高一化学人教版（2019）选择性必修一 3.1电离平衡(34张)

第三章
电离平衡
第一节
水溶液中的离子反应与平衡
IONIZATION BALANCE
学习目标
理解强电解质、弱电解质的概念；
1
认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡；
2
3
了解电离平衡常数的含义。
知识回顾
(1)什么叫电解质？
在水溶液中或熔融状态时能够导电的化合物。
包括酸、 碱、 盐、、活泼金属氧化物、少数有机物、水
在水溶液中和熔融状态都不能导电的化合物。
包括大多数有机物、NH3、大部分非金属氧化物。 如：NO2、SO3、CO2
化合物，溶于水或融熔状态是导电的条件。
(3)电解质和非电解质的研究对象是什么？
(2)什么叫非电解质？
1
酸碱盐都是电解质，在水中都能电离成离子，不同电解质的电离程度是否相同？
盐酸和醋酸是生活中常用的酸，盐酸常用于洁具的清洗和除垢，醋酸的腐蚀性较小，比较安全，为什么不用醋酸代替盐酸？
问题思考
将体积相同、浓度相同的盐酸和醋酸与等量镁条反应，并测量溶液的pH。
实验3-1
0.1 mol/L HCl
0.1mol/L CH3COOH
与镁条反应的现象
溶液的pH值
导电能力
产生气泡的速度较快
产生气泡的速度较慢
1
2~3
强
弱
问题思考
实验3-1
(3)为什么相同体积、相同浓度的盐酸和醋酸中，H+浓度却不同？
根据实验现象，讨论下列问题
(1)镁条和酸的反应的实质是什么？影响反应速率的因素是什么？
(2)当酸溶液的物质的量浓度相等时，溶液中的H+浓度是否相等？怎么判断？
Mg+2H+ = Mg2++H2↑
反应速率不同，pH不同，说明盐酸和醋酸中的H+浓度是不同的。
说明HCl和CH3COOH的电离程度不同。
问题思考
盐酸与醋酸在水中的电离示意图
观察两种溶液中溶质微粒有多少种？
说明: HCl分子在水中完全电离，醋酸分子在水中部分电离
问题思考
在水溶液里只有一部分分子电离成离子的电解质。
如：强酸、强碱、绝大多数盐类(包括难溶性盐)。
如：弱酸、弱碱、水。
一、 强电解质和弱电解质
在水溶液里全部电离成离子的电解质。
强电解质
1
强电解质
2
常见的强电解质：
(1)强酸：HCl、HBr、HI、H2SO4、HNO3、HClO4等。
(2)强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等。
(3)绝大多数盐：如NaCl、(NH4)2SO4、BaSO4等。
强弱电解质的类别
强电解质、弱电解质与其溶解性无关
一、 强电解质和弱电解质
常见的弱电解质：
①弱酸：HF、HClO、H2S、H2SO3、H3PO4、H2CO3 、CH3COOH等。
②弱碱：NH3·H2O、Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2等
③水是极弱的电解质。
强弱电解质的类别
一、 强电解质和弱电解质
????????????=????++?????????
?
完全电离，符号用“＝”。如：
部分电离，符号选用“?”,如：
CH3COONH4 = CH3COO - + NH4+
Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH -
(1)一元弱酸弱碱的电离：
NH3·H2O?NH4+ + OH -
二、电离方程式的书写
强电解质
1
弱电解质
2
CH3COOH
H++CH3COO-
多元弱酸溶液的的酸性主要由第一步电离决定
电离特点
部分电离
分步书写
(3)多元弱碱分步电离，但用一步电离表示。
（2）多元弱酸的电离是分步进行的，以第一步电离为主，一级比一级难电离。
????????(????????)?????????????????++?????????????
?
电离特点
部分电离
一步到位
如：
次要
二、电离方程式的书写
????????????????????????????????++?????????????????????难
?
???????????????????????????????++?????????????????????(较易)??主要
?
???????????????????????????????++?????????????????(更难)
?
(4)两性氢氧化物双向电离
????++?????????????????+?????????????????????(????????)?????????????????++?????????????
?
（酸式电离）
（碱式电离）
(5)酸式盐的电离
强酸的酸式盐完全电离:
????????????????????????=????????++????++?????????????????
?
弱酸的酸式盐第一步完全电离:
二、电离方程式的书写
NaHCO3
Na++HCO3-
HCO3-
H++CO32-
二、电离方程式的书写
小结电离方程式
强等号、弱可逆；多元弱酸分步写；
多元弱碱一步完；酸式盐看强弱、看条件。
三、强电解质与弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
相同点
都是电解质，在水溶液中都能电离，与溶解度无关
不同点
化合物类型
离子化合物，共价化合物
共价化合物
物质类别
强酸、强碱、大多数盐
弱酸、弱碱、水
溶质微粒
离子
分子（多）、离子
电离程度
完全电离（不可逆）
部分电离（可逆）
表示方法
电离方程式用“ = ”
电离方程式用“?”
实例
强酸、强碱、盐
弱酸、弱碱、水
电离方程式
NaCl=Na++Cl-
HF?H++F-
三、强电解质与弱电解质的比较
（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？画出V～t图。
思考：在一定的条件下,往一杯水中加进一定量的冰醋酸会发生如何的变化？
CH3COOH CH3COO - + H+
电离
结合
?
c(H+)
c(CH3COO-)
c(CH3COOH)
v(电离)
v(结合)
醋酸初溶于水时
?
?
?
?
?
接着
?
?
?
?
?
最后
?
?
?
?
?
0(最小)
0(最小)
最大
增大
最大
0(最小)
增大
减小
减小
增大
不变
不变
不变
不变
不变
电离平衡状态建立
反应速率
V(电离)
V(结合)
V(电离) = V(结合) 电离平衡状态
弱电解质电离平衡状态建立示意图
时间
三、强电解质与弱电解质的比较
逆：弱电解质的电离是可逆过程
在一定条件(如温度、浓度)下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时, 电离过程就达到了平衡状态， 这种平衡状态叫做弱电解质的电离平衡。
动：电离平衡是一种动态平衡
定：条件不变,溶液中各分子、离子的浓度不变
变：条件改变时，电离平衡发生移动
等：V电离 = V结合≠0
四、电离平衡
定义
1
特征
2
（以CH3COOH例）
（1）弱电解质的电离属于可逆过程；
（2）电离方向是微粒数增多的过程；
（3）电离方向是吸热过程。
五、电离平衡的影响因素
1
弱电解质电离过程的特点
①温度：弱电解质的电离为吸热，升温促使电离平衡正向移动（越热越电离）
影响电离平衡的因素
④离子反应效应：加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时，可以使电离 平衡向电离方向(正向)移动。
(1) 内因：电解质自身性质决定了其电离程度的大小
(2) 外因：电离平衡是动态平衡，遵循勒夏特列原理。
影响电离平衡的条件有温度、浓度、电解质(酸碱盐等)
②浓度： 降低浓度，电离平衡向电离方向(正向)移动，因为离子相互碰撞结合为分子的几率减小。（越稀越电离）
③同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，将抑制弱电解质的电离,即平衡逆向移动。
冰醋酸稀释
（以CH3COOH例）
五、电离平衡的影响因素
2
以醋酸的电离平衡为例：
H>0
外界条件对电离平衡的影响可归纳如下：
改 变
条 件
平衡移
动方向

电离
程度
加 热
加 盐 酸
加NaOH (s)
加NaAc (s)
加CH3COOH
加 水
正向
增大
增大
减小
逆向
增大
减小
增大
正向
减小
增大
减小
逆向
减小
增大
增大
正向
增大
增大
增大
正向
减小
减小
减小
增大
减小
增大
增大
减小
减小
五、电离平衡的影响因素
c(H+)
c(Ac-)
c(HAc)
CH3COOH
H++CH3COO-
1
定义
六、电离平衡常数
一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的 乘积与溶液中未电离的分子的 之比是一个常数，这个常数成为电离常数，弱酸和弱碱的电离常数分别用Ka和Kb表示。
2
浓度
浓度
　
对于一元弱酸 HA?H++A-，平衡时：
Ka=
c ( H+) .c( A-)
c(HA)
注意：弱电解质的电离常数表达式中
均为达到电离平衡后溶液中的浓度值。在温度一定时，其电离常数就是一个定值。
????(????+)、????(?????)、????(????????)
?
六、电离平衡常数
表达式
2
六、电离平衡常数
1
①一元弱酸、一元弱碱的电离常数
NH3·H2O?NH4+ + OH-
????????=????(????????????+)?????(?????????)????(?????????????????????????)
?
②多元弱酸、多元弱碱的电离常数
多元弱酸的电离是分步进行的，每一步各有电离常数通常用K1 K2 K3等来分别表示。
例如：
????????=????(????+)×????(?????????????????????????)????(????????????????????????????)
?
CH3COOH?CH3COO- + H+
例如
H3PO4 ?H+ + H2PO4-
????????=????(????+)×????(?????????????????????)????(????????????????????)
?
H2PO4- ? H+ + HPO42-
????????=????(????+)×????(?????????????????????)????(?????????????????????)
?
HPO42- ? H+ + PO43-
????????=????(????+)×????(?????????????????)????(?????????????????????)
?
六、电离平衡常数
(1)电离平衡常数与浓度无关，只与温度有关，升高温度，K 值增大。
　
(2)多元弱酸的各级电离常数逐渐减小。
多元弱酸各步电离常数大小比较：K1>>K2>>K3,因此多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定的（记住：分步进行，一步定性）。
六、电离平衡常数
1
特点
3
1
(1)电离常数只受温度影响，由于电离是吸热的，因此升高温度，电离常数 。
增大
注意：升高温度对电离常数影响不大
因此在室温范围内可以忽略电离常数变化。
(2)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关。同一温度下，无论弱酸弱碱浓度如何变化，其电离常数始终不会变化。
六、电离平衡常数
1
电离常数的影响因素
4
(1)电离常数常用于比较弱电解质的相对强弱，即对于弱电解质，其电离常数越大，一般此弱电解质的电离程度越大，对于弱酸来讲，其酸性一般越强。
六、电离平衡常数
电离常数的意义
5
H3PO4 H2SO3 HF HNO2 HCOOH
CH3COOH H2CO3 H2S HCN
>
>
>
>
>
>
>
>
(2)比较溶液中离子浓度的大小比较
如磷酸的三步电离的电离常数，第一步 第二步 第三步。在磷酸溶液中
C(H+) c(H2PO4-) c(HPO42-) c(PO43- c(OH-)
>
>
>
>
>
>
(3)比较离子结合质子的能力大小
一般弱酸的电离常数越小，电离程度越弱，弱酸的酸性越弱，此时弱酸根离子结合氢离子的能力就越 。
强
六、电离平衡常数
实验操作
?
实验现象
有 产生
实验结论
CH3COOH酸性大于碳酸
Ka大小比较
Ka(CH3COOH) Ka1(H2CO3)
实验探究：CH3COOH与H2CO3酸性强弱比较
气泡
大于
七、酸性强弱的比较
1
思考与讨论
七、酸性强弱的比较
镁条与等浓度、等体积盐酸、醋酸的反应向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条，盖紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2 mL 2 mol·L－1盐酸、2 mL 2 mol·L－1醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。
2
1
由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况。
?
宏观辨识
微观探析
反应初期
盐酸的反应速率比醋酸__
盐酸是强酸， 电离，醋酸是弱酸，____电离，同浓度的盐酸和醋酸，盐酸中的c(H＋) ，因而反应速率____
反应过程中
盐酸的反应速率始终比醋酸__，盐酸的反应速率减小____，醋酸的反应速率减小 .
醋酸中存在电离平衡，随反应的进行，电离平衡 ，消耗的氢离子能及时 ，所以一段时间速率变化不明显
大
完全
部分
较大
较大
大
明显
不明显
正向移动
电离补充
七、酸性强弱的比较
七、酸性强弱的比较
最终
二者产生的氢气的量基本____，速率几乎都变为___
镁条稍微过量，两种酸的物质的量_____，随醋酸电离，平衡正向移动，醋酸几乎 ,最终二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎____ 因而产生的H2的量几乎 。
两种酸都几乎消耗完全，反应停止，因而反应速率几乎_______
相等
零
相同
消耗完全
相同
相同
都变为0
感谢您的观看
THANK