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【志鸿全优设计】2014年高中化学 3.1 弱电解质的电离课件 新人教版选修4


第三章

水溶液中的离子平衡

第一节

弱电解质的电离

课前预习导学
目标导航
学习目标 1.了解电解质、强电解质和 弱电解质的概念; 2.能正确书写常见物质的电 离方程式; 3. 理 解弱 电解 质的 电离平 衡,以及温度、 浓度等条件对 电离平衡的影响 重点难点 1.能

够从电离是否完全的角度理解电 解质、非电解质的概念; 2.熟悉弱电解质离子方程式书写的注 意事项; 3.能够从化学平衡的角度理解:弱电 解质的电离平衡、影响电离平衡的因 素及电离平衡常数的概念

预习导引
1.强电解质和弱电解质 (1)根据电解质在水溶液里是否全部电离,可把电解质分为强电 解质和弱电解质。 强电解质:在水溶液中能够全部电离的电解质称为强电解质。 弱电解质:在水溶液中只有部分电离的电解质称为弱电解质。 (2)常见的强电解质有强酸、强碱和大多数盐。 常见的弱电解质 有弱酸、弱碱、极少数的盐[如 Pb(CH3COO)2 等]、H2O。

预习交流 1
导电能力强的电解质溶液中的溶质一定是强电解质吗? 答案:不一定。 电解质溶液的导电能力与电解质的强弱没有必然 联系,溶液的导电能力主要取决于离子的浓度及离子所带电荷数。 如 果强电解质溶液的浓度很小,而弱电解质溶液的浓度很大,则弱电解 质溶液中自由移动离子的浓度相对于强电解质溶液中的可能更大, 其导电能力就可能比强电解质溶液的导电能力强。

2.弱电解质的电离 (1)电离平衡的定义 在一定条件(如温度、浓度)下,当电解质分子电离成离子的速率 和离子结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡,这叫做电 离平衡。电离平衡的建立如下图所示。

(2)电离平衡状态的特征 ①动:电离平衡是动态平衡,即弱电解质的电离达到平衡后,弱电 解质分子电离成离子的过程和离子重新结合成弱电解质分子的过 程仍在进行,并没有停止。 ②等:弱电解质分子电离成离子和离子重新结合成分子的速率 相等。 或者说,单位时间里电离的分子数和离子重新结合生成的分子 数相等。 ③定:在溶液里离子的浓度和分子的浓度都保持不变。 ④变:电离平衡状态的存在是有条件的,当支持电离平衡状态的 条件(如浓度、温度)变化以后,电离平衡就会从原来的平衡状态变化 为新条件下的电离平衡状态,这种变化又叫做电离平衡的移动。

(3)电离方程式 ①强电解质的电离是完全的,用“ ②弱电解质部分电离用 CH3COOH 表示,如: CH3COO-+H+;

”表示。

+ NH3· 2O H NH4 +OH-。 ③多元弱酸分步电离,以第一步为主,如 H2S 电离方程式为:H2S

H++HS-;HS-

H++S2-。

3.电离常数 (1)在一定温度下,弱电解质达到电离平衡时,各种离子浓度之积 与溶液中未电离的分子浓度之比是一个常数,该常数就叫电离常数, 用 K 表示。 对于弱电解质 AB,AB
(A+ )·(B- ) 常数为:K= 。 (AB)

A++B-达到电离平衡时,其电离

弱酸的电离常数常用 Ka 表示,弱碱的电离常数常用 Kb 表示。 请 以 CH3COOH、NH3· 2O 为例写出它们电离常数的表达 H
(CH3 COO- )·(H+ ) (NH+ )·(OH- ) 4 式:Ka= (CH COOH) ,Kb= (NH ·H O) 。 3 3 2

(2)根据电离常数的大小,可以判断弱电解质的相对强弱,K 值越 大,达到电离平衡时离子浓度越大,即表示该电解质电离程度越大。 所以从 Ka 或 Kb 的大小,可以判断弱酸和弱碱的相对强弱。 (3)多元弱酸是分步电离的,且每一步都有其电离常数,分别为 K1、K2、K3 等,但 K1?K2?K3,即第二步电离比第一步电离难得多, 第三步电离又比第二步电离难得多。因此,计算多元弱酸溶液中的 c(H+)或比较弱酸酸性相对强弱时,只考虑第一步电离。

预习交流 2
根据电离常数的大小,可以比较酸性、碱性的相对强弱吗?请你 举例说明。 答案:可以。同一温度下,不同种弱酸(弱碱),电离常数越大,酸性 (碱性)越强。如 25 ℃时,Ka(CH3COOH)<Ka(HF),所以酸 性:HF>CH3COOH。

课堂合作探究
问题导学
1.强电解质与弱电解质的比较 活动与探究 1
(1)观察教材上的实验,记录现象及结论填入下表。
1 mol· -1 L HCl 溶液 与镁条反应 的现象 溶液的 pH 结论 快 1 mol· -1 L CH3COOH 溶液 慢

0 2.4 相同浓度,相同体积的盐酸和醋酸,盐酸中的 c(H+)比醋 酸中 c(H+)大,即盐酸中电解质的电离程度比醋酸中电 解质的电离程度大

(2)BaSO4 与 Fe(OH)3 的溶解度都很小,BaSO4 属于强电解质,而 Fe(OH)3 属于弱电解质;CH3COOH、HCl 的溶解度都很大,HCl 属于 强电解质,而 CH3COOH 属于弱电解质。电解质的强弱与其溶解性 有何关系?怎样区分强弱电解质? 答案: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。 它们的本质区别:溶解部分是否完全电离! (3)通过实验的结果,请你思考:盐酸与醋酸的电离方程式相同吗? 请你写出盐酸与醋酸的电离方程式。 答案:不相同。HCl H++Cl-;CH3COOH CH3COO-+H+。

迁移与应用 请写出 Na2SO4、HClO、NH3· 2O、H2SO3、Mg(OH)2 在水溶液 H 中的电离方程式。 答案:Na2SO4
+ NH4 +OH-;H2SO3

2Na++SO4 ;HClO H++HSO3 (主),HSO3
-

2-

H++ClO-;NH3· 2O H H++SO3 (次);Mg(OH)2
2-

Mg2++2OH-。

强、弱电解质的比较
定义 化合物 类型 电离程度 电离 过程 在溶液中 存在形式 强电解质 溶于水后(或在熔融状态 下)完全电离的电解质 离子化合物及具有强极 性键的共价化合物 100%电离 不可逆过程,无电离平衡 只有阴、 阳离子,无电解质 分子 弱电解质 溶 于水后 只有部 分电离 的 电解质 某 些具有 弱极性 键的共 价 化合物 只有部分电离 可逆过程,存在电离平衡 既有阴、 阳离子,又有电解质 分子

实例

绝大多数盐(包括难溶性 盐 ); 强 酸:H2SO4,HNO3,HI,HBr,H ClO4,HCl 等; 强 碱 :Ba(OH)2,NaOH,KOH, Ca(OH)2 等 例 :NaCl “ ”连接 Na++Cl- 用

弱 酸 :H2CO3,CH3COOH,H2S,H F,HClO 等; 弱 碱:NH3· 2O,Cu(OH)2,Fe(OH H )3 等 例 :CH3COOH

电离 方程式 共同特点

CH3COO-+H+用“ ”连接 在水溶液中或熔融状态下能产生自由移动的离子

2.影响弱电解质电离平衡的因素 活动与探究 2
以 CH3COOH CH3COO-+H+的电离平衡为例,讨论改变外界条件 对该平衡的影响,将讨论的结果填入下表。

改变 条件 加水稀释 加入少量 冰醋酸 通入 HCl(g) 加入 NaOH(s) 加入
CH3COONa(s)

平衡移 动方向 向右 向右 向左 向右 向左 向右 向右

n(H+) 增大 增大 增大 减小 减小 减小 增大

c(H+) 减小 增大 增大 减小 减小 减小 增大

c(CH3COO-)

c(CH3COOH)

减小 增大 减小 增大 增大 增大 增大

减小 增大 增大 减小 增大 减小 减小

电离程 度(α) 增大 减小 减小 增大 减小 增大 增大

导电 能力 减弱 增强 增强 增强 增强 增强 增强

加入镁粉 升高温度

迁移与应用 在 0.1 mol· -1 CH3COOH 溶液中存在如下电离平衡:CH3COOH L CH3COO-+H+,对于该平衡,下列叙述正确的是( ) A.加入水时,平衡向逆反应方向移动 B.加入少量 NaOH 固体,平衡向正反应方向移动 C.加入少量 0.1 mol· -1 HCl 溶液,溶液中 c(H+)减小 L D.加入少量 CH3COONa 固体,平衡向正反应方向移动 解析:加入水时平衡应正向移动,A 错;加入少量 NaOH 固体后由 于发生反应 H++OHH2O,平衡正向移动,B 正确;加入 HCl 溶 液,c(H+)增大,故 C 错;加入 CH3COONa 晶体,由于 c(CH3COO-)增大, 平衡逆向移动,D 错。 答案:B

电离平衡属于化学平衡,受外界条件(如温度和浓度等)的影响, 其规律遵循勒夏特列原理。 1.浓度:浓度越大,电离程度越小。在稀释溶液时,电离平衡向右 移动,而电解质电离出的离子浓度会减小。 2.温度:温度越高,电离程度越大。因电离是吸热过程,升温平衡 向吸热方向(电离方向)移动。 3.同离子效应:醋酸溶液中加入醋酸钠晶体,平衡左移,电离程度 减小,加入稀盐酸亦然。 4.能反应的离子:醋酸溶液中加入 NaOH,平衡右移,使醋酸的电 离程度增大。

3.弱电解质的电离平衡常数 活动与探究 3
请你谈一谈研究弱电解质的电离平衡常数的意义及影响电离 平衡常数的因素。 答案:平衡常数的意义: ①根据电离常数数值的大小,可以估算出弱电解质电离的趋势。 ②K 越大,离子浓度越大,表示该弱电解质越易电离,所以可以用 Ka 或 Kb 的大小判断弱酸或弱碱的相对强弱。K 只与温度有关,不随 浓度改变而改变。

迁移与应用 已知 25 ℃时,醋酸溶液中各微粒存在下述关系:
(CH3 COO- )·(H+ ) K= =1.75× -5 10 (CH3 COOH)

下列有关说法可能成立的是( ) A.25 ℃条件下,向该溶液中加入一定量的盐酸时,K=8× -5 10 B.25 ℃条件下,向该溶液中加入一定量的盐酸时,K=2× -4 10 C.标准状态下,醋酸溶液中 K=1.75× -5 10 D.升高到一定温度,K=7.2× -5 10

解析:醋酸溶液中存在如下电离平衡:CH3COOH CH3COO-+H+,在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,弱电解质 电离出的离子的浓度之积跟溶液中未电离的分子浓度的比值是一 个常数,这个常数叫做电离常数。由此可知题中 K 为醋酸电离常数 的表达式,由于电离常数不随浓度变化而变化,只随温度变化而变化, 所以排除 A、B 两项。且醋酸的电离是吸热的,所以升高温度,K 增 大,降低温度,K 减小。标准状况下(0 ℃),温度低于 25 ℃,则 K 小于 1.75× -5,所以 C 项错误。 10 答案:D

理解电离平衡常数 1.电离常数的大小首先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。 2.电离常数和化学平衡常数一样,只受温度影响,与浓度无关。 其 大小比较需在同一温度下进行。 3.同一温度下,不同种弱酸、弱碱,电离常数越大,酸性、碱性越 强。如 25 ℃时,Ka(CH3COOH)<Ka(HF),所以酸性:HF>CH3COOH。 4.多元弱酸是分步电离的,每一步都有相应的电离常数,对于同 一种弱酸的 K1、K2、K3,总有 K1? K2? K3,即电离程度逐渐减弱。 5.弱电解质的电离常数越大,只能说明其分子发生电离的程度 越大,但其溶液中离子浓度不一定大,溶液的导电能力也不一定强。 例如:1 mol· -1 CH3COOH 溶液就比 0.01 mol· -1 的 HF 溶液中的 c(H+) L L 大。

当堂检测
1.下列叙述中,能证明某物质是弱电解质的是( ) A.熔化时不导电 B.不是离子化合物,而是极性共价化合物 C.水溶液的导电能力很差 D.溶液中已电离的离子和未电离的分子共存 解析:区别强、弱电解质的依据是看其溶于水的部分能否完全电离。 答案:D

2.在以下各种情形下,下列电离方程式的书写正确的是( A.熔融状态下的 NaHSO4 电离:NaHSO4 B.H2CO3 的电离:H2CO3 C.Fe(OH)3 的电离:Fe(OH)3 2H++CO3
2-

)
2-

Na++H++SO4

Fe3++3OHNa++HSO4
-

D.水溶液中的 NaHSO4 电离:NaHSO4

解析:本题对多元弱酸、 多元弱碱的电离以及 NaHSO4 在熔融状态和 水溶液两种情况下的电离进行考查。因为 H2SO4 是强酸,所以 NaHSO4 在水溶液中完全电离,其电离方程式为 NaHSO4 Na++H++SO4 ;但 HSO4 中各原子间靠共价键结合,因此熔融状态下 HSO4 不能电离为 H+和 SO4 ,故熔融状态下 NaHSO4 的电离方程式为 NaHSO4 Na++HSO4 ,所以 A、 选项均错误;H2CO3 作为二元弱酸, D ”,且多元弱酸的电离分步进行,以第一
222-

不能完全电离,必须使用“

步为主,其电离方程式为 H2CO3 H++HCO3 ,HCO3 H++CO3 ,因 此 B 选项错误;Fe(OH)3 是多元弱碱,通常以一步电离表示,故 C 选项 正确。 答案:C

3.在 0.1 mol· -1 CH3COOH 溶液中存在如下电离平衡: L CH3COOH CH3COO-+H+,对于该平衡,下列叙述正确的是( ) A.加入水时,平衡向逆反应方向移动 B.加入少量 NaOH 固体,平衡向正反应方向移动 C.加入少量 0.1 mol· -1 HCl 溶液,溶液中 c(H+)不变 L D.加入少量 CH3COONa 固体,平衡向正反应方向移动 解析:A 项,加 H2O 促进弱电解质的电离;B 项,加入少量 NaOH 固体, 降低 c(H+),使电离平衡向正反应方向移动;C 项,加入盐酸,使溶液中 c(H+)增大,电离平衡向逆反应方向移动;D 项,加入 CH3COONa 固体, 使溶液中 c(CH3COO-)增大,电离平衡向逆反应方向移动。 答案:B

4.下列说法正确的是( ) A.电离平衡常数受溶液浓度的影响 B.电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱 C.电离常数大的酸溶液中 c(H+)一定比电离常数小的酸中的 c(H+)大
(H+ )·(CO3 ) D.H2CO3 的电离常数表达式:K= (H CO ) 2 3
2-

解析:电离平衡常数是温度的函数,与溶液浓度无关,所以 A 项错误; 电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱,故 B 项正确;酸中 c(H+) 既跟酸的电离常数有关,还跟酸的浓度有关,所以 C 项叙述错误;D 项
(H+ )·(HCO3 ) 中碳酸是分步电离的,第一电离常数表达式为:K1= (H CO ) ,第 2 3
-

二步电离常数为:K2= 答案:B

(H+ )·(CO3 )
(HCO3 )

2-

,故 D 项错误。

5.(1)下面所列物质中,属于强电解质的是 (填序号,下同), 属于弱电解质的是 ,属于非电解质的是 。 ①氯化钾 ②乙醇 ③醋酸 ④氨气 ⑤蔗糖 ⑥硫化氢 ⑦硫酸氢钠 ⑧一水合氨 ⑨氯气 ⑩碳酸钡 铁 (2)双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但 H2O2 比水更显酸性。 ①若把 H2O2 看成是二元弱酸,请写出它在水中的电离方程 式: 。 ②鉴于 H2O2 显弱酸性,它能同强碱作用形成正盐,在一定条件下也 可以形成酸式盐。请写出 H2O2 与 Ba(OH)2 作用形成正盐的化学方 程式: 。

解析:(1)从强、弱电解质的概念可以看出,二者的最大区别是其在水 溶液里的电离程度,完全电离的是强电解质,部分电离的是弱电解质。 区分电解质的强弱不能从物质的溶解性大小和导电能力强弱入手。 根据物质所属类别来判断,①⑦⑩属于盐,是强电解质;③⑥属于弱 酸,⑧为弱碱,它们都是弱电解质;②④⑤是非电解质;⑨ 是单质,既 不是电解质,也不是非电解质。 (2)由信息可知 H2O2 为二元弱酸,因多元弱酸的电离是分步进行 的,所以:H2O2 H++HO2 ,HO2 H++O2 ,H2O2+Ba(OH)2 BaO2+2H2O。 答案:(1)①⑦⑩ ③⑥⑧ ②④⑤ (2)①H2O2 H++HO2 ,HO2 H++O2 ②H2O2+Ba(OH)2 BaO2+2H2O
22-


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