2017高中同步化学课件(鲁科版选修4)第3章物质在水溶液中的行为第2节第1课时

第3章物质在水溶液中的行为第2节弱电解质的电离盐类的水解第1课时弱电解质的电离平衡第3章物质在水溶液中的行为1.知道电离平衡常数的含义，理解弱电解质的电离平衡。2.能利用平衡理论描述弱电解质在水溶液中的电离平衡。3．能说明温度、浓度、外加物质对电离平衡的影响。知识点一弱电解质的电离平衡常数阅读教材P79～P81，思考并填空。1．电离平衡在一定条件(如温度、浓度)下，当电解质分子电离出离子的速率和离子结合成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫做电离平衡。2．电离平衡常数(1)概念在一定条件下达到□1________时，弱电解质电离形成的各种□2________的浓度的□3________与溶液中未电离的□4________的浓度之比。电离平衡常数简称电离常数。(2)影响因素电离常数服从化学平衡常数的一般规律，它只与□5____有关，由于电离过程是□6____过程，升温，K值□7____。电离平衡离子乘积分子温度吸热增大(3)应用电离常数表征了弱电解质的□8________，根据相同温度下电离常数的大小可以判断弱电解质电离能力的□9________。K越大，表示弱电解质的电离程度□10____，弱酸的酸性或弱碱的碱性相对□11____。电离能力相对强弱越大越强(4)表示方法①一元弱酸在水中的电离常数：Ka例如：CH3COOHCH3COO－＋H＋，Ka＝□12________________。②一元弱碱在水中的电离常数：Kb例如：NH3·H2ONH＋4＋OH－，Kb＝□13________________。[CH3COO－][H＋][CH3COOH][NH＋4][OH－][NH3·H2O]③多元弱酸是分步电离的，每步各有其电离常数。如H3PO4(写电离方程式)：□14____________________，Ka1＝7.1×10－3mol·L－1；□15____________________，Ka2＝6.2×10－8mol·L－1；□16____________________，Ka3＝4.5×10－13mol·L－1。H3PO4H＋＋H2PO－4H2PO－4H＋＋HPO2－4HPO2－4H＋＋PO3－41．判断正误(1)电离平衡右移，电离常数一定增大。()(2)H2CO3的电离常数表达式：Ka＝[H＋]2[CO2－3][H2CO3]。()(3)电离常数可以表示弱电解质的相对强弱。()(4)电离常数随着弱电解质的浓度增大而增大。()(5)电离常数只与温度有关，与浓度无关。()(6)电离常数大的酸溶液中的[H＋]一定比电离常数小的酸溶液中的[H＋]大。()×√××√×2．已知常温下，HCNH＋＋CN－K(HCN)＝6.2×10－10mol·L－1HFH＋＋F－K(HF)＝6.8×10－4mol·L－1CH3COOHH＋＋CH3COO－K(CH3COOH)＝1.7×10－5mol·L－1由电离平衡常数的大小可知，酸性强弱的顺序为()A．HCN＞HF＞CH3COOHB．HF＞HCN＞CH3COOHC．HF＞CH3COOH＞HCND．CH3COOH＞HF＞HCNC解析：电离常数越大，说明弱酸的电离程度越大，酸性越强。3．0.1mol·L－1醋酸溶液中，存在电离平衡CH3COOHH＋＋CH3COO－。经测定溶液中[CH3COO－]为1.4×10－3mol·L－1，此温度下醋酸的电离常数Ka＝________________，温度升高Ka将________(填“变大”“不变”或“变小”)。解析：由CH3COOHCH3COO－＋H＋可知[H＋]＝1.4×10－3mol·L－1，则Ka＝[H＋][CH3COO－][CH3COOH]＝（1.4×10－3mol·L－1）20.1mol·L－1－1.4×10－3mol·L－1＝1.99×10－5mol·L－1；升高温度，促进醋酸的电离，Ka变大。1.99×10－5mol·L－1变大1．电离常数的应用(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解(见第2课时盐类的水解)程度越小，碱性(或酸性)越弱。(3)判断复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”规律。(4)判断微粒浓度比值的变化。弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化，但电离常数不变，考题中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。例如：0.1mol·L－1CH3COOH溶液中加水稀释，[CH3COO－][CH3COOH]＝[CH3COO－][H＋][CH3COOH][H＋]＝Ka[H＋]，加水稀释时，[H＋]减小，K值不变，则[CH3COO－][CH3COOH]增大。2．电离常数的相关计算解题模式：“三段式”，利用始态、变化、终态进行求解，如CH3COOHCH3COO－＋H＋始态：amol·L－100变化：xmol·L－1xmol·L－1xmol·L－1终态：(a－x)mol·L－1xmol·L－1xmol·L－1Ka(CH3COOH)＝[CH3COO－][H＋][CH3COOH]＝x2a－xmol·L－1。部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3电离平衡常数(25℃)/mol·L－1Ka＝1.77×10－4Ka＝4.9×10－10Ka1＝4.3×10－7Ka2＝5.6×10－11下列选项错误的是()A．CN－＋H2O＋CO2===HCN＋HCO－3B．2HCOOH＋CO2－3===2HCOO－＋H2O＋CO2↑C．中和等体积、等pH的HCOOH和HCN溶液消耗NaOH的量前者小于后者D．等浓度的HCOOH和H2CO3溶液，pH：HCOOH＞H2CO3D[解析]根据电离常数可知，酸性：HCOOHH2CO3HCNHCO－3，利用强酸制弱酸的原理可知，A、B正确；等体积、等pH的HCOOH和HCN溶液中，所含溶质的物质的量：n(HCN)n(HCOOH)，则中和时HCN消耗的NaOH的量大，C正确；等浓度的HCOOH、H2CO3溶液中，[H＋]：HCOOH＞H2CO3，故pH：HCOOH＜H2CO3。(1)HCOOH＋HCO－3===CO2↑＋H2O＋HCOO－能否发生？说明理由。(2)同温下，pH相同的HCOOH、HCN、H2CO3溶液，其物质的量浓度大小顺序如何排列？答案：(1)能。酸性：HCOOH＞H2CO3，强酸制弱酸。(2)[HCN]＞[H2CO3]＞[HCOOH]。电离常数的应用1．在25℃时，有0.1mol·L－1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的溶液，它们的电离平衡常数分别为4.6×10－4mol·L－1、1.8×10－4mol·L－1、6.2×10－10mol·L－1，Ka1＝4.3×10－7mol·L－1和Ka2＝5.6×10－11mol·L－1，其中氢离子浓度最小的是()A．HNO2B．HCOOHC．HCND．H2CO3C解析：Ka(多元弱酸则比较Ka1)越小，电离程度越小，[H＋]越小，题中6.2×10－10mol·L－1最小，则HCN酸性最弱，[H＋]最小。2．相同温度下，根据三种酸的电离常数，下列判断正确的是()酸HXHYHZ电离常数Ka(mol·L－1)9×10－79×10－61×10－2A.三种酸的强弱关系：HX＞HY＞HZB．反应HZ＋Y－===HY＋Z－能够发生C．同体积、同浓度的三种酸中和碱的能力不同D．相同温度下，1mol·L－1HX溶液的电离常数大于0.1mol·L－1HX溶液的电离常数B解析：A项，由Ka(HZ)＞Ka(HY)＞Ka(HX)知酸性：HZ＞HY＞HX；B项，由“强酸制弱酸”规律知：HZ＋Y－===HY＋Z－能够发生；C项，同体积、同浓度的三种酸：n(HX)＝n(HY)＝n(HZ)，故中和碱的能力相同；D项，电离常数与浓度无关，只受温度影响，故相同温度下Ka(HX)不变。电离常数的相关计算3．已知室温时，0.1mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是()A．该溶液的pH＝4B．升高温度，溶液的pH增大C．此酸的电离常数约为1×10－7mol·L－1D．由HA电离出的[H＋]约为水电离出的[H＋]的106倍B解析：[H＋]＝0.1%×0.1mol·L－1＝10－4mol·L－1，pH＝4；因HA在水中有电离平衡，升高温度促进平衡向电离的方向移动，[H＋]将增大，pH会减小，C选项可由电离常数表达式算出Ka＝[H＋][A－][HA]≈1×10－7mol·L－1；[H＋]＝10－4mol·L－1，所以水电离出的[H＋]＝10－10mol·L－1，前者是后者的106倍。4．碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH＝5.60，[H2CO3]＝1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO－3＋H＋的电离常数Ka1＝_______________________(已知：10－5.60＝2.5×10－6)。解析：H2CO3H＋＋HCO－3，Ka1＝[H＋][HCO－3][H2CO3]＝10－5.60mol·L－1×10－5.60mol·L－11.5×10－5mol·L－1＝4.2×10－7mol·L－1。4.2×10－7mol·L－15．某温度下，将0.10molCH3COOH溶于水配成1L溶液。实验测得已电离的醋酸分子占原有醋酸分子总数的1.3%，若水的电离忽略不计，醋酸电离对醋酸分子浓度的影响忽略不计，求得该温度下CH3COOH的电离平衡常数Ka＝1.7×10－5mol·L－1。向该溶液中再加入CH3COONa使溶液的pH约为4，此时n(CH3COO－)＝__________mol。(溶液体积变化忽略不计，CH3COOH浓度变化忽略不计)1.7×10－2解析：依据CH3COOHCH3COO－＋H＋可知Ka＝[H＋][CH3COO－][CH3COOH]＝10－4mol·L－1×[CH3COO－]0.10mol·L－1＝1.7×10－5mol·L－1，[CH3COO－]＝1.7×10－2mol·L－1，所以n(CH3COO－)＝1.7×10－2mol。知识点二影响电离平衡的因素阅读教材P81～P82，思考并填空。1．弱电解质电离程度的大小是由电解质□1_____________决定的。本身的性质2．外界条件对弱电解质的电离平衡的影响因素影响结果温度升高温度，电离平衡□2____移动浓度加水稀释，电离平衡□3____移动外加物质加入与弱电解质电离出的离子相同的离子，电离平衡□4____移动(同离子效应)加入与弱电解质电离出的离子发生反应的离子，电离平衡□5____移动正向正向逆向正向1．判断正误(1)弱电解质在溶液里达到电离平衡时，分子的浓度和离子的浓度一定相等。()(2)由0.1mol·L－1氨水的pH为11，可知溶液中存在NH3·H2ONH＋4＋OH－。()(3)稀释某一弱电解质溶液时，所有离子浓度都会减小。()(4)向pH＝4的CH3COOH溶液中加入固体CH3COONa，溶液pH会减小。()×√××2．分别画出冰醋酸和0.1mol·L－1醋酸溶液加水稀释时溶液导电能力的变化图。答案：3．0.1mol·L－1CH3COOH溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水稀释或加入少量CH3COONa晶体时，都会引起()A．溶液的pH增大B．[CH3COO－]变小C．溶液的导电能力减弱D．溶液中的[OH－]减小A解析：CH3COOH溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋。当加水时，溶液中CH3COOH、CH3COO－、H＋的浓度都减小。因为KW＝[H＋][OH－]，所以[OH－]变大。当加入CH3COONa晶体时，发生CH3COONa===CH3COO－＋Na＋，使得溶液中[CH3COO－]变大，平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋逆向移动，CH3COOH电离程度