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(共24张PPT)
专题3 水溶液中的离子反应
/ 电离平衡常数 强酸与弱酸的比较 /
学习目标
1. 了解电离平衡常数的含义。
2. 能利用电离平衡常数进行相关计算。
温故知新
1. 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。分别取1 mL 1 mol·L-1盐酸和1 mL 1 mol ·L-1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？
CH3COOH H+ + CH3COO
HCl == H+ + Cl-
c(酸)=c(H+)
强电解质
——完全电离
弱电解质
——部分电离
电解质
c(酸) c(H+)
mol·L-1
稀释前 1
稀释后 0.1 0.1
mol·L-1
稀释前 1
稀释后 0.1
课堂导入
初始浓度/mol·L-1 1.00 0.100
平衡浓度/mol·L-1
4.21×10-3 1.34×10-3
醋酸电离达到平衡时，实验测定的溶液中各种微粒的浓度如表所示。请你完成表格，并将你的结论与同学交流讨论。
1.00
4.21×10-3
0.100
1.34×10-3
1.77×10-5
1.80×10-5
0.421%
1.34%
≈
常数
一、电离平衡常数
1．定义
一定条件下，溶液中弱电解质达到电离平衡时，电离出的各种离子浓度的乘积与未电离的分子的浓度之比是一个常数，叫做电离平衡常数，简称电离常数，弱酸用Ka表示，弱碱用Kb表示。
2．表达式
(1)一元弱电解质
CH3COOH H+ + CH3COO
Ka ＝
H2CO3 H+ +
Ka1 =
H+ +
(2)多元弱电解质
Ka2 =
(3)一元弱碱
NH3·H2O + OH
Kb =
温故知新
2. 如何定量表示弱电解质电离程度的大小？
CH3COOH H+ + CH3COO
弱电解质存在电离平衡，电离程度可用平衡常数定量判断。
K ＝
一、电离平衡常数
v(电离)
v(结合)
v电离) = v(结合)
电离平衡状态
t
v
电离平衡常数是弱电解质发生电离过程中对其电离程度的定量表示，其本质就是化学平衡常数。无论在水溶液中或熔融状态下或非水溶剂中发生的电离平衡，均可用电离平衡常数(K)来表示。
一定温度下，每一种弱电解质都有自身所对应的电离平衡常数。电离平衡常数的大小与弱电解质本身的性质以及温度有关，而与弱电解质溶液的起始浓度无关。
一、电离平衡常数
电离度
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 称为电离度，用α表示。
相同温度下，等浓度的弱酸，电离度越大则电离常数越大，酸性越强。
α= —————————— ×100%
已电离的溶质分子数
原有溶质分子总数
——弱电解质电离程度相对大小的参数
一、电离平衡常数
例1. 乙酰水杨酸(俗称阿司匹林)是一种一元弱酸(用HA表示)。在一定温度下，0.10mol·L -1乙酰水杨酸水溶液中，乙酰水杨酸的电离度为5.7%，求该酸的电离平衡常数。
HA H+ + A
起始 /mol·L -1 0.10 0 0
电离 /mol·L -1
0.10× 5.7%
α =
0.10× 5.7%
0.10× 5.7%
平衡 /mol·L -1
0.10×(1- 5.7%)
0.10× 5.7%
0.10× 5.7%
9.43×10-2
5.7×10-3
5.7×10-3
Ka ＝
=
≈3.4×10-4
电离程度小
提升训练
1. 已知在25℃时，1 mol·L -1氨水中， NH3·H2O的电离度为0.42%，求NH3·H2O在该温度下的的电离平衡常数。
NH3·H2O + OH
起始 /mol·L -1 1 0 0
电离 /mol·L -1
1× 0.42%
平衡 /mol·L -1
1×(1- 0.42%)
1× 0.42%
1× 0.42%
1× 0.42%
1× 0.42%
0.9958
4.2×10-3
4.2×10-3
=
≈1.77×10-5
Kb =
电离程度小
一、电离平衡常数
3．影响因素
(1)内因：同一温度下，不同的弱电解质的电离常数不同，说明电离常数首先由物质的本身性质所决定。
弱电解质 电离常数　K
CH3COOH 1.8×10-5
H2CO3 Ka1 = 4.5 ×10-7 Ka2 = 4.7 ×10-11
HNO2 5.6×10-4
H2SO3 Ka1 = 1.4 ×10-2 Ka2 = 6.0 ×10-8
一、电离平衡常数
类比化学平衡常数，对于给定的化学反应，化学平衡常数的大小通常与温度相关。
电离常数大小受温度影响
推测
(2)外因：对于同一弱电解质，电离平衡常数只与温度有关，由于电离为吸热过程，所以电离平衡常数随温度升高而增大。
3．影响因素
一、电离平衡常数
温度 20 ℃ 24 ℃
pH 3.05 3.03
【实验验证】pH计测定不同温度下0.05 mol·L -1醋酸的pH，实验结果如下
分子变大
分母变小
Ka ＝
升高温度电离平衡正向移动
电离常数大小受温度影响
证实
二、电离常数的应用
1. 相同温度下，比较弱电解质的相对强弱
弱电解质 电离常数　K
CH3COOH 1.75× 10-5
HNO2 5.6× 10-4
例2. 25 ℃时，已知CH3COOH、HNO2的电离常数，请判断这两种酸的酸性由强到弱的顺序为：_____________________________
电离程度越大，K就越大，酸性就越强
弱电解质的性质：
HNO2>CH3COOH
提升训练
2. 已知25 ℃时，已知CH3COOH、H2C2O4、 H3PO4、HF的电离常数，请判断这几种酸的酸性由强到弱的顺序为_____________________________
弱电解质 电离常数　K
CH3COOH 1.8×10-5
H2C2O4 Ka1 = 5.9 ×10-2 Ka2 = 6.4×10-5
H3PO4 Ka1 = 7.5×10-3 Ka2 = 6.2×10-8 Ka3 = 2.2×10-13
HF 6.3×10-4
通常多元弱酸的K1>>K2>>K3……
比较多元弱酸的酸性，主要考虑第一步电离
H2C2O4 > H3PO4 >HF>CH3COOH
1. 除了根据K值，还可以怎样比较酸性强弱关系？
向盛有2 mL 0.1 mol·L -1醋酸的试管中加入等浓度 Na2CO3溶液，观察现象。
2. 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？
证明酸性强弱的方法：
①理论方法：电离常数大的酸性强
②实验方法：相对强的制出相对弱的
2CH3COOH + Na2CO3 == 2CH3COONa + H2O + CO2↑
交流讨论
交流讨论
3. 为什么通常需要相对强酸提供H+？
外加酸酸性越强，K越大，反应越有利
CH3COOH + CH3COO +
=
K =
=
二、电离常数的应用
2. 判断电离平衡移动方向。
例3. (1)若将0.1 mol·L-1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.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：
2.借助电离常数进行判断
CH3COOH H+ + CH3COO
Ka ＝
Q ＝
＝
<
加水稀释，电离平衡向电离的方向移动
二、电离常数的应用
(2)将1 mL 1 mol ·L-1醋酸加水稀释到10 mL，请计算稀释后溶液中氢离子的浓度。 (已知25 ℃时：CH3COOH电离常数Ka＝1.8×10 5)
CH3COOH H+ + CH3COO
起始/mol·L -1 1 0 0
平衡 /mol·L -1
3. 计算微粒的浓度。
电离 /mol·L -1
x
1－x
x
x
x
x
Ka ＝
x ≈ 4.24×10-3 mol ·L -1
批判性思维
1. 醋酸是一种弱酸，在水溶液中存在着电离平衡，若向醋酸酸溶液中加水进行稀释，电离平衡会发生怎样的移动？为什么？
2. 下图是用电导率传感器测得的20 mL冰醋酸加水稀释过程中溶液的电导率变化曲线，发现在稀释过程中电导率出现先增大后减小的现象，请你尝试解释原因。
最高点：达到平衡
★
电离平衡移动
CH3COOH H+ + CH3COO
只有CH3COOH
0 20 40 60 80 100 120 140 160
体积/mL
2000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
电导率/（S·m-1）
建立电离平衡
三、强酸与弱酸的比较
　均为 1 mol·L-1 体积为 V L的HCl、CH3COOH
比较内容 强酸 弱酸
本质区别
溶液中溶质粒子
c(H+)
导电能力
与Na2CO3反应速率
与足量Zn反应耗酸量 升温c(H+)变化 (溶质不考虑挥发)
加水稀释到10V的pH
H+、Cl
H+ 、CH3COO 、CH3COOH(主要)
1 mol·L-1
1 mol·L-1
弱
强
HCl == H+＋Cl
快
慢
不变
增大
1
>1
相等
CH3COOH H+ + CH3COO
课堂总结
认识电离平衡的基本角度
宏观层面
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
物质
反应
平衡
提升训练
1. c(H＋)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，则下列说法正确的是
A.反应开始时的速率：甲>乙
B.反应结束时的c(H＋)：甲＝乙
C.反应开始时的酸的物质的量浓度：甲＝乙
D.反应所需时间：甲>乙
D
提升训练
2.下列曲线中，可以描述乙酸(甲，Ka＝1.8×10－5)和一氯乙酸(乙，Ka＝1.4×10－3)在水中的电离程度和浓度关系的是
B

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