鲁科版高中化学选择性必修1第3章物质在水溶液中的行为3.2.1弱电解质的电离平衡课件（43张）

(共43张PPT)
第2节 弱电解质的电离 盐类水解
CH3COOH CH3COO - + H+
NH3. H2O NH4+ + OH-
NaHCO3 = Na+ + HCO3-
在稀的水溶液中能完全电离的电解质
溶于水时部分电离的电解质
CH3COOH CH3COO - + H+
NH3. H2O NH4+ +OH-
结合CH3COOH或NH3. H2O电离方程式，根据平衡移动原理，分析电离平衡状态是如何建立的？电离平衡的特征有哪些？
1、定义
电离平衡
在一定条件(如温度、浓度)下，当弱电解质分子电离出离子的速率与离子结合成分子的速率相等时，电离过程达到了平衡状态，叫做电离平衡。
CH3COOH CH3COO - + H+
电离
结合
t
V
V电离=V结合
电离平衡
V结合
V电离
V电离 = V结合 > 0
2、特征
电离平衡
电离平衡是动态平衡，服从化学平衡的一般规律
研究对象是弱电解质的电离
动态平衡
平衡时，各微粒的浓度保持恒定，溶液中既有离子，也有分子
外界条件改变时，平衡会发生移动
电离平衡常数
1、定义
2、符号
弱酸的电离平衡常数：Ka
弱碱的电离平衡常数：Kb
电离平衡常数
3、表达式
一元弱酸：
一元弱碱：
多元弱酸：
CH3COOH CH3COO- + H+

NH3 H2O NH4+ + OH-

Ka=
c平(CH3COO-) .c 平 (H+)
c平(CH3COOH)
Kb=
c平(OH-) .c平 ( NH4+)
c平(NH3 . H2O)
分步电离，每一步都有自己的电离常数，通常用Ka1、Ka2 来表示
H3PO4 H+ + H2PO4-
H2PO4- H+ + HPO42-
HPO42- H+ + PO43-
Ka1=7.1×10-3mlol . L-1
Ka2=6.2×10-8mlol . L-1
Ka3=4.5×10-13mlol . L-1
（1）多元弱酸的各级电离常数逐渐减小
（2）其水溶液中的H+主要是由第一步电离产生的
4、意义
表示弱电解质的电离能力(自身决定)
一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强
弱酸的电离常数越大，其电离出H+能力就越强，即酸性越强
Ka（HCN）= 6.2×10-10mlol . L-1
Ka（CH3COOH）= 1.7×10-5mlol . L-1
Ka（HF）= 6.8×10-4mlol . L-1
注意：酸越弱，其对应的酸根阴离子结合H+能力就越强
电离平衡常数
同一弱电解质，电离常数K的大小只与温度有关
5、影响因素
温度升高，电离常数增大(电离吸热)
①电离平衡常数只与温度有关，与浓度无关，且升高温度K值增大
②相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，对应的酸(或碱)越强
③多元弱酸是分步电离，逐级减小且一般相差很大，Ka1 Ka2，故溶液中的c(H＋) 主要由第一步电离程度决定
④多元弱碱的电离比较复杂，一般看作是一步电离
电离平衡常数的特点
在相同温度下，三种弱酸的电离常数(mol·L－1)如下：HF(6.8×10－4)、CH3COOH(1.7×10－5)、HClO(4.7×10－8)。则三种酸的酸性最强的是(　　)
A．HF B．CH3COOH
C．HClO D．无法确定
A　K(HF)＞K(CH3COOH)＞K(HClO)，故酸性：HF＞CH3COOH＞HClO。
电离平衡常数
6、应用
相同条件下，K值越大，电离程度越大，酸(或碱)性越强
判断弱酸(弱碱)的相对强弱
电离平衡常数
判断电离平衡的移动方向
例：一定浓度的CH3COOH溶液，平衡后加水稀释一倍，平衡移动方向？
QKa= ————————
c平(H+)c平(CH3COO-)
c平(CH3COOH)
Q= ———————————— = 0.5Ka
0.5c平(H+) ·0.5c平(CH3COO-)
0.5c平(CH3COOH)
电离平衡常数
判断反应能否进行
如：根据表格中的电离常数可判断出H2CO3、HClO、HCO3－的酸性强弱顺序为H2CO3>HClO>HCO3－
因此，向Na2CO3溶液中加入次氯酸，会生成NaHCO3和NaClO，而不会生成H2CO3
先依据电离常数K判断出酸的相对强弱，再利用强酸制弱酸的反应原理，判断反应能否进行以及反应产物。
由表格中的电离常数判断可以发生的反应是( )
A.NaClO＋NaHCO3=HClO＋Na2CO3
B.2HClO＋Na2CO3=2NaClO＋CO2↑＋H2O
C.2NaClO＋CO2＋H2O=2HClO＋Na2CO3
D.NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3
化学式 电离常数
HClO K＝3×10－8 mol/L
H2CO3 Ka1＝4.4×10－7 mol·L
Ka2＝4.7×10－11 mol·L
课堂练习
D
“强酸制弱酸”离子反应的思维模型，根据Ka判断能否发生
H2CO3＞HClO>HCO3-
判断溶液中微粒浓度比值的变化情况
电离平衡常数
弱酸(如HA)溶液中，存在的粒子有：H＋、OH－、A－、HA
弱酸或弱碱加水稀释时，溶液中不一定所有离子浓度都减小
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，用α表示。
相同温度下，等浓度的弱酸，电离度越大则电离常数越大，酸性越强
越稀越电离
越热越电离
追根寻源
如何计算CH3COOH溶液中的c平(H+)和c平(OH-)
在CH3COOH溶液中同时存在水的电离平衡和醋酸的电离平衡，其中醋酸的电离能力远强于水的电离能力。醋酸电离出较多的H+，促使水的电离平衡向H+和OH-结合成水分的方向移动，抑制了水的电离。因此，CH3COOH溶液中绝大多数的H+由醋酸电离产生，由水电离产生的H+极少；当然，溶液中还存在极少量由水电离产生的OH-。
CH3COOH CH3COO - + H+
H2O OH- + H+
多
少
平衡逆向移动，水的电离被抑制
C水(OH-)
C酸(H+)
C水(H+)
C平(H+) = C酸(H+) + C水(H+) ≈ C酸(H+)
C平(OH-) = C水(OH-)
25℃时，醋酸的Ka=1.7×10-5 mol·L-1，求0.10 mol·L-1的醋酸溶液中c平(H＋)、 c平(OH-)？
解析：结合三段式，利用电离常数的表达式计算
CH3COOH CH3COO- + H+

起(mol/L)
转(mol/L)
平(mol/L)
解：设发生电离的CH3COOH的浓度为x
Ka= =
c平(CH3COO-)·c平(H+)
c平(CH3COOH)
x2
0.1- x
≈
x2
0.1
x =1.3 ⅹ10-3
0.1 0 0
x x x
0.1-x x x
c平(H＋)
c平(OH-)
注：
1.浓度必须是平衡时的浓度；
2.电离常数不仅可比较弱电解质的电离能力，还可定量判断电离平衡的移动
电离平衡常数(K)、电离度(α)与c(H＋)的关系
HA H＋＋A－
起始： c 0 0
变化： cα cα cα
平衡： c－cα cα cα
依照化学平衡计算中“列三行”(或“列两行”)的方法，通过起始浓度、消耗浓度、平衡浓度，结合Ka(Kb)、α(电离度)等条件进行电离平衡的有关计算。
以一元弱酸为例，酸的起始浓度为c

≈c
0.3 mol·L-1 醋酸溶液中 c平(H＋)是0.1 mol·L-1醋酸溶液中 c平(H＋)的三倍吗？
分析：设0.3 mol·L-1的醋酸溶液的电离度为α1 ,
0.1 mol·L-1的醋酸溶液的电离度为α2 , 则α1＜ α2
< 3
———— = ———— = ———
c平(H＋)1
c平(H＋)2
0.1α2
0.3α1
c1α1
c2α2
c平(H＋)1 = c1α1 c平(H＋)2 = c2α2
在0.3 mol·L-1溶液中 c平(H＋)1 = 0.3α1 mol·L-1;
在0.1 mol·L-1溶液中 c平(H＋)2 = 0.1α2 mol·L-1
不会
4.2×10－4mol·L－1
纯醋酸加水过程中c(H＋)的变化
在向纯醋酸中加水前，醋酸分子尚未电离，c(H＋)＝0。加水后，醋酸开始电离，随水的加入，电离平衡逐渐向生成CH3COO－和H＋的方向移动，在此过程中V(溶液)和n(H＋)都逐渐增大。n(H＋)从0开始当加水至醋酸浓度非常小时，溶液中的c(H＋)又非常接近于水电离出的c(H＋)。c(H＋)变化的全过程是：小(0)→大→小{接近于水电离出的c(H＋)}。c(H＋)变化过程可用图像近似地表示出来(如图)。
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提示：开始加水时，电离平衡向右移动，H＋数目增多， c(H＋)增大；离子浓度增大到最大后再加水稀释，电离
平衡仍向右移动，H＋数目增多，电离程度增大，但c平(H＋)减小，溶液导电能力减弱。
根据化学平衡影响因素，分析温度、浓度等外界条件对电离平衡的影响？
CH3COOH CH3COO- + H+ △H＞0
越稀越电离
越热越电离
条件改变 平衡
移动 电离
程度 n(H+) c(H+) c(Ac-) c(HAc) 导电
能力
升温
通HCl
加CH3COONa(s)
加NaOH(s)
加水
加CH3COOH
c(OH-)
电离平衡向右移动，电离程度(转换率)不一定增大，c分子不一定减小，c离子不一定增大
例：一定浓度的CH3COOH溶液，平衡后再加入CH3COOH溶液使其浓度增大一倍，平衡移动方向？电离度？
Ka= ————————
c平(H+)c平(CH3COO-)
c平(CH3COOH)
α = ——————————————
c平(CH3COO-)
c平(CH3COOH )+c平(CH3COO-)
醋酸浓度增大，平衡时氢离子的浓度必然增大，故电离度降低
Ka
c平(H+)
α = ———————
c平(CH3COO-)
c平(CH3COOH )
=
Q= ——————————— = 0.5Ka
c平(H+) ·c平(CH3COO-)
2c平(CH3COOH)
Q影响因素 平衡移动方向 电离程度
内因
外因
右移
增大
右移
增大
右移
减小
左移
减小
右移
增大
(电解质越弱，电离程度越小)
物质本身的性质
电离平衡的影响因素
温度(升高温度)
浓度 加水
加弱电解质
同离子效应
离子反应效应
同离子效应：加入同弱电解质电离产生的离子相同的离子，逆向移动（抑制电离）
离子反应效应：加入能与弱电解质电离产生的离子反应的物质，正向移动(促进电离)
越稀越电离
越热越电离
OH－　 NH3·H2O　 NH3
正反应方向
减小
增大
正反应方向
固体溶解，溶液中有刺激性气味的气体放出
逆反应方
【学以致用】
（1）在0.1 mol/L的CH3COOH溶液中，要促进醋酸电离且使H＋浓度增大，应采取的措施是( )
A.升温 B.加水 C.加入NaOH溶液 D.加入稀盐酸
A
提示：要促进CH3COOH电离即平衡向右移动，pH增大即c平(H＋)减小，因此采取的措施应是c平(H＋)减小引起的平衡右移。故加水稀释、加入Na2CO3固体、加入NaOH、加入Zn等活泼金属，都能促进醋酸电离，且使溶液pH增大。
（2）要促进CH3COOH的电离并使溶液pH增大，可采取哪些措施？
强弱电解质
区别
酸或碱溶液稀释后pH的变化(同V，同pH)
强酸、弱酸稀释相同倍数时，强酸pH变化大
强碱、弱碱稀释相同倍数时，强碱pH变化大
强弱电解质
区别
酸或碱溶液稀释后pH的变化示意图(同V，同c)
盐酸、醋酸稀释相同倍数时，pH盐酸NaOH、氨水稀释相同倍数时，pHNaOH>pH 氨水
稀释倍数
pH
7
稀释倍数
pH
7
盐酸
醋酸
NaOH
氨水
(1)在相同浓度、相同温度下，与强电解质做导电性对比实验，导电性弱的为弱电解质。
(2)浓度与pH的关系。如0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液，其 pH>1，则可证明CH3COOH是弱电解质。
(3)稀释前后pH与稀释倍数的关系。例如，将pH＝2的酸溶液稀释至原体积的1 000倍，若pH小于5，则证明该酸为弱酸；若pH为5，则证明该酸为强酸
弱电解质的判断方法
(4)利用实验证明存在电离平衡。如醋酸溶液中滴入紫色石蕊溶液变红，再加CH3COONa固体，颜色变浅，证明CH3COOH是弱电解质。
(5)在相同浓度、相同温度下，比较与金属反应的速率的快慢。如将锌粒投入等浓度的盐酸和醋酸溶液中，起始速率前者比后者快。
同c、V
C(H＋) pH 中和碱的能力 与足量Na反应产生H2的量 与Zn反应的初始速率 由H2O电离出的c(H＋)
盐酸
醋酸
例：1L 1mol/L的盐酸、醋酸
大
小
小
大
相同
相同
大
小
小
大
一元强酸、一元弱酸的比较
同pH、V
C(H＋) c(酸) 中和碱的能力 与足量Na反应产生H2的量 与Zn反应的初始速率 由H2O电离出的c(H＋)
盐酸
醋酸
相同
小
大
小
大
少
多
相同
相同
例：体积为1L，pH=1盐酸、醋酸
(1)弱电解质的电离是微弱的，在溶液中主要以弱电解质分子的形式存在。
(2)电离平衡发生正向移动，弱电解质的电离程度不一定增大，如醋酸溶液中加冰醋酸。
(3)多元弱酸分步电离，电离常数逐渐减小，上一步电离产生的H＋对下一步的电离起到抑制作用。
(4)弱电解质溶液加水稀释，电离程度增大，但是弱电解质电离出的离子浓度却不是增大，而是减小的。
【特别警示】
下列实验事实不能证明醋酸是弱电解质的是( )
A.相同pH的醋酸溶液和盐酸分别与同样颗粒大小的锌反应时，产生H2的起始速率相等
B.常温下，测得0.1 mol/L醋酸溶液的pH＝4
C.常温下，将pH＝1的醋酸溶液稀释1000倍，测得pH<4
D.在相同条件下，醋酸溶液的导电性比盐酸的弱
课堂练习
A
课堂练习
2、在0.1 mol/LCH3COOH溶液中存在如下电离平衡：
CH3COOH CH3COO－＋H＋，对于该平衡，下列叙述正确的是 ( )
A.加入水时，平衡逆向移动
B.加入少量NaOH固体，平衡正向移动
C.加入少量0.1 mol/LHCl溶液，溶液中[H＋]减小
D.加入少量CH3COONa固体，平衡正向移动

B
A.①②③ B.①③⑤
C.①③⑥ D.②④⑥
3、现有0.1 mol/L氨水10 mL，加蒸馏水稀释到1 L后，下列变化中正确的是 ( )
①电离程度增大　 ②[NH3·H2O]增大　 ③NH4+ 数目增多　
④[OH－]增大 　 ⑤导电性增强
课堂练习
C
课堂练习
D
4、已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡：
CH3COOH CH3COO－＋H＋，要使溶液中 值增大，可以采取的措施是 ( )
①加少量烧碱固体　 ②升高温度　 ③加少量冰醋酸
④加水　 ⑤加少量醋酸钠固体
A.①② B.②③⑤
C.③④⑤ D.②④