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第三章　水溶液中的离子反应与平衡
第一节 第2课时　电离常数
第1节 电离平衡
第3课时 电离平衡常数
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，为什么不用醋酸呢？
已知：尿垢的主要成分是磷酸钙
化学与生活
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：
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。
分析问题的化学本质，
出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？
【想一想】分别取1 mL 2 mol/L 醋酸和1 mL 2 mol/L 磷酸，请写出它们的电离方程式，对比它们的酸性强弱？
H2PO4- H+ + HPO42
H3PO4 H+ + H2PO4
CH3COOH H+ + CH3COO
HPO42- H+ + PO43
CH3COOH，H3PO4都是部分电离,如何定量比较它们的酸性强弱呢？（电离程度）
任务一、电离平衡常数的表达式及概念
通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离常数。
一水合氨的电离常数表达式
Kb＝
c(NH )·c(OH )
c(NH3·H2O)
+
4
NH3·H2O NH4++ OH
醋酸的电离常数表达式
Ka＝
c(CH3COO )·c(H+)
c(CH3COOH)
CH3COOH H+ + CH3COO
1、定义：一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的浓度乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数，这个常数成为电离平衡常数
电离平衡常数
多元弱酸或多元弱碱在水中的电离是分步的。
H2CO3 H+ + HCO3-
HCO3- H+ + CO32-
H2CO3是二元弱酸，H2CO3的电离方程式为：
多元弱酸或多元弱碱每步都有电离常数，通常用Ka1、Ka2 或Kb1、Kb2 区分。
＝4.4×10－7
c(H+)·c(HCO )
c(H2CO3)
Ka1 ＝

3
＝4.7×10－11
c(H+)·c(CO )
c(HCO )
Ka2 ＝
2
3

3
多元弱酸弱碱的各级电离常数逐渐减小，第一步电离为主
（分步进行，一步定性）
Ka1 》Ka2 》Ka3 ……
（表达式中浓度指该粒子的总浓度）
【练习1】请写出HClO、NH3·H2O 、H2CO3、Fe(OH)3在水溶液中的电离方程式，同时写出电离平衡常数表达式。
HClO 　 H++ClO－
NH3·H2O 　NH4++OH－
H2CO3 H++HCO3－
HCO3－ H++CO32－
Fe(OH)3 Fe3++3OH－
【例1】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）。
【解】NH3·H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：
NH3·H2O NH4＋＋OH－
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
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
【答】该温度下NH3·H2O的电离常数约为1.4×10－5。
【说一说】类比化学平衡常数，对于给定的电解质，电离平衡常数大小与什么因素相关。
任务二　 影响电离平衡常数的因素
温度 20 ℃ 24 ℃
pH 3.05 3.03
【看一看】 pH计测定不同温度下0.05 mol/L 醋酸的pH，实验结果如下表：
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
温度，电解质本身
证实
K随温度变化不大，室温时不考虑温度对K的影响
任务三　电离平衡常数的应用
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
注意：电离常数大小的比较需在同一温度下进行。
酸性：HF＞HNO2＞HClO
【思考1】K值相对大小与弱酸的相对强弱有何关系？
Ka＝
c (H＋)·c( A－)
c(HA)
已电离弱电解质分子数
原弱电解质分子数
×100%
实验结论：
查阅教科书附录II
CH3COOH Ka＝1.75×10 5（25 ℃）
H2CO3 Ka1＝4.5×10 7（25 ℃）
1
【实验3-2】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。
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Ka1 的大小？
实验分析——弱酸的相对强弱与电离常数的关系
结论：较强的酸制较弱的酸
CH3COOH H+ + CH3COO
H3PO4 H+ + H2PO4
Ka＝
c(CH3COO )·c(H+)
c(CH3COOH)
Ka＝
c(H2PO4-)·c(H+)
c(H3PO4)
K a =1.75X10-5
K a1 =6.9X10-3
由于K a问题：醋酸的腐蚀性比盐酸的小，为什么不用醋酸除尿垢（主要成分是磷酸钙）呢？
（2）判断电离平衡移动的方向
Ka＝
c (H＋)·c( A－)
c(HA)
Qc＜K ，反应向正方向进行
Qc＝K ，反应处于平衡状态
Qc＞K ，反应向逆方向进行
Qc＝
c (H＋)·c( A－)
c(HA)
已知某时刻浓度商
学习任务三 　电离常数的应用
【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一半 ，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？
加水稀释，电离平衡向电离的方向移动
CH3COOH CH3COO + H+
Q ＝
c(H+)
2
·
c(CH3COO )
2
c(CH3COOH)
2
＝
Ka
2
＜ Ka
Ka＝
c(CH3COO )·c(H+)
c(CH3COOH)
学习任务四　电离常数的应用
Ka＝
c (H＋)·c( A－)
c(HA)
链接生活：
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，进而刺激人体产生组胺引起过敏反应（痒）。有经验的老人说涂抹苏打水可缓解红肿，减少瘙痒，这有科学道理吗？
1、下表是几种弱酸在常温下的电离平街常数：
D
CH3COOH H2CO3 H2S H3PO4
1.8×10-5 Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11 Ka1=9.1×10-8
Ka2=1.1×10-12 Ka1=7.5×10-3
Ka2=6.2×10-8
Ka3=2.2×10-13
则下列说法中不正确的是
A．碳酸的酸性强于氢硫酸
B．多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定
C．常温下，加水稀释醋酸， 增大
D．向弱酸溶液中加少量NaOH溶液，电离平衡常数不变
学以致用
【解析】设电离平衡时H＋物质的量浓度为x
0.010
0
0
x
x
x
＝
CH3COOH CH3COO－＋H＋
C(起始)
C(变)
0.010-x
x
x
C(平衡)
因醋酸的电离程度很小，故0.010-x≈0.010
即 x2/0.010=1.75×10－5
x=4.18×10-4mol/L
K＝
=1.75×10－5
x2
0.010-x
c(H＋) ·c(CH3COO－)
c(CH3COOH)
2、已知25℃下，醋酸溶液的电离平衡常数K=1.75×10－5
若醋酸的起始浓度为0.010mol/L，平衡时氢离子浓度c(H＋)是 . （提示：醋酸的电离常数很小，平衡时的c(CH3COOH)可近似视为仍等于0.010mol/L。）
学以致用
3.已知：H2S： K1＝1.3×10－7 K2＝7.1×10－15
H2CO3： K1＝4.3×10－7 K2＝5.6×10－11
含H2S尾气用足量的Na2CO3溶液来吸收。
写出离子反应方程式。____________
H2S + CO32－ = HS－+ HCO3－
4、已知25 ℃时，电离平衡常数,
回答下列问题：
（1）下列四种物质电离出质子的能力由大到小的顺序是_（1）c＞d＞b＞a
_______(填标号)。
a．HCO3- b．HClO c．CH3COOH d．H2CO3
（2）下列反应不能发生的是___CD________。
化学式 CH3COOH H2CO3 HClO
电离平衡常数 1.8×10-5 K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 3.0×10-8
（3）用蒸馏水稀释0.10 mol·L-1的醋酸，则下列各式表示的数值随水量的增加而增大的__B。
5、高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离平衡常数：
从以上表格中判断以下说法中不正确的是( )
A.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为：H2SO4 = 2 H++ SO42-
D.水对于这四种酸的强弱没有区分能力，但醋酸可以区别这四种酸的强弱
C
【小结】
（1）比较弱酸（碱）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
影响因素
表达式
电离常数
应用
（1）温度（2）内因
K越大，电离的程度越大
意义：
（4）比较微粒浓度比值的变化

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