应用课
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第3课时 电离平衡常数的应用
【学习目标】
理解电离度的含义及实质，掌握电离平衡常数的应用。
【学习活动】
学习任务
目标：理解电离度的含义及实质，掌握电离平衡常数的应用。 任务1：1.弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数的百分率，称为电离度，通常用α表示。下表是几种弱电解质在25℃，0.1mol·L－1时电离度大小，可以得到什么结论？ 弱电解质化学式α/%弱电解质化学式α/%醋酸CH3COOH1.3氢氰酸HCN0.0079亚硝酸HNO27.0一水合氨NH3·H2O1.3氢氟酸HF7.8苯甲酸C6H5COOH2.5
参考答案：相同温度下，等浓度的弱酸，电离度不同，电离度越大则电离平衡常数越大，酸性越强。 追问：电离度的表达式：α＝×100%。根据电离度的表达式，你认为电离度的实质式什么？ 参考答案：电离度实质上是一种平衡转化率，表示弱电解质在水中的电离程度。 2.室温下,用pH计测得上述0.1 mol·L-1醋酸的pH≈3.0【c(H+)=10—3mol/L】,则醋酸电离常数为多少 醋酸电离度为多少 参考答案： CH3COOH H+ + CH3COO- 初始(mol·L-1): 0.1 10-7 0 转化(mol·L-1): 10-3 10-3 10-3 平衡(mol·L-1): 0.1-10-3 10-7+10-3 10-3 Ka≈≈1.0×10-5。 α=×100%=1%。 【知识小结】 弱电解质的电离度与溶液的浓度有关，一般而言，浓度越大，电离度越小；浓度越小，电离度越大。 任务2：1.下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25 ℃)： 酸电离方程式电离平衡常数Ka/(mol·L－1)CH3COOHCH3COOHCH3COO－＋H＋1.7×10－5H2CO3H2CO3H＋＋HCO HCOH＋＋COKa1＝4.2×10－7 Ka2＝5.6×10－11H3PO4H3PO4H＋＋H2PO H2POH＋＋HPO HPOH＋＋POKa1＝7.1×10－3 Ka2＝6.2×10－8 Ka3＝4.5×10－13
（1）CH3COOH、H2CO3、H3PO4的酸性强弱如何排序？怎样用电离平衡常数比较弱电解质的相对强弱 参考答案：H3PO4＞CH3COOH＞H2CO3。 根据电离平衡常数数值的大小,可以初步判断弱电解质电离的趋势,K值越大,电离程度越大,弱酸的酸性越强或弱碱的碱性越强。 （2）同一多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量上的规律,此规律是什么 产生此规律的原因是什么 参考答案：由H3PO4的电离平衡常数知,Ka1∶Ka2∶Ka3≈1∶10-5∶10-10,由于上一级电离产生的H+,会对下一级的电离产生抑制,所以电离程度越来越小,电离平衡常数越来越小。 （3）“CH3COONa＋H2CO3===NaHCO3＋CH3COOH”该反应能否发生？说明理由。 参考答案：不能发生。K(CH3COOH)＞Ka1(H2CO3)，则酸性：CH3COOH＞H2CO3，据“强酸制弱酸”的规律可知题给反应不能发生。 （4）25 ℃时，相同浓度的CH3COOH溶液，H2CO3溶液，H3PO4溶液的电离度大小关系是怎样的？在相同温度下，弱电解质的电离平衡常数越大，则某溶液中的离子浓度越大吗？ 参考答案：α(H3PO4)＞α(CH3COOH)＞α(H2CO3)。 弱电解质的电离平衡常数越大，只能说明其分子电离能力越强。离子的浓度不仅与电离能力有关，还与弱电解质的浓度有关。 2.电离平衡常数在解题中有哪些应用 参考答案：(1)计算离子浓度:已知某弱电解质的浓度和电离常数,计算某种离子的浓度。例如,对于一元弱酸和一元弱碱溶液: c(H+)≈,c(OH-)≈。 (2)比较酸或碱的强弱:同种类型的酸或碱,可根据电离常数比较其酸性或碱性的强弱。以弱酸为例,同是一元弱酸,相同温度下,电离常数越大,其酸性越强。 【知识拓展】 电离平衡常数的应用 （1）判断弱酸（或弱碱）的相对强弱：电离平衡常数越大，酸性（或碱性）越强。 （2）判断复分解反应能否发生：一般符合“强酸制弱酸”规律。 （3）判断微粒浓度比值的变化 弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化，但电离平衡常数不变，题中经常利用电离平衡常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如 溶液加水稀释， ， 减小， 值不变，则 增大。 3.按如下装置进行实验，并思考下列问题。 （1）表面积相同的两粒锌粒分别加入相同浓度的 溶液中，产生的速率相同吗？为什么？ 参考答案：不相同。因为 在溶液中全部电离，而 在溶液中部分电离，前者 比后者大，所以前者产生 的速率比后者快。 （2）若取 相同、体积相同的盐酸与 溶液做相同的实验，两者反应过程中产生的量谁更大？ 参考答案： 相同时， 溶液的浓度大，产生的的量更大。 【知识拓展】 1．相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较 c(H＋)pH中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率 由H2O电离出的c(H＋)一元强酸大小相同相同大小一元弱酸小大小大
2．相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较 c(H＋)c(酸)中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率由H2O电离出的c(H＋)一元强酸相同小小少相同相同一元弱酸大大多
【针对训练1】已知三个数据：①7.2×10－4mol·L－1、②4.6×10－4mol·L－1、③4.9×10－10 mol·L－1分别是三种酸的电离平衡常数。若这些酸可发生反应：NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2，NaCN＋HF===HCN＋NaF，NaNO2＋HF===HNO2＋NaF，则下列叙述正确的是( ) A．HF的电离平衡常数是① B．HNO2的电离平衡常数是① C．HCN的电离平衡常数是② D．HNO2的电离平衡常数是③ 答案：A 解析：根据题中给出的三个反应，利用“强酸制弱酸”的规律，可判断酸性：HF＞HNO2＞HCN，酸性越强电离平衡常数越大，由此推出HF的电离平衡常数为7.2×10－4mol·L－1，HNO2的电离平衡常数为4.6×10－4mol·L－1，HCN的电离平衡常数为4.9×10－10mol·L－1。 【针对训练2】下列叙述不正确的是( ) A．pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后，前者的pH大于后者 B．pH相等、体积相等的盐酸和醋酸分别中和0.1 mol·L－1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积相等 C．等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应，开始时前者产生H2的速率大于后者，最终产生H2的量相等 D．等浓度、等体积的盐酸和醋酸分别中和0.1 mol·L－1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积相等 答案：B 解析：pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后，由于醋酸是弱酸，稀释过程中电离程度变大，稀释后醋酸的酸性强，pH小，A正确；pH相等、体积相等的盐酸和醋酸，由于醋酸是弱酸，浓度比盐酸大，在和盐酸体积相同时，消耗NaOH溶液体积大，B不正确；等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应，由于醋酸是弱酸，开始时c(H＋)小，开始时醋酸产生H2的速率小，但是由于二者浓度相等，所以最终产生H2的量相等，C正确；浓度相等、体积相等，则物质的量就相等，二者消耗的同浓度的NaOH溶液体积相等，D正确。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2应用课
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第3课时 电离平衡常数的应用
【学习目标】
理解电离度的含义及实质，掌握电离平衡常数的应用。
【学习活动】
学习任务
目标：理解电离度的含义及实质，掌握电离平衡常数的应用。 任务1：1.弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数的百分率，称为电离度，通常用α表示。下表是几种弱电解质在25℃，0.1mol·L－1时电离度大小，可以得到什么结论？ 弱电解质化学式α/%弱电解质化学式α/%醋酸CH3COOH1.3氢氰酸HCN0.0079亚硝酸HNO27.0一水合氨NH3·H2O1.3氢氟酸HF7.8苯甲酸C6H5COOH2.5
追问：电离度的表达式：α＝×100%。根据电离度的表达式，你认为电离度的实质式什么？ 2.室温下,用pH计测得上述0.1 mol·L-1醋酸的pH≈3.0【c(H+)=10—3mol/L】,则醋酸电离常数为多少 醋酸电离度为多少 【知识小结】 弱电解质的电离度与溶液的浓度有关，一般而言，浓度越大，电离度越小；浓度越小，电离度越大。 任务2：1.下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25 ℃)： 酸电离方程式电离平衡常数Ka/(mol·L－1)CH3COOHCH3COOHCH3COO－＋H＋1.7×10－5H2CO3H2CO3H＋＋HCO HCOH＋＋COKa1＝4.2×10－7 Ka2＝5.6×10－11H3PO4H3PO4H＋＋H2PO H2POH＋＋HPO HPOH＋＋POKa1＝7.1×10－3 Ka2＝6.2×10－8 Ka3＝4.5×10－13
（1）CH3COOH、H2CO3、H3PO4的酸性强弱如何排序？怎样用电离平衡常数比较弱电解质的相对强弱 （2）同一多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量上的规律,此规律是什么 产生此规律的原因是什么 （3）“CH3COONa＋H2CO3===NaHCO3＋CH3COOH”该反应能否发生？说明理由。 （4）25 ℃时，相同浓度的CH3COOH溶液，H2CO3溶液，H3PO4溶液的电离度大小关系是怎样的？在相同温度下，弱电解质的电离平衡常数越大，则某溶液中的离子浓度越大吗？ 2.电离平衡常数在解题中有哪些应用 3.按如下装置进行实验，并思考下列问题。 （1）表面积相同的两粒锌粒分别加入相同浓度的 溶液中，产生的速率相同吗？为什么？ （2）若取 相同、体积相同的盐酸与 溶液做相同的实验，两者反应过程中产生的量谁更大？ 【知识拓展】 1．相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较 c(H＋)pH中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率 由H2O电离出的c(H＋)一元强酸大小相同相同大小一元弱酸小大小大
2．相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较 c(H＋)c(酸)中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率由H2O电离出的c(H＋)一元强酸相同小小少相同相同一元弱酸大大多
【针对训练1】已知三个数据：①7.2×10－4mol·L－1、②4.6×10－4mol·L－1、③4.9×10－10 mol·L－1分别是三种酸的电离平衡常数。若这些酸可发生反应：NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2，NaCN＋HF===HCN＋NaF，NaNO2＋HF===HNO2＋NaF，则下列叙述正确的是( ) A．HF的电离平衡常数是① B．HNO2的电离平衡常数是① C．HCN的电离平衡常数是② D．HNO2的电离平衡常数是③ 【针对训练2】下列叙述不正确的是( ) A．pH相等、体积相等的盐酸和醋酸加水稀释10倍后，前者的pH大于后者 B．pH相等、体积相等的盐酸和醋酸分别中和0.1 mol·L－1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积相等 C．等浓度、等体积的盐酸和醋酸与足量的锌粉反应，开始时前者产生H2的速率大于后者，最终产生H2的量相等 D．等浓度、等体积的盐酸和醋酸分别中和0.1 mol·L－1的NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积相等
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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