高二化学人教版选择性必修一第三章　第一节　第2课时　电离平衡常数　强酸与弱酸比较(共26张PPT)

(共26张PPT)
第一节　电离平衡
第2课时　电离平衡常数　强酸与弱酸比较
第三章　水溶液中的离子反应与平衡
[学习目标]
1.了解电离平衡常数的含义，能利用电离平衡常数进行相关计算(重点)。
2.利用电离平衡常数相对大小关系，建立判断强弱电解质和“强酸制
弱酸”的思维模型(难点)。
温故知新
可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，化学平衡常数如何表示？化学平衡常数的大小与什么有关？
只与温度有关
Ka =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
电离平衡与化学平衡类似，请根据化学平衡常数的表达式，推断弱电解质CH3COOH H＋＋CH3COO－的电离平衡常数的表达式？
Ka =
c(CH3COO－)·c(H+)
c(CH3COOH)
一、电离平衡常数
1. 电离平衡常数
(1)概念：
弱电解质溶液中 之比是一个常数，
简称电离常数
对于AB A＋＋B－，Ka或Kb＝ (酸用Ka，碱用Kb)
c(A+) ·c(B-)
c(AB)
电离生成的各离子浓度乘积
未电离分子的浓度
(2)表示方法：
结合已知不同条件下电离常数的K值，分析影响K的因素有哪些？
(1) 25℃不同弱电解质的K (2)不同温度醋酸的K
1. 电离平衡常数
弱电解质 　K
CH3COOH 1.76× 10-5
HNO2 5.6× 10-4
HCN 6.2× 10-10
NH3·H2O 1.8 ×10-5
探究讨论
温度 K
0℃ 1.65× 10-5
10℃ 1.73× 10-5
20℃ 1.75× 10-5
25℃ 1.76× 10-5
同温，不同弱电解质，K不同；
同弱电解质，不同T，K不同。
一、电离平衡常数
1. 电离平衡常数
(1)概念：
弱电解质溶液中 之比是一个常数，
简称电离常数
对于AB A＋＋B－，Ka或Kb＝ (酸用Ka，碱用Kb)
c(A+) ·c(B-)
c(AB)
电离生成的各离子浓度乘积
未电离分子的浓度
(2)表示方法：
(3)影响因素：
①同温，不同弱电解质的K取决于弱电解质的性质；(内因)
②同一弱电解质的稀溶液，K只与温度有关。(外因)
一、电离平衡常数
2.多元弱酸的电离平衡常数
(1)多元弱酸每一步电离都有电离平衡常数
25℃ K
H2CO3 Ka1 = 4.5 ×10-7
Ka2 = 4.7 ×10-11
H2SO3 Ka1 = 1.4 ×10-2
Ka2 = 6.0 ×10-8
25 ℃ H2CO3 H＋＋
Ka1 =
c(H+)·c()
c(H2CO3)
H＋＋
Ka2 =
c(H+)·c()
c()
(2)多元弱酸各步电离常数的大小比较：
Ka1>Ka2>Ka3……
当Ka1 Ka2时，多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。
一、电离平衡常数
思考交流
1.正误判断
(1)改变条件，电离平衡正向移动，电离平衡常数一定增大
(2)同一弱电解质，浓度大的电离平衡常数大
(3)H2CO3的电离常数表达式为Ka＝
×
×
×
2.已知25 ℃时Ka(HCOOH)＝1.8×10－4，0 ℃时，Ka(HCOOH)______1.8×10－4
(填“>”“<”或“＝”)。
<
一、电离平衡常数
思考交流
3.如何从定量角度判断醋酸溶液中加水稀释一倍后，电离平衡移动方向？
一、电离平衡常数
思考交流
4.在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.20 mol·L－1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10－3 mol·L－1，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数Kb。
　　　　　　　　　　　NH3·H2O ＋ OH－
起始/(mol·L－1)　　　　　0.20　　　　　　 0　　　　　 0
变化/(mol·L－1)　　　　　1.7×10－3　　　　1.7×10－3　 1.7×10－3
平衡/(mol·L－1)　　　　　0.20－1.7×10－3　 1.7×10－3　 1.7×10－3
c(NH3·H2O)＝(0.20－1.7×10－3)mol·L－1≈0.20 mol·L－1
一、电离平衡常数
思考交流
5.已知25 ℃时，CH3COOH的Ka＝1.75×10－5，计算0.10 mol·L－1的CH3COOH溶液达到电离平衡时c(H＋)的浓度。
设醋酸电离达到平衡时H＋的浓度为x mol·L－1
　　　　　　　　　　CH3COOH H＋＋CH3COO－
初始/(mol·L－1)　　　　0.10　　　　 0　　　 0
平衡/(mol·L－1)　 　 　0.10－x　　　 x　　　 x
当Ka数值很小时，x的数值很小，可作近似处理：0.10－x≈0.10
一、电离平衡常数
有关电离平衡常数的计算模板
　　　　　HX　　 　　 H＋　＋　　X－
起始　　　c(HX)　　　　　0　　　　 0
平衡　　　c(HX)－c(H＋)　 c(H＋)　　 c(X－)
一、电离平衡常数
归纳总结
二、电离平衡常数的应用
向盛有2 mL 1 mol/L醋酸的试管中滴加1 mol/L Na2CO3溶液，观察现象。你能否由此推测CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1的大小
现象：产生气泡
离子方程式
＋2CH3COOH==
2CH3COO－＋CO2↑＋H2O
结论：Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)
探究讨论
1. 电离平衡常数K的意义
K的大小表征了弱电解质的相对强弱。
2. 电离平衡常数的应用
(1)根据电离常数判断弱酸(碱)的强弱
同温，弱酸Ka越大，电离程度越大，酸性越强；
弱碱Kb越大，电离程度越大，碱性越强。
(2)根据强酸制弱酸比较电离常数
例如向盛有醋酸的试管中滴加Na2CO3溶液，产生气泡，说明醋酸的酸性比碳酸的酸性强，同时也证明K(醋酸)>K(碳酸)
二、电离平衡常数的应用
思考交流
1.已知：25 ℃时，下列四种弱酸的电离常数：
CH3COOH HCOOH HClO H2CO3
K 1.75×10－5 1.8×10－4 4.0×10－8 Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11
(1)试比较相同浓度的CH3COOH、HCOOH、HClO、H2CO3溶液的酸性强弱。
(2)向CH3COOH溶液中加入一定量的盐酸时，CH3COOH的电离平衡向哪个方向移动？
_________。CH3COOH的电离常数________(填“变大”“变小”或“不变”)，理由
是_______________________。
K越大，酸性越强，故酸性：HCOOH＞CH3COOH＞H2CO3＞HClO。
逆向移动
不变
电离常数只与温度有关
二、电离平衡常数的应用
思考交流
(3)由表格中的数据判断下列离子方程式不正确的是_____(填字母)。
a．2ClO－＋H2O＋CO2== 2HClO＋
b．HCOOH＋ == HCOO－＋
c．HCOOH＋CH3COO－ == HCOO－＋CH3COOH
d．Cl2＋H2O＋2 == 2＋Cl－＋ClO－
a
电离程度：次氯酸大于碳酸氢根离子
二、电离平衡常数的应用
1.已知：25 ℃时，下列四种弱酸的电离常数：
CH3COOH HCOOH HClO H2CO3
K 1.75×10－5 1.8×10－4 4.0×10－8 Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11
思考交流
(4)写出向NaClO和CH3COONa的混合溶液中通入少量CO2的化学方程式：_________________________________。
二、电离平衡常数的应用
1.已知：25 ℃时，下列四种弱酸的电离常数：
CH3COOH HCOOH HClO H2CO3
K 1.75×10－5 1.8×10－4 4.0×10－8 Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11
思考交流
2.已知下面三个数据6.3×10－4、5.6×10－4、6.2×10－10分别是下列有关的三种酸的电离常数(25 ℃)，若已知下列反应可以发生：
NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2、
NaCN＋HF===HCN＋NaF、
NaNO2＋HF===HNO2＋NaF。
(1)三种酸的强弱顺序是________________。
(2)HF的电离常数Ka(HF)＝__________。
(3)HCN的电离常数Ka(HCN)＝__________。
HF>HNO2>HCN
6.3×10－4
6.2×10－10
二、电离平衡常数的应用
思考交流
3.在一定温度下，加水逐渐稀释1 mol·L－1氨水的过程中，随着水量的增加，请说明溶液中下列含量的变化：
(1)n(OH－)______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
增大
增大
不变
加水稀释，平衡向电离方向移动，n() 、n(OH-)均增大;
Kb＝
c() ·c(OH-)
c(NH3·H2O)
不变
＝
c(OH-)
c(NH3·H2O)
n(OH-)
n(NH3·H2O)
，n(NH3·H2O)逐渐减小；
二、电离平衡常数的应用
三、强酸、弱酸与活泼金属反应的特点
向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条，塞紧橡胶塞，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：
(1)两个反应的反应速率及其变化有什么特点
(2)反应结束时，两个锥形瓶内气体的压强基本相等，由此你能得出什么结论
思考讨论
1. 同条件，镁条与盐酸、醋酸的反应
宏观辨识 微观探析
反应初期 v盐酸 比 v醋酸 大 盐酸是强酸，完全电离，醋酸是弱酸，部分电离，两者同浓度，盐酸中的c(H＋)较大，因而反应速率较大
反应过程中 v盐酸始终大，v盐酸减小明显，v醋酸减小不明显 随反应进行，醋酸电离平衡正向移动，消耗的H＋能及时电离补充，所以一段时间内速率变化不明显
最终 二者产生H2的量基本相等，速率几乎都变为零 镁条稍过量，两种酸的物质的量相同，随醋酸电离，平衡正向移动，醋酸几乎消耗完全，最终二者与镁条反应的H＋的物质的量几乎相同，因而产生的H2量几乎相同。
两种酸都几乎消耗完全，反应停止，速率几乎都变为0
三、强酸、弱酸与活泼金属反应的特点
2.一元强酸和一元弱酸的比较
(1)同体积、同物质的量浓度的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
比较项目 酸 c(H＋) 酸性 中和碱 的能力 与足量活泼金属反应产生H2的总量 与同一金属反应时的起始反应速率
一元强酸
一元弱酸
(2)同体积、同c(H＋)的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
比较项目 酸 c(H＋) 酸性 中和碱 的能力 与足量活泼金属反应产生H2的总量 与同一金属反应时的起始反应速率
一元强酸
一元弱酸
三、强酸、弱酸与活泼金属反应的特点
大
小
强
弱
相同
相同
大
小
相同
相同
小
大
少
多
相同
自我测试
1.已知25 ℃时，CH3COOH的电离平衡常数Ka＝1.75×10－5。下列说法正确的是
A.向该溶液中加入一定量的硫酸，Ka增大
B.升高温度，Ka增大
C.向CH3COOH溶液中加入少量水，Ka增大
D.向CH3COOH溶液中加入少量氢氧化钠溶液，Ka增大
√
K只受温度影响，电离是吸热过程
自我测试
2.常温条件下，H2A(酸)：Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝2.1×10－12；H2B(酸)：Ka1＝1.0×10－7，Ka2＝6.3×10－13。在浓度相同的两种溶液中，用“>”“<”或“＝”填空。
(1)H＋的浓度：H2A______H2B。
(2)酸根离子的浓度：c(A2－)_____c(B2－)。
(3)酸分子的浓度：c(H2A)_____c(H2B)。
(4)溶液的导电能力：H2A______H2B。
>
>
<
>
自我测试
3.某温度下，NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5，
(1)计算0.10 mol·L－1NH3·H2O的c(OH－)＝____________________ (可以不化简)。
(2)若向其中加入固体NH4Cl，使 的浓度达到0.20 mol·L－1，计算c(OH－)＝__________________。
9.0×10－6 mol·L－1
c(NH3·H2O)≈0.10 mol·L－1，c(OH－)≈c()
温度不变，加入NH4Cl固体，NH3·H2O的电离平衡逆向移动，c(NH3·H2O)更接近0.10 mol·L－1，
本节内容结束