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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
课时2 电离平衡常数
课堂导入
电离平衡属于化学平衡状态，是否存在着化学平衡常数，又该如何表示呢？
CH3COOH CH3COO- + H+
课堂学习
电离平衡常数
电离平衡常数：对一元弱酸或一元弱碱来说，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一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数。
一元弱酸(HA)的电离平衡常数
HA H+ + A-
一元弱碱(BOH)的电离平衡常数
BOH B+ + OH-
通常用Ka、Kb 分别表示弱酸、弱碱的电离平衡常数。
写出醋酸分子与一水合氨分子的电离方程式，表示出两种物质的电离平衡常数。
课堂学习
电离平衡常数
在某温度时，在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，已经电离的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/(mol·L-1) 0.2 0 0
变化浓度/(mol·L-1) 0.0017 0.0017 0.0017
平衡浓度/(mol·L-1) 0.2 0.0017 0.0017
课堂学习
电离平衡常数
分析不同温度下0.05 mol/L 醋酸的pH的大小，你有什么发现？
升高温度，pH减小，即溶液中氢离子浓度增大，电离平衡正向移动。
结论：电离常数大小受温度影响，温度越高，电离常数越大。
注意事项：
电离常数与温度有关，但随温度变化不大，如CH3COOH在25℃时的Ka = 1.75 × 10-5，0℃时Ka = 1.65 × 10-5，所以室温时可以不考虑温度对电离常数的影响。
课堂学习
电离平衡常数
分析相同温度下(25℃)各一元弱酸的电离常数，你有什么发现？
结论：
在相同温度下，不同弱电解质的电离常数不同，且均首先由弱电解质的性质决定。
课堂学习
电离平衡常数
分析相同温度下(25℃)各一元弱酸的电离常数，你有什么发现？
结论：
比较多元弱酸的各步电离常数可以发现， Ka1 > Ka2 > Ka3，当 Ka1>>Ka2时，计算多元弱酸中的 c(H+)，或比较多元弱酸酸性的相对强弱时，通常只考虑第一步电离。
课堂学习
电离平衡常数
分析下表各弱酸的电离常数的数据，思考其可以有哪些应用？
比较溶液中离子浓度的大小比较：
同浓度的酸溶液中，草酸氢离子浓度最大，氢硫酸氢离子浓度最小；
磷酸溶液中，c(H+) > c(H2PO4-) > c(HPO42-) > c(PO43-) > c(OH-)。
课堂学习
电离平衡常数
分析下表各弱酸的电离常数的数据，思考其可以有哪些应用？
酸性：HCOOH ＞ HNO2 ＞ HF ＞ CH3COOH ＞ HClO ＞ HCN
判断弱酸(弱碱)的相对强弱：
在同一条件下，电离常数越大，酸性(碱性)越强。
课堂学习
电离平衡常数
分析下表各弱酸的电离常数的数据，思考其可以有哪些应用？
酸性：HCOOH ＞ HNO2 ＞ HF ＞ CH3COOH ＞ HClO ＞ HCN
比较离子结合质子的能力大小：
一般弱酸的电离常数越小，电离程度越弱，弱酸的酸性越弱，此时弱酸根离子结合氢离子的能力就越强。
强酸制弱酸的原理
课堂学习
电离平衡常数
实验设计：向盛有2 mL 1 mol/L 醋酸的试管中滴加1 mol/L Na2CO3溶液，观察现象。你能否由此推测Ka(CH3COOH)与Ka1(H2CO3)的大小关系？
实验现象：生成大量气泡
实验原理：
2CH3COOH + Na2CO3 = 2CH3COONa + CO2↑ + H2O
酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3
电离常数大小：Ka(CH3COOH) ＞ Ka1(H2CO3)
课堂学习
电离平衡常数
弱酸可以制强酸吗，若可以，请举例说明，并分析反应发生的原因。
生成难溶于酸的沉淀：
H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4
H2S + 2AgF = Ag2S↓ + 2HF
生成易挥发性的酸：
H3PO4(浓) + NaCl (s) = NaH2PO4 + HCl(g)
发生氧化还原反应：
H2S + Br2 = 2HBr + S↓
H2SO3 + Cl2 + H2O = H2SO4 + 2HCl
生成稳定的配合物：
HF + BF3 = H[BF4]
课堂学习
电离平衡常数
根据电离平衡常数，可以计算弱酸弱碱溶液中的H+、OH-的浓度。
电离常数与电离程度的联系和区别
(1)计算方法不同；
(2)影响因素不同，电离度与温度、浓度等有关系，电离常数只与温度有关系；
(3)意义相同，都表示弱电解质的电离程度相对大小和酸性相对强弱。
课堂学习
强酸弱酸的比较
向两个锥形瓶中各加入0.05g镁条，塞紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2 mL 2 mol/L 盐酸、2 mL 2 mol/L醋酸，测得锥形瓶内的压强随时间的变化如图所示。
请回答下列问题：
(1)两反应的速率及其变化有什么特点？
(2)反应结束时，两个锥形瓶内气体的压强基本相等，由此你能得出什么结论？
反应速率都是先快后慢，镁条与盐酸的反应速率比镁条与醋酸的反应速率要快。
镁条和盐酸与镁条和醋酸最终反应结束时，产生氢气的体积是相同的。
课堂学习
强酸弱酸的比较
同浓度同体积强酸弱酸与金属反应图像、稀释图像
①盐酸：c(H+)大、pH小，开始与金属反应的速率大；
②醋酸：c(H+)小、pH大，开始与金属反应的速率小；
③盐酸和醋酸溶液中和碱的能力相同，与足量活泼金属反应产生H2的量相等。
加水稀释相同的倍数醋酸溶液的pH大；
加水稀释到相同的pH盐酸加入的水多。
课堂学习
强酸弱酸的比较
同pH同体积强酸弱酸与金属反应图像、稀释图像
①盐酸：c(盐酸)小，中和碱的能力小，与足量活泼金属反应产生H2的量少；
②醋酸：c(醋酸)大，中和碱的能力大，与足量活泼金属反应产生H2的量多；
③盐酸和醋酸溶液中的c(H+)相等，开始与活泼金属反应产生H2的速率相等。
加水稀释相同的倍数盐酸的pH大；加水稀释到相同的pH醋酸溶液加入的水多。
已知室温时，0.1mol·L-1某一元酸HA在水中有0.2%发生电离。下列叙述错误的 (　　)
A.升高温度，溶液的酸性增强
B.该溶液的c(H+)是2×10-4 mol·L-1
C.该一元酸的电离平衡常数约为1×10-7
D.向一元酸HA的溶液中，加水稀释，HA的电离平衡正向移动，但c(H+)减小
课堂巩固
C
常温下，三种一元酸的电离平衡常数如下表，下列说法正确的是 (　　)
A.三种酸的酸性强弱:HCN > CH3COOH > H3PO2
B.反应H3PO2 + CH3COO- = CH3COOH + H2PO2-能够发生
C.由电离常数可以判断，H3PO2属于强酸，HCN和CH3COOH属于弱酸
D.等物质的量浓度、等体积的三种酸溶液，与足量锌粉反应，H3PO2产生H2最多
课堂巩固
B
酸 HCN CH3COOH H3PO2
电离常数 5×10-10 1.75×10-5 5.9×10-2
课堂小结

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