物質(zhì)在水溶液中的行為第三章3.2.1弱電解質(zhì)的電離平衡核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識(shí)與微觀探析能從宏觀上通過弱電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，辨識(shí)弱電解質(zhì)的電離特點(diǎn)；從微觀角度理解電離平衡常數(shù)、電離度的含義，以及外界條件對(duì)電離平衡移動(dòng)影響的微觀本質(zhì)，建立宏觀現(xiàn)象與微觀粒子行為的聯(lián)系。2.變化觀念與平衡思想認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)電離平衡是動(dòng)態(tài)平衡，理解電離平衡常數(shù)、電離度等物理量對(duì)平衡狀態(tài)的表征作用；能運(yùn)用平衡移動(dòng)原理，分析溫度、濃度、外加物質(zhì)等因素對(duì)電離平衡的影響，形成變化觀念，掌握研究平衡問題的一般方法。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任通過對(duì)弱電解質(zhì)電離平衡相關(guān)知識(shí)的探究，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于探索的科學(xué)態(tài)度。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.電離平衡常數(shù)（Ka、Kb）和電離度（α）的概念及應(yīng)用；2.影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素，能用平衡移動(dòng)原理分析電離平衡的移動(dòng)方向。難點(diǎn)：1.理解電離平衡常數(shù)的本質(zhì)含義及相關(guān)計(jì)算；2.準(zhǔn)確判斷外界條件（如濃度、溫度、外加電解質(zhì)等

）對(duì)電離平衡移動(dòng)的影響，把握微觀粒子濃度變化與平衡移動(dòng)的關(guān)系。課前導(dǎo)入食醋除水垢，鹽酸潔廁靈。食醋、潔廁靈是家庭常用物質(zhì)，這兩種物質(zhì)中的溶質(zhì)在水溶液中的電離有什么差別？電離平衡常數(shù)PART01電離平衡常數(shù)1.定義：在一定條件下達(dá)到電離平衡時(shí)，弱電解質(zhì)電離生成的各種離子的濃度（次方）的乘積與溶液中未電離的分子的濃度之比是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)稱為電離平衡常數(shù)，簡稱電離常數(shù)。通常用Ka表示弱酸在水中的電離常數(shù)，Kb表示弱堿在水中的電離常數(shù)。電離平衡常數(shù)的表達(dá)式1.一元弱酸、一元弱堿的電離常數(shù)表達(dá)式CH3COOHH＋＋HCO3－NH3·H2O

NH4+＋OH－①

一元弱酸（CH3COOH）②

一元弱堿（NH3·H2O）c平(H＋)·c平(CH3COO－)c平(CH3COOH)Ka＝＝1.7×10－5c平(NH4+)·c平(OH－)c平(NH3·H2O)Kb＝＝1.7×10－5電離平衡常數(shù)弱酸的電離常數(shù)越大，弱酸電離出H+

的能力就越強(qiáng)，酸性也就越強(qiáng)；反之，酸性越弱。例如，氫氰酸（HCN）、醋酸、氫氟酸這三種一元酸在室溫下的電離常數(shù)分別為：Ka(HCN)＝6.2×10－10mol·L-1Ka(CH3COOH)＝1.7×10－5mol·L-1Ka(HF)＝6.8×10－4mol·L-1Ka

表明，這三種酸的酸性由弱到強(qiáng)的順序是氫氰酸＜醋酸＜?xì)浞帷ｋ婋x平衡常數(shù)3.多元弱酸的電離分布進(jìn)行，各步的電離常數(shù)通常分別用Ka1、Ka2、Ka3等來表示。H3PO4H＋＋H2PO4－H2PO4－

H＋＋HPO42－＝7.1×10－3c平(H＋)·c平(H2PO4－)c平(H3PO4)Ka1＝＝6.2×10－8c平(H＋)·c平(HPO42－)c平(H2PO4－)Ka2＝HPO42－

H＋＋PO43－＝4.5×10－13c平(H＋)·c平(PO43－)c平(HPO42－)Ka2＝電離平衡常數(shù)注意：電離常數(shù)相對(duì)較大的弱電解質(zhì)，其溶液的導(dǎo)電能力不一定強(qiáng)。這是因?yàn)槿芤旱膶?dǎo)電能力與溶液中的離子濃度和離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，需要結(jié)合具體的弱電解質(zhì)及濃度進(jìn)行比較。如相同溫度下，等濃度的多種一元弱酸溶液，弱酸的電離常數(shù)越大，溶液的導(dǎo)電能力也就越強(qiáng)?！岸嘣跛岬母骷?jí)電離常數(shù)逐級(jí)減小。對(duì)于各級(jí)電離常數(shù)相差很大的多元弱酸，其水溶液中的H+主要是由第一步電離產(chǎn)生的。”Ka1?Ka2?Ka2，因此計(jì)算多元弱酸溶液的c平(H＋)時(shí)，通常只考慮第一步電離。電離度PART02電離度1.定義：弱電解質(zhì)在水中的電離達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，已電離的溶質(zhì)的分子數(shù)占原有溶質(zhì)分子總數(shù)的百分率稱為電離度，通常用α表示。2.表達(dá)式：×100%已電離的溶質(zhì)分子數(shù)原有溶質(zhì)分子總數(shù)α＝3.影響因素：內(nèi)因：弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)電離度3.影響因素：外因：（1）相同溫度時(shí)，弱電解質(zhì)溶液的濃度越小，電離度越大；（2）一定濃度的弱電解質(zhì)溶液，溫度越高，電離度越大。4.意義：電離度實(shí)質(zhì)上是一種平衡轉(zhuǎn)化率，表示弱電解質(zhì)在水中的電離程度。電離度5.電離常數(shù)與電離度的關(guān)系（以一元弱酸HA為例）HA

H++A-起始濃度

c00平衡濃度

c-cαcα

cα有

。當(dāng)弱電解質(zhì)的電離度α較小時(shí)，可作近似處理1-α≈1，則Ka=cα2，α=，c(H＋)=cα=（Kac）1/2c平(H＋)·c平(A－)c平(HA)c2α2c-cαKac()1/2Ka＝＝影響電離平衡常數(shù)因素PART03影響電離平衡常數(shù)因素觀察表給出的數(shù)據(jù)，可以得出什么結(jié)論？不同溫度下一水合氨的電離常數(shù)t/℃0510152025Kb/(10-5mol·L-1)1.3741.4791.5701.6251.7101.774隨著溫度的升高，一水合氨的電離常數(shù)在不斷增大平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)電離平衡正向移動(dòng)影響電離平衡常數(shù)因素在1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀釋的過程中，表格中各量會(huì)如何變化呢？CH3COOHCH3COO－

+H＋

醋酸的電離平衡c平(CH3COOH)c平(CH3COO-)

c平(H＋)

加水

減小減小減小稀釋溶液會(huì)促使弱電解質(zhì)的電離平衡向電離的方向移動(dòng)。相互碰撞結(jié)合成分子的機(jī)會(huì)小影響電離平衡常數(shù)因素現(xiàn)有0.1mol·L-1CH3COOH溶液，判斷當(dāng)下列條件改變時(shí)溶液中發(fā)生的變化。條件改變平衡移動(dòng)的方向c平(CH3COOH)c平(CH3COO-)c平(H＋)加入少量醋酸鈉固體通入少量氯化氫氣體加入少量氫氧化鈉溶液加Al粉增大增大減小減小增大增大增大減小減小增大增大減小加入與弱電解質(zhì)電離出的離子相同的離子，電離平衡逆向移動(dòng)。加入與弱電解質(zhì)電離出的離子反應(yīng)的離子，電離平衡正向移動(dòng)。影響電離平衡常數(shù)因素影響因素對(duì)電離平衡的影響內(nèi)因外因溫度濃度同離子效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)弱電解質(zhì)的電離一般是吸熱過程，溫度升高，電離平衡右移，電離程度增大。增大弱電解質(zhì)的濃度，電離平衡右移，但電離程度減小。加水稀釋時(shí)，電離平衡右移，電離程度增大。加入能電離出弱電解質(zhì)電離產(chǎn)生的某種離子的強(qiáng)電解質(zhì)，電離平衡左移，電離程度減小。若外加物質(zhì)能與弱電解質(zhì)電離出的離子發(fā)生反應(yīng)，電離平衡右移，電離程度增大。弱電解質(zhì)的電離平衡的特征弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子重新結(jié)合成弱電解質(zhì)分子的速率相等外界條件改變時(shí)，電離平衡可能發(fā)生移動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡，v電離=v結(jié)合≠0弱電解質(zhì)的電離是可逆過程平衡時(shí)溶液中分子、離子的濃度不再變化研究對(duì)象是弱電解質(zhì)或含HCO3-等難電離離子的物質(zhì)弱逆等動(dòng)定變電離平衡常數(shù)的計(jì)算1.K值的計(jì)算例：在某溫度時(shí)，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.2mol·L－1的氨水中，達(dá)到電離平衡時(shí)，已電離的NH3·H2O為1.7×10－3mol·L－1，試計(jì)算該溫度下NH3·H2O的電離常數(shù)（Kb）。NH3·H2ONH4＋

＋OH－起始濃度變化濃度平衡濃度0.2001.7×10－31.7×10－31.7×10－31.7×10－31.7×10－30.2－1.7×10－3c平(NH3·H2O)＝(0.2－1.7×10－3)mol·L-1≈0.2mol·L-1Kb＝c平(NH4＋)·c平(OH－)c平(NH3·H2O)＝(1.7×10－3)·(1.7×10－3)0.2≈1.4×10－5電離平衡常數(shù)的計(jì)算（2）利用平衡常數(shù)求離子濃度＝x·x0.2≈1.75×10?5變化濃度/(mol·L?1)xxx平衡濃度/(mol·L?1)x0.2?xxc平(CH3COOH)＝(0.2?x)mol·L?1

≈0.2mol·L?1c平(H+)＝x

＝0.00187mol/L例：已知25℃時(shí)，CH3COOH的Ka＝1.75×10?5，計(jì)算0.2mol·L?1的CH3COOH達(dá)到電離平衡時(shí)c(H+)的濃度。0起始濃度/(mol·L?1)0.20Ka＝c(CH3COO?)·c(H+)c(CH3COOH)隨堂測試1.下列關(guān)于電離平衡常數(shù)(K)的說法正確的是（

）A.電離平衡常數(shù)(K)越小，表示弱電解質(zhì)電離能力越弱B.電離平衡常數(shù)(K)與溫度無關(guān)C.相同溫度下，不同濃度的同一弱電解質(zhì)，其電離平衡常數(shù)(K)不同D.多元弱酸各步電離平衡常數(shù)相互關(guān)系為Ka1<Ka2<Ka3A隨堂測試2.將1mol冰醋酸加入一定量的蒸餾水中最終得到1L溶液。下列各項(xiàng)能說明醋酸已達(dá)到電離平衡狀態(tài)的是（

）A.醋酸的濃度達(dá)到1mol·L－1B.H＋的濃度達(dá)到0.5mol·L－1C.醋酸的濃度、醋酸根離子的濃度、H＋的濃度均為0.5mol·L－1D.醋酸分子電離成離子的速率和離子重新結(jié)合成分子的速率相等D隨堂測試3.對(duì)室溫下pH相同、體積相同的醋酸和鹽酸兩種溶液分別采取下列措施后，有關(guān)敘述正確的是（

）A.加適量的醋酸鈉晶體后，兩溶液的c平(H＋)均減小B.使溫度升高20℃后，兩溶液的c平(H＋)均不變C.加水稀釋兩倍后，兩溶液的c平(H＋)均增大D.加足量的鋅充分反應(yīng)后，兩溶液產(chǎn)生的氫氣一樣多A隨堂測試4.常溫下，二氯乙酸(CHCl2COOH)的電離常數(shù)為Ka，pKa＝－lgKa