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人教版高中化学选修4 化学反应原理 第三章 第一节 弱电解质的电离(第1课时)


新课标人教版高中化学课件系列
选修4 化学反应原理 第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离 第1课时

弱电解质的电离

思考:1 、什么叫电解质?试举例说明。 电解质:在水溶液中或熔融状态下能够导电 的化合物。

知识回顾:

(如:酸、碱、盐、水、大多

数金属氧化物、 活泼金属过氧化物)
思考:2 、什么叫非电解质?试举例说明。 非电解质:在水溶液中和熔融状态下都不能够 导电的化合物。 (如:多数有机物、某些非金

属氧化物、某些非金属氢化物如 CH4、 NH3 等 )

一、电解质与非电解质
判断依据:一定条件下,能否电离产生自由移动的离子。 下列物质中,属于电解质的 ③⑦ 是 , ⑥⑧ 属于非电解质的是 ①铜 ②氨水 ③CuSO4· 5H2O晶体 ④盐酸溶液 ⑤石墨 ⑥酒精 ⑦碳酸钠 ⑧蔗糖



混合物
物质

既不是电解质也 不是非电解质
单 质

纯净物

非电解质 化合物 电解质 强电解质
弱电解质

弱电解质的电离

电解质和非电解质比较
电解质 概念:在水溶液中或熔化状态下 能够导电的化合物。 和结构关系:大多数离子化合物 强极性键共价化合物 实例: 酸 碱 盐,H2O 非电解质 在水溶液和熔化状态 下都不能导电的化合物。 极性键或非极性键构成 的化合物

大多数有机物,SO3、CO2 等 说明:溶液导电与否是由内外因共同作用的结果,内因为必须有 电解质,外因在水的作用下两者缺一不可,可用下列图示表示: 电解质 电离 导电

溶液导电性强弱是由溶液中自由移动离子浓度决定。

讨论以下几种说法是否正确,并说明原因 1.石墨能导电,所以是电解质。 2.由于BaSO4不溶于水,所以不是电解质。 3.盐酸能导电,所以盐酸是电解质。 4.SO2、NH3、Na2O溶于水可导电,均为电解质 5. 氯化钠固体不能导电,所以氯化钠不是电解质

①单质 既不是电解质也不是非电解质 混合物 ②难溶的盐(BaSO4等)虽然水溶液不能导电 但是在融化时能导电,也是电解质。 ③CO2、NH3等溶于水得到的水溶液能导电, 但不是“自身”电离,均不是电解质

5、注: (1)电解质和非电解质均属于化合物的 范围,排除单质和混合物。

(2)导电的物质不一定是电解质,如: 金属单质、石墨;不导电的物质不一定 是非电解质,如:NaCl晶体、NaOH固体、 HCl气体等不导电,但它们是电解质。

(3)导电性不是电解质在任何状态下都具有 的性质,而是在电解质溶于水或融化状态下 才有的性质。 如:NaCl晶体不导电,但 NaCl水溶液或熔融态的能导电。 (4)像SO3、SO2、CO2、NH3等物质,它们的 水溶液导电,但它们不是电解质。 (5)像AgCl、BaSO4、CaCO3等难溶盐, 虽然水溶液不导电,但它们却是电解质且为 强电解质。

(6)电解质的电离情况:

共价化合物(如:酸): 在水溶液中电离,而熔融状态 下不电离。 离子化合物(如:碱、盐): 水溶液或熔融状态下均电离。
2、下列事实中能证明氯化氢是共价化合物的是 A、氯化氢极易溶于水 B、液态氯化氢不导电 C、氯化氢不易分解 D、氯化氢溶液可以电离



6. (1)下列物质中是否含有离子? NaCl晶体、熔融NaCl、NaOH溶液、HCl气体、 液态HCl、盐酸、蔗糖(C12H22O11)、冰醋酸、SiO2 晶体、酒精、SO3晶体、H2SO4溶液。
(2)下列物质是否属于电解质? HNO3、KOH、Ba(OH)2、KCl、 Na2O、Na2O2 NH4Cl、H2O、SO2、SO3、NH3、Cl2、Cu。

? 判断下列说法是否正确: 1. 熔化状态下,能导电的物质一定是电解质.

错.

如:Fe等金属,必须是化合物

2、熔化状态下,不能导电的化合物一定不是电解质.
错. 如:液态的HCl等共价化合物

3、溶于水能导电的物质一定是电解质.
错. 如: NH3 SO2 Cl2 错. 本身导电

4、某化合物溶于水能导电一定是电解质.

练习1:下列物质的水溶液能导电,但属于

非电解质的是( D )
A.CH3CH2COOH C.NH4HCO3 B.Cl2 D.SO2

二、强电解质和弱电解质













【实验3-1 】分别实验等体积、等浓度的盐 酸和醋酸溶液与等量镁条反应,并测量这两 种酸溶液的pH值 1mol/LHCl 1mol/LCH3COOH

与镁条 反应现象 镁条反应剧烈 镁条反应较慢 溶液的 pH值

pH=0

pH>0

探究结果:

开始 1mol/LHCl 与镁条反应剧烈,说明 1mol/LHCl 中氢离 子浓度大,即氢离子浓度为 1mol/L,说明HCl完全电离; 而开始1mol/LCH3COOH与镁条反应较慢,说明其氢离子 浓度较盐酸小,即小于1mol/L,说明醋酸在水中部分电离。 说明HCl是强电解质,CH3COOH是弱电解质。

弱电解质的电离

等浓度的盐酸、醋酸溶液中的H+浓度的大小? ? 醋酸和盐酸是常见的两种酸,根据你的经 验,你认为它们的电离程度有无差异? ? 你能设计实验验证你的猜想吗?请写出实

验方案并与大家交流。

弱电解质的电离

实验探究1: 分别试验等体积、等浓度的盐酸、 醋酸与等量镁条的反应。 实验3-1
实验要点: ? 盐酸和醋酸浓度均为1mol/L; ? 镁条用砂纸打磨、长度相同(表面积相同); ? 观察、比较气球鼓起的快慢等现象.

弱电解质的电离

与镁条反应的现象 1mol/L CH3COOH 1mol/L HCl 对实验现象的 解释

镁与醋酸反应较快,产生气泡, 气球鼓起较慢。

镁与盐酸反应非常剧烈,产生 大量的气泡,气球鼓起很快。 ? 镁与等浓度的盐酸、醋酸反应
的速率, 前者快于后者。 ?等浓度的盐酸中c(H+)比醋酸大.

弱电解质的电离

实验探究2: 用pH试纸测定0.1mol/L的盐酸、醋 酸pH。 实验数据:pH(HCl) = 1 pH(CH3COOH) = 3
数据处理: 0.1mol/L HCl 0.1mol/L CH3COOH 结 论: c(H+) = 0.1mol/L c(H+) = 0.001mol/L

? 盐酸完全电离, 电离程度(即电离度)为100%; ? 醋酸不完全电离, 电离程度较小,且小于100%,

即醋酸的电离是可逆的。

弱电解质的电离

盐酸中存在H+、Cl无HCl分子

醋酸溶液中存在 H+、CH3COO和CH3COOH分子

弱电解质的电离

一、强弱电解质 1、概念 强电解质: 能全部电离的电解质称强电解质.

HCl = H+ + Cl–
包括:强酸、强碱、大多数盐类 弱电解质: 不完全电离的电解质称弱电解质. CH3COOH H+ + CH3:COO 包括 弱酸–(如CH3COOH)、 弱碱 (如NH3· H2O) 、水

2、常见强、弱电解质 ?常见的强电解质: 强酸、强碱、大部分盐、 大部分金属氧化物、活泼金属过氧化物 ?常见的弱电解质:

弱酸、弱碱、水、极少数的盐(HgCl2)

强酸: 常见的酸与碱 H2SO4、HNO3、HCl、HBr、HI、HClO4等; 中强酸: H3PO4、H2SO3; 弱酸: 弱酸: CH3COOH、H2CO3; 极弱酸: HCN、HClO、HF、 H2S、H2SiO3(难溶)等; 强碱: NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等; 弱碱: NH3· H2O(可溶)、 Mg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2等等

强电解质
相同点

弱电解质

都是电解质,在水溶液中都能电离,都能导电, 与溶解度无关

化合物 类型

离子化合物,(强极性键构 共价化合物 成的)共价化合物
弱酸、弱碱、水、极 少数盐 小 弱 分子(多)、离子 部分电离(可逆) 电离方程式用“

物质类别 强酸、强碱、大多数盐、 活泼金属的氧化物 不 同 离子浓度 大 点 导电能力 强 溶质微粒 离子 电离程度 完全电离(不可逆) 表示方法 电离方程式用“等号=” 实例 电离方程式



强酸、强碱、绝大多数盐 弱酸、弱碱、水、极少数 盐(CH3COO)2Pb、HgCl2 :NaCl、BaSO4 NaCl=Na++ClHF H++F-

小结:强弱电解质与结构的关系
大部分的盐类 离子化合物 离子型氧化物 强 碱 强 酸

强 电 解 质

弱 酸 弱 碱 共价化合物 水

弱 电 解 质

电 解 质

多数有机物

某些非金属氧化物

非 电 解 质

化 合 物

练习:判断下列物质,属强电解质的有哪些? 属弱电解质的有哪些?

NaCl、 NaOH 、 H2SO4、 CH3COOH、NH3· H2O、 Cl2、Cu

1、电离 电解质溶于水或熔融状态下,离解成自 由移动的离子的过程叫做电离。 2、电离方程式 用来表示电离过程的式子叫做电离方程式。 3、电离方程式的书写: (1)式子左边用电离物质的化学式表示,右 边用离子符号表示。 (2)强电解质用“=”表示电离过程,弱电 解质用“ ” 表示电离过程。

三、电解质的电离

电离方程式书写:
(3)多元弱酸的电离要分步。可分步书写电 离方程式(一般只写第一步)

+ 2 H2PO4 H + HPO4 (2) HPO42H+ + PO43- (3) (4)多元弱碱也是分步电离,但可按一步电离写 出。

写出H3PO4在水溶液中的电离方程式 H3PO4 H+ + H2PO4- (1)

如: Cu(OH)2

Cu2+ + 2OH-

弱电解质的电离

请写出Na2SO4、HClO、NH3· H2O 、H2CO3、 Fe(OH)3 、Al(OH)3、NaHCO3 、 NaHSO4 、 Ba(OH)2在水溶液中的电离方程式。

Na2SO4 = 2Na+ +SO42HClO NH3· H2O H++ClONH4++OH-

H2CO3 H++HCO3HCO3- H++CO32Fe(OH)3 Fe3++3OH-

弱电解质的电离

Al(OH)3 Al(OH)3 HCO3-

Al3++3OH- (碱式电离) AlO2-+H++H2O(酸式电离) H+ +CO32-

NaHCO3 = Na++HCO3NaHSO4 = Na+ +H+ +SO42Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH-

弱电解质的电离

电离方程式的书写要点
①先判断强、弱电解质,决定符号,强电解质一 步电离 ②多元弱酸分步电离,电离能力逐渐降低,以 一级电离为主。 ③多元弱碱的电离,以一步电离表示。

④Al(OH)3有酸式和碱式电离。

弱电解质的电离

⑤弱酸的酸式盐的电离是分步电离,先完全电 离成金属离子和酸式酸根,酸式酸根再部分电 离。 ⑥强酸的酸式盐在水溶液中完全电离,在稀溶 液中不存在酸式酸根;而在熔融状态,则电离 成金属离子和酸式酸根离子

强等号、弱可逆、多元弱酸 分步写,多元弱碱一步完

弱电解质的电离

问题探讨
?

CaCO3、Fe(OH)3的溶解度都很小,CaCO3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度有何关系? ?电解质的强弱与其水溶液的导电能力 有何关系?

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。

弱电解质的电离

我明白了:

? 强弱电解质≠溶液的导电能力强弱
? 强弱电解质≠物质的溶解性大小

弱电解质的电离

二、弱电解质的电离平衡
CH3COOH → CH3COO - + H+

CH3COO - + H+ → CH3COOH

CH3COOH

CH3COO - + H+

思考与交流:
(1)当醋酸溶于水后, V(电离)和 V(结合) 怎 样变化? (2) 当V(电离) = V(结合) 时,可逆过程达到一 种怎样的状态?画出V~t图。

弱电解质的电离

弱电解质电离的V-t图像
V(速率
)

V电离

V电离=V结合≠ 0

电离平衡状态
V结合
t (时间)

t1

弱电解质的电离

1.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重新结合成 分子的速率相等时, 电离过程就达到了平 衡状态 ― 电离平衡

逆:弱电解质的电离是可逆过程 等:V电离 = V结合≠0

2.特征

动:电离平衡是一种动态平衡 定:条件不变,溶液中各分子、离子的浓
度不变,溶液里既有离子又有分子. 变: 条件改变时,电离平衡发生移动。

弱电解质的电离

思考与交流:
根据上图及化学平衡理论,分析一元弱酸(HA) 一 元弱碱(BOH)的电离平衡过程,并完成问题: 1.写出电离方程式 2.填表

HA BOH

H+ + A B+ + OH-

2)、结合图3-3填写下表

0 不变

0 不变

最大 不变

最大

最大

0

达到电离平衡时

思考与讨论:
在氨水中存在怎样的电离平衡? 向其中分别加入适量的盐酸、NaOH 溶液、NH4Cl溶液以及大量的水, 对平衡有什么影响?

填 表
NH3· H2O 加入 物质 平衡移 动方向 盐 酸 NH4 + + OH NaOH NH4Cl 加大 溶 液 溶 液 量水









5、影响电离平衡的因素
(1)内因:电解质本身的性质。通常电解质越弱

电离程度越小。
(2) 影响电离平衡移动的条件——外因

①温度 弱电解质电离过程是吸热过程,升 高温度,电离平衡向吸热反应方向移动, 即电离平衡向电离方向移动 ,电离程度 增大。

②浓度
当电离达到平衡时,加水稀释向 电离的方向移动,且电离程度增大, 离子的浓度一般会下降; 增加弱电解质浓度,向电离的方 向移动,但电离程度减小。

③同离子效应 加入同弱电解质电离所产生的离子 相同离子,电离平衡向逆方向移动。

④化学反应 加入能与弱电解质电离产生的离子反 应的物质时,使电离平衡向电离方向移动

小结:影响电离平衡的因素
内因:电解质本身的性质。

通常电解质越弱电离程度越小。
①温度 外 ②浓度 因 ③同离子效应 ④化学反应 当外界条件改变时符合

“勒夏特列原理”

练习1完成表格: CH3COOH

CH3COO-- + H+
C(HAc) 电离程 度

改变条件C

平衡 C(H+) C(Ac-) 移动 方向





正向 增大 逆向 增大 正向 减小 逆向 减小 正向 增大

增大 减小 增大 增大 增大 减小

减小 增大 减小 增大 增大 减小

增大 减小 增大 减小 减小 增大

加 盐 酸 加 NaOH(s) 加NaAc(s) 加CH3COOH





正向 减小

弱电解质的电离

问题探讨
变大 离子 1.弱电解质加水稀释时,电离程度_____, 浓度不能确定 ______? (填变大、变小、不变或不能 确定)

画出用水稀释冰醋酸时离子浓 度随加水量的变化曲线。

弱电解质的电离

2.金属导电与电解质溶液导电有何不 同?升温对二者的导电性有何影响?
*自由电子的定向移动;

自由移动的离子定向 移动
*升温,金属导电性减弱;

电解质溶液导电性增强

弱电解质的电离

问题:怎样定量的比较弱电解质的相
对强弱?电离程度相对大小怎么比较?

三、电离常数(K)
看课本自学相关内容并思考: (1)什么叫电离常数? (2)怎样用电离常数比较弱电解质的相对强 弱? (3)影响电离平衡常数的因素是什么?

弱电解质电离程度相对大小的参数一 1、电离平衡常数(K) 对于一元弱酸 HA H++A-,平衡时
Ka=
c ( H+) .c( A-) c(HA)

对于一元弱碱 MOH
Kb=

c ( M+).c( OH- )
c(MOH)

M++OH-,平衡时

2、意义:K值越大,电离程度越大,相应酸 (或碱)的酸(或碱)性越强。K值只随温度变 化。

例:H2CO3

3、对于多元弱酸:

H++HCO3-

(第一步电离

K1 ) K2)

HCO3-

H++CO32(第二步电离

每一步的电离程度是不一样
多元弱酸是分步电离的,K1》K2》K3…..
(一般要相差105)。多元弱酸的酸性由第 一步电离决定

多元弱酸,分步电离,第一步电离大于第二步电离, 第二步电离远大于第三步电离……,为什么?

弱电解质的电离

?写出H3PO4在水溶液中的电离方程式。 H3PO4
H2PO4 2 HPO
4

H+ + H2PO4H+ + PO43-

H+ + HPO42-

你推测每一步的电离程度如何变化,为 什么? ?多元弱酸是分步电离的,K1》K2》K3 ?多元弱酸的酸性由第一步电离决定。

说明:
①电离平衡是动态平衡,平衡移动符合勒夏 特列原理 ②多元弱酸,分步电离,第一步电离大于第二 步电离,第二步电离远大于第三步电离……, 例如:0.1mol/LH2S溶液中各步电离[H+]为: H2S H++HS- [H+]=1×10-4mol/L HSH++S2[H+]=1×10-13mol/L 电离难的原因: a、一级电离出H+后,剩下的酸根阴离子带负电 荷,增加了对H+的吸引力,使第二个H+离子电离 困难的多; b、一级电离出的H+抑制了二级的电离。

4、电离常数的应用

比较它们的相对强弱 草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸

弱电解质的电离

草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸
?意义:K值越大,电离程度越大,
相应酸 (或碱)的酸(或碱)性越强。

探究活动

酸性:醋酸>碳酸>硼酸
电离常数:醋酸>碳酸>硼酸

弱电解质的电离

?有关电离常数的简单计算: 课本p44第4题
解析:设电离平衡时H+物质的量浓度为x CH3COOH c(起始) c(平衡) 0.010 0.010-x CH3COO- + H+ 0 x 0 x

c(H+) · c(CH3COO-) x2 K= =1.75×10-5 = 0.010-x c(CH3COOH)

因醋酸的电离程度很小, 故0.010-x≈0.010 即 x2/0.010=1.75×10-5 x=4.2×10-4mol/L

弱电解质的电离

小结:0.1mol/L的CH3COOH溶液 CH3COOH CH3COO-+H+
电离 程度 加水 升温 加CH3COONa 加HCl n(H+) c(H+) 导电 能力 电离 常数

增大
增大 减小 减小 增大

增大
增大 减小 增大 减小

减小
增大 减小 增大 减小

减弱
增强 增强 增强 增强

不变
增大 不变 不变 不变

加NaOH

【知识拓展】
弱电解质电离程度相对大小的另一种 参数-------

1、电离度α
α=

已电离的分子数
弱电解质分子总数

【知识拓展】
2、强酸与弱酸的比较

1)等体积,等浓度的盐酸和醋酸 1mol/L HCl A 1mol/L CH3COOH B A>B A>B A=B

C(H+)

与Zn反应快慢
与足量Zn反应 产生H2量

2)体积、PH相同的盐酸(A)与醋酸(B) 分别与锌反应 溶液的浓度
开始时反应速率 反应过程中平均反应速率 生成等量氢气所需的时间 A<B A=B A<B A>B A>B A=B

反应过程中速率下降快慢 生成等量的氢气消耗Zn 与足量的Zn反应产生H2量

A<B

练习
1、在0.1mol/L盐酸和0.1mol/L醋酸 各50mL的溶液中分别投入0.1g锌粒,

反应开始时产生H2的速率 不相等



在相同条件下,产生H2的体积 相等 。 (相等、不相等)

2、取pH均等于2的盐酸和醋酸各100 mL, 分别稀释2倍后,再分别加入0.03 g锌粉, 在相同条件下充分反应,下列有关叙述正 确的是 A.醋酸与锌反应放出的H2多 B.盐酸与锌反应放出的H2多 C.醋酸与锌反应速率大 D.盐酸和醋酸分别与锌反应的速率一样大

练习

1.将0 .1mol/L的氨水稀释10倍,随着氨水 浓度的降低,下列数据逐渐增大的是 (AC ) A.[H+] B.[OH]C.[OH]- /[NH3· H2O] D.[NH4]+ 2.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为 减缓反应速率而不影响生成氢气的总量, 可向盐酸中加入适量的( BD ) A.NaOH(固) B.H2O C.NH4Cl(固) D.CH3COONa (固)

3.有H+浓度相同、体积相等的三种酸: a、盐酸 b、硫酸 c、醋酸,同时加入 足量的锌,则开始反应时速率 a=b=c , a=b<c 反应完全后生成H2的质量 (用<、 =、> 表示) 。 4.下列物质的导电性最差的是( C ) A.0.1mol/L的盐酸 B.0. 1mol/L的氢氟酸 C. 0.1mol/L的氢氰酸 D. 石墨棒 .

练习

5.把0.05molNaOH固体分别加入100mL 下列液体中,溶液的导电性变化不大 的是(BD ) A.自来水 B. 0.5mol/LNH4Cl溶液 C. 0.5mol/L 醋酸 D. 0.5mol/L盐酸

弱电解质的电离

知识网络
弱 电 解 质 的 电 离
弱 电 解 质 电 离 平 衡 电离 特点 1)部分电离 2)存在电解质分子和阴阳离子 ”连接

3)电离方程式用“ 举例:弱酸、弱碱、水 特点:逆、等、动、定、变 温度 影响 浓度 因素 同离子效应 平衡常数K只与温度有关

弱电解质的电离

练习
1、下列电解质中, ① NaCl、 ② NaOH, ③ NH3· H2O、 ④ CH3COOH、 ⑤ BaSO4、 ⑥ AgCl 、 ⑦ Na2O、 ⑧ K2O, ⑨ H2O 哪些是强电解质,那些是弱电解质?

强电解质: ① ② ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 弱电解质: ③④⑨

弱电解质的电离

2、讨论以下两种说法是否正确,并说明原因: ①石墨、铜、铝合金都能导电,所以它们都是 电解质。

②强电解质溶液的导电能力一定强于弱电解 质溶液的导电能力。
①电解质的研究对象是化合物,所以单质、 混合物都不是电解质。
②导电能力和溶液中离子浓度有关,而强弱电 解质是指电离能力的。

4、将10ml 0.1mol/L的HAc加水稀释,有关 稀释后的醋酸溶液的说法,错误的是: CD

A、电离程度增大
B、溶液中离子总数增多 C、溶液导电性增加 D、溶液中醋酸分子增多

弱电解质的电离

3、有物质的量浓度相同、体积相等的三种酸:a、 盐酸 b、硫酸 c、醋酸,同时加入足量的锌, 则开始反应时速率________ 。(用<、=、> 表 b>a>c 示) 4、把0.05 mol NaOH固体分别加入100 mL下 列液体中,溶液的导电性变化不大的是( ) BD A.自来水 B. 0.5 mol/L NH4Cl溶液 C. 0.5 mol/L 醋酸 D. 0.5 mol/L 盐酸

弱电解质的电离

5、写出下列物质的电离方程式 + +ClOH (1) HClO (2) KHSO4 =K + +H + +SO42(3) CaCO3 = Ca2+ +CO32(4) Cu(OH)2 Cu 2+ +2OH-

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