1、电离平衡 （第2课时） 高中化学选择性必修1第三章第一单元1.认识电离常数表达式，了解影响电离常数的因素。2.了解电离常数的主要应用，并能利用电离常数分析解决具体化学问题3.掌握多元弱酸、弱碱电离方程式的书写，了解多级电离常数间的大小关系。在实验室中，经常将酸进行稀释，我们需要知道稀释后酸的浓度和氢离子浓度。现在假设分别取1 mL 2 mol/L 盐酸和1 mL 2 mol/L 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？其中醋酸浓度包括未电离的醋酸和已电离的醋酸浓度。其中盐酸稀释前为2 mol/L，稀释后为0.2 mol/L，HCl完全电离，酸的浓度与氢离
2、子浓度相等，所以氢离子浓度也是0.2 mol/L。但是对于醋酸，它是部分电离的，酸的浓度与氢离子浓度不相等，那么我们该如何求出氢离子浓度呢？因此对于弱电解质我们还需要知道如何从定量的角度来衡量弱电解质电离程度的大小。【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小【任务二】研究影响电离常数大小的因素【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离 【任务一】研究如何定量表示弱电解质电离程度的大小1.电离平衡常数【活动设计】【写一写】写出醋酸的电离方程式，并写出该电离方程式的平衡常数表达式。CH3COOH H+ + CH3COO-通常用Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的电离常数
3、。CH3COOH H+ + CH3COO NH3H2O NH4+ + OH醋酸的电离常数表达式 一水合氨的电离常数表达式【练一练】在某温度时，溶质的物质的量浓度为 0.2 molL1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3H2O为1.7103 molL1，试计算该温度下NH3H2O的电离常数（Kb）。NH3H2O的电离方程式及有关粒子的浓度如下：该温度下电离程度小进一步计算该温度下，有多少比例的NH3H2O发生了电离：该温度下电离程度小【设计意图】从电离平衡常数的公式出发，引导学生运用公式进行计算，并能够根据电离常数的大小判断弱电解质的电离程度，通过进一步计算发生电离的比例，对弱电解质的电离程
4、度进行验证。在运用计算解决问题的过程中，发展学生定量计算的思维和能力。 【任务二】研究影响电离常数大小的因素1.电离常数的影响因素【活动设计】pH计测定不同温度下0.05 mol/L 醋酸的pH，实验结果如下表所示：温度20 24 pH3.053.03分子变大 分母变小证实：电离常数大小受温度影响。【想一想】已知25 时，相同浓度的CH3COOH溶液与HCN溶液相比较，CH3COOH溶液酸性相对更强。你能比较该温度下CH3COOH、HCN电离常数的大小吗？Ka(CH3COOH) Ka(HCN) 电离常数由物质本性决定【小结】电离常数 表达式电离常数 影响因素（1）内因：由物质本性决定（2）外因
5、：同一弱电解质的稀溶液，只受温度影响【设计意图】通过测定不同温度下醋酸的pH，以及相同温度下，同浓度的CH3COOH、HCN酸性不同的实验事实，引导学生从实验结果出发进行理论分析，进而得出电离平衡常数受温度及物质的本性影响的结论，发展学生的宏观辨识与微观探析的学科素养。 【任务三】讨论电离常数有哪些具体应用1.比较弱电解质的相对强弱【活动设计】如CH3COOH在25 时Ka为1.7510-5，0 时Ka为1.6510-5 室温时可以不考虑，温度对电离常数的影响。CH3COOH的电离常数（25 ） HCN的电离常数（25 ） 1.75105 6.21010酸性：CH3COOH HCN【查一查】教
6、科书附录II某些弱电解质的电离常数（25 ）弱电解质电离常数HClO4.010-8HF6.310-4HNO25.610-4酸性：HFHNO2HClO【设计意图】通过分析CH3COOH与HCN，以及HClO、HF、HNO2的实例，引导学生建立弱酸的电离平衡常数与酸性强弱的关系即电离常数越小，酸性越弱，发展证据推理与模型认知的学科核心素养。2.判断平衡移动的方向【活动设计】【想一想】若将0.1 mol/L 醋酸加水稀释，使其溶质的浓度变为原来的1/2，你能判断醋酸电离平衡移动的方向吗？判断依据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。稀释后，醋酸电
7、离程度变大，平衡正向移动。判断依据2 借助电离常数进行判断CH3COOH H+ + CH3COO【设计意图】通过分析加水稀释醋酸时电离平衡的移动方向，引导学生从定性、定量两个角度分析问题，学会用电离平衡常数判断平衡移动的方向，发展证据推理与模型认知的学科核心素养。3.计算相关粒子的浓度【活动设计】【想一想】 CH3COOH H+ + CH3COO稀释前 2 mol/L稀释后 0.2 mol/L CH3COOH部分电离，酸的浓度与氢离子浓度不相等查阅教科书附录IICH3COOH电离常数Ka1.75105（25 ）计算过程如下：假设25 ，0.2 mol/L醋酸溶液中，c(H+)x mol/LCH
8、3COOH H+ + CH3COO起始浓度/(molL1) 0.2 0 0变化浓度/(molL1) x x x平衡浓度/(molL1) 0.2 x x xc(CH3COOH)(0.2x) molL1 0.2 molL1Ka= 1.75105c(H+) x 0.00187 molL1进一步分析：CH3COOH H+ + CH3COO稀释前 2 mol/L 0.005 91 mol/L 类比上述计算方法稀释后 0.2 mol/L 0.001 87 mol/L稀释10倍后，c(CH3COOH)降为之前浓度的1/10稀释10倍后，c(H+)降为之前浓度的3.2/10稀释过程中，醋酸电离平衡正向移动；平
9、衡移动只能削弱反应条件的影响【小结】电离常数 表达式电离常数 影响因素 作用意义（1）比较弱电解质的相对强弱（2）借助 Q 与 K 的关系，判断电离平衡移动方向（3）计算相关粒子的浓度【设计意图】通过分析计算醋酸溶液中氢离子的浓度，引导学生学会用三段式及电离常数计算相关粒子的浓度，培养学生的综合思维能力，发展证据推理与模型认知的学科核心素养。 【任务四】研究多元弱酸、弱碱的电离1.多元弱酸、多元弱碱的电离【活动设计】(1)多元弱酸或多元弱碱在水中的电离是分步的。H2CO3是二元弱酸，H2CO3的电离方程式为：H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32-(2)多元弱酸或多元
10、弱碱每一步都有电离常数，通常用Ka1、Ka2或Kb1、Kb2加以区分。25 时，H2CO3的两步电离常数表达式为：H2CO3 H+ + HCO3- 4.4107 HCO3- H+ + CO32-4.71011比较多元弱酸的各步电离常数可以发现，Ka1Ka2Ka3 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。多元弱碱的情况与多元弱酸类似。【设计意图】通过介绍多元弱酸或多元弱碱的电离情况及电离平衡常数，引导学生认识不同弱电解质间的差别，培养学生思维的严密性。2.人体血液中的平衡分析【活动设计】小孩大哭过后，容易出现抽抽搭搭，停不下来、喘不上
11、气，或者手脚僵硬的情况。【想一想】已知人体血液中存在如下平衡：H2O + CO2H2CO3H+ +HCO3-人体血液的pH需维持在7.357.45。当pH7.35会导致酸中毒，pH大于7.45会导致碱中毒。小孩大哭后出现的生理症状，与上述平衡相关，是随着哭泣，呼出大量CO2，平衡状态改变后，发生了轻微碱中毒。出现轻微碱中毒后，如何缓解中毒症状呢？分析问题的化学本质：H2O + CO2H2CO3H+ +HCO3-需要控制条件，使上述平衡正向移动。直接吸入大量CO2合理吗？可用纸袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加动脉血CO2浓度。及时就医。【设计意图】通过分析人体血液中存在的平衡，引导学生学会用平衡移动
12、的原理分析、解释生活中的化学问题。3.醋酸与碳酸钠的反应【活动设计】【实验】向盛有2 mL 0.1 mol/L 醋酸的试管中加入等浓度 Na2CO3溶液，观察现象。【想一想】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Ka1 的大小？反应本质： 2CH3COOH + Na2CO3 = 2CH3COONa + H2O + CO2实验结论：酸性：CH3COOH H2CO3 Ka(CH3COOH) Ka1(H2CO3)查阅教科书附录IICH3COOH Ka1.75105（25 ）H2CO3 Ka14.5107（25 ）进一步分析：为什么通常需要相对强酸提供H+？CH3COOH + CO32-HCO3- + CH3COO外加酸酸性越强，K越大，反应越有利。【设计意图】通过醋酸与碳酸钠反应的实验现象，分析醋酸、碳酸的第一步电离的电离常数的大小关系，引导学生认识强酸制弱酸的原理，发展证据推理与模型认知的学科核心素养。
