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1、第三章 水溶液中的离子反应与平衡第一节电离平衡学习目标 1min1从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。2理解强电解质、弱电解质的概念。3认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡，了解电离平衡常数的含义。自学指导6min阅读课本第56-59页，完成课堂新坐标第40-41页校对答案一、强电解质和弱电解质1.大大于大2 2完全强碱部分弱酸二、弱电解质的电离平衡1相等2电离越大3自学检测 3min 水分子H2SO3BaCO3溶解的部分完全电离，是强电解质离子化合物共价化合物大本P40C7，强碱弱酸盐显碱性醋酸反应速率慢，说明其中c(H+)低，部分电离，为弱电解质相等醋酸的导电
2、能力弱，说明其中c(H+)较低，部分电离，为弱电解质大本P40A只与温度有关K1K2K3大本P41在醋酸溶液中滴入石蕊溶液，溶液变红，加热后红色变深。说明加热能促进醋酸的电离，c(H)增大，红色加深。说明醋酸溶液中存在电离平衡。现象是产生无色气体。说明醋酸的酸性强于碳酸，即CH3COOH的Ka大于H2CO3的Ka1。大本P41教师点拨1 25min【知识回顾】定义种类电解质非电解质在水溶液里在水溶液里或或熔融状态下能熔融状态下能导电的化合物导电的化合物在水溶液在水溶液和和熔熔融状态下都不融状态下都不导电的化合物导电的化合物电解质溶液导电的原因：电解质溶液中含有电解质溶液导电的原因：电解质溶液中
3、含有_。自由移动的离子酸:H2SO4、HCl、CH3COOH、H2CO3碱:NaOH、NH3H2O、Cu(OH)2盐:NaCl、CaCO3金属氧化物:Na2O、CaO、MgO水非金属氧化物：SO2、SO3、CO2、CO、P2O5大部分有机物：蔗糖、蔗糖、C2H5OH、CH4NH3溶液的导电能力与取决于溶液的导电能力与取决于_。离子浓度和离子所带电荷数既不是电解质也不是非电解质，电解质和非电解质都是化合物。判断下列说法是否正确，并说明理由判断下列说法是否正确，并说明理由?3纯硫酸在熔融状态下不导电，那它纯硫酸在熔融状态下不导电，那它是电解质吗？是电解质吗？是，硫酸溶于水可导电，电解质导电的条件是
4、在水溶液或熔融状态下，两个条件具备一个即可。2BaSO4、AgCl、CaCO3均难溶于水，均难溶于水，它们是电解质吗？它们是电解质吗？是，溶于水的那部分是完全电离的。1铜丝、盐酸能导电，铜丝、盐酸能导电，它们是电解质吗它们是电解质吗？4SO2溶于水形成的溶液以及溶于水形成的溶液以及Na2O熔融状态下都能导电，熔融状态下都能导电，这两种氧化物都是电解质吗？这两种氧化物都是电解质吗？SO2不是，Na2O是电解质。在水溶液里或熔融状态下，自身电离出自由移动离子的化合物才是电解质。【知识回顾】练一练：现有下列物质：练一练：现有下列物质：石墨石墨BaSO4稀盐酸稀盐酸CO2CaONaCl硫酸硫酸熔融熔融
5、KCl酒精酒精冰醋酸冰醋酸以上指定物质中，能导电的是以上指定物质中，能导电的是_属于属于属于电解质的是属于电解质的是_非电解质的是非电解质的是_电解质、非电解质都是化合物；单质和混合物既不属于电解质，也不属于非电解质。电解质本身不一定导电（如固态NaCl、液态HCl不导电）。电解质是在水溶液或熔融状态下能电离出自由移动的离子而导电。能导电的物质不一定是电解质（例Cu、NaCl溶液）。电解质应是本身导电，而不是与水发生化学反应后生成的物质导电（如SO2、CO2、NH3等）。主要成分是盐酸(HCl)，为什么不用醋酸(CH3COOH)？为什么除水垢用醋酸(CH3COOH)、而不用盐酸(HCl)。酸、
6、碱、盐都是电解质，在水中都能电离出离子。在相同条件下，不同电解质的电离程度是否有区别？一、强电解质和弱电解质【实验【实验3-1】：体积相同，】：体积相同，0.1mol/L的盐酸和醋酸，的盐酸和醋酸，比较它们比较它们PH的大小，测试其导电能力，并分别与等量的大小，测试其导电能力，并分别与等量镁条反应，观察现象。镁条反应，观察现象。酸0.1mol/LHCl0.1mol/LCH3COOHpH导电能力与镁条反应常温时，测定0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸的pH。0.1mol/L盐酸盐酸pH10.1mol/L醋酸醋酸pH3资料卡片：pH=-lgc(H+)pH=1c(H+)=0.1mol/LpH
7、=2.8c(H+)=0.00168mol/L用水质检测笔检测0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸、蒸馏水的导电性。导电性：0.1mol/L盐酸0.1mol/L醋酸离子浓度：0.1mol/L盐酸0.1mol/L醋酸的差异，造成实验结果不同0.1mol/L盐酸0.1mol/L醋酸将两根相同的镁条分别放入0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸中，观察现象。(1)(1)反应速率都是先快后慢，镁与盐酸的反应速率比醋酸的要快。反应速率都是先快后慢，镁与盐酸的反应速率比醋酸的要快。(2)(2)最终反应结束时，产生氢气的体积是相同的。最终反应结束时，产生氢气的体积是相同的。酸0.1mol/L盐酸0.
8、1mol/L醋酸pH导电能力与镁条反应12.8强弱产生气泡较快产生气泡较慢数据分析数据分析结论:HCl分子在水中完全电离醋酸分子在水中部分电离，且非常微弱盐酸醋酸盐酸完全电离，醋酸只是极少部分发生电离电解质有强弱之分盐酸醋酸存在的微粒电离程度H+、Cl-H+、CH3COO-和CH3COOH完全电离部分电离(1%)强电解质：在水溶液中能够全部电离的电解质。特点：完全电离，只有离子，无分子，不可逆。类别：强酸：HCl、H2SO4、HNO3、HBr、HI、HClO4强碱：NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2大部分盐：NaCl、KNO3、CH3COONH4、BaSO4、CaCO3等活泼金属
9、氧化物：Na2O、CaO等特点：不完全电离，既有分子又有离子，可逆。类别：弱酸：CH3COOH、HClO、H2S、H2SO3、H2CO3等弱碱：NH3H2O、Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2等极少数盐：Pb(CHPb(CH3 3COO)COO)2 2、HgCl2等H2O：是极弱电解质。弱电解质：在水溶液中能够部分电离的电解质。注意：电解质的强弱与溶液导电能力没有必然联系。电解质溶液的导电能力与离子浓度和离子所带电荷数有关，强电解质溶液的导电能力不一定强。电解质的强弱与其溶解度无关。某些难溶盐，虽然溶解度小，但其溶于水的部分完全电离，仍属于强电解质。有少数盐尽管能溶于水，但只有部分
10、电离，属于弱电解质，如(CH3COO)2Pb等。强弱电解质的区分依据强弱电解质的区分依据不是看该物质溶解度的大小，也不是看不是看该物质溶解度的大小，也不是看其水溶液导电能力的强弱，而其水溶液导电能力的强弱，而是看溶于水的部分是否完全电离完全电离。练习：现有以下物质:硫酸铜晶体AlCl3冰醋酸硫化氢三氧化硫金属镁石墨亚硫酸钠氨水熟石灰固体。(1)属于强电解质的是(填序号,下同)。(2)属于弱电解质的是。(3)属于非电解质的是。(4)既不是电解质，又不是非电解质的是。(5)能导电的是。2.电离和电离方程式电离和电离方程式(1)电离：电离：电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动离子的过程。电解质在
11、水溶液中或熔融状态下产生自由移动离子的过程。(2)电离方程式：电离方程式：表示电解质电离成自由移动离子的式子。表示电解质电离成自由移动离子的式子。3.电离方程式的书写：电离方程式的书写：(1)强电解质强电解质全部电离全部电离，不可逆，不可逆，只有离子只有离子，没有分子没有分子。电离方程式用电离方程式用“=”。如如：HCl=H+Cl-，NaOH=Na+OH-，NaCl=Na+Cl-。强电解质强电解质正盐：正盐：CH3COONa=CH3COONaNH4Cl=NH4ClCH3COONH4=CH3COONH4CaCO3=Ca2+CO32-BaSO4=Ba2+SO42-多元强酸酸式盐：多元强酸酸式盐：N
12、aHSO4=Na+H+SO42-（溶液）（溶液）NaHSO4=Na+HSO4-（熔融）（熔融）多元弱酸酸式盐：多元弱酸酸式盐：NaHCO3=Na+HCO3-（溶液）（溶液）NaHCO3=Na+HCO3-（熔融）（熔融）一元弱酸、弱碱一步电离一元弱酸、弱碱一步电离:多元弱酸是分步电离；多元弱酸是分步电离；以第一步电离为主以第一步电离为主如如H2CO3的电离：的电离：HCO3HCO32 (次要次要)H2CO3HHCO3(主要主要)说明：弱酸电离程度较小，主要以分子形式存在。说明：弱酸电离程度较小，主要以分子形式存在。多元弱碱的电离也是分步进行的，但其电离过程比较复杂，多元弱碱的电离也是分步进行的，
13、但其电离过程比较复杂，通常一步书写。通常一步书写。如如Fe(OH)3的电离：的电离：Fe(OH)3Fe33OHCH3COOHCH3COOHNH3 H2ONH4OHAl(OH)3的电离：的电离：Al(OH)3Al3+3OH-(碱式电离碱式电离)Al(OH)3H+AlO2-+H2O(酸式电离酸式电离)化合物非电解质强电解质弱电解质电解质弱酸弱碱水大部分盐类强碱活泼金属氧化物强酸多数有机物NH3等共价化合物离子化合物物质纯净物单质混合物溶液胶体浊液分类小结非金属氧化物二、弱电解质的电离平衡1.电离的过程CH3COOHHCH3COOCH3COOHHCH3COOHCH3COOCH3COOH醋酸醋酸分子和
14、离子的分子和离子的平衡混合物平衡混合物醋酸根离子醋酸根离子醋酸分子醋酸分子水分子水分子水合氢离子水合氢离子水水c(H+)C(CH3COO-)c(CH3COOH)CH3COOH初溶于水时达到电离平衡前达到电离平衡时速速率率时间时间时间时间浓度浓度0 t10 t1最小最小 最小最小 最大最大不变不变 不变不变 不变不变变大变大 变大变大 变小变小电离电离结合结合电离电离 =结合结合 电离平衡状态电离平衡状态c(CH3COOH)c(CH3COO-)、c(H+)1.电离平衡态的建立弱电解质的电离平衡指的是在一定条件弱电解质的电离平衡指的是在一定条件(如温度、压强）下，如温度、压强）下，当电解质当电解质
15、分子电离成离子分子电离成离子的速率和的速率和离子重新结合成分子离子重新结合成分子的速率的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态。相等时，电离过程就达到了平衡状态。动动：电离平衡是一种动态平衡：电离平衡是一种动态平衡 变变：条件改变时，电离平衡发生移动：条件改变时，电离平衡发生移动等等：V电离电离=V结合结合0逆逆：弱电解质的电离是可逆过程：弱电解质的电离是可逆过程定定：平衡时分子、离子的浓度不再变化：平衡时分子、离子的浓度不再变化弱弱：研究对象是弱电解质：研究对象是弱电解质勒夏特列原理勒夏特列原理勒夏特列原理勒夏特列原理2.电离平衡的特征电离过程是吸热的。弱电解质的电离属于可逆过程，分子、离子共
16、存。弱电解质在溶液中的电离都是微弱的。一般来说，电离的分子极少，绝大多数以分子形式存在。如0.1molL1的CH3COOH溶液中，c(H)在1103molL1左右。电离方向是微粒数增多的过程。3.弱电解质电离的特点：电离度():=100%100%已电离的溶质分子数已电离的溶质分子数 原有溶质分子总数原有溶质分子总数 已电离的溶质浓度已电离的溶质浓度 溶质的初始浓度溶质的初始浓度=100%100%弱电解质在水中达到电离平衡时，已电离的溶质分子数占原有溶质分子总数的百分数，称为电离度。电离度电离度实际上是一种平衡转化率，实际上是一种平衡转化率，表示弱电解质在水中的表示弱电解质在水中的电离程度。电离
17、度越大，则表示弱电解质电离程度越大。电离程度。电离度越大，则表示弱电解质电离程度越大。同同一弱电解质的电离度与一弱电解质的电离度与浓度浓度、温度有关。温度有关。溶液越稀，电离度越大溶液越稀，电离度越大；温度越高；温度越高，电离度越大，电离度越大；4.弱电解质电离平衡的影响因素：通常电解质越弱电离程度越小。(1)内因：弱电解质本身的性质。(2)外因：温度浓度其他因素当外界条件改变时符合当外界条件改变时符合“勒夏特列原理勒夏特列原理”加入试剂 条件改变 平衡移动方向电离程度平衡时微粒浓度c(H+)c(CH3COO-)加热升温升高升高T正向正向增大增大 增大增大增大增大越热越电离：升高温度促进温度C
18、H3 3COOHCH3 3COO-+H+H0越稀越电离：加水稀释促进浓度CH3 3COOHCH3 3COO-+H+加入试剂条件改变平衡移动方向电离程度平衡时微粒浓度c(H+)c(CH3COO-)加水稀释加冰醋酸正向正向增大增大减小减小减小减小正正向向减小减小增大增大增大增大浓度变小增加反应物浓度加入试剂条件改变平衡移动方向电离程度平衡时微粒浓度c(H+)c(CH3COO-)加CH3COONa(s)加少量浓盐酸逆向逆向减小减小增大增大减小减小逆向逆向减小减小增大增大减小减小c(CH3COO-)c(H+)同离子效应：增大电离出的离子浓度抑制浓度CH3 3COOHCH3 3COO-+H+浓度CH3
19、3COOHCH3 3COO-+H+加入试剂条件改变平衡移动方向电离程度平衡时微粒浓度c(H+)c(CH3COO-)加NaOH(s)加金属Mg正向正向增大增大增大增大减小减小正正向向增大增大减小减小增大增大c(H+)c(H+)离子反应效应：减小电离出的离子浓度促进冰冰醋醋酸酸加加水水溶溶解解并并不不断断稀稀释释过过程程中中，溶溶液液导导电电能能力力与与加加入入水水的的体积有如下变化关系：试回答：体积有如下变化关系：试回答：冰醋酸中只冰醋酸中只有醋酸分子有醋酸分子,无离子无离子。C越稀越电离越稀越电离(1)“0”点导电能力为点导电能力为0的理由是的理由是:加加NaOHNaOH固体固体 加加NaNa
20、2 2COCO3 3固体固体 加镁或锌加镁或锌 加加CHCH3 3COONaCOONa固体固体相等。相等。(2)a a、b b、c c三点中电离程度最大的是三点中电离程度最大的是_。电离平衡常数电离平衡常数的关系：的关系：(3)若使若使c c点溶液中点溶液中CHCH3 3COOCOO-、pHpH值均增大，可采取的措施有值均增大，可采取的措施有:外界因素对电离平衡的影响外界因素对电离平衡的影响大本P41血液中的HCO3-和H反应生成H2CO3，H2CO3分解产生CO2，CO2从肺部呼出，上述平衡逆向移动，及时地把进入的H从血液中除去，pH基本不变。平衡正向移动，从而抑制pH的升高，而血液中增多的
21、HCO3-可以通过肾脏的调节降低其浓度。CD大本P42逆移正移自学检测 对一元弱酸或者一元弱碱来说对一元弱酸或者一元弱碱来说，在一定条件下，弱电解质的，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，简称称为电离平衡常数，简称电离常数电离常数。弱酸、弱碱的电离常数通弱酸、弱碱的电离常数通常分别用常分别用K Ka a、K Kb b表示。表示。三、电离平衡常数表达式：表达式：Kac(H)c(
22、A)c(HA)Kbc(B)c(OH)c(BOH)对于一元弱酸 HAHA对于一元弱碱 BOHBOH教师点拨 H2CO3是二元弱酸，其电离方程式和电离常数分别为：4.5107c(H)c(HCO3)c(H2CO3)Ka1H2CO3HHCO34.71011c(H)c(CO32)c(HCO3)Ka2HCO3HCO32多元弱酸或多元弱碱的电离是分步进行的，所以几元酸，就有几个电离常数。多元弱酸电离常数依次称为Ka1、Ka2Ka1Ka2，因此计算多元弱酸溶液的，因此计算多元弱酸溶液的c(H)及比较多元弱酸及比较多元弱酸酸性相对强弱时，通常只考虑第一步电离。酸性相对强弱时，通常只考虑第一步电离。K值相对大小与
23、弱酸的相对强弱有何关系？从表达式可以看出，K值越大，该电解质越易电离，酸性越强，其对应的盐碱性越弱酸性越强，其对应的盐碱性越弱。例如，在25时，Ka1(H2CO3)Ka(HClO)Ka2(H2CO3)故酸性：H2CO3HClOHCO3Kac(H)c(A)c(HA)弱电解质电离常数H2CO3Ka14.5107Ka24.71011HClO4.0108CH3COOH1.75105某些弱电解质的电离常数（25）【思考】K值相对大小与弱酸的相对强弱有何关系？能否设计一个实验证明你的结论。酸性：酸性：CH3COOHH2CO3K值：值：Ka(CH3COOH)Ka1(H2CO3)【实验【实验3-2】向盛有】向
24、盛有2mL1mol/L醋酸的试管中滴加醋酸的试管中滴加1mol/LNa2CO3溶液，观察现象。你能否由此推测溶液，观察现象。你能否由此推测CH3COOH的的Ka和和H2CO3的的Ka1的大小？的大小？碳酸钠碳酸钠醋酸醋酸有大量气泡产生有大量气泡产生【结论结论】【现象现象】部分弱酸的电离平衡常数如下表：部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸弱酸HCOOHH2SH2CO3HClO电离平电离平衡常数衡常数(25)K1.77104K11.3107K27.11015K14.4107K24.710113.0108按要求回答下列问题：按要求回答下列问题：(1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到
25、弱的顺序为的酸性由强到弱的顺序为_。(2)同浓度的同浓度的HCOO、HS、S2、HCO3-、CO32-、ClO结合结合H的能力由强到弱的顺序为的能力由强到弱的顺序为_(3)按要求书写下列离子方程式按要求书写下列离子方程式将少量将少量CO2气体通入气体通入NaClO溶液中溶液中_。HCOOHH2CO3H2SHClOS2CO32-ClOHSHCO3-HCOOClOCO2H2O=HClOHCO3自学检测 注意电离常数的大小由物质本身的性质决定，同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，K值越大，电离程度越大。对应弱电解质越易电离，相应的酸(或碱)性越强。电离常数K只与温度有关，升高温度，K值增大。因为
26、电离常数随温度变化不大，所以室温时可以不考虑温度对电离常数的影响。多元弱酸电离常数：K1K2K3，其酸性主要由第一步电离决定，K值越大，相应酸的酸性越强。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。多元弱碱的情况与多元弱酸相似。有关有关电离常数的计算电离常数的计算【例】在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.20molL1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3H2O为1.7103molL1，试计算该温度下NH3H2O的电离常数（Kb）。【解】NH3H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：NH3H2ONH4OH起始浓度/(molL1)0.200c(NH3H2O
27、)(0.21.7103)molL10.2molL1Kbc(NH4)c(OH)c(NH3H2O)(1.7103)(1.7103)0.21.4105【答】该温度下NH3H2O的电离常数约为1.4105。变化浓度/(molL1)1.71031.71031.7103平衡浓度/(molL1)0.21.71031.71031.7103有关有关电离常数的计算电离常数的计算【例】已知25下，醋酸溶液中存在下述关系：c(H+)c(CH3COO)/c(CH3COOH)=1.75105其中的数值是该温度下醋酸的电离平衡常数。试回答下述问题：(1)当向该溶液中加入一定量的盐酸时，上式中的数值，理由是。温度不变，弱电解
28、质的电离平衡常数不变温度不变，弱电解质的电离平衡常数不变不变不变(2)若醋酸的起始浓度为若醋酸的起始浓度为0.010mol/L，平衡时，平衡时c(H)是多少？是多少？（提示：醋酸的电离常数很小，平衡时的（提示：醋酸的电离常数很小，平衡时的c(CH3COOH)可近似可近似视为仍等于视为仍等于0.010mol/L。）4.18104mol/L【解析解析】（2）设电离平衡时设电离平衡时H物质的量浓度为物质的量浓度为x因醋酸的电离程度很小，故因醋酸的电离程度很小，故0.010-x0.0100.010000.010-xxx即即即即 x x2 2/0.010=1.7510/0.010=1.75105 5，x
29、=4.1810 x=4.1810-4-4mol/Lmol/LKK=1.75105x20.010-xCH3COOHCH3COOHc(起始起始)c(平衡平衡)c(H)c(CH3COO)c(CH3COOH)强弱电解质比较浓度均为浓度均为10-2molL1的的强酸强酸HA与弱酸与弱酸HBpH均为2的强酸HA与弱酸HBpH或物质的量浓度或物质的量浓度与金属反应初始速率与金属反应初始速率同体积时中和碱的量同体积时中和碱的量同体积时与足量活泼同体积时与足量活泼金属反应产生金属反应产生H2的量的量c(A)与与c(B)大小大小2pHHApHHB10-2molL1=c(HA)HBHAHBHAHBHAHBHAHBHAc(B)c(A)c(B)电离常数的理解与应用电离常数的理解与应用加水稀释醋酸电离平衡正向移动，故电离度增大；温度不变，电离常数不变；加水稀释电离出更多的H，但不能抵消加水稀释c(H)的减小，溶液的导电性减弱。醋酸的Ka1.75105柠檬酸的Ka17.44104，柠檬酸的酸性强。A大本P42当堂训练 BCA大本P43随堂自测CBNaOH固体(答案合理即可)右增大 减小 不变右减小 增大