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第2节第1课时弱电解质的电离平衡课件

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第3章　物质在水溶液中的行为第2节　第1课时　弱电解质的电离平衡素 养 目 标1.了解弱电解质的电离平衡常数和电离平衡常数与电离程度的关系,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2.理解影响弱电解质电离平衡的因素及对电离平衡移动的影响,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。3.了解常见弱酸和弱碱的电离常数大小,能比较它们的电离能力强弱,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升目录索引 基础落实•必备知识全过关必备知识一、电离平衡常数1.弱电解质的电离平衡(1)定义: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,电离过程就达到了平衡状态,叫做电离平衡。(2)特点:电离平衡是动态平衡,符合化学平衡的一般规律。2.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。电离常数服从化学平衡常数的一般规律。(3)意义:电离常数表征了弱电解质的电离能力,根据相同温度下电离常数的大小可判断弱电解质电离能力的相对强弱。(4)影响因素。同一弱电解质,电离常数K的大小只与温度有关,与浓度无关,温度升高时,电离常数增大。3.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。通常用α表示。(2)影响因素:弱电解质的电离度除了与温度有关外,还与溶液的浓度有关,一般而言,浓度越大,电离度越小;浓度越小,电离度越大。二、影响电离平衡的因素1.弱电解质电离程度的大小主要是由电解质本身的性质决定的。2.外界条件对弱电解质电离平衡的影响自我检测判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)当CH3COOH在水溶液中达到电离平衡时:c平(CH3COOH)=c平(H+)= c平(CH3COO-)。(　　)(2)向氨水中滴加酚酞溶液变红色,说明NH3·H2O是弱电解质。(　　)(3)相同温度下,Ka(HF)>Ka(CH3COOH),说明酸性:HF>CH3COOH。(　　)(4)0.1 mol·L-1某一元酸HA溶液的pH=3,HA溶液中存在:HA==H++A-。(　　)(5)温度不变,向CH3COOH溶液中加入CH3COONa, CH3COOH的电离平衡左移。(　　)× × √ × √ (6)相同条件下,电离平衡常数(K)越小,表示弱电解质电离能力越弱。(　　)(7)不同浓度的同一弱电解质,其电离平衡常数(K)不同。(　　)(8)电离平衡右移,电离平衡常数一定增大。(　　)√ × × 重难探究•能力素养全提升探究一　弱电解质的电离平衡常数及电离度问题探究弱酸酸性强弱的比较:醋酸、碳酸、次氯酸的电离常数分别是:1.7×10-5 mol·L-1、4.2×10-7 mol·L-1(第一步电离)和4.7×10-8 mol·L-1。1.上述实验中你能观察到什么现象?提示 锥形瓶中大理石溶解,有无色气泡产生,试管内澄清溶液变浑浊。2.由电离常数和实验现象,能得出哪些结论?提示 (1)相同条件下,弱酸的电离常数越大,酸性越强;(2)三种酸由弱到强的顺序是:次氯酸、碳酸、醋酸;(3)弱酸能与更弱酸的盐反应制取更弱的酸。归纳拓展1.电离平衡常数的应用(1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。(3)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。给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,但温度不变时电离常数不变,题目中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如把0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液(4)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”的规律,如25 ℃时,Ka(HCOOH)=1.77×10-4 mol·L-1,Ka(HCN)=6.2×10-10 mol·L-1,因此可发生反应HCOOH+NaCN═HCN+HCOONa。2.有关电离平衡常数的计算模板(以弱酸HX为例)(1)已知c始(HX)和c平(H+),求电离平衡常数:　　　 HX　　　　　 H+　+　X-起始: c始(HX) 0 0平衡: c始(HX)-c平(H+) c平(H+) c平(X-)由于弱酸只有极少一部分电离,c平(H+)的数值很小,可做近似处理:c始(HX)-c平(H+)≈c始(HX)。(2)已知c始(HX)和电离平衡常数,求c平(H+):　 HX　　　　　　H+　+　X-起始: c始(HX) 0 0平衡: c始(HX)-c平(H+) c平(H+) c平(X-)应用体验视角1 弱电解质的电离平衡1.下列有关电解质溶液的说法正确的是(　　)A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量Na,CH3COOH的电离平衡正向移动,H+浓度增大B.室温下,稀释0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,溶液的导电能力增强C.如图表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程D.CH3COOH与Na2CO3反应生成CO2,能证明CH3COOH是弱酸C解析 向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量Na,Na与溶液中的H+反应, CH3COOH的电离平衡正向移动,溶液中H+浓度减小,故A错误;室温下,稀释0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,溶液中离子总浓度减小,溶液的导电能力减弱,故B错误;电离过程中,弱电解质分子电离为离子的速率逐渐减小,离子结合成弱电解质分子的速率逐渐增大,直到二者相等,电离过程达到了平衡,故C正确;CH3COOH与Na2CO3反应生成CO2,说明CH3COOH的酸性比碳酸强,不能说明CH3COOH是弱酸,故D错误。视角2 电离平衡常数及其影响因素2.已知室温下碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如下表: 下列说法正确的是(　　)A.相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更强D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度B【变式设问】已知Ka1(H2CO3)>Ka(HCN)>Ka2(H2CO3),则向NaCN溶液中通入少量CO2,会发生怎样的反应?试写出反应的离子方程式。易错警示　(1)只考虑客观因素时电离常数与化学平衡常数一样,只与温度有关,与其他条件无关。(2)电离常数除了可以比较弱电解质的电离能力外,还能定量判断电离平衡的移动方向。(3)在运用电离常数表达式进行计算时,浓度必须是平衡时的浓度。3.下列说法正确的是(　　)A.电离常数受溶液浓度的影响B.电离常数可以表示弱电解质的相对强弱C.Ka大的酸溶液中c平(H+)一定比Ka小的酸溶液中的c平(H+)大D.H2CO3的电离常数表达式:K=B4.已知在25 ℃时,氨水中NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5 mol·L-1,回答下列问题:(1)氨水中NH3·H2O的电离常数表达式Kb=　　　　　　　　　　。 (2)当向该氨水中加入一定量的NaOH溶液时,Kb值是否会发生变化?　　　　　　(填“会”或“不会”)。 (3)若该氨水的起始浓度为0.01 mol·L-1,则达到电离平衡时溶液中OH-的物质的量浓度为　　　　　　　　。 不会 4.2×10-4 mol·L-1 解析 电离常数只与温度有关,与浓度无关。NH3·H2O的电离常数较小,平衡时氨水中c平(NH3·H2O)近似等于起始浓度0.01 mol·L-1,视角3 电离度5.下列曲线中,可以描述乙酸(甲,Ka=1.7×10-5 mol·L-1)和一氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3 mol·L-1)在水中的电离度与浓度关系的是(已知:电离度= ×100%)(　　)B解析 根据甲、乙两种酸的电离平衡常数可知,这两种物质都是弱电解质,在温度不变、浓度相等时,电离程度CH3COOH2,说明CH3COOH是弱酸。(4)稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系。如将pH=2的酸溶液稀释到体积为原来的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。(5)采用实验证明存在电离平衡。如向CH3COOH溶液中滴入石蕊溶液变红,再加CH3COONH4晶体,颜色变浅,说明醋酸是弱酸。(6)相同pH的两种酸溶液,分别加入对应酸的钠盐固体,溶液的pH增大的是弱酸,pH几乎不变的是强酸。(7)pH相同、体积相同的两种酸与同一种碱反应时,消耗碱多的为弱酸。应用体验视角1 强酸与弱酸的比较1.下列叙述不正确的是(　　)A.pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液加水稀释到体积为原来的10倍,前者的pH大于后者B.用pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液分别中和0.1 mol·L-1的NaOH溶液,恰好完全中和时消耗NaOH溶液体积相等C.等浓度、等体积的盐酸和CH3COOH溶液与足量的锌粉反应,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CH3COOH溶液分别中和0.1 mol·L-1的NaOH溶液,完全中和时消耗NaOH溶液体积相等B解析 pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释到体积为原来的10倍后,由于CH3COOH是弱酸,稀释过程中电离程度变大,稀释后CH3COOH溶液的酸性强,pH小,A正确;pH相等、体积相等的盐酸和CH3COOH溶液,由于CH3COOH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CH3COOH溶液与足量的锌粉反应,由于醋酸是弱酸,开始时H+的浓度小,则开始时CH3COOH溶液产生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,则物质的量相等,完全中和时二者消耗的同浓度的NaOH溶液体积相等,D正确。2.H+浓度相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一样多,为此下列说法正确的是(　　)A.反应开始时的速率:甲>乙B.反应所需时间:甲<乙C.反应开始时,溶质的物质的量浓度:甲<乙D.反应结束时H+浓度:甲>乙C解析 因开始时H+浓度相等,故开始的反应速率相等,A错误;随着反应的进行,溶液中H+浓度减小,而醋酸中可继续电离出H+,因此反应到相同时间醋酸中H+浓度大于盐酸,醋酸反应速率快,反应所需时间醋酸短,B错误;因为CH3COOH是弱酸,电离程度很小,故其物质的量浓度远比HCl的大,C正确;反应结束时两种酸中消耗H+的物质的量相等,由于CH3COOH不断电离,导致醋酸中H+浓度大于盐酸,D错误。【变式设问】(1)H+浓度相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一样多,若盐酸和醋酸均恰好完全反应,则盐酸(甲)和醋酸(乙)的体积有何关系?(2)若体积相等、H+浓度相等的盐酸(甲)和醋酸(乙)分别与不等量的锌反应,充分反应后放出气体一样多,则加入Zn的质量有何关系?提示 溶液体积:甲>乙。 提示 加入Zn的质量:甲>乙。 3.相同温度时,关于氨水和氢氧化钠溶液的比较,下列说法正确的是(已知pH相等的NaOH溶液和氨水中OH-的浓度相等)(　　)A.pH相等的两溶液中,n(OH-)相等B.物质的量浓度、体积均相同的两溶液,分别与HCl气体完全反应,消耗HCl的量:NaOH>氨水C.物质的量浓度相等的两溶液,进行导电性实验,灯泡的亮度相同D.分别中和相同pH相同体积的两溶液,需HCl的物质的量:氨水>NaOHD解析 pH相等的两溶液中,OH-的浓度相等,题中未告诉两溶液的体积,因此无法计算n(OH-),故A错误;物质的量浓度、体积均相同的NaOH溶液和氨水,含有溶质的物质的量相等,因此完全反应消耗HCl的物质的量相等,故B错误;NH3·H2O是弱电解质,在水中部分电离,NaOH在水中完全电离,物质的量浓度相等的两溶液,NaOH溶液中离子浓度大,在导电性实验中灯泡比较亮,故C错误;当氨水和氢氧化钠溶液pH相同时,氨水的浓度大于氢氧化钠溶液,分别中和相同体积的两溶液,需HCl的物质的量:氨水>NaOH,故D正确。视角2 判断电解质强弱的方法4.甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是(　　)A.1 mol·L-1的甲酸溶液H+的浓度约为0.01 mol·L-1B.甲酸与水以任意比例互溶C.10 mL 1 mol·L-1甲酸恰好与10 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液完全反应D.用甲酸溶液做导电实验,灯泡很暗A解析 如果甲酸为强酸,将完全电离,则在1 mol·L-1溶液中H+的浓度应为1 mol·L-1,而题目中H+的浓度约为0.01 mol·L-1远小于1 mol·L-1,说明甲酸只有部分电离,即甲酸是弱电解质,A正确;甲酸在水中的溶解性与酸性强弱无关,B错误;因强酸、弱酸都能与碱按化学方程式中的系数比进行定量反应,不能说明酸性的强弱,C错误;D项中由于没有指明甲酸的浓度,也没有相应的对比实验,所以无法证明甲酸是弱电解质,D错误。5.能说明CH3COOH是弱电解质的事实是(　　)A.醋酸的导电性比盐酸弱B.0.1 mol·L-1的醋酸中H+浓度约为0.001 mol·L-1C.醋酸用水稀释后,溶液的pH增大D.醋酸与碳酸钙反应,缓慢放出二氧化碳B解析 溶液的导电性与浓度有关,未说明浓度的相对大小,A不符合题意;0.1 mol·L-1的醋酸中H+浓度约为0.001 mol·L-1,说明CH3COOH未完全电离,即说明CH3COOH是弱电解质,B符合题意;强酸、弱酸加水稀释后溶液的酸性都会减弱,C不符合题意;醋酸与碳酸钙反应,缓慢放出二氧化碳说明CH3COOH的酸性比H2CO3酸性强,不能说明CH3COOH是弱酸,即不能说明CH3COOH是弱电解质,D不符合题意。