3.2.1弱电解质的电离平衡（教学课件）(共27张PPT)_高中化学鲁科版（2019）选择性必修一

(共27张PPT)
物质在水溶液中的行为
第三章
3.2.1 弱电解质的电离平衡
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
能从宏观上通过弱电解质溶液的性质，辨识弱电解质的电离特点；从微观角度理解电离平衡常数、电离度的含义，以及外界条件对电离平衡移动影响的微观本质，建立宏观现象与微观粒子行为的联系。
2. 变化观念与平衡思想
认识弱电解质电离平衡是动态平衡，理解电离平衡常数、电离度等物理量对平衡状态的表征作用；能运用平衡移动原理，分析温度、浓度、外加物质等因素对电离平衡的影响，形成变化观念，掌握研究平衡问题的一般方法。
3. 科学态度与社会责任
通过对弱电解质电离平衡相关知识的探究，养成严谨求实、勇于探索的科学态度。
学习重难点
重点：
1.电离平衡常数（Ka、Kb）和电离度（α）的概念及应用；
2.影响弱电解质电离平衡的因素，能用平衡移动原理分析电离平衡的移动方向。
难点：
1.理解电离平衡常数的本质含义及相关计算；
2.准确判断外界条件（如浓度、温度、外加电解质等 ）对电离平衡移动的影响，把握微观粒子浓度变化与平衡移动的关系。
课前导入
食醋除水垢，盐酸洁厕灵。食醋、洁厕灵是家庭常用物质，这两种物质中的溶质在水溶液中的电离有什么差别？
电离平衡常数
PART 01
电离平衡常数
1.定义：在一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离生成的各种离子的浓度（次方）的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数，这个常数称为电离平衡常数，简称电离常数。
通常用Ka表示弱酸在水中的电离常数，Kb表示弱碱在水中的电离常数。
电离平衡常数的表达式
1.一元弱酸、一元弱碱的电离常数表达式
CH3COOH H＋＋HCO3－
NH3·H2O NH4+＋OH－
① 一元弱酸（CH3COOH）
② 一元弱碱（NH3·H2O）
c平(H＋)·c平(CH3COO－)
c平(CH3COOH)
Ka＝
＝1.7×10－5
c平(NH4+)·c平(OH－)
c平(NH3·H2O)
Kb＝
＝1.7×10－5
电离平衡常数
弱酸的电离常数越大，弱酸电离出 H+ 的能力就越强，酸性也就越强；反之，酸性越弱。
例如，氢氰酸（HCN）、醋酸、氢氟酸这三种一元酸在室温下的电离常数分别为：
Ka(HCN)＝
6.2×10－10mol·L-1
Ka(CH3COOH)＝
1.7×10－5mol·L-1
Ka(HF)＝
6.8×10－4mol·L-1
Ka 表明，这三种酸的酸性由弱到强的顺序是氢氰酸＜醋酸＜氢氟酸。
电离平衡常数
3.多元弱酸的电离分布进行，各步的电离常数通常分别用Ka1、Ka2、Ka3等来表示。
H3PO4 H＋＋H2PO4－
H2PO4－ H＋＋HPO42－
＝7.1×10－3
c平(H＋)·c平(H2PO4－)
c平(H3PO4)
Ka1＝
＝6.2×10－8
c平(H＋)·c平(HPO42－)
c平(H2PO4－)
Ka2＝
HPO42－ H＋＋PO43－
＝4.5×10－13
c平(H＋)·c平(PO43－)
c平(HPO42－)
Ka2＝
电离平衡常数
注意：
电离常数相对较大的弱电解质，其溶液的导电能力不一定强。
这是因为溶液的导电能力与溶液中的离子浓度和离子所带电荷数有关，需要结合具体的弱电解质及浓度进行比较。
如相同温度下，等浓度的多种一元弱酸溶液，弱酸的电离常数越大，溶液的导电能力也就越强。
“多元弱酸的各级电离常数逐级减小。对于各级电离常数相差很大的多元弱酸，其水溶液中的H+主要是由第一步电离产生的。”
Ka1 Ka2 Ka2，因此计算多元弱酸溶液的c平(H＋)时，通常只考虑第一步电离。
电离度
PART 02
电离度
1.定义：
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。
2.表达式：
×100%
已电离的溶质分子数
原有溶质分子总数
α＝
3.影响因素：
内因：弱电解质本身的性质
电离度
3.影响因素：
外因：
（1）相同温度时，弱电解质溶液的浓度越小，电离度越大；
（2）一定浓度的弱电解质溶液，温度越高，电离度越大。
4.意义：
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。
电离度
5.电离常数与电离度的关系（以一元弱酸HA为例）
HA H+ + A-
起始浓度 c 0 0
平衡浓度 c-cα cα cα
有 。当弱电解质的电离度α较小时，
可作近似处理1-α≈1，则Ka=cα2，α= ，c(H＋)= cα =（Kac）1/2
c平(H＋)·c平(A－)
c平(HA)
c2α2
c-cα
Ka
c
( )1/2
Ka＝
＝
影响电离平衡常数因素
PART 03
影响电离平衡常数因素
观察表给出的数据，可以得出什么结论？
不同温度下一水合氨的电离常数
t/℃ 0 5 10 15 20 25
Kb/(10-5mol·L-1) 1.374 1.479 1.570 1.625 1.710 1.774
随着温度的升高，一水合氨的电离常数在不断增大
平衡向吸热反应方向移动
电离平衡正向移动
影响电离平衡常数因素
在 1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释的过程中，表格中各量会如何变化呢？
CH3COOH CH3COO－ + H＋
醋酸的电离平衡 c平(CH3COOH) c平(CH3COO-) c平( H＋)
加水
减小
减小
减小
稀释溶液会促使弱电解质的电离平衡向电离的方向移动。
相互碰撞结合成分子的机会小
影响电离平衡常数因素
现有 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液，判断当下列条件改变时溶液中发生的变化。
条件改变 平衡移动的方向 c平(CH3COOH) c平(CH3COO-) c平(H＋)
加入少量醋酸钠固体
通入少量氯化氢气体
加入少量氢氧化钠溶液
加 Al 粉
增大
增大
减小
减小
增大
增大
增大
减小
减小
增大
增大
减小
加入与弱电解质电离出的离子相同的离子，电离平衡逆向移动。
加入与弱电解质电离出的离子反应的离子，电离平衡正向移动。
影响电离平衡常数因素
影响因素 对电离平衡的影响
内因
外因 温度
浓度
同离子效应
化学反应
弱电解质本身的性质
弱电解质的电离一般是吸热过程，温度升高，电离平衡右移，电离程度增大。
增大弱电解质的浓度，电离平衡右移，但电离程度减小。加水稀释时，电离平衡右移，电离程度增大。
加入能电离出弱电解质电离产生的某种离子的强电解质，电离平衡左移，电离程度减小。
若外加物质能与弱电解质电离出的离子发生反应，电离平衡右移，电离程度增大。
弱电解质的电离平衡的特征
弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成弱电解质分子的速率相等
外界条件改变时，电离平衡可能发生移动
动态平衡，v电离 = v结合≠0
弱电解质的电离是可逆过程
平衡时溶液中分子、离子的浓度不再变化
研究对象是弱电解质或含HCO3-等难电离离子的物质
弱
逆
等
动
定
变
电离平衡常数的计算
1.K值的计算
例：在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.2mol·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 NH4＋ ＋ OH－
起始浓度
变化浓度
平衡浓度
0.2
0
0
1.7×10－3
1.7×10－3
1.7×10－3
1.7×10－3
1.7×10－3
0.2－1.7×10－3
c平(NH3·H2O)＝(0.2－1.7×10－3)mol·L-1≈0.2mol·L-1
Kb＝
c平(NH4＋)·c平(OH－)
c平(NH3·H2O)
＝
(1.7×10－3)·(1.7×10－3)
0.2
≈1.4×10－5
电离平衡常数的计算
（2）利用平衡常数求离子浓度
＝
x·x
0.2
≈
1.75×10 5
变化浓度/(mol·L 1)
x
x
x
平衡浓度/(mol·L 1)
x
0.2 x
x
c平(CH3COOH)＝(0.2 x) mol·L 1 ≈ 0.2 mol·L 1
c平(H+)＝ x ＝ 0.00187 mol/L
例：已知25 ℃时，CH3COOH的Ka＝1.75×10 5，计算0.2mol·L 1的CH3COOH达到电离平衡时c(H+)的浓度。
0
起始浓度/(mol·L 1)
0.2
0
Ka＝
c(CH3COO )·c(H+)
c(CH3COOH)
随堂测试
1.下列关于电离平衡常数(K)的说法正确的是（ ）
A.电离平衡常数(K)越小，表示弱电解质电离能力越弱
B.电离平衡常数(K)与温度无关
C.相同温度下，不同浓度的同一弱电解质，其电离平衡常数(K)不同
D.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为Ka1A
随堂测试
2.将1 mol冰醋酸加入一定量的蒸馏水中最终得到1 L溶液。下列各项能说明醋酸已达到电离平衡状态的是（ ）
A.醋酸的浓度达到1 mol·L－1
B.H＋的浓度达到0.5 mol·L－1
C.醋酸的浓度、醋酸根离子的浓度、H＋的浓度均为0.5 mol·L－1
D.醋酸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
D
随堂测试
3.对室温下pH相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施后，有关叙述正确的是（ ）
A.加适量的醋酸钠晶体后，两溶液的c平(H＋)均减小
B.使温度升高20 ℃后，两溶液的c平(H＋)均不变
C.加水稀释两倍后，两溶液的c平(H＋)均增大
D.加足量的锌充分反应后，两溶液产生的氢气一样多
A
随堂测试
4.常温下，二氯乙酸(CHCl2COOH)的电离常数为Ka，pKa＝－lg Ka＝1.29。下列说法错误的是（ ）
A.同浓度乙酸溶液的pH大于二氯乙酸溶液，则CH3COOH的pKa>1.29
B.随温度升高，CHCl2COOH溶液的pH会减小(在该温度范围内，
CHCl2COOH始终不逸出)
C.加水稀释二氯乙酸溶液，溶液中 逐渐增大
D.向CHCl2COOH溶液加入少量NaOH，电离平衡正向移动，Ka不变
C
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