電離平衡課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修12

第一節(jié)

電離平衡第三章

水溶液中的離子反應(yīng)與平衡【情境創(chuàng)設(shè)】鹽酸主要用于衛(wèi)生清潔，如潔廁劑的主要成分是鹽酸(HCl)，為什么不用醋酸(CH3COOH)？為什么除水垢用醋酸(CH3COOH)、而不用鹽酸(HCl)？【知識(shí)回顧】電解質(zhì)、非電解質(zhì)①電解質(zhì):在水溶液里或熔化狀態(tài)下能夠(自身電離)導(dǎo)電的化合物。②非電解質(zhì):在水溶液里和熔化狀態(tài)下都不能導(dǎo)電的化合物。如:酸、堿、鹽、部分金屬氧化物、水等如:大多數(shù)有機(jī)物、非金屬氧化物、氨氣等③電解質(zhì)的導(dǎo)電能力:離子濃度、離子所帶電荷【實(shí)驗(yàn)3-1】探究鹽酸和醋酸的電離程度

取等體積、0.1mol/L的鹽酸和醋酸溶液，比較其pH值的大小，試驗(yàn)其導(dǎo)電能力，并分別與等量鎂條反應(yīng)。觀察比較并記錄現(xiàn)象。0.1mol/LHCl0.1mol/LCH3COOHpH導(dǎo)電能力與鎂條反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)探究】0.1mol/LHCl0.1mol/LCH3COOHpH導(dǎo)電能力與鎂條反應(yīng)pH=1pH≈3強(qiáng)弱產(chǎn)生氣泡速度較快產(chǎn)生氣泡速度較慢結(jié)論：相同體積、相同濃度的鹽酸和醋酸的電離程度不一樣0.1mol/LHCl(aq)c(H+)=10-1=0.1mol/L0.1mol/LCH3COOH(aq)c(H+)≈0.001mol/L【結(jié)論】

HCl分子在水中完全電離；

CH3COOH分子在水中部分電離，且非常微弱。

從電離角度微觀探析電解質(zhì)的強(qiáng)弱HCl=H++Cl-

提示：c(H+)=10-pH【微觀探析】溶質(zhì)在溶液中只以離子形式存在，沒有分子。在水溶液中能夠全部電離的電解質(zhì)稱為強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)Cl－H3O+H3O+CH3COO－CH3COOH在水溶液中只能部分電離的電解質(zhì)稱為弱電解質(zhì)溶質(zhì)在溶液中大部分以分子形式存在，僅一少部分發(fā)生電離。弱電解質(zhì)一、強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)①?gòu)?qiáng)酸（六大強(qiáng)酸）

HCl、HBr、HI、H?SO?、HNO?、HClO?②強(qiáng)堿（四大強(qiáng)堿）如KOH、Ba(OH)?、NaOH、Ca(OH)?③大部分鹽：如NaCl、BaSO4

(包括難溶性鹽)④活潑金屬氧化物：如Na?O【類別】弱電解質(zhì)【類別】弱酸:CH3COOH、HF、H?S、HClO、H?SO?、H?PO?等弱堿:NH3·H2O、Al(OH)3、Cu(OH)?、Fe(OH)?等水醋酸的腐蝕性比鹽酸的小，為什么不用醋酸代替鹽酸呢？CaCO3是衛(wèi)生潔具常見的污染物之一。去污原理如下：CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+相同濃度鹽酸比醋酸能夠提供更大的c(H+)，可以增大去污反應(yīng)的速率。實(shí)際產(chǎn)品兼顧安全性與去除效果，確定產(chǎn)品有效成分及濃度。學(xué)以致用強(qiáng)電解質(zhì)完全電離，符號(hào)用“＝”，原子團(tuán)不能拆。強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽正鹽強(qiáng)酸的酸式鹽弱酸的酸式鹽完全電離，如HCl==H++Cl-完全電離，如Ba(OH)2

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

第一步完全電離，第二步弱酸酸根部分電離，如NaHCO3＝Na＋＋HCO3－

；HCO3－

H＋＋CO32－

NaHSO4

（熔融）

＝Na＋＋H+＋SO42－（熔融態(tài)）

【電離方程式的書寫】

部分電離，符號(hào)選用“?”弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)一元弱酸一元弱堿H2O多元弱酸多元弱堿堿式酸式兩性氫氧化物雙向電離部分電離，CH3COOH?H++CH3COO-部分電離，NH3·H2O?NH4++OH-

部分電離，H2O?H++OH-

H2CO3

?H++HCO3?；HCO3?

?H++CO32?Cu(OH)2

?Cu2++2OH?分步電離，一步寫出

分步電離，分步寫出

甲酸(HCOOH)又稱蟻酸，酸性很強(qiáng)，有腐蝕性，能刺激皮膚出現(xiàn)紅腫。甲酸存在手某些蟻類和毛蟲的分泌物中。

從電離平衡的角度分析皮膚被螞蟻、毛蟲叮咬后出現(xiàn)紅胂的原因。已知人體血液中存在如下平衡：

【情境創(chuàng)設(shè)】二、弱電解質(zhì)的電離平衡我們將冰醋酸加入水中，冰醋酸會(huì)發(fā)生如何的變化？水冰醋酸

c(CH3COOH)c(H+)c(CH3COO-)v(電離)v(結(jié)合)開始時(shí)

接著

最后

00最大最大0增大增大減小減小增大不變不變不變不變不變CH3COOH

CH3COO-

+H+電離結(jié)合反應(yīng)速率時(shí)間v（電離成離子）v（結(jié)合成分子）v(電離)=v(結(jié)合)電離平衡狀態(tài)1、弱電解質(zhì)電離平衡狀態(tài)的建立弱電解質(zhì)電離過(guò)程中,分子電離成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率隨時(shí)間的變化動(dòng)：電離平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡變：條件改變時(shí)，電離平衡發(fā)生移動(dòng)等：V電離=V結(jié)合≠0逆：弱電解質(zhì)的電離是可逆過(guò)程定：平衡時(shí)分子、離子的濃度不再變化弱：研究對(duì)象是弱電解質(zhì)—勒夏特列原理3、電離平衡的特征在一定條件下，當(dāng)弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子重新結(jié)合生

成分子的速率相等時(shí)，電離過(guò)程就達(dá)到了電離平衡狀態(tài)。2、電離平衡的定義（1）電離過(guò)程是吸熱的。（2）弱電解質(zhì)的電離屬于可逆過(guò)程,分子、離子共存，這完全不同于強(qiáng)電解質(zhì)。（3）弱電解質(zhì)在溶液中的電離都是微弱的。一般來(lái)說(shuō)，電離的分子極少，絕大多數(shù)以分子形式存在，離子和分子之間存在電離平衡。如0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，c(H＋)在1×10－3mol·L－1左右。

電離方向是微粒數(shù)增多的過(guò)程.4、弱電解質(zhì)電離的特點(diǎn)通常電解質(zhì)越弱電離程度越小。內(nèi)因：①溫度②濃度③其他因素外因：電離平衡是動(dòng)態(tài)平衡，遵循勒夏特列原理特別說(shuō)明：電離程度相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率5、影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素已電離弱電解質(zhì)分子數(shù)原弱電解質(zhì)分子數(shù)×100%電離度=已電離的溶質(zhì)濃度

溶質(zhì)的初始濃度=————————×100%①溫度【結(jié)論】由于電離過(guò)程吸熱，升高溫度，電離平衡向電離的方向移動(dòng)，電離程度增大；

降低溫度，電離平衡逆向移動(dòng)，電離程度減小。CH3COOHCH3COO-+H+

【思考】c(CH3COO-)和c(H+)怎樣變化？增大△H>0“越熱越電離”【特別注意】易揮發(fā)或易分解的弱電解質(zhì)的電離平衡，溫度過(guò)高，使分子濃度減小，平衡向逆向移動(dòng)。“越稀越電離”a.加水稀釋向電離的方向移動(dòng)，電離程度增大，但離子濃度減小b.增加弱電解質(zhì)濃度，向電離的方向移動(dòng)，但電離程度減小c.加入同濃度的弱電解質(zhì)溶液→平衡不移動(dòng)→各微粒濃度不變、電離程度不變②濃度CH3COOHCH3COO-+H+

電離平衡逆向移動(dòng)?！窦由倭緾H3COONa固體：【總結(jié)】同離子效應(yīng)：

在弱電解質(zhì)溶液中，加入與弱電解質(zhì)含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，抑制弱電解質(zhì)電離，電離程度減小。③其他因素CH3COOHCH3COO-+H+

“同抑反促”電離平衡正向移動(dòng)?！窦由倭挎V粉或NaOH：【總結(jié)】加入能與弱電解質(zhì)電離產(chǎn)生的某種離子反應(yīng)的物質(zhì)時(shí)，減少了該離子的濃度，促進(jìn)了弱電解質(zhì)的電離,使電離平衡向電離方向移動(dòng)，電離程度增大。請(qǐng)畫出用水稀釋冰醋酸時(shí)氫離子濃度隨加水量的變化曲線，并分析變化的原因。影響因素：

①

CH3COOH電離程度②溶液體積圖中最高點(diǎn)之前，CH3COOH電離程度的增大是主要影響因素，溶液中離子總濃度增大，導(dǎo)電能力增強(qiáng)；最高點(diǎn)之后，溶液體積的增大是主要影響因素，溶液中離子總濃度減小，導(dǎo)電能力減弱。【拓展延伸】（P60-4）在一定溫度下，冰醋酸加水稀釋過(guò)程中，溶液的導(dǎo)電能力如圖所示：(3)a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中CH3COOH電離程度最大的是______。

(4)若使b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中c(CH3COO-)增大，c(H+)減小，可采用的方法是______（填序號(hào)）

①加入H2O②加入NaOH固體

③加入濃硫酸④加入Na2CO3固體b>a>c(1)“Ｏ”點(diǎn)不能導(dǎo)電的理由

。(2)a、b、c三點(diǎn)溶液c（H+）由大到小的順序?yàn)?/p>

。

沒有自由移動(dòng)的離子C②④【練習(xí)】CO2、H2CO3？【思考】小孩大哭過(guò)后，容易出現(xiàn)抽抽搭搭，停不下來(lái)、喘不上氣，或者手腳僵硬的情況。已知人體血液中存在如下平衡：H2O+CO2H2CO3H++HCO?3人體血液的pH需維持在7.35~7.45。當(dāng)pH＜7.35會(huì)導(dǎo)致酸中毒，pH大于7.45會(huì)導(dǎo)致堿中毒。小孩大哭后出現(xiàn)的生理癥狀，與上述平衡相關(guān)，是隨著哭泣，呼出大量CO2，平衡狀態(tài)改變后，發(fā)生了輕微堿中毒。學(xué)以致用分析問(wèn)題的化學(xué)本質(zhì)直接吸入大量CO2合理嗎？H2O+CO2H2CO3H++HCO?3需要控制條件，使上述平衡正向移動(dòng)【思考】出現(xiàn)輕微堿中毒后，如何緩解中毒癥狀呢？可用紙袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加動(dòng)脈血CO2濃度嚴(yán)重時(shí)需及時(shí)就醫(yī)會(huì)窒息三、電離平衡常數(shù)【學(xué)習(xí)任務(wù)一】定量描述弱電解質(zhì)的電離程度1、含義：在一定溫度下，當(dāng)弱電解質(zhì)達(dá)到電離平衡時(shí)，溶液中弱電解質(zhì)電離所生成的各種離子濃度的乘積，與溶液中未電離分子的濃度之比是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)叫做電離平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱電離常數(shù)，用K表示。通常用Ka、Kb分別表示弱酸、弱堿的電離平衡常數(shù)。c(A-）、c(B十）、c(HA）和c(BOH）均為達(dá)到電離平衡后各粒子在溶液中的濃度值(1)一元弱酸HA的電離常數(shù)：根據(jù)HAH＋＋A－，可表示為(2)一元弱堿BOH的電離常數(shù)：根據(jù)BOHB＋＋OH－，可表示為Ka=c(H+).c(A-)c(HA)Kb=c(B+).c(OH-)c(BOH)2、表示方法（3）多元弱酸的電離是分步進(jìn)行的，每一步各有電離常數(shù)。

通常用K1

、K2

、K3等來(lái)分別表示=4.3×10-7=5.6×10-11?注意事項(xiàng)：比較多元弱酸的各步電離常數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，Ka1

＞Ka2

＞Ka3……當(dāng)Ka1?Ka2

時(shí)，計(jì)算多元弱酸中的c(H+)，或比較多元弱酸酸性的相對(duì)強(qiáng)弱時(shí)，通常只考慮第一步電離。

（口訣：分步進(jìn)行，一步定性）。

H2CO3

（4）多元弱堿的電離一步寫完。

由于多元弱堿為難溶堿，所以一般不用電離平衡常數(shù)，而用第四節(jié)要學(xué)到的難溶物的溶度積常數(shù)。3、影響電離平衡常數(shù)K的因素【思考】對(duì)比如下數(shù)據(jù)，電離平衡常數(shù)受哪些因素的影響？表1：25℃

幾種弱酸的Ka表2：不同溫度下CH3COOH的Ka溫度Ka0℃1.66×10-510℃1.73×10-525℃1.75×10-5弱電解質(zhì)KaHF6.3×10-4CH3COOH1.75×10-5HCN6.2×10-10相同溫度下，Ka越大，弱酸越易電離，電離程度越大，酸性越強(qiáng)。(2)外因：溫度；升高溫度，電離常數(shù)K增大。(1)內(nèi)因：弱酸的自身性質(zhì)決定。1、判斷弱電解質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)弱【學(xué)習(xí)任務(wù)二】電離平衡常數(shù)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)操作向盛有2mL1mol/L醋酸的試管中滴加1mol/LNa2CO3溶液，觀察現(xiàn)象。你能否由此推測(cè)Ka(CH3COOH)與Kal(H2CO3)的大?。繉?shí)驗(yàn)現(xiàn)象原理結(jié)論有氣泡產(chǎn)生反應(yīng)生成了CO2，化學(xué)方程式為：2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2↑CH3COOH的酸性比H2CO3的強(qiáng)，Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)

TP59【實(shí)驗(yàn)3-2】

弱酸的Ka越大，電離程度越大，越容易電離出H+，酸性越強(qiáng)。弱堿的Kb越大，電離程度越大，越容易電離出OH-，堿性越強(qiáng)。2、判斷復(fù)分解反應(yīng)能否發(fā)生，以及確定產(chǎn)物酸性：HCOOH＞HCNHCOOH＋NaCN===HCN＋HCOONa【例題】已知：Ka(HCOOH)＝1.77×10－4mol·L－1

Ka(HCN)＝4.9×10－10mol·L－1HCOONa

與HCN不反應(yīng)問(wèn)下列反應(yīng)是否能發(fā)生，若能發(fā)生請(qǐng)寫出化學(xué)方程式：（1）HCOOH與NaCN溶液：（2）HCOONa

與HCN溶液：強(qiáng)酸制弱酸——弱酸與鹽溶液的反應(yīng)規(guī)律3、比較溶液中離子濃度的大小【例題】已知：磷酸存在的三步電離，這三步的電離常數(shù)大小進(jìn)行比較，

第一步K1＞第二步K2＞第三步K3C(H+)

c(H2PO4-)

c(HPO42-)

c(PO43-)

c(OH-)離子濃度：>>>>一般弱酸的電離常數(shù)越小，酸性越弱，弱酸根離子結(jié)合氫離子的能力就越強(qiáng)。酸性

：

CH3COO-_____

HCO3-_____

CO32-＜＜結(jié)合H+能力：4、判斷離子結(jié)合質(zhì)子的能力【例】CH3COOH溶液加水稀釋，c(H+)減小，Ka不變，則

增大。5、判斷濃度比（1）K值的求算【例題】在某溫度時(shí)，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.2mol·L?1的氨水中，達(dá)到電離平衡時(shí)，已電離的NH3·H2O為1.7×10?3mol·L?1，試計(jì)算該溫度下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb。起始濃度/(mol·L?1)變化濃度/(mol·L?1)平衡濃度/(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【學(xué)習(xí)任務(wù)三】電離平衡常數(shù)K的相關(guān)計(jì)算

【模型構(gòu)建】（1）列出“三段式”計(jì)算（2）由于弱電解質(zhì)的電離程度比較小，平衡時(shí)弱電解質(zhì)的濃度(a-x)mol·L－1，一般近似為amol·L－1。（即忽略弱電解質(zhì)電離的部分）

CH3COOH

?CH3COO－＋H＋起始濃度/(mol·L－1)a00變化濃度/(mol·L－1)x

x

x平衡濃度/(mol·L－1)a－x

x

xKa=C(酸根離子)C(H+)C(酸)=C(酸)C2(H+)（2）利用平衡常數(shù)求離子濃度＝x·x0.2≈1.75×10?5變化濃度/(mol·L?1)xxx平衡濃度/(mol·L?1)x0.2?xxc(CH3COOH)＝(0.2?x)mol·L?1

≈0.2mol·L?1c(H+)＝x

＝0.00187mol/L【例題】已知25℃時(shí)，CH3COOH的Ka＝1.75×10?5，計(jì)算0.2mol·L?1的CH3COOH達(dá)到電離平衡時(shí)c(H+)的濃度。0起始濃度/(mol·L?1)0.20Ka＝c(CH3COO?)·c(H+)c(CH3COOH)（3）電離度的計(jì)算【例】在某溫度，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.2mol·L?1的氨水中，達(dá)到電離平衡時(shí)，已電離的NH3·H2O為1.7×10?3mol·L?1，試計(jì)算NH3·H2O的電離度？電離度：實(shí)際上是一種平衡轉(zhuǎn)化率，表示弱電解質(zhì)在水中的電離程度。電離度＝1.7×10?3×V(溶液)0.2×V(溶液)×100%＝0.85%已電離弱電解質(zhì)