1、第一单元 弱电解质的电离平衡第2课时 电离平衡常数一、教学目标1.了解电离平衡常数的含义及表达式。2.了解影响电离平衡常数的因素。3.能利用电离平衡常数进行相关计算。4.学会判断弱电解质，并能进行电解质相对强弱的比较。二、教学重难点利用电离平衡常数进行相关计算；弱电解质的判断与电解质相对强弱的比较三、教学过程【课程引入】【温故知新】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 molL-1盐酸和1 mL 1 molL1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?分析过程：【交流讨论】醋酸电离达到平衡时，实验测定的溶液中
2、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。得出结论：在一定温度下，醋酸在水溶液中达到电离平衡时，的值是常数，称为醋酸的电离平衡常数。【讲解】（一）电离平衡常数1.定义在一定条件下，溶液中弱电解质达到电离平衡时，电离出的各种离子浓度以其在电离方程式中的化学计量数为幂的乘积，与未电离的分子的浓度以其在电离方程式中的化学计量数为幂的乘积的比值是一个常数，叫做该弱电解质的电离平衡常数，简称电离常数。电离平衡常数只适用于弱电解质的计算，强电解质不适用。弱酸的电离平衡常数通常用Ka表示，弱碱的电离平衡常数通常用Kb表示。2.表达式(1)一元弱酸 (2)多元弱酸 注意：多元弱酸分步电
3、离；每一步都有相应的电离常数，并且第一级电离程度最大。(3)一元弱碱 【温故知新】如何定量表示弱电解质电离程度的大小？答：弱电解质存在电离平衡，电离程度可用平衡常数定量判断。例如，醋酸的电离方程式为CH3COOHH+ CH3COO，它的电离平衡常数Ka为，通过它的电离平衡常数大小可以定量判断电离程度。【学科提炼】阅读课本P84页学科提炼电离平衡常数和电离度电离平衡是化学平衡的一种情形，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。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
4、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。与化学平衡的转化率类似，电离达到平衡时，可用弱电解质已电离部分的浓度与其起始浓度的比值来表示电离的程度，简称电离度，用符号表示。电离度大小主要由溶质本身的性质（内因）决定，还受外界因素如浓度、温度的影响。一般而言，弱电解质溶液的浓度越大，电离度越小；反之，电离度越大。升高温度，电离度增大。弱电解质的电离度可表示为：电离度用来衡量弱电解质的电离程度。【方法导引】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，0.10 molL-1乙酰水杨酸水溶液中，乙酰水杨酸的电离度为5.7%，求
5、该酸的电离平衡常数。分析过程：乙酰水杨酸的电离方程式为HAH+ + A-。在0.10 molL-1该酸水溶液中，达到电离平衡状态时：c(H+)=c(A-)=c(HA)起始=0.10 molL-15.7%=5.710-3 molL-1c(HA)平衡=c(HA)起始(1-)=0.10 molL-1(1-5.7%)=9.4310-2 molL-1把上述分析过程转化为三段式表示如下：9.4310-2 5.710-3 5.710-3则：【学以致用】已知在25 时，1 molL-1氨水中，NH3H2O的电离度为0.42%，求NH3H2O在该温度下的的电离平衡常数。分析过程：氨水的电离方程式为NH3H2ON
6、H+ OH，列三段式分析如下：提问：电离平衡常数受哪些因素的影响？【讲解】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。几种弱酸的电离常数（25）(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。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。据此推测，电离常数大小受温度影响。注意：1.弱电解质的电离平衡常数只与温度有关，与该弱电解质的浓度无关；2.在同一温度下，同一电解质的电离平衡常数相同，但随着弱电解质浓度的降低，电离度会增大。【实验验证】pH计测
7、定不同温度下0.05 molL-1醋酸的pH，实验结果如下表所示：升高温度，电离平衡正向移动，导致电离常数的分子随升温变大，而分母变小，所以，电离常数大小受温度影响。【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，若向醋酸溶液中加水进行稀释，电离平衡会发生怎样的移动？为什么？答：CH3COOHH+ CH3COO向右移动；因为加水稀释，电离程度增大，所以平衡向电离方向移动。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。答：醋酸溶液中的c(H+)=c(CH3COOH)电离度，一开始，由于
8、醋酸的浓度比较大，浓度减小得慢，电离度增大得快，所以乘积是增大的；随着稀释的进行，浓度减小变快，电离度增大变慢，乘积减小，离子浓度减小，导电能力减弱。过渡：接下来学习电离平衡常数的意义。【讲解】4.意义弱酸、弱碱的电离平衡常数(Ka、Kb)能够反映弱酸、弱碱酸碱性的相对强弱。在一定温度下，当弱酸的浓度相同时，电离平衡常数越大，弱酸的电离程度就越大，溶液中氢离子的浓度也越大。类似地，当弱碱的浓度相同时，电离平衡常数越大，弱碱的电离程度就越大，溶液中氢氧根离子的浓度也越大。因此，我们常用电离平衡常数来表示弱酸、弱碱酸碱性的相对强弱。电离平衡常数越大，弱酸的酸性越强，弱碱的碱性越强。【方法导引】相同
9、温度下，比较弱电解质的相对强弱例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： 。答案：HNO2CH3COOH结论：弱电解质的性质：电离程度越大，K就越大，酸性就越强。【学以致用】已知25 时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： 。答案：H2C2O4H3PO4HFCH3COOH结论：通常多元弱酸的K1K2K3.比较多元弱酸的酸性，主要考虑第一步电离。【交流讨论】1.除了根据K值，还可以怎样比较酸性强弱关系?答：向盛有2 mL 0.1 molL-1醋酸的试管中加入等浓度Na2CO3溶液，观察
10、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?答：发生反应：2CH3COOH + Na2CO3 = 2CH3COONa + CO2 + H2O小结：证明酸性强弱的方法：理论方法：电离常数大的酸性强；实验方法：相对强的制出相对弱的【延伸】弱酸、弱碱在生产、生活中广泛存在。我们学过的无机弱酸次氯酸，可用作漂白剂、氧化剂、除臭剂和消毒剂；无机弱碱一水合氨，可作为生产化肥的原料，也可在纺织、印染等行业中作为助剂。酸碱指示剂大多是有机弱酸或有机弱碱。【生活向导】生活中的有机弱酸有机弱酸在生活中十分常见。许多水果有酸味，主要是因为它们含有柠檬酸、苹果酸、抗
11、坏血酸(维生素C)等有机酸。蚊虫叮咬人的皮肤后，会在伤口处留下甲酸(HCOOH，也称蚁酸)等分泌物，使皮肤瘙痒、产生红疹。人体在剧烈运动的过程中会产生乳酸()，使人运动过后感觉肌肉发酸；硬脂酸(C17H35COOH)是一种脂肪酸，常用于制造肥皂，脂肪酸可用通式RCOOH表示。【典型例题】例1下列关于电离常数(K)的说法中正确的是（ ）A电离常数(K)越小，表示弱电解质电离能力越弱B电离常数(K)与温度无关C不同浓度的同一弱电解质，其电离常数(K)不同D多元弱酸各步电离常数相互关系为K1K2bc，则对相同浓度的酸溶液叙述正确的是（ ）AHC的溶液c(H+)最大BHA溶液酸性最强CHC溶液的pH最
12、小D三种溶液中酸的电离程度：HAHBbc，则酸的电离程度HAHBHC，酸性强弱HAHBHC，据此解答。A.HC的酸性最弱，等浓度的三种酸溶液，HC电离出的氢离子浓度最小，故A错误；B.由分析可知，等浓度的三种酸溶液，HA溶液酸性最强，故B正确；C.由分析可知，HC溶液酸性最弱，等浓度的三种酸溶液，HC电离出的氢离子浓度最小，溶液的pH最大，故C错误；D.由题意可知等浓度三种酸的电离程度：HAHBHC，故D错误。故选B。答案：B例30.10 molL-1 HA溶液中有1%的HA电离，则HA的电离平衡常数K为（ ）A1.010-5 B1.010-7 C1.010-8 D1.010-9解析：发生电离
13、的HA的物质的量浓度为c(HA)=0.10 molL-11%=1.010-3molL-1，根据HAH+ + A-，则平衡时c(H+)=c(A-)=1.010-3 molL-1，c平(HA)=0.10 molL-1-1.010-3 molL-11.010-1 molL-1，将有关数据代入电离平衡常数表达式得K=1.010-5。答案：A 例4能说明醋酸是弱电解质的事实是（ ）A醋酸溶液的导电性比盐酸弱B醋酸溶液与碳酸钙反应，缓慢放出二氧化碳C醋酸溶液用水稀释后，溶液的pH增大D0.1 molL-1的醋酸溶液中，氢离子浓度约为0.001 molL-1解析：A.溶液的导电能力与溶液中自由离子浓度和离子
14、所带电荷数有关，与电解质的强弱无直接关系，故A错误；B.醋酸溶液和碳酸钙反应生成二氧化碳，说明醋酸的酸性比碳酸强，不能说明醋酸是弱电解质，故B错误；C.无论醋酸是强电解质还是弱电解质，稀释醋酸溶液，氢离子浓度都降低，pH增大，所以不能说明醋酸是弱电解质，故C错误；D.0.1 molL-1的CH3COOH溶液中，氢离子浓度约为0.001 molL-1，说明醋酸部分电离，所以能说明醋酸是弱电解质，故D正确。故选D。答案：D例5下列说法正确的是（ ）A浓度为0.1 molL-1 CH3COOH溶液，加水稀释，则c(CH3COO-)/c(CH3COOH)减小B浓度为0.1 molL-1 CH3COOH
15、溶液，升高温度，Ka(CH3COOH)不变，但醋酸的电离程度增大C浓度为0.1 molL-1 HA溶液pH为4，则HA为弱电解质DCH3COOH的浓度越大，CH3COOH的电离程度越大解析：A.浓度为0.1 molL-1CH3COOH溶液，加水稀释，则n(CH3COO-)增大，n(CH3COOH)减小，c(CH3COO-)c(CH3COOH)=n(CH3COO-)n(CH3COOH)，所以c(CH3COO-)c(CH3COOH)增大，故A错误；B.电离平衡常数Ka只与温度有关，弱电解质CH3COOH的电离吸热，所以温度升高，Ka(CH3COOH)增大，醋酸的电离程度也增大，故B错误；C.浓度为0.1 molL-1一元强酸如HCl的pH为1，浓度为0.1 molL-1HA溶液pH为4，说明HA溶液中HA是部分电离，所以HA为弱电解质，故C正确；D. c(CH3COOH)越大，CH3COOH的电离程度越小，故D错误。故选C。答案：C四、课堂小结五、板书设计（一）电离平衡常数1.定义2.表达式3.影响因素4.意义补充：电离度1.定义2.表达式3.影响因素 4.意义 9 / 9
