH3COO-

+H+电离结合反应速率时间v（电离成离子）v（结合成分子）v(电离)=v(结合)电离平衡状态1、弱电解质电离平衡状态的建立弱电解质电离过程中,分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率随时间的变化动：电离平衡是一种动态平衡变：条件改变时，电离平衡发生移动等：V电离=V结合≠0逆：弱电解质的电离是可逆过程定：平衡时分子、离子的浓度不再变化弱：研究对象是弱电解质—勒夏特列原理3、电离平衡的特征在一定条件下，当弱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，电离过程就达到了电离平衡状态。2、电离平衡的定义（1）电离过程是吸热的。（2）弱电解质的电离属于可逆过程,分子、离子共存，这完全不同于强电解质。（3）弱电解质在溶液中的电离都是微弱的。一般来说，电离的分子极少，绝大多数以分子形式存在，离子和分子之间存在电离平衡。如0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，c(H＋)在1×10－3mol·L－1左右。

电离方向是微粒数增多的过程.4、弱电解质电离的特点通常电解质越弱电离程度越小。内因：①温度②浓度③其他因素外因：电离平衡是动态平衡，遵循勒夏特列原理特别说明：电离程度相当于化学反应中反应物的转化率5、影响弱电解质电离平衡的因素已电离弱电解质分子数原弱电解质分子数×100%电离度=已电离的溶质浓度

溶质的初始浓度=————————×100%①温度【结论】由于电离过程吸热，升高温度，电离平衡向电离的方向移动，电离程度增大；

降低温度，电离平衡逆向移动，电离程度减小。CH3COOHCH3COO-+H+

【思考】c(CH3COO-)和c(H+)怎样变化？增大△H>0“越热越电离”【特别注意】易挥发或易分解的弱电解质的电离平衡，温度过高，使分子浓度减小，平衡向逆向移动。“越稀越电离”a.加水稀释向电离的方向移动，电离程度增大，但离子浓度减小b.增加弱电解质浓度，向电离的方向移动，但电离程度减小c.加入同浓度的弱电解质溶液→平衡不移动→各微粒浓度不变、电离程度不变②浓度CH3COOHCH3COO-+H+

电离平衡逆向移动。●加少量CH3COONa固体：【总结】同离子效应：

在弱电解质溶液中，加入与弱电解质含有相同离子的易溶强电解质，抑制弱电解质电离，电离程度减小。③其他因素CH3COOHCH3COO-+H+

“同抑反促”电离平衡正向移动。●加少量镁粉或NaOH：【总结】加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时，减少了该离子的浓度，促进了弱电解质的电离,使电离平衡向电离方向移动，电离程度增大。请画出用水稀释冰醋酸时氢离子浓度随加水量的变化曲线，并分析变化的原因。影响因素：

①

CH3COOH电离程度②溶液体积图中最高点之前，CH3COOH电离程度的增大是主要影响因素，溶液中离子总浓度增大，导电能力增强；最高点之后，溶液体积的增大是主要影响因素，溶液中离子总浓度减小，导电能力减弱。【拓展延伸】（P60-4）在一定温度下，冰醋酸加水稀释过程中，溶液的导电能力如图所示：(3)a、b、c三点对应的溶液中CH3COOH电离程度最大的是______。

(4)若使b点对应的溶液中c(CH3COO-)增大，c(H+)减小，可采用的方法是______（填序号）

①加入H2O②加入NaOH固体

③加入浓硫酸④加入Na2CO3固体b>a>c(1)“Ｏ”点不能导电的理由

。(2)a、b、c三点溶液c（H+）由大到小的顺序为

。

没有自由移动的离子C②④【练习】CO2、H2CO3？【思考】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。已知人体血液中存在如下平衡：H2O+CO2H2CO3H++HCO−3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。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。学以致用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【思考】出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度严重时需及时就医会窒息三、电离平衡常数【学习任务一】定量描述弱电解质的电离程度1、含义：在一定温度下，当弱电解质达到电离平衡时，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，用K表示。通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离平衡常数。c(A-）、c(B十）、c(HA）和c(BOH）均为达到电离平衡后各粒子在溶液中的浓度值(1)一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为(2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Ka=c(H+).c(A-)c(HA)Kb=c(B+).c(OH-)c(BOH)2、表示方法（3）多元弱酸的电离是分步进行的，每一步各有电离常数。

通常用K1

、K2

、K3等来分别表示=4.3×10-7=5.6×10-11≫注意事项：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。

（口诀：分步进行，一步定性）。

H2CO3

（4）多元弱碱的电离一步写完。

由于多元弱碱为难溶碱，所以一般不用电离平衡常数，而用第四节要学到的难溶物的溶度积常数。3、影响电离平衡常数K的因素【思考】对比如下数据，电离平衡常数受哪些因素的影响？表1：25℃

几种弱酸的Ka表2：不同温度下CH3COOH的Ka温度Ka0℃1.66×10-510℃1.73×10-525℃1.75×10-5弱电解质KaHF6.3×10-4CH3COOH1.75×10-5HCN6.2×10-10相同温度下，Ka越大，弱酸越易电离，电离程度越大，酸性越强。(2)外因：温度；升高温度，电离常数K增大。(1)内因：弱酸的自身性质决定。1、判断弱电解质的相对强弱【学习任务二】电离平衡常数的应用实验操作向盛有2mL1mol/L醋酸的试管中滴加1mol/LNa2CO3溶液，观察现象。你能否由此推测Ka(CH3COOH)与Kal(H2CO3)的大小？实验现象原理结论有气泡产生反应生成了CO2，化学方程式为：2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2↑CH3COOH的酸性比H2CO3的强，Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)

TP59【实验3-2】

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。2、判断复分解反应能否发生，以及确定产物酸性：HCOOH＞HCNHCOOH＋NaCN===HCN＋HCOONa【例题】已知：Ka(HCOOH)＝1.77×10－4mol·L－1

Ka(HCN)＝4.9×10－10mol·L－1HCOONa

与HCN不反应问下列反应是否能发生，若能发生请写出化学方程式：（1）HCOOH与NaCN溶液：（2）HCOONa

与HCN溶液：强酸制弱酸——弱酸与盐溶液的反应规律3、比较溶液中离子浓度的大小【例题】已知：磷酸存在的三步电离，这三步的电离常数大小进行比较，

第一步K1＞第二步K2＞第三步K3C(H+)

c(H2PO4-)

c(HPO42-)

c(PO43-)

c(OH-)离子浓度：>>>>一般弱酸的电离常数越小，酸性越弱，弱酸根离子结合氢离子的能力就越强。酸性

：

CH3COO-_____

HCO3-_____

CO32-＜＜结合H+能力：4、判断离子结合质子的能力【例】CH3COOH溶液加水稀释，c(H+)减小，Ka不变，则

增大。5、判断浓度比（1）K值的求算【例题】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。起始浓度/(mol·L−1)变化浓度/(mol·L−1)平衡浓度/(mol·L−1)0.2001.7×10−30.2−1.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−31.7×10−3NH3·H2ONH4++OH−c(NH3·H2O)Kb＝c(NH4+

)·c(OH−)＝(1.7×10−3)·(1.7×10−3)(0.2−1.7×10−3)0.2≈(1.7×10−3)·(1.7×10−3)≈1.4×10−5【学习任务三】电离平衡常数K的相关计算

【模型构建】（1）列出“三段式”计算（2）由于弱电解质的电离程度比较小，平衡时弱电解质的浓度(a-x)mol·L－1，一般近似为amol·L－1。（即忽略弱电解质电离的部分）

CH3COOH

⇌CH3COO－＋H＋起始浓度/(mol·L－1)a00变化浓度/(mol·L－1)x

x

x平衡浓度/(mol·L－1)a－x

x

xKa=C(酸根离子)C(H+)C(酸)=C(酸)C2(H+)（2）利用平衡常数求离子浓度＝x·x0.2≈1.75×10−5变化浓度/(mol·L−1)xxx平衡浓度/(mol·L−1)x0.2−xxc(CH3COOH)＝(0.2−x)mol·L−1

≈0.2mol·L−1c(H+)＝x

＝0.00187mol/L【例题】已知25℃时，CH3COOH的Ka＝1.75×10−5，计算0.2mol·L−1的CH3COOH达到电离平衡时c(H+)的浓度。0起始浓度/(mol·L−1)0.20Ka＝c(CH3COO−)·c(H+)c(CH3COOH)（3）电离度的计算【例】在某温度，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NH3·H2O的电离度？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。电离度＝1.7×10−3×V(溶液)0.2×V(溶液)×100%＝0.85%已电离弱电解质