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文檔簡介

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)

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