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高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 弱电解质的电离平衡教学课件ppt
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这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 弱电解质的电离平衡教学课件ppt，共22页。
1.在一定温度下,当弱电解质分子在水溶液中电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等,溶液中弱电解质分子和离子的浓度都不再发生变化,弱电解质的电离就达到了电离平衡 状态。2.影响弱电解质的电离平衡的外界因素:温度、浓度等。(详见定点2)3.书写弱电解质的电离方程式时用“ ”,如CH3COOH、NH3·H2O的电离方程式分别为CH3COOH CH3COO-+H+、NH3·H2O N +OH-。
1.电离平衡常数的定义 在一定温度下,当弱电解质达到电离平衡时,弱电解质电离出的各离子浓度幂之积与溶 液中未电离的分子浓度的比值,称为电离平衡常数,简称电离常数。电离平衡常数可表示弱电解质的电离程度。一定温度下,电离平衡常数越大,弱电解质的电 离程度越大。2.电离平衡常数的表达式一元弱酸HA的电离平衡常数的表达式为Ka= ;一元弱碱BOH的电离平衡常数的表达式为Kb= 。
α= ×100%弱电解质溶液浓度一定时,温度越高,电离度越大;温度越低,电离度越小。温度一定时,弱电解 质溶液的浓度越大,电离度越小;弱电解质溶液的浓度越小,电离度越大。
1.水的电离(1)水是一种极弱的电解质,可发生微弱的电离。(2)水的电离方程式为2H2O H3O++OH-,可简写为H2O H++OH-。2.水的离子积常数水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-),25 ℃时,KW=1.0×10-14,KW不仅适用于纯水也适用于稀的电解 质水溶液。KW只与温度有关,与溶液的浓度无关,升高温度,KW增大,降低温度,KW减小。
知识辨析1.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的强。这种说法对吗?2.三氧化硫溶于水能导电,所以三氧化硫是电解质。这种说法对吗?3.在稀释醋酸溶液时,醋酸的电离平衡正向移动,溶液中所有微粒浓度都会减小。这种说法对 吗?4.在醋酸溶液中加入CH3COONa晶体,增大了CH3COO-浓度,醋酸电离平衡逆向移动,电离程 度减小;通入HCl气体,平衡也会逆向移动,电离程度也减小。这种说法对吗?
一语破的1.不对。溶液的导电能力的强弱不仅与电解质强弱有关,也与溶液中离子浓度及离子所带电 荷的多少有关,所以即使是强电解质溶液,如果离子浓度很小,导电能力也会很弱。2.不对。判断化合物是否是电解质,主要看其本身能否电离出离子,三氧化硫溶于水能导电,是因为三氧化硫与水反应生成的硫酸电离出离子,不是本身电离出离子,三氧化硫是非电解质。3.不对。稀释醋酸溶液时,由于体积增大,溶液中醋酸分子、氢离子和醋酸根离子的浓度都减 小,但由于水的离子积常数在温度一定时为定值,故氢氧根离子浓度会增大,所以并不是所有 微粒的浓度都减小。4.对。醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH CH3COO-+H+,加入CH3COONa晶体,溶液中c(CH3COO-)增大,醋酸的电离平衡逆向移动,所以醋酸的电离程度减小;通入HCl气体,c(H+)增
大,抑制醋酸电离,醋酸的电离程度减小。
2.注意事项电解质的强弱与溶液导电性、物质的溶解性无必然联系。某些难溶的盐如AgCl、CaCO3等, 溶于水的部分能完全电离,是强电解质;某些易溶的电解质如CH3COOH、NH3·H2O等在溶液 中电离程度较小,是弱电解质。
典例 下列关于醋酸性质的描述,不能证明它是弱电解质的是 ( )A.0.1 ml·L-1的醋酸溶液中H+浓度约为10-3 ml·L-1B.醋酸溶液中存在CH3COOH分子,pH<7C.20 mL pH=2的醋酸溶液与足量锌粉反应生成H2 224 mL(标准状况)D.5 mL 0.1 ml·L-1的醋酸溶液与5 mL 0.1 ml·L-1的KOH溶液恰好完全中和
解析：A项,根据溶液中c(H+)远小于c(CH3COOH)可知,醋酸在溶液中部分电离,属于弱电解 质;B项,醋酸溶液中存在CH3COOH分子,且pH<7,即CH3COOH在溶液中存在电离,但不能完全 电离,属于弱电解质;C项,20 mL pH=2的醋酸溶液中已经电离出的n(H+)=0.01 ml·L-1×0.02 L=2×10-4 ml,生成的氢气的物质的量为 =0.01 ml,需要消耗H+ 0.02 ml,大于溶液中最初电离出的n(H+),说明醋酸只能部分电离出H+,属于弱电解质;D项,醋酸与 KOH的物质的量相等,恰好完全反应,无法证明醋酸是弱电解质。
1.外界条件对电离平衡的影响(1)升高温度,电离平衡正向移动,因为电离一般是吸热过程。(2)降低弱电解质的浓度,电离平衡正向移动。(3)在弱电解质溶液中加入与弱电解质含有相同离子的强电解质时,电离平衡逆向移动。(4)加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时,电离平衡正向移动。
2.条件改变对醋酸电离平衡的影响和溶液中微粒浓度的变化
1.电离常数的影响因素电离常数由电解质本身的性质决定,外界条件也影响电离平衡常数的大小。(1)电离常数随温度变化而变化,但由于电离过程热效应较小,温度改变对电离常数影响不大, 其数量级一般不变,所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。(2)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关。同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离 常数不改变。2.判断弱酸(弱碱)的相对强弱电离常数越大,表示该弱电解质越易电离,所对应的弱酸(弱碱)的酸(碱)性越强。从Ka(Kb)的大 小,可以判断弱酸(弱碱)的相对强弱,例如弱酸的相对强弱:H2SO3(Ka1=1.5×10-2)>H3PO4(Ka1=7.5×10-3)>HF(Ka=3.53×10-4)>H2S(Ka1=9.1×10-8)。
3.多元弱酸溶液中的离子浓度大小比较多元弱酸分步电离,各步电离常数K1≫K2≫K3,酸性主要由第一步电离决定,第一步电离产生 的H+对第二步电离起抑制作用。如H3PO4分三步电离,第一步最强(Ka1=7.5×10-3),第二步较弱 (Ka2=6.2×10-8),第三步最弱(Ka3=2.2×10-13),则有c(H+)>c(H2P )>c(HP )>c(P )。4.弱电解质加水稀释时微粒浓度比值变化 加水稀释,溶液中弱电解质的离子和分子的浓度均减小,电离平衡常数不变,利用电离平 衡常数,可判断溶液中微粒浓度比值的变化。如0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液加水稀释时, = = ,由于c(H+)减小,Ka不变,则 增大。
5.判断电离平衡的移动方向如在一定浓度的CH3COOH溶液中Ka= ;稀释至两倍后,假设平衡不移动,则Qc= = Ka,Qc
思路点拨：本题可结合影响电离平衡移动的因素进行分析。分析微粒浓度比的变化一般可 将微粒浓度比转化为含平衡常数的表达式,转化为只含一个变量的式子。
解析： = ,若恒温,分析 的变化,只要分析c(CH3COO-)的变化。①加少量烧碱固体,OH-和H+反应,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,溶液中 减小,错误;②升高温度,促进CH3COOH电离,c(H+)增大,c(CH3COOH)减小,故 增大,正确;③加少量冰醋酸,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大, 减小,错误;④加水稀释,c(CH3COO-)减小, 增大,正确;⑤加少量醋酸钠固体,c(CH3COO-)增大, 减小,错误。
典例2 常温下,常见弱电解质的电离常数如表,下列说法正确的是 ( )
A.浓度均为0.1 ml·L-1 H2SO3和H2S溶液,后者酸性强 ml·L-1 HClO溶液中c(H+)约为1×10-4 ml·L-1(忽略水的电离)C.增大弱电解质浓度,上述弱酸的电离程度均增大D.将H2S通入少量NaHSO3中,发生反应的离子方程式:H2S+HS HS-+H2O+SO2
思路点拨：解答本题应理解电离平衡常数的意义,会利用相关公式进行计算,能利用“较强 酸制较弱酸”原理分析化学方程式的正误。
解析：Ka1(H2SO3)>Ka1(H2S),H2SO3酸性更强,A错误;HClO溶液中存在:HClO H++ClO-,Ka(HClO)= = ,c2(H+)≈0.25×4.0×10-8 ml2·L-2=10-8 ml2·L-2,故c(H+)约为1× 10-4 ml·L-1,B正确;增大弱电解质浓度,题述弱酸的电离程度均减小,C错误;H2S酸性弱于H2SO3,H2S+HS HS-+H2O+SO2不能发生,D错误。
1.KW=c(H+)·c(OH-),c(H+)、c(OH-)均表示溶液中H+、OH-的总物质的量浓度,但是一般情况下 有:(1)酸溶液中KW=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。(2)碱溶液中KW=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。(3)外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但由水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相 等。(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13 ml·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
2.外界条件的改变对水电离平衡的影响
1.在一定温度下,当弱电解质分子在水溶液中电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等,溶液中弱电解质分子和离子的浓度都不再发生变化,弱电解质的电离就达到了电离平衡 状态。2.影响弱电解质的电离平衡的外界因素:温度、浓度等。(详见定点2)3.书写弱电解质的电离方程式时用“ ”,如CH3COOH、NH3·H2O的电离方程式分别为CH3COOH CH3COO-+H+、NH3·H2O N +OH-。
1.电离平衡常数的定义 在一定温度下,当弱电解质达到电离平衡时,弱电解质电离出的各离子浓度幂之积与溶 液中未电离的分子浓度的比值,称为电离平衡常数,简称电离常数。电离平衡常数可表示弱电解质的电离程度。一定温度下,电离平衡常数越大,弱电解质的电 离程度越大。2.电离平衡常数的表达式一元弱酸HA的电离平衡常数的表达式为Ka= ;一元弱碱BOH的电离平衡常数的表达式为Kb= 。
α= ×100%弱电解质溶液浓度一定时,温度越高,电离度越大;温度越低,电离度越小。温度一定时,弱电解 质溶液的浓度越大,电离度越小;弱电解质溶液的浓度越小,电离度越大。
1.水的电离(1)水是一种极弱的电解质,可发生微弱的电离。(2)水的电离方程式为2H2O H3O++OH-,可简写为H2O H++OH-。2.水的离子积常数水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-),25 ℃时,KW=1.0×10-14,KW不仅适用于纯水也适用于稀的电解 质水溶液。KW只与温度有关,与溶液的浓度无关,升高温度,KW增大,降低温度,KW减小。
知识辨析1.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的强。这种说法对吗?2.三氧化硫溶于水能导电,所以三氧化硫是电解质。这种说法对吗?3.在稀释醋酸溶液时,醋酸的电离平衡正向移动,溶液中所有微粒浓度都会减小。这种说法对 吗?4.在醋酸溶液中加入CH3COONa晶体,增大了CH3COO-浓度,醋酸电离平衡逆向移动,电离程 度减小;通入HCl气体,平衡也会逆向移动,电离程度也减小。这种说法对吗?
一语破的1.不对。溶液的导电能力的强弱不仅与电解质强弱有关,也与溶液中离子浓度及离子所带电 荷的多少有关,所以即使是强电解质溶液,如果离子浓度很小,导电能力也会很弱。2.不对。判断化合物是否是电解质,主要看其本身能否电离出离子,三氧化硫溶于水能导电,是因为三氧化硫与水反应生成的硫酸电离出离子,不是本身电离出离子,三氧化硫是非电解质。3.不对。稀释醋酸溶液时,由于体积增大,溶液中醋酸分子、氢离子和醋酸根离子的浓度都减 小,但由于水的离子积常数在温度一定时为定值,故氢氧根离子浓度会增大,所以并不是所有 微粒的浓度都减小。4.对。醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH CH3COO-+H+,加入CH3COONa晶体,溶液中c(CH3COO-)增大,醋酸的电离平衡逆向移动,所以醋酸的电离程度减小;通入HCl气体,c(H+)增
大,抑制醋酸电离,醋酸的电离程度减小。
2.注意事项电解质的强弱与溶液导电性、物质的溶解性无必然联系。某些难溶的盐如AgCl、CaCO3等, 溶于水的部分能完全电离,是强电解质;某些易溶的电解质如CH3COOH、NH3·H2O等在溶液 中电离程度较小,是弱电解质。
典例 下列关于醋酸性质的描述,不能证明它是弱电解质的是 ( )A.0.1 ml·L-1的醋酸溶液中H+浓度约为10-3 ml·L-1B.醋酸溶液中存在CH3COOH分子,pH<7C.20 mL pH=2的醋酸溶液与足量锌粉反应生成H2 224 mL(标准状况)D.5 mL 0.1 ml·L-1的醋酸溶液与5 mL 0.1 ml·L-1的KOH溶液恰好完全中和
解析：A项,根据溶液中c(H+)远小于c(CH3COOH)可知,醋酸在溶液中部分电离,属于弱电解 质;B项,醋酸溶液中存在CH3COOH分子,且pH<7,即CH3COOH在溶液中存在电离,但不能完全 电离,属于弱电解质;C项,20 mL pH=2的醋酸溶液中已经电离出的n(H+)=0.01 ml·L-1×0.02 L=2×10-4 ml,生成的氢气的物质的量为 =0.01 ml,需要消耗H+ 0.02 ml,大于溶液中最初电离出的n(H+),说明醋酸只能部分电离出H+,属于弱电解质;D项,醋酸与 KOH的物质的量相等,恰好完全反应,无法证明醋酸是弱电解质。
1.外界条件对电离平衡的影响(1)升高温度,电离平衡正向移动,因为电离一般是吸热过程。(2)降低弱电解质的浓度,电离平衡正向移动。(3)在弱电解质溶液中加入与弱电解质含有相同离子的强电解质时,电离平衡逆向移动。(4)加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时,电离平衡正向移动。
2.条件改变对醋酸电离平衡的影响和溶液中微粒浓度的变化
1.电离常数的影响因素电离常数由电解质本身的性质决定,外界条件也影响电离平衡常数的大小。(1)电离常数随温度变化而变化,但由于电离过程热效应较小,温度改变对电离常数影响不大, 其数量级一般不变,所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。(2)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关。同一温度下,不论弱酸、弱碱的浓度如何变化,电离 常数不改变。2.判断弱酸(弱碱)的相对强弱电离常数越大,表示该弱电解质越易电离,所对应的弱酸(弱碱)的酸(碱)性越强。从Ka(Kb)的大 小,可以判断弱酸(弱碱)的相对强弱,例如弱酸的相对强弱:H2SO3(Ka1=1.5×10-2)>H3PO4(Ka1=7.5×10-3)>HF(Ka=3.53×10-4)>H2S(Ka1=9.1×10-8)。
3.多元弱酸溶液中的离子浓度大小比较多元弱酸分步电离,各步电离常数K1≫K2≫K3,酸性主要由第一步电离决定,第一步电离产生 的H+对第二步电离起抑制作用。如H3PO4分三步电离,第一步最强(Ka1=7.5×10-3),第二步较弱 (Ka2=6.2×10-8),第三步最弱(Ka3=2.2×10-13),则有c(H+)>c(H2P )>c(HP )>c(P )。4.弱电解质加水稀释时微粒浓度比值变化 加水稀释,溶液中弱电解质的离子和分子的浓度均减小,电离平衡常数不变,利用电离平 衡常数,可判断溶液中微粒浓度比值的变化。如0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液加水稀释时, = = ,由于c(H+)减小,Ka不变,则 增大。
5.判断电离平衡的移动方向如在一定浓度的CH3COOH溶液中Ka= ;稀释至两倍后,假设平衡不移动,则Qc= = Ka,Qc
思路点拨：本题可结合影响电离平衡移动的因素进行分析。分析微粒浓度比的变化一般可 将微粒浓度比转化为含平衡常数的表达式,转化为只含一个变量的式子。
解析： = ,若恒温,分析 的变化,只要分析c(CH3COO-)的变化。①加少量烧碱固体,OH-和H+反应,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,溶液中 减小,错误;②升高温度,促进CH3COOH电离,c(H+)增大,c(CH3COOH)减小,故 增大,正确;③加少量冰醋酸,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大, 减小,错误;④加水稀释,c(CH3COO-)减小, 增大,正确;⑤加少量醋酸钠固体,c(CH3COO-)增大, 减小,错误。
典例2 常温下,常见弱电解质的电离常数如表,下列说法正确的是 ( )
A.浓度均为0.1 ml·L-1 H2SO3和H2S溶液,后者酸性强 ml·L-1 HClO溶液中c(H+)约为1×10-4 ml·L-1(忽略水的电离)C.增大弱电解质浓度,上述弱酸的电离程度均增大D.将H2S通入少量NaHSO3中,发生反应的离子方程式:H2S+HS HS-+H2O+SO2
思路点拨：解答本题应理解电离平衡常数的意义,会利用相关公式进行计算,能利用“较强 酸制较弱酸”原理分析化学方程式的正误。
解析：Ka1(H2SO3)>Ka1(H2S),H2SO3酸性更强,A错误;HClO溶液中存在:HClO H++ClO-,Ka(HClO)= = ,c2(H+)≈0.25×4.0×10-8 ml2·L-2=10-8 ml2·L-2,故c(H+)约为1× 10-4 ml·L-1,B正确;增大弱电解质浓度,题述弱酸的电离程度均减小,C错误;H2S酸性弱于H2SO3,H2S+HS HS-+H2O+SO2不能发生,D错误。
1.KW=c(H+)·c(OH-),c(H+)、c(OH-)均表示溶液中H+、OH-的总物质的量浓度,但是一般情况下 有:(1)酸溶液中KW=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。(2)碱溶液中KW=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。(3)外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但由水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相 等。(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13 ml·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
2.外界条件的改变对水电离平衡的影响
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