(共52张PPT)
电离平衡（第二课时）
在实验室中，经常将酸进行稀释，需要知道稀释后酸的浓度和氢离子浓度。
实验情景质疑
在实验室中，经常将酸进行稀释，需要知道稀释后酸的浓度和氢离子浓度。
实验情景质疑
分别取1
mL
2
mol/L
盐酸和1
mL
2
mol/L
醋酸，均加水稀释到10
mL，请问稀释后的溶液，酸的浓度和氢离子浓度分别为多少？
稀释前
2
mol/L
稀释后
0.2
mol/L
0.2
mol/L
问题分析：
HCl完全电离
酸的浓度与氢离子浓度相等
HCl
H+
+
Cl?
稀释前
2
mol/L
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
稀释后
0.2
mol/L
0.2
mol/L
问题分析：
稀释前
2
mol/L
稀释后
0.2
mol/L
HCl完全电离
酸的浓度与氢离子浓度相等
CH3COOH部分电离
酸的浓度与氢离子浓度不相等
？
HCl
H+
+
Cl?
任务一
研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小。
写出醋酸的电离方程式，并写出该电离方程式的平衡常数表达式。
【写一写】
写出醋酸的电离方程式，并写出该电离方程式的平衡常数表达式。
【写一写】
K＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数。
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离常数。
醋酸的电离常数表达式
一水合氨的电离常数表达式
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
Kb＝
c(NH
)·c(OH?)
c(NH3·H2O)
+
4
NH3·H2O
NH
+
OH?
+
4
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
在某温度时，溶质的物质的量浓度为
0.2
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）。
【练一练】
NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：
起始浓度/(mol·L?1)
变化浓度/(mol·L?1)
平衡浓度/(mol·L?1)
0.2
0
0
NH3·H2O
NH
+
OH?
+
4
NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：
起始浓度/(mol·L?1)
变化浓度/(mol·L?1)
平衡浓度/(mol·L?1)
0.2
0
0
1.7×10?3
0.2
?1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
NH3·H2O
NH
+
OH?
+
4
NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：
起始浓度/(mol·L?1)
变化浓度/(mol·L?1)
平衡浓度/(mol·L?1)
0.2
0
0
1.7×10?3
0.2
?1.7×10?3
c(NH3·H2O)＝(0.2?1.7×10?3)
mol·L?1
≈
0.2
mol·L?1
1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
NH3·H2O
NH
+
OH?
+
4
NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：
起始浓度/(mol·L?1)
变化浓度/(mol·L?1)
平衡浓度/(mol·L?1)
0.2
0
0
1.7×10?3
0.2
?1.7×10?3
c(NH3·H2O)＝(0.2?1.7×10?3)
mol·L?1
≈
0.2
mol·L?1
1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
1.7×10?3
＝
(1.7×10?3)·(1.7×10?3)
0.2
≈
1.4×10?5
该温度下电离程度小
NH3·H2O
NH
+
OH?
+
4
c(NH3·H2O)
Kb＝
c(NH
)·c(OH?)
+
4
进一步计算该温度下，有多少比例的NH3·H2O发生了电离：
已电离弱电解质分子数
原弱电解质分子数
×100%
＝
1.7×10?3×V(溶液)
0.2×V(溶液)
×100%
＝
0.85%
该温度下电离程度小
任务二
研究影响电离常数大小的因素。
类比化学平衡常数，对于给定的化学反应，化学平衡常数大小通常与温度相关。
电离常数大小受温度影响
推测
温度
20
℃
24
℃
pH
3.05
3.03
pH计测定不同温度下0.05
mol/L
醋酸的pH，实验结果如下表所示：
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
分子变大
分母变小
升高温度电离平衡正向移动
电离常数大小受温度影响
温度
20
℃
24
℃
pH
3.05
3.03
证实
pH计测定不同温度下0.05
mol/L
醋酸的pH，实验结果如下表所示：
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
分子变大
分母变小
升高温度电离平衡正向移动
【想一想】
已知25
℃时，相同浓度的CH3COOH溶液与HCN溶液相比较，CH3COOH溶液酸性相对更强。
你能比较该温度下CH3COOH、HCN电离常数的大小吗？
CH3COOH
＞
HCN
酸性：
电离常数由物质本性决定
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
Ka＝
c(CN?)·c(H+)
c(HCN)
Ka(CH3COOH)
＞
Ka(HCN)
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
HCN
H+
+CN?
影响因素
【小结】
（2）外因：同一弱电解质的稀溶液，
只受温度影响
（1）内因：由物质本性决定
电离常数
表达式
电离常数
如CH3COOH在25
℃时Ka为1.75×10-5，0
℃时Ka为1.65×10-5
室温时可以不考虑，温度对电离常数的影响。
任务三
讨论电离常数有哪些具体应用。
CH3COOH的电离常数（25
℃）
＝1.75×10?5
＝6.2×10?10
CH3COOH
＞
HCN
酸性：
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
Ka＝
c(CN?)·c(H+)
c(HCN)
相同温度下，直接比较弱电解质的相对强弱
HCN的电离常数（25
℃）
教科书附录II
【查一查】
某些弱电解质的电离常数（25
℃）
HClO
HF
HNO2
教科书附录II
酸性：HF＞HNO2＞HClO
【查一查】
某些弱电解质的电离常数（25
℃）
HClO
HF
HNO2
4.0×10?8
6.3×10?4
5.6×10?4
【想一想】
若将0.1
mol/L
醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的
，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？
1
2
【想一想】
若将0.1
mol/L
醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的
，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？
稀释后，醋酸电离程度变大，平衡正向移动。
对于同一弱电解质，通常溶液中弱电解质的浓度越小，离子间结合成分子的机会越少，电离程度越大。
判断依据1
1
2
判断依据2
借助电离常数进行判断
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
Q
＝
c(H+)
2
·
c(CH3COO?)
2
c(CH3COOH)
2
＝
Ka
2
＜
Ka
加水稀释，电离平衡向电离的方向移动
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
【想一想】
Ka＝1.75×10?5（25
℃）
查阅教科书附录II
CH3COOH电离常数
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
稀释前
2
mol/L
稀释后
0.2
mol/L
CH3COOH部分电离
酸的浓度与氢离子浓度不相等
？
计算过程如下：
起始浓度/(mol·L?1)
变化浓度/(mol·L?1)
平衡浓度/(mol·L?1)
假设25
℃，0.2
mol/L醋酸溶液中，c(H+)＝x
mol/L
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
0.2
0
0
x
x
x
x
0.2
?
x
x
c(CH3COOH)＝(0.2?x)
mol·L?1
≈
0.2
mol·L?1
Ka＝
c(CH3COO?)·c(H+)
c(CH3COOH)
＝
x·x
0.2
≈
1.75×10?5
起始浓度/(mol·L?1)
变化浓度/(mol·L?1)
平衡浓度/(mol·L?1)
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
0.2
0
0
x
x
x
x
0.2
?
x
x
c(CH3COOH)＝(0.2?x)
mol·L?1
≈
0.2
mol·L?1
c(H+)＝
x
＝
0.001
87
mol/L
进一步分析：
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
稀释前
2
mol/L
稀释后
0.2
mol/L
类比上述计算方法
0.001
87
mol/L
0.005
91
mol/L
进一步分析：
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
稀释前
2
mol/L
稀释后
0.2
mol/L
类比上述计算方法
稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的
0.001
87
mol/L
0.005
91
mol/L
稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的
1
10
3.2
10
进一步分析：
CH3COOH
H+
+
CH3COO?
稀释前
2
mol/L
稀释后
0.2
mol/L
类比上述计算方法
稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的
稀释过程中，醋酸电离平衡正向移动
平衡移动只能削弱反应条件的影响
0.001
87
mol/L
0.00
591
mol/L
稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的
1
10
3.2
10
（1）比较弱电解质的相对强弱
（2）借助
Q
与
K
的关系，判断电离平衡移动方向
（3）计算相关粒子的浓度
电离常数
【小结】
影响因素
表达式
电离常数
作用意义
CO2、H2CO3？
小孩大哭过后，容易出现抽抽搭搭，停不下来、喘不上气，或者手脚僵硬的情况。
多元弱酸、多元弱碱的电离
1.多元弱酸或多元弱碱在水中的电离是分步的。
H2CO3是二元弱酸，H2CO3的电离方程式为：
H2CO3
H+
+
HCO
HCO
H+
+
CO
?
3
?
3
2?
3
2.多元弱酸或多元弱碱每一步都有电离常数，
通常用Ka、Ka
或Kb、Kb
加以区分。
25
℃时，H2CO3的两步电离常数表达式为：
c(H+)·c(HCO
)
c(H2CO3)
Ka
＝
?
3
c(H+)·c(CO
)
c(HCO
)
Ka
＝
2?
3
?
3
H2CO3
H+
+
HCO
HCO
H+
+
CO
2?
3
?
3
?
3
1
2
1
1
2
2
比较多元弱酸的各步电离常数可以发现，Ka
＞Ka
＞Ka
……当Ka
Ka
时，计算多元弱酸中的c(H+)，或比较多元弱酸酸性的相对强弱时，通常只考虑第一步电离。
25
℃时，H2CO3的两步电离常数分别为：
＝4.4×10－7
c(H+)·c(HCO
)
c(H2CO3)
Ka
＝
?
3
＝4.7×10－11
c(H+)·c(CO
)
c(HCO
)
Ka
＝
2?
3
?
3
1
2
＞
＞
1
2
3
1
2
多元弱碱的情况与多元弱酸类似。
人体血液的pH需维持在7.35~7.45。当pH＜7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。
已知人体血液中存在如下平衡：
H2O
+
CO2
H2CO3
H+
+
HCO
?
3
【想一想】
小孩大哭后出现的生理症状，与上述平衡相关，是随着哭泣，呼出大量CO2，平衡状态改变后，发生了轻微碱中毒。
人体血液的pH需维持在7.35~7.45。当pH＜7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。
已知人体血液中存在如下平衡：
H2O
+
CO2
H2CO3
H+
+
HCO
?
3
【想一想】
出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？
人体血液的pH需维持在7.35~7.45。当pH＜7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。
已知人体血液中存在如下平衡：
H2O
+
CO2
H2CO3
H+
+
HCO
?
3
【想一想】
分析问题的化学本质
直接吸入大量CO2合理吗？
H2O
+
CO2
H2CO3
H+
+
HCO
?
3
需要控制条件，使上述平衡正向移动
分析问题的化学本质
需要控制条件，使上述平衡正向移动
可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度。
及时就医。
H2O
+
CO2
H2CO3
H+
+
HCO
?
3
【实验】
向盛有2
mL
0.1
mol/L
醋酸的试管中加入等浓度
Na2CO3溶液，观察现象。
【实验】
向盛有2
mL
0.1
mol/L
醋酸的试管中加入等浓度
Na2CO3溶液，观察现象。
【想一想】
根据试管中产生大量气泡的现象，能否推测出CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka
的大小？
1
【想一想】
根据试管中产生大量气泡的现象，能否推测出CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka
的大小？
反应本质：
2CH3COOH
+
Na2CO3
2CH3COONa
+
H2O
+
CO2↑
酸性：CH3COOH
＞
H2CO3
实验结论：
Ka(CH3COOH)
＞
Ka(H2CO3)
查阅教科书附录II
CH3COOH
Ka＝1.75×10?5（25
℃）
H2CO3
Ka＝4.5×10?7（25
℃）
1
1
1
进一步分析：
为什么通常需要相对强酸提供H+？
CH3COOH
+
CO
HCO
+
CH3COO?
2?
3
?
3
进一步分析：
为什么通常需要相对强酸提供H+？
CH3COOH
+
CO
HCO
+
CH3COO?
2?
3
?
3
K＝
c(HCO
)
?
3
·c(CH3COO?)
c(CO
)
·c(CH3COOH)
2?
3
K＝
c(HCO
)
?
3
·c(CH3COO?)
c(CO
)
·c(CH3COOH)
2?
3
·c(H+)
·c(H+)
＝
K(CH3COOH)
Ka(H2CO3)
外加酸酸性越强，K越大，反应越有利
2
认识电离平衡的基本角度
【总结】
宏观层面
物质
反应
平衡
微观层面
粒子的种类粒子的数量
粒子间的
相互作用
弱电解质的生成可使体系中离子浓度减小
粒子间存在
平衡及移动
电离平衡
定性
定量
K(共40张PPT)
电离平衡（第一课时）
生活小经验
盐酸常用于卫生洁具的清洁，比如某些洁厕灵有效成分是盐酸。
醋酸的腐蚀性比盐酸的小，为什么不用醋酸代替盐酸呢？
任务一
研究在相同条件下，不同电解质的电离程度是否有区别。
（以HCl和CH3COOH为例进行研究）
【实验1】
（已知：相同温度下，水质检测笔读数越大，溶液的导电性越强）
用水质检测笔检测0.1
mol/L
盐酸、0.1
mol/L
醋酸、蒸馏水的导电性。
读数：187
读数：7180
读数：2
【实验1】
用水质检测笔检测0.1
mol/L
盐酸、0.1
mol/L
醋酸、蒸馏水的导电性。
数据分析：
读数：187
读数：7180
读数：2
导电性：
0.1
mol/L
盐酸
＞
0.1
mol/L
醋酸
离子浓度：
0.1
mol/L
盐酸
＞
0.1
mol/L
醋酸
数据分析：
读数：187
读数：7180
读数：2
导电性：
0.1
mol/L
盐酸
＞
0.1
mol/L
醋酸
离子浓度：
0.1
mol/L
盐酸
＞
0.1
mol/L
醋酸
溶质电离行为的差异，造成实验结果不同
分别向等体积0.1
mol/L
盐酸、0.1
mol/L
醋酸中加入等量镁条。
【实验2】
分别向等体积0.1
mol/L
盐酸、0.1
mol/L
醋酸中加入等量镁条。
【实验2】
酸
0.1
mol/L
盐酸
0.1
mol/L
醋酸
化学方程式
实验现象
反应速率
反应本质
Mg
＋
2HCl
MgCl2
＋
H2↑
镁条表面产生气泡较快
镁条表面产生气泡较慢
实验分析：
Mg
＋
2CH3COOH
(CH3COO)2Mg
＋
H2↑
酸
0.1
mol/L
盐酸
0.1
mol/L
醋酸
化学方程式
实验现象
反应速率
反应本质
Mg
＋
2HCl
MgCl2
＋
H2↑
镁条表面产生气泡较快
镁条表面产生气泡较慢
Mg失去电子，
H+得到电子生成H2
实验分析：
Mg失去电子，
H+得到电子生成H2
相对较大
相对较小
0.1
mol/L
盐酸中c(H+)更高
Mg
＋
2CH3COOH
(CH3COO)2Mg
＋
H2↑
酸
0.1
mol/L
盐酸
0.1
mol/L
醋酸
主要粒子
【想一想】
H2O
H2O
H+
H+
CH3COO?
Cl?
盐酸、醋酸的对比
酸
0.1
mol/L
盐酸
0.1
mol/L
醋酸
主要粒子
【想一想】
H2O
H2O
H+
H+
CH3COOH
CH3COO?
Cl?
盐酸、醋酸的对比
酸
0.1
mol/L
盐酸
0.1
mol/L
醋酸
主要粒子
【想一想】
H2O
H2O
H+
H+
CH3COOH
CH3COO?
Cl?
HCl？
盐酸、醋酸的对比
假设HCl完全电离，则盐酸中不存在HCl分子。
已知：
pH＝?lgc(H+)
c(H+)＝10?pH
pH＝1
c(H+)＝10?1
mol/L＝0.1
mol/L
HCl
H+
+
Cl?
0.1
mol/L
0.1
mol/L
常温时，测定0.1
mol/L
盐酸、0.1
mol/L
醋酸的pH。
【实验3】
0.1
mol/L
盐酸
pH＝1
0.1
mol/L
醋酸
pH＝3
常温时，测定0.1
mol/L
盐酸、0.1
mol/L
醋酸的pH。
【实验3】
0.1
mol/L
盐酸
pH＝1
0.1
mol/L
醋酸
pH＝3
c(H+)＝0.1
mol/L
c(H+)＝0.001
mol/L
盐酸、醋酸的对比
酸
0.1
mol/L
盐酸
0.1
mol/L
醋酸
主要粒子
【分析结果】
H2O
H2O
H+
H+
CH3COOH
CH3COO?
Cl?
HCl完全电离
CH3COOH部分电离
水溶液中不存在溶质分子
水溶液中存在溶质分子
【小结1】
强电解质和弱电解质
依据电解质电离程度的差异对电解质进行分类
强电解质
（全部电离）
弱电解质
（部分电离）
电解质
强酸
强碱
大部分盐
弱酸
弱碱
H2SO4等
NaOH等
NaCl等
CH3COOH等
NH3·H2O等
水
强电解质和弱电解质电离行为微观示意图对比
HCl在水中的电离示意图
CH3COOH在水中的电离示意图
研究弱电解质是如何电离的。
（以CH3COOH电离为例进行研究）
任务二
【想一想】
如何设计实验，研究溶液中的H+与CH3COO?
能否结合为CH3COOH？
设计关键点：
宏观现象
反映
微观作用
pH变化？
H+与CH3COO?结合？
向0.1
mol/L
CH3COOH溶液中加入CH3COONH4固体，用pH传感器记录溶液pH变化。
（已知：CH3COONH4水溶液呈中性）
【实验4】
pH
传感器记录结果
实验结果：
为什么加“固体”？
pH
传感器记录结果
实验结果：
保证足量的溶质，同时
控制溶液体积基本不变
为什么加“固体”？
实验分析：
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
pH升高，c(H+)下降
醋酸铵溶液呈中性，醋酸铵的酸碱性不影响溶液pH
实验分析：
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
pH升高，c(H+)下降
醋酸铵溶液呈中性，醋酸铵的酸碱性不影响溶液pH
1.弱电解质的电离是可逆的，存在电离平衡
弱电解质的电离平衡
【小结2】
强电解质电离方程式
弱电解质电离方程式
H2SO4
2H+
+
SO
2?
4
NaOH
Na+
+
OH?
NaCl
Na+
+
Cl?
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
NH3·H2O
NH
+
OH?
+
4
强电解质和弱电解质电离过程符号表达的区别
注意：
对同一弱电解质，通常溶液中弱电解质的浓度越小，离子间通过碰撞结合成分子的机会越少，电离程度越大。
当浓度、温度等条件改变时，电离平衡会发生移动。
弱电解质电离平衡特点
弱电解质电离平衡与其他化学平衡一样，属于动态平衡。
pH计测定不同温度下0.05
mol/L
醋酸的pH，实验结果如下表所示：
温度
20
℃
24
℃
pH
3.05
3.03
请判断醋酸的电离过程是吸热过程还是放热过程？
（已知pH越小，c(H+)越大）
【想一想】
当温度变化时候，电离平衡会如何移动？
温度
20
℃
24
℃
pH
3.05
3.03
ΔH
＞0
温度升高，溶液pH下降，c(H+)增大
温度升高，电离平衡正向移动
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
pH计测定不同温度下0.05
mol/L
CH3COOH溶液的pH，实验结果如下表所示：
1.弱电解质的电离是可逆的，存在电离平衡
弱电解质的电离平衡
【小结2】
2.电离平衡属于动态平衡
讨论弱电解质的电离程度时候，应当指出该弱电解质中溶质的浓度和温度。如不注明温度，通常指25
℃。
【学以致用】
醋酸的腐蚀性比盐酸的小，为什么不用醋酸代替盐酸呢？
CaCO3是卫生洁具常见的污染物之一。
去污原理如下：
CaCO3
+
2H+
CO2↑
+
H2O
+
Ca2+
相同浓度盐酸比醋酸能够提供更大的c(H+)，可以增大去污反应的速率。
实际产品兼顾安全性与去除效果，确定产品有效成分及浓度
【想一想】
教科书
第59页
Mg条与盐酸、醋酸反应的化学方程式分别为：
反应本质为Mg失去电子，H+得到电子生成H2
c(H+)为影响反应速率的主要因素
问题分析：
Mg
＋2HCl
MgCl2＋H2↑
Mg
＋
2CH3COOH
(CH3COO)2Mg
＋
H2↑
2
mol/L
2
mol/L
的盐酸和醋酸，初始阶段的c(H+)分别为：
小于
2
mol/L
与Mg条反应，初始阶段的反应速率：
盐酸
＞
醋酸
HCl
H+
+
Cl?
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
随着反应的进行：
c(H+)下降更为明显
c(H+)下降，电离平衡正向移动
c(H+)下降幅度不如盐酸中明显
与Mg条化学反应速率的变化，盐酸的减小非常明显，醋酸的相对变化幅度小。
HCl
H+
+
Cl?
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
Mg
+
Mg
+
n(H+)＝0.004
mol
2
mL
2
mol/L
n(H+)＝0.004
mol
n(H2)＝0.002
mol
相同条件下，两锥形瓶压强基本相等
2
mL
2
mol/L
的盐酸和2
mL
2
mol/L醋酸可电离的n(H+)
HCl
H+
+
Cl?
CH3COOH
CH3COO?
+
H+
反应结束后
Mg过量
总结
电离
导电性
酸性
碱性
……
完全电离
部分平衡
分析解释化学问题
条件
应用
微观行为
宏观性质
决定
反映
影响
平衡移动
存在电离平衡
