(共50张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中化学》
选修4
3.1《弱电解质的电离》
教学目标
知识与能力
⒈了解电解质、强电解质和弱电解质的概念。
⒉了解强、弱电解质与结构的关系,能正确书写常见物质的电离方程式。
⒊理解弱电解质的电离平衡,以及温度、浓度等条件对电离平衡的影响。
【学习重点】
电离平衡的建立以及电离平衡的移动。
【学习难点】
电离平衡的建立以及电离平衡的移动。
教学设计:
本章是上一章化学平衡理论的延伸和扩展。第一节弱电解质的电离的课标要求主要是认识电解质的强弱和能用化学平衡理论描述电解质在水溶液中的电离平衡。本节理论性较强,是理论与实践相结合的一节,掌握方法是学好本节知识的关键。在具体的学习中,注意与初中和高中必修内容的衔接,增强知识的逻辑性,以化学平衡理论为指导,引出一系列新知识点;同时通过实验加强科学方法、科学态度的学习,加强能力和技能培养。
复习:电解质:
非电解质:
在水溶液中或熔融状态时能够导电的化合物。
在水溶液中和熔融状态时都不能导电的化合物。
下列物质属于电解质的是 ,属于非电解质的是 ,
①NaCl溶液、②KOH 、③H2SO4、④Mg、
⑤CH3COOH、 ⑥NH3·H2O、 ⑦SO2、 ⑧乙醇、 ⑨水
②③⑤⑥⑨
⑦⑧
电解质和非电解质比较
电解质 非电解质
概念:在水溶液中或熔化状态下 在水溶液和熔化状态
能够导电的化合物。 下都不能导电的化合物。
和结构关系:大多数离子化合物 极性键或非极性键构成
强极性键共价化合物 的化合物
实例: 酸 碱 盐,H2O 大多数有机物,SO3、CO2
等
说明:溶液导电与否是由内外因共同作用的结果,内因为必须有电解质,外因在水的作用下两者缺一不可,可用下列图示表示:
电解质 电离 导电
溶液导电性强弱是由溶液中自由移动离子浓度决定。
一、强弱电解质
探究实验:P42
实验3-1:体积相同,浓度相同的盐酸和醋酸与等量镁条反应,并测量溶液的pH值
0.01mol/LHCl
0.01mol/LCH3COOH
与镁条反应现象
溶液的pH值
快
慢
2
5
根据实验现象,探索下列问题:
(1)上述反应的实质是什么?影响反应的速率的因素是什么?
(2)当酸溶液的物质的量浓度相等时,pH 值是否相等,即c(H+)是否相等?
开始0.01mol/LHCl与镁条反应剧烈,说明0.01mol/LHCl中氢离子浓度大,即氢离子浓度为0.01mol/L,说明HCl完全电离;而开始0.01mol/LCH3COOH与镁条反应较慢,说明其氢离子浓度较盐酸小,即小于0.01mol/L,说明醋酸在水中部分电离。HCl是强电解质,CH3COOH是弱电解质。
探究结果:
强电解质:
弱电解质:
在水溶液里或熔融状态下全部电离成离子的电解质(其离子无 分子化倾向)。包括大多数盐类、强酸、强碱。
在水溶液里部分电离成离子的电解质(其离子有分子化倾向)包括弱酸(如HAc、H2S)、弱碱(如NH3·H2O)、水。
NaCl = Na++Cl-
HAc H++Ac-
分析与讨论:
1. NaCl、NaOH是由什么键构成的什么化合物?在水溶液里它们以什么形式存在? 只有水合离子,不存在电解质分子(完全电离)
2. HCl是由什么键构成的什么化合物?在水溶液里HCl以什么形式存在?只有水合离子,不存在电解质分子(完全电离)
强弱电解质与结构的关系:
3. CH3COOH 、 NH3·H2O是由什么键构成的什么化合物?在水溶液里它们以什么形式存在?
极性共价化合物(以CH3COOH为例)液态:只有分子,无离子
水溶液(部分电离):电解质分子、水合阴、阳离子。
弱酸、弱碱、水属弱电解质
小结:1
离子化合物
大部分
的盐类
强 碱
{
共价化合物
{
强 酸
弱 酸
弱 碱
水
}
}
弱电解质
强电解质
小结2:
(1)强电解质:离子化合物和部分(一般指强)极性键化合物,包括强酸、强碱、某些盐、金属氧化物(金属氮化物、金属碳化物)
强酸:H2SO4、HNO3、HCl、HBr、HI、HClO4等
强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2、
Ca(OH)2等
(2)弱电解质:部分(一般指弱)极性化合物,包括弱酸、弱碱、水。
弱酸:H2SO3、H2CO3、H3PO4、HClO、HF、H2SiO3(难溶)等
弱碱:NH3·H2O、(可溶)Mg(OH)2、
Fe(OH)3、Cu(OH)2等
练习:
1.下列电解质中, ① NaCl、 ② NaOH,
③ NH3·H2O、 ④ CH3COOH, ⑤ BaSO4 、
⑥ AgCl 、 ⑦ Na2O 、 ⑧ K2O, ⑨ H2O
哪些是强电解质,那些是弱电解质
强电解质:
① ② ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
弱电解质:
③ ④ ⑨
2.下列说法是否正确?为什么?
(1)强电解质溶液的导电能力一定强于弱电解质溶液的导电能力。
(2)虽然氯气溶于水后,溶液可以导电,但氯气不是电解质,而是非电解质。
(3)只要醋酸的电离平衡向电离方向移动,溶液的pH就肯定减小。
不正确。导电能力和溶液中离子浓度有关,而强弱电解质是指电离能力的
不正确。氯气是单质,不是非电解质。
不正确。如加水有利于醋酸电离,但pH增大。
3.在0.01mol/L醋酸中加入少量硫酸后,其变化结果是 ( )
A.氢离子浓度变小
B.醋酸的浓度减小
C.酸性增强,pH变小
D.醋酸根离子浓度变小
4.溶液的PH相同,物质的量浓度最大的是 ( )
A.HCl B.HI
C.HF D.H2SO4
C D
C
5.下列物质中属于电解质,但在给定条件下不能导电的是( )
A.稀硫酸 B.液态溴化氢
C.铝 D.蔗糖
6.下列属于电解质的是( )
A.硫酸溶液 B.食盐晶体
C.金属铜 D.氯化氢气体
7.下列属于电解质的是 ( )
A.硫酸溶液 B.食盐晶体
C.金属铜 D.氯化氢气体
B
B D
B D
8.下列物质的导电性最差的是( )A.0.1mol/L的盐酸 B.0.1mol/L的氢氟酸
C. 0.1mol/L的氢氰酸 D. 石墨棒
9.把0.05molNaOH固体分别加入100mL下列液体中,溶液的导电性变化不大的是( )
A.自来水 B. 0.5mol/LNH4Cl溶液
C. 0.5mol/L 醋酸 D. 0.5mol/L盐酸
C
BD
10.下列关于电解质电离的叙述中,正确的是 ( )
A.碳酸钙在水中溶解度很小,其溶液的电阻率很大,所以碳酸钙是弱电解质
B.碳酸钙在水中的溶解度很小,但被溶解的碳酸钙全部电离,所以碳酸钙是强电解质
C.氯气和氨气的水溶液导电性都很好,所以它们是强电解质
D.水难电离,纯水几乎不导电,所以水是弱电解质
BD
11.下列说法正确的是 ( )
A.二氧化碳溶于水能部分电离,故二氧化碳属于电解质。
B.硫酸钡难溶于水,但硫酸钡属于强电解质。
C.氯化钠溶液在电流作用下完全电离成钠离子和氯离子。
D..强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液的导电性强。
BD
强弱电解质的区分依据不是看该物质溶解度的大小,也不是看其水溶液导电能力的强弱,而是看溶于水的部分是否完全电离.
问题探讨
BaSO4、Fe(OH)3的溶解度都很小, BaSO4属于强电解质,而Fe(OH)3属于弱电解质; CH3COOH、HCl的溶解度都很大,HCl属于强电解质,而CH3COOH 属于弱电解质。电解质的强弱与 其溶解性有何关系?怎样区分强弱电解质?
二、弱电解质的电离
思考与讨论:
1、开始时,V电离 和 V结合怎样变化?
2、当V电离 = V结合时,可逆
过程达到一种什么样的状态?
CH3COOH CH3COO - + H+
电离
结合
思考与讨论:
在醋酸溶液中存在怎样的电离平衡?向其中分别加入适量的盐酸、NaOH溶液、CH3COONa溶液、水、加热对平衡有什么影响?
CH3COOH CH3COO-+H+
部分电离 可逆 存在电离平衡
NH3·H2O NH4 + + OH -
加入
物质 盐 酸 NaOH溶 液 NH4Cl溶 液 加大量水
平衡移动方向
右
左
左
右
在氨水中存在怎样的电离平衡?向其中分别加入适量的盐酸、NaOH溶液、NH4Cl溶液以及大量的水,对平衡有什么影响?
思考与讨论
思考与交流(见课本P44)
填写下表的空白
C(H+) C(A-) C(HA)
HA初溶于水时
达到电离平衡前
达到电离平衡时
C(B+) C(OH-) C(BOH)
等体积等浓度的B+、OH-溶液相混合时
达到电离平衡前
不变 不变 不变
达到电离平衡时
最小
最小
最大
变大
变大
变小
不变
不变
不变
最大
最大
最小
变小
变小
变大
练习:0.1mol/L的CH3COOH溶液中 CH3COOH CH3COO-+H+
移动方向 n(H+) C(H+)
加水
加热
加醋酸钠
加HCl
加NaOH
正
增大
正
减小
减小
增大
增大
正
减小
逆
减小
减小
逆
减小
减小
实验3-2
向两支盛有0.1mol/L的醋酸和硼酸溶液中滴加等浓度的Na2CO3溶液,观察现象
有气泡放出
无现象
证明醋酸的酸性硼酸的强
说明:
①电离平衡是动态平衡,平衡移动符合勒夏特列原理
②多元弱酸,分步电离,第一步电离大于第二步电离,第二步电离远大于第三步电离……,
例如:0.1mol/LH2S溶液中各步电离[H+]为:
H2S H++HS- [H+]=1×10-4mol/L
HS- H++S2- [H+]=1×10-13mol/L
电离难的原因:
a、一级电离出H+后,剩下的酸根阴离子带负电荷,增加了对H+的吸引力,使第二个H+离子电离困难的多;
b、一级电离出的H+抑制了二级的电离。
弱电解质电离程度相对大小的参数一
电离平衡常数(K)
对于一元弱酸 HA H++A-,平衡时
Ka=
c ( H+) .c( A-)
c(HA)
对于一元弱碱 MOH M++OH-,平衡时
Kb=
c ( M+).c( OH- )
c(MOH)
意义:K值越大,电离程度越大,相应酸 (或碱)的酸(或碱)性越强。K值只随温度变化。
已知多元弱酸在水溶液中的电离是分步的。
例:H2CO3 H++HCO3- 一(1)
HCO3- H++CO32- 一(2)
每一步的电离程度是不一样的。
(9)写出H3PO4在水溶液中的电离方程式。
H3PO4
H+ + H2PO4- 一(1)
H2PO4-
H+ + HPO42- 一(2)
HPO42-
H+ + PO43- 一(3)
就电离本身而言,你推测每一步的电离程度如何变化,为什么?
酸 电离方程式 电离平衡常数K
醋酸
碳酸
氢硫酸
磷酸
CH3COOH CH3COO-+H+
K=1.76×10-5
H2S H++HS-
HCO3- H++ CO32-
K2=5.61×10-11
K1=4.31×10-7
H2CO3 H++HCO3-
HS- H++ S2-
K1=9.1×10-8
K2=1.1×10-12
H3PO4 H++H2PO4-
H2PO4 H++HPO42-
HPO4 H++PO43-
K1=7.5×10-3
K2=6.23×10-8
回答下列各问:
K3=2.2×10-13
(1)、K只于温度有关,当温度升高时,K值 。
增大
(4)、多元弱酸是分步电离的,每一步都有相应的电离平衡常数,对于同一种多元弱酸的K1、K2 、K3之间存在着数量上的规律是: 。
(2)、在温度相同时,各弱酸的K值不同,K值越大酸的酸性 。
越强
(3)、若把CH3COOH ,H2CO3,HCO3-,H2S,HS- ,H3PO4。H2PO4-;HPO42-都看成酸,其中酸性最强的是 ;酸性最强弱的是 。
H3PO4
HPO42-
K1》K2 》K3
几个注意的问题:
B、稀醋酸和稀磷酸的稀释:电离程度增大,而离子浓度始终是减小的。
⑴稀释弱电解质溶液(温度不变),电离程度 ,平衡向 移动,自由离子数目 ;离子浓度 ,溶液导电能力 。电离平衡常数 (填变或不变)
增大
电离方向
增多
增大或减小
增强或减弱
不变
A、对于冰醋酸和磷酸:加水溶解并不断稀释的过程中,电离程度 平衡向 移动,自由离子浓度先 后 ;
增大
电离方向
大
小
1.(2006 全国)0.1mol/L的CH3COOH溶液中
CH3COOH CH3COO - + H+
对于该平衡,下列叙述正确的是( )
A.加水时,平衡向逆反应方向移动
B.加入少量NaOH固体,平衡向正反应方向移动
C.加入少量0.1mol/L盐酸,溶液中c(H+)减小
D.加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动
B
练习:
2.有H+浓度相同、体积相等的三种酸:a、盐酸 b、硫酸 c、醋酸,同时加入足量的锌,则开始反应时速率______,反应完全后生成H2的质量_________。(用<、=、> 表示)
a=b=c
a=b3.体积为0.1L,氢离子浓度同为0.01mol/L0.01mol/L的盐酸和醋酸,分别与足量的金属镁反应时,哪种酸的反应速度快?哪种酸跟镁反应产生的氢气多?
盐酸是一元强酸,氢离子浓度与溶液浓度相等,均为0.01mol/L;醋酸是弱电解质,在常温下,氢离子浓度为0.01mol/L的醋酸溶液的电离度约为1%,其溶液浓度约为1mol/L 。这两种离子浓度同为0.01mol/L的盐酸和醋酸,分别跟镁反应时,开始瞬间两者反应速度应该相同,随着置换反应发生,盐酸溶液氢离子浓度显著下降,反应速度很快下降;醋酸溶液由于存在电离平衡,反应消耗的氢离子浓度,通过电离平衡的移动得到补充,反应速度下降缓慢。若以平均化学反应速度计算,氢离子浓度相同的盐酸和醋酸相比较,醋酸跟镁的化学反应速度快。
体积为0.1L,浓度为0.01mol/L的盐酸,跟足量金属镁反应时,在标准状况下产生的氢气体积为:0.1×0.01
2
×22400=11.2(ml)
体积为0.1L ,溶液浓度为0.01mol/L的醋酸(氢离子浓度为0.01mol/L),跟足量金属镁反应时,在标准状况下产生的氢气体积为:0.1×1
2
×22400=1120(ml)
答:体积同为0.1L,[H+]同为0.01mol/L的盐酸和醋酸,跟足量镁分别反应时,醋酸的反应速度快,产生氢气多。
4.下列物质中,属于强电解质的是 ( )
A.SO3 B.H3PO4
C.BaSO4 D.HI
C D
SO3溶于水,发生如下反应;SO3+H2O=H2SO4,H2SO4可以在水溶液中电离出自由移动的离子,可以导电,而SO3本身却不能电离出离子,所以H2SO4是电解质,而SO3是非电解质。H3PO4在水溶液中不能全部电离,仅能部分电离,所以H3PO4是弱电解质。BaSO4的溶解度很小,所以其溶液的导电能力极弱,但它溶解的部分,能全部电离,所以BaSO4是电解质。HI在水溶液中能全部电离成自由移动的离子,所以它属于强电解质。
5.
H2S H++HS-
HS- H++S2-
右
右
减小
增大
减小
增大
6.弱电解质加水稀释时,电离程度_____,离子浓度______ (填变大、变小、不变或不能确定)
7.有两瓶pH=2的酸溶液,一瓶是强酸,一瓶是弱酸.现只有石蕊试液、酚酞试液、pH试纸和蒸馏水,而没有其它试剂.简述如何用最简便的实验方法来判别哪瓶是强酸:
各取等体积酸液,用蒸馏水稀释相同倍数,然后用pH试纸分别测其pH值,pH值变化大的那瓶是强酸.
变大
不能确定
8.将0 .1mol/L的氨水稀释10倍,随着氨水浓度的降低,下列数据逐渐增大的是( )
A. [H+] B. [OH]- C. [OH]- /[NH3·H2O] D. [NH4]+
9 .一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为减缓反应速率而不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的( )
A.NaOH(固) B.H2O C.NH4Cl(固) D.CH3COONa (固)
AC
BD
加水稀释[H+]减小,其H+总量不改,加NaOH固体,溶解后增加大量OH-,因OH-+H+=H2O消耗了H+,加CH3COONa固体CH3COONa=Na++CH3COO-提供大量CH3COO-会与溶液中H+结合生成难电离的CH3COOH,等于把H+储存起来。但溶液中H+不断消耗后,醋酸又不断电离出原总量的H+,这样反应速率因[H+]的减小而缓慢。Fe+2H+=Fe2++ H2↑又因CH3COO-结合的H+与生成CH3COOH再电离出的H+数相同,使得到的氢气的总量不变
10.能说明醋酸是弱电解质的事实是 ( )
A.醋酸溶液的导电性比盐酸弱
B.醋酸溶液与碳酸钙反应,缓慢放出二氧化碳
C.醋酸溶液用水稀释后,氢离子浓度下降
D.0.1mol·的CH3COOH溶液中,氢离子浓度约为0.001mol
确定某物质是否为弱电解质,要看它在水溶液中是否仅有部分电离成自由移动的离子。而溶液导电性的强弱,与碳酸钙反应放出二氧化碳的速度,以及稀释后某种离子浓度下降,都与溶液中自由移动的离子浓度的大小有关,但却都不能说明CH3COOH在水溶液中仅能部分电离。0.1mol·的CH3COOH溶液中,氢离子浓度约为0.001mol·,可以说明CH3COOH在水溶液中仅有部分电离成离子。
D
11.下列叙述中错误的是 ( )
A.离子键和强极性键组成的化合物一般是强电解质 B.弱极性键组成的极性化合物一般是弱电解质 C.具有强极性键的化合物一定是强电解质 D.具有离子键的难溶强电解质不存在电离平衡
从电解质的分子结构来区别强弱电解质,由离子键或强极性键组成的化合物(除HF外),一般都是强电解质,强酸、强碱和大部分盐类是强电解质。由弱极性键形成的化合物一般是弱电解质,但也有是非电解质,如酒精(CH3CH2OH)。因此题中应特别注意用“一般”二字。所以A和B正确。HF是由强极性键形成的化合物,但HF分子间能形成氢键,在水溶液中只能部分电离,存在电离平衡,所以HF是弱电解质,故C不正确。难溶电解质,如BaSO4,在水溶液中存在溶解平衡,只要溶解的部分,就能完全电离,所以不存在电离平衡,故D正确。
C
12.将0.1mol·L-1醋酸溶液加水稀释,在稀释过程中( )
A.溶液中CH3COO-的浓度增大 B.溶液中H+个数增多,H+离子的浓度减小 C.溶液中H+个数减少,H+的浓度减小 D.溶液中CH3COOH的分子数减少,CH3COOH的浓度也减小
0.1mol·L-1的醋酸为稀溶液。加水稀释后,醋酸的电离平衡向电离的方向移动,醋酸分子数减少,H+和CH3COO-数目增多,但溶液的体积增大,三种微粒的浓度均减小。
BD
13.相同温度下,物质的量浓度均为1mo/L的下列溶液,盐酸、硫酸、醋酸,导电能力由强到弱的顺序是 ( )
A.盐酸=硫酸=醋酸 B.盐酸>硫酸>醋酸
C.硫酸>盐酸>醋酸 D.醋酸>盐酸>硫酸
14.醋酸的下列性质中,可以证明它是弱电解的是 ( )
A.1mol/L醋酸溶液的pH值约为2
B.醋酸能与水任何比例互溶
C.溶液的导电能力比盐酸弱
D.溶液中存在着醋酸分子
C
AD
15.如何用实验的办法证明醋酸是弱电解质?
(1) 取相同物质的量的浓度的盐酸和醋酸与足量锌反应,比较产生氢气速率的快慢
(2)比较相同物质的量的浓度的盐酸和醋酸的pH大小