3.1.2 电离平衡常数学案 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第二课时电离平衡常数【课程标准要求】1.认识弱电解质电离平衡常数的意义，掌握电离平衡常数的表达式书写、计算。2.认识电离度及应用。一、电离平衡常数1.电离平衡常数(简称电离常数)表达式(1)一元弱酸醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，电离常数表达式：Ka＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)。(2)一元弱碱氨水中存在电离平衡：NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，电离常数表达式Kb＝eq\f(c（NHeq\o\al(＋,4)）·c（OH－）,c（NH3·H2O）)。(3)多元弱酸碳酸溶液中存在电离平衡：H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)，HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)；则电离常数表达式Ka1＝eq\f(c（H＋）·c（HCOeq\o\al(－,3)）,c（H2CO3）)，Ka2＝eq\f(c（H＋）·c（COeq\o\al(2－,3)）,c（HCOeq\o\al(－,3)）)。2.意义：表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强。3.电离常数的影响因素内因：同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，说明电离常数首先由物质本身的性质所决定。外因：对于同一弱电解质，电离常数只与温度有关，由于电离为吸热过程，所以电离常数随温度升高而增大。【微自测】1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)改变条件，电离平衡正向移动，电离常数一定增大()(2)改变条件，电离常数增大，电离平衡一定正向移动()(3)H2S的电离常数表达式Ka＝eq\f(c（S2－）·c（H＋）,c（H2S）)()(4)电离常数可以反映出弱电解质电离能力的相对强弱()答案(1)×(2)√(3)×(4)√二、电离度1.概念：弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，可用弱电解质已电离部分的浓度与其起始浓度的比值来表示电离的程度，简称为电离度，通常用符号α表示。2.表达式α＝eq\f(已电离的弱电解质浓度,弱电解质的起始浓度)×100%。3.意义：表示弱电解质在水中的电离程度，同一弱电解质电离度越大，电离程度越大。【微自测】2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)升高温度，弱电解质的电离度增大()(2)醋酸浓度越大，其电离度越大()(3)对于0.1mol·L－1的醋酸溶液，加水稀释醋酸的电离度增大()答案(1)√(2)×(3)√一、电离常数的应用1.电离常数的深度理解(1)不同弱电解质的电离常数不同，K值越大，电离程度越大。(2)同一弱电解质在同一温度下改变浓度时，其电离常数不变。(3)电离常数K只随温度的变化而变化，升高温度，K值增大。(4)多元弱酸电离常数：Ka1≫Ka2≫Ka3，其酸性主要由第一步电离决定，K值越大，相应酸的酸性越强。2.电离常数的应用(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。如Ka(HF)＞Ka(CH3COOH)，则酸性：HF＞CH3COOH。(2)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。如Ka(HNO2)＞Ka(CH3COOH)则NaNO2＋CH3COOH=CH3COONa＋HNO2的反应不能进行。(3)判断溶液中微粒浓度比值的变化。如加水稀释醋酸溶液，由于Ka(CH3COOH)＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)不变，稀释后c(CH3COO－)减小，则eq\f(c（H＋）,c（CH3COOH）)＝eq\f(Ka,c（CH3COO－）)增大。1.在25℃时，0.1mol·L－1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3溶液中溶质的电离常数分别为4.6×10－4、1.8×10－4、4.93×10－10、Ka1＝4.3×10－7和Ka2＝5.61×10－11，其中氢离子浓度最小的是()A.HNO2溶液 B.HCOOH溶液C.HCN溶液 D.H2CO3溶液答案C解析由电离常数的大小可知，酸性强弱顺序为HNO2＞HCOOH＞H2CO3＞HCN，故同浓度时c(H＋)最小的是HCN溶液。2.由表格中电离常数数据判断下列反应可以发生的是()弱酸HClOH2CO3电离常数(25℃)K＝2.95×10－8Ka1＝4.3×10－7Ka2＝5.61×10－11A.NaClO＋NaHCO3=HClO＋Na2CO3B.NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3C.2NaClO＋CO2＋H2O=2HClO＋Na2CO3D.2HClO＋Na2CO3=2NaClO＋CO2＋H2O答案B解析由表格中数据可知，酸性：H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)，根据较强酸制较弱酸原理判断，因酸性：HClO>HCOeq\o\al(－,3)，A项反应不能发生，错误；因酸性：H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)，则B项反应NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3可以发生，正确；因酸性：HClO>HCOeq\o\al(－,3)，C项反应不能生成Na2CO3，应生成NaHCO3，错误；因酸性：H2CO3>HClO，D项反应不能发生，错误。二、电离常数的简单计算1.电离常数的计算——三段式法以25℃amol·L－1的CH3COOH电离平衡为例eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,CH3COOH,,CH3COO－,＋,H＋,起始浓度/（mol·L－1）,a,,0,,0,变化浓度/（mol·L－1）,x,,x,,x,平衡浓度/（mol·L－1）,a－x,,x,,x)则Ka＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)＝eq\f(x2,a－x)≈eq\f(x2,a)。注意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。2.电离常数与电离度的关系在一定温度下，已知bmol·L－1的一元弱酸HA溶液中，电离度为α，电离常数为Ka，则eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,HA,,H＋,＋,A－,起始浓度/（mol·L－1）,b,,0,,0,变化浓度/（mol·L－1）,αb,,αb,,αb,平衡浓度/（mol·L－1）,b－αb,,αb,,αb)Ka＝eq\f(bα·bα,b－bα)＝eq\f(bα2,1－α)。3.已知室温时，0.1mol·L－1某一元酸HA在水溶液中有0.1%发生电离。(1)HA的电离常数Ka＝________(填具体数值)。(2)升高温度时，Ka________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，电离度________。答案(1)10－7(2)增大增大4.弱酸、弱碱的电离程度可以分别用它们的电离常数(K)或电离度(α)表示，请根据下列情景列式计算。(1)乙酰水杨酸是一种一元弱酸(可用HA表示)，在一定温度下，0.1mol·L－1的乙酰水杨酸的水溶液中，乙酰水杨酸的电离常数Ka为3.4×10－4，求该酸的电离度________。(2)已知在25℃时，1mol·L－1氨水中NH3·H2O的电离度为0.42%，求NH3·H2O的电离常数Kb＝________。答案(1)5.8%(2)1.76×10－5解析(1)设初始浓度为0.1mol·L－1的HA的电离度约为x，则电离平衡时c(H＋)、c(A－)的浓度为0.1xmol·L－1，c(HA)为(0.1－0.1x)mol·L－1，则Ka＝eq\f(c（H＋）·c（A－）,c（HA）)＝eq\f(（0.1x）2,0.1－0.1x)＝3.4×10－4计算得出：x≈0.058＝5.8%。(2)已知在25℃时，1mol·L－1氨水中NH3·H2O的电离度为0.42%，则c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(OH－)＝0.0042mol·L－1，则Kb＝eq\f(c（NHeq\o\al(＋,4)）·c（OH－）,c（NH3·H2O）)＝eq\f(0.0042×0.0042,1－0.0042)≈1.76×10－5。1.下列关于电离常数的说法正确的是()A.电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大B.CH3COOH的电离常数表达式为Ka＝eq\f(c（CH3COOH）,c（H＋）·c（CH3COO－）)C.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，电离常数减小D.电离常数只与温度有关，与浓度无关答案D解析电离常数只与温度有关，与弱电解质浓度无关，故A项错误、D项正确；CH3COOH的电离常数表达式为Ka＝eq\f(c（H＋）·c（CH3COO－）,c（CH3COOH）)，故B项错误；向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，虽然平衡向左移动，但温度不变，电离常数不变，故C项错误。2.常温下，将浓度为0.05mol·L－1的HClO溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是()A.c(H＋) B.eq\f(c（H＋）,c（HClO）)C.Ka(HClO) D.eq\f(c（ClO－）,c（H＋）)答案B解析加水稀释促进HClO电离，溶液中c(H＋)减小，A错误；稀释过程中溶液中c(H＋)、c(ClO－)、c(HClO)都减小，但是温度不变，电离常数不变，eq\f(c（H＋）,c（HClO）)＝eq\f(c（H＋）,c（HClO）)×eq\f(c（ClO－）,c（ClO－）)＝eq\f(Ka,c（ClO－）)，故eq\f(c（H＋）,c（HClO）)增大，B正确，C错误；稀释过程中，c(H＋)、c(ClO－)等倍减小，但水中还电离出H＋，故eq\f(c（ClO－）,c（H＋）)减小，D错误。3.常温下，向氨水中加水稀释的过程中，NH3·H2O的电离平衡常数、电离度、溶液导电性的变化正确的是()A.增大、增大、减小 B.不变、增大、减小C.不变、减小、减小 D.减小、减小、增大答案B解析向氨水中加水稀释的过程中，温度不变，则NH3·H2O的电离平衡常数不变；氨水越稀越电离，则电离度增大；但溶液总体积增大，微粒浓度减小，故溶液导电性减小，答案为B。4.已知25℃，醋酸溶液中各微粒存在下述关系：K＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)＝1.75×10－5。下列有关说法可能成立的是()A.25℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，K＝8×10－5B.25℃条件下，向该溶液中加入一定量的盐酸时，K＝2×10－4C.标准状况下，醋酸溶液中K＝1.75×10－5D.升高到一定温度，K＝7.2×10－5答案D解析题中K为醋酸电离常数，由于电离常数不随浓度变化而变化，只随温度变化而变化，所以A、B项错误。醋酸的电离是吸热过程，所以升高温度，K增大，降低温度，K减小，标准状况下(0℃)，温度低于25℃，则K小于1.75×10－5，所以C项错误。5.某酸HA是一元弱酸，25℃时的电离常数Ka＝4.0×10－8。(1)写出该酸的电离方程式________________________________________，其电离常数表达式Ka＝________。(2)25℃时，向1mol·L－1HA溶液中加入1mol·L－1盐酸，会________(“抑制”或“促进”)HA的电离，c(H＋)________(填“增大”、“减小”或“不变”),电离常数Ka________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)25℃时，若HA的起始浓度为0.01mol·L－1，则平衡时c(H＋)＝_____mol·L－1。答案(1)HAH＋＋A－eq\f(c（H＋）·c（A－）,c（HA）)(2)抑制增大不变(3)2.0×10－5解析(1)某酸HA是一元弱酸，HA在溶液中部分电离，电离方程式为