(共8张PPT)
弱电解质的电离平衡（一）
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第1节 电离平衡
一、创设情境，任务驱动
人体体液的酸碱度需要控制在一定范围内，否则会造成酸或碱中毒。体内的弱酸与弱酸盐具有维持体液pH相对稳定的租用，例如碳酸与碳酸氢钠。类似的，弱酸及其盐的混合溶液也能应用于科学研究或工业生产中，帮助我们维持溶液的酸碱性，其中较简单的体系是CH3COOH-CH3COONa混合溶液。
【实验】向pH=4.74的CH3COOH-CH3COONa混合溶液中，加入少量强酸或强碱。
【实验】向pH=4.83的盐酸与氯化钠混合溶液中，加入相同量强酸或强碱。
pH变化不大
pH变化非常明显
弱酸及其盐的混合溶液为什么具有这样的性质？
以CH3COOH和HCl为例，谈谈你对弱酸和强酸的区别的认识。
二、发现问题，建构模型
【实验】分别取30mL c(H+)为3.2×10-3mol/L的盐酸与醋酸溶液，各加入两滴甲基橙溶液。
向两种溶液中分别滴加0.5mol/L NaOH溶液，观察溶液颜色恰好变为黄色时所加入NaOH的体积。
溶液颜色相同→c(H+)相同
0.5mol/L
NaOH溶液
盐酸
甲基橙
醋酸
甲基橙
30mL
c(H+)=3.2×10-3mol/L
后者消耗NaOH溶液体积大得多。
请根据学习化学平衡的知识或经验，讨论并给出合理的解释。
二、发现问题，建构模型
CH3COOH在水溶液中未完全电离，存在着电离平衡？
请设计能够提供事实证据的实验方案。
通过改变反应条件观察是否有平衡移动的现象，来判断是否存在平衡体系。
改变浓度？
改变温度？
【实验】分别取2mL c(H+)为0.01mol/L的盐酸与醋酸溶液与试管中，加入两滴甲基橙，振荡均匀后继续向试管中加入少量CH3COONa固体。
溶液颜色由红色变为黄色
分别取2mL c(H+)为0.01mol/L的盐酸与醋酸溶液与试管中，加入两滴甲基橙。然后分别取5滴两种溶液于试管中，各加入30mL水稀释后，加入3滴甲基橙。
盐酸变为黄色，醋酸依旧为红色
三、应用模型，认识物质
醋酸的电离理论模型
CH3COOH在水溶液中未完全电离，存在电离平衡。从定性角度看，它是可逆过程，遵循化学平衡移动原理，会受浓度与温度影响，可以应用平衡移动原理从微观层面定性分析外界条件对醋酸电离平衡的影响。
醋酸溶液中存在哪些粒子，这些粒子又以谁为主呢？
与化学平衡一样电离平衡也存在电离平衡常数，电离平衡常数与化学平衡常数一样，只受温度的影响。其表达式的书写与化学平衡常数一致。25℃时，CH3COOH的电离常数Ka=1.75×10-5。
计算1mol/L醋酸溶液中CH3COOH的电离程度。
三、应用模型，认识物质
CH3COOH CH3COO-+H+
计算1mol/L醋酸溶液中CH3COOH的电离程度。
假设CH3COOH浓度的变化量为x，
起始浓度（mol/L）
浓度改变量（mol/L）
平衡浓度（mol/L）
x
x
x
Ka=1.75×10-5
醋酸电离很微弱
平衡浓度≈初始浓度
1
0
0
1-x
x
x
约99%的CH3COOH以分子形式存在
H2CO3 HCO3-+H+
HCO3- CO32-+H+
H2O OH-+H+
NH3·H2O OH-+NH4+
=x2/(1-x)≈x2≈1.75×10-5
三、应用模型，认识物质
弱电解质在电离初始阶段，其分子电离成粒子的速率随着分子浓度的减小而逐渐减小；同时粒子结合成分子的速率随着粒子浓度的增大而增大。经过一段时间后，两者的速率相等，达到电离平衡状态，与其他化学平衡一样，当浓度、温度等条件改变时，电离平衡会发生移动。
强电解质在水溶液中不存在电离平衡，如强酸、强碱、大部分盐在水中均能完全电离。
课堂小结
弱电解质的电离平衡
1.构建理论
CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H+(aq) H>0
定性：符合平衡移动原理
定量
2.应用理论
认识物质
电解质
强电解质
弱电解质
分类
（电离平衡）(共7张PPT)
弱电解质的电离平衡（二）
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第1节 电离平衡
一、承上启下，引出问题
为什么醋酸与醋酸钠的混合溶液具有缓冲能力呢？
写出上述混合溶液加入少量强酸或强碱时发生的离子方程式。
CH3COO-+H+=CH3COOH
CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O
溶液中发生这两个反应
消耗了外加的酸和碱
二、运用理论，认识反应
该如何应用电离平衡理论分析上述两个反应呢？
CH3COOH CH3COO-+H+
加入强酸后，增大了H+浓度，平衡向左移动
定性角度看，反应实质就是醋酸电离的逆过程
CH3COO-+H+ CH3COOH这一反应进行的程度如何呢？
已知CH3COOH常温下电离平衡常数数值是1.8×10-5，则该反应的平衡常数是多少？
K’==5.6×104
反应进行较完全
二、运用理论，认识反应
从定性角度分析，生成弱电解质的离子反应实质是其电离的逆过程；从定量角度分析，电离平衡常数K越小，弱电解质越难电离，其逆过程生成弱电解质的反应就越完全，反应的平衡常数K’就越大。
用同样的方法分析CH3COOH与碱发生的中和反应。
加入强碱后，OH-中和H+生成H2O，
H+浓度降低，CH3COOH电离平衡正向移动
CH3COOH CH3COO-+H+ K=1.8×10-5
H2O OH-+H+ K=1.0×10-14
<<
OH-和CH3COO-竞争结合H+的过程，生成电离平衡常数更小、更难电离的H2O
三、运用方法，解决复杂问题
84消毒液是家中常用的消毒剂，具有消毒和漂白的作用，它的有效成分是NaClO。84消毒液在使用过程中会发生如下反应：
ClO-+H2CO3=HClO+HCO3-
根据所给信息回答下面两个问题：
（1）表达出电离平衡移动的微观过程。
（2）反应过程中会大量生成CO32-吗？
资料：
H2CO3 HCO3-+H+ H=4.2 ×10-7
HCO3- CO32-+H+ H=5.6×10-11
HClO ClO-+H+ H=3.0×10-8
生成电离平衡常数更小、更难电离的HClO
无法由更难电离的物质向相对易电离的物质的方向进行
×
四、总结提升
如何建构理论模型？
依据事实提出研究问题，再作出假设。
此假设的合理性需要做两个方面的论证：
能对原有事实作出合理解释；
能够依据此假设进行新的预测并通过实验验证预测是否成立。
所构建的理论最重要的价值在于解决新问题。
课堂小结
弱电解质的电离平衡
反应1：CH3COOH CH3COO-+H+ K=1/K
难电离
CH3COOH CH3COO-+H+ K
反应2：CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O
难电离
更难电离
+OH- H2O(共11张PPT)
制备碳酸亚铁2
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
一、利用原理，探究调控方案
面对CO32-和OH-的竞争关系，如何进行调控呢？
调控目的是降低c(OH-)，可以从降低c(CO32-)入手。
找到一种物质，既能电离出CO32-，又能降低溶液中OH-的浓度？
向2mL 0.05mol/L Na2CO3溶液中加入2mL 0.05mol/L FeSO4溶液。
仍然产生较多的氢氧化亚铁
方案1：降低Na2CO3溶液的浓度
方案2：更换阴离子，使用较高浓度的NaHCO3溶液
碳酸电离平衡常数Ka1=4.3×10 7 , Ka2=5.6×10 11
HCO3-水解程度远小于CO32-水解程度
一、利用原理，探究调控方案
实验：测定1mol/L NaHCO3溶液的pH。向2mL 1mol/L NaHCO3溶液中加入2mL 1mol/L FeSO4溶液。
结合水溶液中的离子反应与平衡解释观察到的现象，写出生产碳酸亚铁的离子方程式。
如何检验沉淀中是否含有碳酸亚铁和+3价铁的化合物？
实验：分理处沉淀、洗涤沉淀，加入适量稀硫酸直至沉淀溶解，有气泡产生；将反应后所得溶液一分为二，其中一份加入铁氰化钾溶液，另一份中加入硫氰化钾溶液。
可以制出碳酸亚铁，速率较大、量较多，
但产物中仍混有+3价的化合物。
一、利用原理，探究调控方案
如何解决+2价铁被氧化的问题？
方案1：混合前的处理。溶液在配制过程中，使用煮沸过的蒸馏水配制；在配制的硫酸亚铁中加入铁钉，防止其被氧化。
方案2：混合时的处理。在隔绝空气的环境中混合，如液体上加油密封，或将滴管直接深入液体中；再如使试管中液体量相对较多，预留空气体积较小，混合后用橡皮塞塞紧试管口。
从图中可获取哪些信息呢？
对制备碳酸亚铁时防止+2价铁被氧化有什么新启发？
降低溶液的pH，增大溶液中H+浓度
一、利用原理，探究调控方案
如何改进实验既能电离出CO32-，又能增大溶液中H+的浓度？
方案1：在配制硫酸亚铁时，加酸使溶液的pH=1，降低硫酸亚铁与碳酸氢钠溶液混合时的pH。
（反对意见：酸过多可能会导致溶液混合时HCO3-直接与H+反应，影响碳酸亚铁沉淀产生）
方案2：更换阳离子，使用某种弱碱对应的阳离子，该离子水解产生H+使溶液的pH适当降低，同时该盐的溶解度应较大，可获得高浓度的该盐溶液。因此可以选择弱碱一水合氨对应的NH4+，配制较高浓度的NH4HCO3溶液制备碳酸亚铁。
一、利用原理，探究调控方案
实验：分离出沉淀，洗涤沉淀，加入适量稀硫酸直至沉淀溶解，有气泡产生；将反应后所得溶液一分为二，其中一份加入铁氰化钾溶液，另一份加入硫氰化钾溶液。
制出碳酸亚铁，速率较大、量较多，产物中+3价铁的含量较少。
实验：测定1mol/L NH4HCO3溶液的pH。向2mL 1mol/L NH4HCO3溶液中加入2mL 1mol/L FeSO4溶液，塞紧橡胶塞。
结合水溶液中的离子反应与平衡解释观察到的现象。
如何检验沉淀中是否含有碳酸亚铁以及+3铁的化合物？
二、检验产品，设计检验纯度方案滴管
如何从溶液中获得碳酸亚铁产品？
将浊液过滤、洗涤、干燥，为减少氧化，应缩短碳酸亚铁在空气中的暴露时间。
获得的碳酸亚铁产品纯度怎样？
方案1：称取ag样品，加入过量稀盐酸溶解样品，用滴管逐滴加入b mol/L的高锰酸钾溶液，当两者恰好完全反应时，记录高锰酸钾的加入滴数，进行计算。
滴管只能大致估算液体体积，是否有更精确测量体积的仪器？
如何确定恰好完全反应？
使用酸性滴定管装入b mol/L高锰酸钾溶液进行滴定。可能需要高锰酸钾溶液稍微过量，使溶液呈现浅红色即可达到滴定终点。
二、检验产品，设计检验纯度方案滴管
方案2：称取ag样品，加入过量稀盐酸溶解样品；取反应后的溶液10.00mL放于锥形瓶中，用b mol/L的高锰酸钾溶液滴定，当溶液变为浅红色，且半分钟内颜色不再变化，达到滴定终点，记录数据V mL，进行计算。
分析整个反应体系的微粒组成，判断方案2的设计是否合理。
MnO4-浓度约为2×10-6mol/L时，就可以看到溶液呈浅红色。
稀盐酸中不仅含H+，还含有Cl-，Cl-具有还原性，可能与高锰酸钾发生氧化还原反应，增加高锰酸钾的用量。因此应将盐酸改为稀硫酸。由于待测液中亚铁离子浓度不能过低，因此加入的稀硫酸量不应过多，应加入适量确保沉淀完全溶解。
二、检验产品，设计检验纯度方案滴管
方案3：称取ag样品，加入过量稀硫酸溶解样品；取反应后的溶液10.00mL放于锥形瓶中，用b mol/L的高锰酸钾溶液滴定，当溶液变为浅红色，且半分钟内颜色不再变化，达到滴定终点，记录数据V mL，进行计算。
结合下表，你对实验方案的设计有什么新的想法？
溶液的酸碱性 高锰酸钾的还原产物
碱性 MnO42-（溶液中显绿色）
中性 MnO2（黑色，不溶于水）
酸性 Mn2+（稀溶液中接近无色）
二、检验产品，设计检验纯度方案滴管
方案3：称取ag样品，加入过量稀硫酸溶解样品；取反应后的溶液10.00mL放于锥形瓶中，用b mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定，当溶液变为浅红色，且半分钟内颜色不再变化，达到滴定终点，记录数据V mL，进行计算。
利用新方案如何计算碳酸亚铁的纯度？
如果实验中用稀盐酸溶解样品，最终对实验结果可能造成什么影响？
建构模型是为了应用模型，后续在遇到制备问题时，可以利用这一思维模型分析问题，在解决问题的过程中坑会遇到新的问题，可能还会发现现有思维模型的局限性，需要不断完善、优化。
课堂小结
制备碳酸亚铁1
1.降低c(CO32-)
方案优化
分离提纯
产品检验
2.更换阴离子，使用较高浓度NaHCO3溶液
3.更换阳离子，使用较高浓度NH4HCO3溶液
定性检验
定量检测
氧还滴定(KMnO4、H+)
溶解
(H2SO4)(共5张PPT)
制备碳酸亚铁1
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
一、温故知新，引出制备任务
水溶液中的离子反应具体包括哪些类型呢？
离子反应 类型
1 Fe2++2H+=Fe2++H2↑
2 Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
3 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
资料：常温下碳酸亚铁溶度积Ksp=2×10-11。
化合价：二价铁具有还原性，可被氧化；物质类别：弱酸弱碱盐。
结合性质，利用上述类型的离子反应能否制备碳酸亚铁？
二、分析原理，初步确定制备方案
Fe+H2CO3=FeCO3+H2↑
碳酸为弱酸，氢离子浓度很小，反应速率太小，不可取。
针对碳酸是弱酸，能否提供理论依据？
Ka1=4.3×10 7 , Ka2=5.6×10 11
1.氧化还原反应
2.酸碱反应
Fe(OH)2+H2CO3=FeCO3+H2O
氢氧化亚铁难溶于水且为弱碱，碳酸为弱酸，反应速率太小。
3.沉淀反应
FeSO4+Na2CO3=FeCO3↓+Na2SO4
Fe2+和CO32-浓度较大，Q>Ksp可以产生FeCO3，反应速率大。
三、初步探究，发现、分析新问题
向2mL 0.1mol/L Na2CO3溶液中加入2mL 0.1mol/L FeSO4溶液。
本实验出现了预测之外的现象，可能有什么物质产生？
结合反应原理分析为什么可能产生该物质？
如何通过计算分析产生该物质的原因？
碳酸钠为强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，Fe2+与溶液中OH-反应，产生白色絮状的氢氧化亚铁，很容易被氧化成氢氧化铁，由白色絮状沉淀转化为灰绿色沉淀，最终可能出现红褐色沉淀。
Q>Ksp
获取OH-离子浓度的方法
1.利用pH计测定溶液的pH
2.书写CO32-水解平衡第一步的离子方程式，利用三段式与Ka、Kw推理关系计算。
CO32-与OH-竞争Fe2+
课堂小结
制备碳酸亚铁1
水溶液中的离子反应与平衡
1.氧化还原
2.酸碱
3.沉淀
4.络合
1.电离平衡
2.水解平衡
3.沉淀溶解平衡
依据反应原理初步选择原料
实验探究
复杂体系，
发生副反应
竞争关系
CO32-+H2O HCO3-+OH-
Fe2+
FeCO3
+
Fe2+
Fe(OH)2
+
易被氧化
