2021—化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章

水溶液中的離子反應(yīng)與平衡§3-1

電離平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)1、會書寫電離平衡常數(shù)表達(dá)式；2、理解電離平衡常數(shù)的意義，并會定性判斷；3、掌握電離平衡常數(shù)的定量計(jì)算；4、建立判斷強(qiáng)弱電解質(zhì)和“強(qiáng)酸制弱酸”的思維模型。3.1.2

電離平衡常數(shù)

強(qiáng)酸與弱酸比較Ka=c(H+).c(A－)c(HA)Kb=c(M+).c(OH－)c(MOH)【問題1】怎樣定量的比較弱電解質(zhì)的相對強(qiáng)弱？電離程度相對大小怎么比較？一、電離平衡常數(shù)(K)學(xué)習(xí)任務(wù)一

電離平衡常數(shù)電離度自主學(xué)習(xí)①對于一元弱酸：HAH＋+A－，平衡時：②對于一元弱堿：MOH

M＋+OH－，平衡時：1.定義：弱電解質(zhì)在一定條件下電離達(dá)到平衡時，溶液中的電離出來的各離子濃度冪乘積與溶液中未電離的電解質(zhì)分子濃度的比值是一個常數(shù)，叫電離平衡常數(shù)。

2.表示方法：

③多元弱酸的電離是分步進(jìn)行的，每步各有電離平衡常數(shù)，

通常用K1、K2等來分別表示。例如：H2CO3

注意：④由于多元弱堿為難溶堿，所以一般不用電離平衡常數(shù)，

而用以后要學(xué)到的難溶物的溶度積常數(shù)Ksp。H2CO3

H＋＋HCO3－HCO3－

H＋＋CO32－Ka1>>Ka2

【練習(xí)1】書寫下列電解質(zhì)的電離方程式，寫出對應(yīng)的電離常數(shù)表達(dá)式，多步電離的判斷各步電離常數(shù)的大小。(1)HClO(2)NH3·H2O(3)H2S(4)H3PO4NH3·H2O

NH4＋＋OH－HClO

H＋＋ClO－H2S

H＋＋HS－HS－

H＋＋S2－Ka1=c(H+).c(HS－)c(H2S)Ka2=c(H+).c(S2－)c(HS－)試一試：Ka1>>Ka2【練習(xí)2】[2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，27(1)(2)③](1)H3PO2是一元中強(qiáng)酸，寫出其電離平衡常數(shù)表達(dá)式：

。(2)NaH2PO2為

(填“正鹽”或“酸式鹽”)。正鹽H3PO4

H＋＋H2PO4－H2PO4－

H＋＋HPO42－HPO42－

H＋＋PO43－Ka1=c(H+).c(H2PO4－)c(H3PO4)Ka2=c(H+).c(HPO42－)c(HPO4－)Ka3=c(H+).c(PO43－)c(HPO42－)Ka1>>Ka2>>Ka3H3PO2

H＋＋H2PO2－Ka=c(H+).c(H2PO2－)c(H3PO2)【問題探究】向兩支分別盛有0.1mol·L-1醋酸和0.1mol·L-1硼酸溶液的試管中滴加等濃度的Na2CO3溶液，觀察現(xiàn)象。強(qiáng)酸制弱酸醋酸中有大量氣泡冒出。查閱資料發(fā)現(xiàn)，醋酸、碳酸和硼酸在25℃時的電離常數(shù)分別是：1.75×10-5，4.4×10-7(第一步電離)和5.8×10-10，它們與酸性大小有何聯(lián)系？即酸性強(qiáng)弱順序?yàn)榇姿?gt;碳酸>硼酸。硼酸中無氣泡產(chǎn)生。3.電離平衡常數(shù)的意義：

同溫下，電離平衡常數(shù)越大,電離程度越大,其大小能反映酸堿性的相對強(qiáng)弱。學(xué)習(xí)任務(wù)一

電離平衡常數(shù)電離度自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)一

電離平衡常數(shù)電離度自主學(xué)習(xí)HF3.5×10-4H2CO34.3×10-7CH3COOH1.8×10-5HClO3.0×10-8不同溫度下醋酸的電離常數(shù)溫度電離常數(shù)25℃1.8×10-550℃5.1×10-5【試一試】分析數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn),得出結(jié)論25℃時,幾種弱酸的電離常數(shù)：4.電離平衡常數(shù)的影響因素：

①內(nèi)因：相同溫度下,不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同,即影響電離常數(shù)大小的主要因素是弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)。②外因：電離平衡常數(shù)與濃度無關(guān)，只與溫度有關(guān)，升高溫度，K

值增大。注意：電離常數(shù)大小的比較需在同一溫度下進(jìn)行。5.電離平衡常數(shù)的應(yīng)用：①比較弱電解質(zhì)相對強(qiáng)弱。相同溫度下,不同種弱酸,電離常數(shù)(K)越大,其電離程度越大,酸性越強(qiáng)。其對應(yīng)離子結(jié)合H+能力就越弱。②比較弱電解質(zhì)中微粒濃度比值的變化。HA

H＋＋A－

HB

H＋＋B－酸性：

HA>HB

結(jié)合H＋能力：B－>A－強(qiáng)酸制弱酸HA＋B－==A－

＋

HB如:醋酸溶液中加水稀釋過程中

是如何變化的?增大K變形減少變量5.電離平衡常數(shù)的應(yīng)用：③電離常數(shù)的計(jì)算——三段式法例1：求25℃amol·L－1的CH3COOH的電離平衡常數(shù)

K。

CH3COOH

CH3COO－＋H＋起始濃度/(mol·L－1)a

00變化濃度/(mol·L－1)x

x

x平衡濃度/(mol·L－1)a－x

x

x電離度：ɑ=×100%已電離的弱電解質(zhì)分子數(shù)

弱電解質(zhì)分子總數(shù)=×100%xa【例題1】(1)25℃時,在0.1mol·L-1的HA溶液中,電離度為1%。求該溫度下HA的電離常數(shù)。(2)計(jì)算25℃時,0.2mol·L-1的該酸溶液中的c(H+)。

HA

A－

＋H＋起始濃度/(mol·L－1)0.100變化濃度/(mol·L－1)0.1×1%

0.001

0.001

平衡濃度/(mol·L－1)0.1－0.0010.001

0.001K==1.01×10-5≈1.0×10-50.001×0.0010.1－0.001K≈=1.0×10-50.001×0.0010.1c(H+)=1.42×10-3mol/L深度思考1.如何從定量的角度判斷醋酸溶液中加水稀釋一倍后，電離平衡移動的方向？2.同一溫度下，H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11，有人認(rèn)為Ka1、Ka2差別很大的主要原因是第一步電離產(chǎn)生的H＋對第二步的電離起抑制作用造成的。你認(rèn)為這種觀點(diǎn)對嗎？試從影響平衡常數(shù)因素的角度闡明你的觀點(diǎn)。提示這種觀點(diǎn)不正確，電離常數(shù)與溫度有關(guān)，與溶液中的H＋濃度無關(guān)。其差別大的主要原因是從HCO3-負(fù)電荷上解離一個正電荷(H＋)比從中性分子(H2CO3)中解離一個正電荷(H＋)克服微粒之間的作用要大，即內(nèi)因影響電離常數(shù)。深度思考影響電離平衡因素的角度分析【練習(xí)1】18℃時,H2A(酸):

K1=4.3×10-7,

K2=2.1×10-12。

H2B(酸):

K1=1.0×10-7,

K2=6.3×10-13,

在濃度相同的兩種溶液中,

用“>”“<”或“=”填空。(1)H+的濃度:H2A

H2B。

(2)酸根離子的濃度:c(A2-)

c(B2-)。

(3)酸分子的濃度:c(H2A)

c(H2B)。

(4)溶液的導(dǎo)電能力:H2A

H2B。

>>><【練習(xí)2】已知0.1mol·L－1的醋酸溶液中存在電離平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，要使溶液中c(H＋)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是()A．加少量燒堿溶液 B．降低溫度C．加少量冰醋酸 D．加水D【練習(xí)3】常溫下，將0.1mol·L－1的CH3COOH溶液加水稀釋，請?zhí)顚懴铝斜磉_(dá)式中的數(shù)據(jù)變化情況(填“變大”“變小”或“不變”)。變小變大不變不變理解應(yīng)用：部分弱酸的電離平衡常數(shù)如下表：弱酸HCOOHH2SH2CO3HClO電離平衡常數(shù)(25℃)K＝1.77×10－4K1＝1.3×10－7K2＝7.1×10－15K1＝4.4×10－7K2＝4.7×10－11K＝3.0×10－8(1)以上四種酸的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開____________________________。HCOOH＞H2CO3＞H2S＞HClO(2)同濃度的HCOO－、HS－、S2－、HCO3－

、CO32－、ClO－結(jié)合H＋的能力由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開___________________________________________。S2－＞CO32－＞ClO－＞HS－＞HCO3－

＞HCOO－(3)運(yùn)用上述電離常數(shù)及物質(zhì)的特性判斷下列化學(xué)反應(yīng)方程式不正確的是________(填序號)。①次氯酸與NaHCO3溶液的反應(yīng)：HClO＋HCO3－=ClO－＋H2O＋CO2↑②少量CO2通入NaClO溶液中：CO2＋H2O＋2ClO－=CO32－＋2HClO③少量CO2通入NaClO溶液中：CO2＋H2O＋ClO－=HCO3－＋HClO④硫化氫通入NaClO溶液中：H2S＋ClO－=HS－＋HClO⑤碳酸鈉滴入足量甲酸溶液中：2HCOOH＋CO32－=2HCOO－＋CO2↑＋H2O①②④【練習(xí)4】25℃時，幾種弱酸的電離平衡常數(shù)如下：CH3COOH：Ka＝1.75×10－5

HClO：Ka＝4.0×10－8H2CO3：Ka1＝4.5×10－

7

Ka2＝4.7×10－11(1)CH3COOH、H2CO3、HCO3－、HClO的酸性由強(qiáng)到弱的順序：________________________________________。(2)CH3COO－、HCO3－、CO32－、ClO－結(jié)合H+的能力由弱到強(qiáng)的順序：_______________________________________。(3)寫出向NaClO和CH3COONa的混合溶液中通入少量CO2的化學(xué)方程式：___________________________________________。CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3－CH3COO－<HCO3－<ClO－<CO32－NaClO＋CO2＋H2O===HClO＋NaHCO3【練習(xí)5】H2SO3、H2CO3分別屬于中強(qiáng)酸和弱酸，H2SO3

H++HSO3－，HSO3－

H++SO32－；H2CO3

H++HCO3－，HCO3－

H++CO32－；電離常數(shù)分別為K1、K2、K'1、K'2，已知K1>K2≈K'1>K'2，則溶液中不可能大量共存的離子組是(

)

A.SO32－、HCO3－

B.HSO3－、CO32－

C.SO32－、CO32－

D.HSO3－、HCO3－B電離H+的能力(酸性):

H2SO3

>HSO3－≈H2CO3>HCO3－結(jié)合H+的能力：HSO3－

<SO32－≈HCO3－<CO32－【練習(xí)6】根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，判斷下列離子方程式或化學(xué)方程式書寫正確的是()化學(xué)式HClOH2CO3電離常數(shù)K＝3×10－8K1＝4×10－7

K2＝6×10－11A.向Na2CO3溶液中滴加少量氯水：CO32－＋2Cl2＋H2O===2Cl－＋2HClO＋CO2↑B.向NaHCO3溶液中滴加少量氯水：2HCO3－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋2CO2↑＋H2OC.向NaClO溶液中通入少量CO2：CO2＋NaClO＋H2O===NaHCO3＋HClOD.向NaClO溶液中通入過量CO2：

CO2＋2NaClO＋H2O===Na2CO3＋2HClOC電離H+的能力(酸性)：H2CO3

>HClO>HCO3－結(jié)合H+的能力：HCO3－

<ClO－<CO32－HCO3－＋Cl2===Cl－＋HClO＋CO2↑2CO32－＋Cl2＋H2O==Cl－＋ClO－＋2HCO3－學(xué)習(xí)小結(jié)①判斷弱酸(或弱堿)的相對強(qiáng)弱。②相同條件下相對強(qiáng)的酸(或堿)制相對弱的酸(或堿)。③濃度商Q與電離平衡常數(shù)K的相對大小判斷電離平衡的移動方向。學(xué)習(xí)任務(wù)二

強(qiáng)酸與弱酸的比較自主學(xué)習(xí)【思考與討論】鎂條與等濃度、等體積的鹽酸、醋酸的反應(yīng)

向兩個錐形瓶中各加入0.05g鎂條，蓋緊橡膠塞，然后用注射器分別注入2mL2mol·L－1鹽酸、2mL2mol·L－1醋酸，測得錐形瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)隨時間的變化如圖所示：反應(yīng)初期：鹽酸的反應(yīng)速率比醋酸___大反應(yīng)過程中：鹽酸的反應(yīng)速率始終比醋酸

，鹽酸的反應(yīng)速率減小

，醋酸的反應(yīng)速率減小________。大明顯不明顯最終：二者產(chǎn)生的氫氣的量基本

，速率幾乎都變?yōu)開__。相等零二、強(qiáng)酸(堿)與弱酸(堿)的比較1.一元強(qiáng)酸(HCl)與一元弱酸(CH3COOH)的比較(1)相同物質(zhì)的量濃度、相同體積的鹽酸與醋酸溶液的比較比較項(xiàng)目c(H＋)pH中和堿的能力與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生H2的量開始與金屬反應(yīng)的速率鹽酸醋酸溶液相同大小小大相同大小0.1mol/LHClH＋＋Cl－00.10.1mol/LCH3COOHCH3COO－＋H＋0.1mol/L約0.1mol/L<<0.1<<0.1mol/Laa(2)相同c(H＋)、相同體積的鹽酸與醋酸溶液的比較比較項(xiàng)目c(H＋)c(酸)中和堿的能力與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生H2的量開始與金屬反應(yīng)的速率鹽酸醋酸溶液小大相同小大少多相同CH3COOHCH3COO－＋H＋a=0.1mol/LHClH＋＋Cl－0.1mol/L0.1mol/Lbb>>0.1mol/La①加入足量的Zn，畫出H2體積的變化圖像②加水稀釋，畫出pH值的變化圖像深度思考改變下列條件，請?jiān)跈M線上寫出下列曲線代表那種酸的變化曲線(1)相同體積、相同濃度的鹽酸和醋酸鹽酸醋酸鹽酸醋酸深度思考改變下列條件，請?jiān)跈M線上寫出下列曲線代表那種酸的變化曲線(2)相同體積、相同c(H＋)的鹽酸和醋酸，加入足量的Zn，畫出H2體積的變化圖像鹽酸醋酸1.下列關(guān)于鹽酸與醋酸兩種稀溶液的說法正確的是A.相同濃度的兩溶液中c(H＋)相同B.100mL0.1mol·L－1的兩溶液能中和等物質(zhì)的量的氫氧化鈉C.c(H＋)＝10－3mol·L－1的兩溶液稀釋100倍，c(H＋)均為10－5mol·L－1D.向兩溶液中分別加入少量對應(yīng)的鈉鹽，c(H＋)均明顯減小應(yīng)用體驗(yàn)√2.在a、b兩支試管中分別裝入形態(tài)相同、質(zhì)量相等的一顆鋅粒(鋅足量)，然后向兩支試管中分別加入相同物質(zhì)的量濃度、相同體積的稀鹽酸和稀醋酸。填寫下列空白：(1)a、b兩支試管中的現(xiàn)象：相同點(diǎn)是_____________________________，不同點(diǎn)是________________，原因是______________________________________。(2)a、b兩支試管中生成氣體的體積開始時是V(a)______(填“大于”“小于”或“等于”，下同)V(b)，反應(yīng)完畢后生成氣體的總體積是V(a)______V(b)，原因是_______________________________________________________________________________。都產(chǎn)