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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第一节 电离平衡
第二课时 电离平衡常数
课前导入
蚊虫叮咬人时，常向人体血液中注入一种含有蚁酸（即甲酸，HCOOH)的液体。
从电离平衡的角度分析皮肤被蚂蚁、毛虫叮咬后出现红胂的原因。
已知人体血液中存在如下平衡：
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
影响电离平衡的因素
H+与CH3COO-会结合生成醋酸吗？
常温下，向0.1mol/LCH3COOH溶液中不断加入中性的CH3COONH4固体，用pH传感器测量溶液的pH的变化，实时呈现pH随时间变化的图像
加入CH3COONH4（s）
pH随着中性CH3COONH4固体的增加而不断增大
最后趋于平稳
CH3COO-+H+ CH3COOH
结合
影响电离平衡的因素
回顾一下
影响化学平衡的因素有哪些
平衡移动方向有什么规律呢
水溶液中的离子反应是化学反应中一种常见的、典型的反应体系。故化学平衡的一般原理同样适用于弱电解质的电离平衡
平衡移动遵循勒夏特列原理:改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能减弱这种改变的方向移动。
因素：温度、浓度、压强
影响电离平衡的因素
类比分析：
影响弱电解质电离平衡的因素有哪些
电离平衡移动方向又有什么规律呢
同样的，电离平衡移动也遵循勒夏特列原理
影响因素 平衡移动方向
温度
浓度
影响因素：温度、浓度、压强
升温电离平衡向吸热方向移动
增大某粒子浓度电离平衡向该粒子浓度减小的方向移动
×
影响电离平衡的因素
改变 条件 电离平衡移动方向 C(H+) C(Ac-) C(HAc) 导电能力 电离程度
(电离度)
通HCl气体
加NaOH(s)
加NaAc(s)
加冰醋酸
加Na2CO3
逆向
增大
减小
正向
减小
增大
减小
逆向
减小
增大
增大
增大
减小
增大
减小
增大
增大
减小
正向
增大
对0.1mol/L的CH3COOH溶液进行下列操作，请判断填空
正向
减小
减小
增强
增大
增大
增强
增强
增强
增强
影响电离平衡的因素
通常电解质越弱电离程度越小。
内因：
①温度
②浓度
③其他因素
外因：
电离平衡是动态平衡，遵循勒夏特列原理
特别说明：电离程度相当于化学反应中反应物的转化率
已电离弱电解质分子数
原弱电解质分子数
×100%
电离度 =
已电离的溶质浓度
溶质的初始浓度
= ————————×100%
影响电离平衡的因素
①加水稀释：平衡向右移动，电离程度增大。（越稀越电离）
②增大弱电解质浓度:平衡向右移动，电离程度减小；（越稀越电离）
③同离子效应：在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的
强电解质，使电离平衡逆向移动。（同粒抑电离）
④化学反应：在弱电解质溶液中加入能与弱电解质电离出的某种离子
反应的物质时，使电离平衡正向移动。（反应促电离）
（1）浓度的影响：
影响电离平衡的因素
【结论】由于电离过程吸热，升高温度，电离平衡向电离的方向移动，电离程度增大； 降低温度，电离平衡逆向移动，电离程度减小。
CH3COOH CH3COO- + H+
【思考】c(CH3COO-)和c(H+)怎样变化？
增大
△H>0
“越热越电离”
【特别注意】易挥发或易分解的弱电解质的电离平衡，温度过高，使分子浓度减小，平衡向逆向移动。
（2）温度的影响：
影响电离平衡的因素
CO2、H2CO3？
思考：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。
已知人体血液中存在如下平衡：
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
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。
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。
影响电离平衡的因素
分析问题的化学本质
直接吸入大量CO2合理吗？
需要控制条件，使上述平衡正向移动
【思考】出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？
可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度
严重时需及时就医
会窒息
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
电离平衡常数
定义：对一元弱酸或者一元弱碱来说，在一定条件下，弱电解质的电离达到平衡时，溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积，与溶液中未电离分子的浓度之比是个常数，这个常数称为电离平衡常数，简称电离常数。
弱酸、弱碱的电离常数通常分别用Ka、 Kb表示。
一、电离平衡常数的概念与表达式
电离平衡常数
一、电离平衡常数的概念与表达式
多元弱酸的电离是分步进行的，所以酸的元数是多少，就有几个电离常数。多元弱酸电离常数依次称为Ka1、Ka2……
例1：H2CO3是二元弱酸，其电离方程式和电离常数分别为：
＝4.5×10－7
c(H＋)·c(HCO3－)
c(H2CO3)
Ka1＝
H2CO3 H＋＋HCO3－
＝4.7×10－11
c(H＋)·c(CO32－)
c(HCO3－)
Ka2＝
HCO3－ H＋＋CO32－
Ka1 Ka2，因此计算多元弱酸溶液的c(H＋)时，通常只考虑第一步电离。
电离平衡常数
二、电离平衡常数的意义
结论：一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸性（或碱性）越强。
CH3COOH H2CO3 H2S
K=1.8×10-5 K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 K1=9.1×10-8
K2=1.1×10-12
酸性：CH3COOH＞H2CO3＞H2S＞HCO3-＞HS
电离平衡常数表示弱电解质的电离能力。
1
2
3
4
5
电离平衡常数
三、电离平衡常数的影响因素
【思考】对比如下数据，电离平衡常数受哪些因素的影响？
表1：25℃ 几种弱酸的 Ka
表2：不同温度下CH3COOH的 Ka
温度 Ka
0℃ 1.66×10-5
10℃ 1.73×10-5
25℃ 1.75×10-5
弱电解质 Ka
HF 6.3×10-4
CH3COOH 1.75×10-5
HCN 6.2×10-10
相同温度下，Ka 越大，弱酸越易电离，电离程度越大，酸性越强。
(2)外因：温度；升高温度，电离常数 K 增大。
(1)内因：弱酸的自身性质决定。
电离平衡常数
实验现象：醋酸与Na2CO3溶液混合放出无色无味气体
实验;向盛有0.1 mol/L醋酸溶液中滴加等浓度Na2CO3溶液，观察现象。
醋酸 碳酸
K a 1.75×10-5 4.45×10-7（Ka1）
4.7×10-11（Ka2）
推断：酸性：醋酸>碳酸
观察Ka：醋酸>碳酸
得出结论：在相同温度下，电离常数越大，表示该弱电解质越易电离，酸（碱）性越强
【思考】电离常数的大小与弱电解质本身的强弱有何关系呢？
电离平衡常数
判断复分解反应能否发生，以及确定产物
酸性：HCOOH ＞ HCN
HCOOH＋NaCN===HCN＋HCOONa
【例题】 已知：Ka(HCOOH)＝1.77×10－4 mol·L－1
Ka(HCN)＝4.9×10－10 mol·L－1
HCOONa 与 HCN不反应
问下列反应是否能发生，若能发生请写出化学方程式：
（1）HCOOH与NaCN溶液：
（2）HCOONa 与 HCN溶液：
强酸制弱酸——弱酸与盐溶液的反应规律
四、电离平衡常数的应用
电离平衡常数
比较溶液中离子浓度的大小
【例题】已知：磷酸存在的三步电离，这三步的电离常数大小进行比较，
第一步K1 ＞ 第二步K2 ＞ 第三步K3
C(H+) c(H2PO4-) c(HPO42-) c(PO43- ) c(OH-)
离子浓度：
>
>
>
>
电离平衡常数
一般弱酸的电离常数越小，酸性越弱，弱酸根离子结合氢离子的能力就越强。
酸性 ：
CH3COOH＞H2CO3＞
CH3COO- _____ HCO3- _____ CO32-
＜
＜
结合H+能力：
判断离子结合质子的能力
【例】CH3COOH溶液加水稀释，
c(H+)减小，Ka不变，则 增大。
判断浓度比
电离平衡常数
五、电离平衡常数的计算
【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(NH3·H2O)
＝(0.2－1.7×10－3)mol·L－1
≈0.2mol·L－1
Kb＝
c(NH4＋)·c(OH－)
c(NH3·H2O)
＝
(1.7×10－3)·(1.7×10－3)
0.2
≈1.4×10－5
（1）K值的计算
电离平衡常数
（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(CH3COOH)＝(0.2 x) mol·L 1 ≈ 0.2 mol·L 1
c(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)
电离平衡常数
（3）电离度的计算
【例】在某温度，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NH3·H2O的电离度？
电离度：实际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＝
1.7×10 3×V(溶液)
0.2×V(溶液)
×100%
＝
0.85%
已电离弱电解质分子数
原弱电解质分子数
×100%
电离度 =
已电离的溶质浓度
溶质的初始浓度
= ————————×100%
电离平衡常数
HCOOH CH3COOH H2CO3
HCO3-
K a（25℃） 1.8×10-4 1.75×10-5 4.5×10-7 4.7×10-11
【思考】现在同学们知道课前提出的2个有关蚁酸的问题的答案了么
①如何比较相同温度、相同浓度甲酸与醋酸、碳酸的酸性强弱？
查阅课本 附录Ⅱ
比较酸性强弱看K a 大小、K a 越大酸性越强
Na2CO3+2HCOOH=2HCOONa+H2O+CO2↑
②被蚊子叮咬后 涂抹苏打水发生了什么化学反应呢？
由于K a：HCOOH>H2CO3
总结归纳
弱电解质的电离
影响电离平衡的因素
电离平衡常数
外因（温度、浓度）
表达式
影响因素
应用
意义
计算
内因
随堂训练
1、下列关于电离常数的说法正确的是(　　)
A．电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大
B．CH3COOH的电离常数表达式为Ka＝CH3COO－(CH3COOH)
C. 向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体，电离常数减小D．电离常数只与温度有关，与弱电解质浓度无关
D
随堂训练
2.下表是常温下某些一元弱酸的电离常数：

则0.1 mol/L的下列溶液中，c(H＋)最大的是(　　)
A．HCN　　　　　　　　 B．HF
C．CH3COOH D．HNO2
弱酸 HCN HF CH3COOH HNO2
电离常数 6.2×10－10 6.8×10－4 1.8×10－5 6.4×10－6
B
随堂训练
3．在氨水中存在下列电离平衡：NH3·H2O NH4＋＋OH－，下列情况能引起电离平衡向正向移动的有(　　)
①加NH4Cl固体　②加NaOH溶液　③通HCl
④加CH3COOH溶液　⑤加水　⑥加压
A．①③⑤　　　B．①④⑥ C．③④⑤ D．①②④
C
随堂训练
4、在一定温度下，冰醋酸加水溶解并不断稀释过程中，溶液导电能力与加
入水的体积有如下变化关系：试回答：
⑴ “0”点导电能力为0的理由是: 。　　　　　　　　　　　　　
⑵ a、b、c三点对应溶液的pH值由大到小的顺序是： 。　　　　　　
⑶ a、b、c三点中电离程度最大的是 。
电离平衡常数的关系 。
⑷若使c点溶液中c(Ac-)、PH值均增大，可采取的措施
有: 。
冰醋酸中只存在醋酸分子,无离子
a﹥c﹥b
C
相等
①加碱②加碳酸钠③加镁或锌
非常感谢您的观看

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