1、基础课时16电离平衡常数、水的电离平衡学 习 任 务1通过分析、推理等方法认识电离平衡常数、电离度的意义，建立电离平衡常数的表达式书写、计算和“强酸制弱酸”的思维模型，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2通过认识水的电离存在电离平衡，了解水的电离平衡的影响因素，知道水的离子积常数，会分析水的电离平衡移动，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。一、电离平衡常数1概念在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积，与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数，这个常数叫做电离平衡常数，简称电离常数，用K表示。2电离平衡常数的表示方法ABABK(1)一元弱酸、一
2、元弱碱的电离平衡常数例如：CH3COOHCH3COOHKaNH3H2ONHOHKb(2)多元弱酸、多元弱碱的电离平衡常数多元弱酸的电离是分步进行的，每步各有电离平衡常数，通常用Ka1、Ka2等来分别表示。例如，H2CO3HHCOKa1；HCOHCOKa2。多元弱酸各步电离常数的大小比较为Ka1Ka2，因此，多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定。由于多元弱碱为难溶碱，所以一般不用电离平衡常数，而用以后要学到的难溶物的溶度积常数。3意义表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强。4电离常数的影响因素(1)内因：同一温度下，不同的弱电解质的电离常数不同，说明
3、电离常数首先由物质的本身性质所决定。(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。(正确的打“”，错误的打“”)(1)改变条件，电离平衡向正向移动，电离平衡常数一定增大()(2)改变条件，电离平衡常数增大，电离平衡一定向正向移动()(3)相同条件下，可根据电离平衡常数的大小，比较弱电解质的相对强弱()(4)同一弱电解质，浓度大的电离平衡常数大()二、电离度1定义弱电解质在水中的电离达到平衡状态时，已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括已电离和未电离的)的百分率，称为电离度，通常用表示。2数学表达式100%或 100%或 10
4、0%3意义(1)电离度实质上是一种平衡转化率。表示弱电解质在水中的电离程度。(2)同一弱电解质的浓度不同，电离度也不同，溶液越稀，电离度越大。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 molL1乙酰水杨酸水溶液中，乙酰水杨酸的电离度为5.7%，求该酸的电离平衡常数。解：乙酰水杨酸的电离方程式为HAHA。在0.10 molL1该酸的水溶液中，达到电离平衡状态时：c(H)c(A)c(HA)起始0.10 molL15.7%5.7103 molL1c(HA)平衡c(HA)起始(1)0.10 molL1(15.7%)9.43102 molL1则：Ka3.4104答：
5、在该温度下，乙酰水杨酸的电离平衡常数为3.4104。三、水的电离平衡1水的电离水是一种极弱的电解质，电离方程式为：2H2OH3OOH，简写为H2OHOH，水的电离常数K。2水的离子积常数(1)表达式K wc(H)c(OH)。25 时，水中的c(H)c(OH)1107 molL1，Kw11014。(2)影响因素水的离子积Kw，只受温度的影响，温度升高，Kw增大。(3)适用范围Kw不仅适用于纯水，还可适用于稀的电解质水溶液。(正确的打“”，错误的打“”)(1)升高温度，若Kw增大到1012，则纯水电离出的c(H)106 molL1()(2)在纯水中加入少量酸，水的电离平衡逆向移动，Kw减小()(3
6、)25 时，若溶液中c(H)1.0106 molL1，则溶液中c(OH)1.0108molL1()(4)25 时，水的离子积Kw1.01014,35 时水的离子积Kw2.11014，则35 时水中的c(H)c(OH)()(5)25 时，0.01 molL1的盐酸中，由水电离出的c(OH)1.01012 molL1()电离平衡常数及其应用如图，向盛有2 mL 1 molL1醋酸的试管中滴加1 molL1 Na2CO3溶液。观察现象。你能否推测 CH3COOH的Ka和H2CO3的Ka1的大小？问题1结合以上实验，思考以下问题：(1)试管中有什么现象？可以得出什么结论？(2)写出CH3COOH与H2
7、CO3的电离方程式、平衡常数表达式，并比较平衡常数的大小。(3)电离平衡常数大小与酸性强弱有什么关系？提示(1)现象：试管中有大量气泡冒出；结论：酸性强弱关系：醋酸碳酸。(2)CH3COOHCH3COOHKaH2CO3HHCO(主)Ka1HCOHCO23(次)Ka2；KaKa1Ka2。 (3)一般来说，酸性越强，电离平衡常数越大；对于多元弱酸，其电离平衡常数：Ka1Ka2Ka3。问题2在一定温度下，已知a molL1的一元弱酸HA溶液中，电离度为，电离平衡常数为K，试推导a、K三者关系。提示K解析 HAHA aa a aK。问题3已知：H2CO3HHCOKa14.3107；HCOHCOKa25
8、.61011；HClOHClOKa3.0108，根据上述电离常数分析，试判断下列化学方程式是否正确？(1)Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClO()(2)Ca(ClO)22H2O2CO2=Ca(HCO3)22HClO()(3)NaClOH2OCO2=NaHCO3HClO()(4)2NaClOH2OCO2=Na2CO32HClO()提示(1)(2)(3)(4)1有关电离常数的注意事项(1)不同弱电解质电离常数的大小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，K值越大，电离程度越大。(2)同一弱电解质在同一温度下改变浓度时，其电离常数不变。(3)电离常数K只随温度的变化而
9、变化，升高温度，K值增大。(4)多元弱酸各级电离常数：Ka1Ka2Ka3，其酸性主要由第一步电离决定，Ka值越大，相应酸的酸性越强。2电离常数的相关计算解题模式：“三段式”，利用始态、变化、终态进行求解，如CH3COOHCH3COOH始态： a molL1 0 0变化： x molL1 x molL1 x molL1终态： (ax)molL1 x molL1 x molL1Ka(CH3COOH)。3计算电离度(以一元弱酸HA为例)HAHA起始： c酸 0 0平衡： c酸(1) c酸 c酸Ka，因为很小，所以11，即Kac酸2，所以。方法指导：有关电离平衡常数计算的常用方法依照化学平衡计算中“三
10、段式”法，通过起始浓度、转化浓度、平衡浓度，结合Ka(Kb)、等条件便可以轻松地进行电离平衡的有关计算。由、Ka可推出c(H)的常用计算公式：c(H)c，c(H)，与Ka的关系为。同样，对于一元弱碱来说，c(OH)c。1已知下面三个数据：7.2104、4.6104、4.91010分别是下列有关的三种酸的电离常数，若已知下列反应可以发生：NaCNHNO2=HCNNaNO2、NaCNHF=HCNNaF、NaNO2HF=HNO2NaF。由此可判断下列叙述不正确的是()AKa(HF)7.2104BKa(HNO2)4.91010C三种酸的强弱顺序为HFHNO2HCNDKa(HCN)Ka(HNO2)110
11、14，故该温度高于25 。纯水中c(H)c(OH)，c(H)c(OH)41014，所以c(H)molL12107molL1。(3)由于c(H)溶液0.01 mol L1，溶液中c(OH)Kwc(H)溶液(1.010140.01)molL11.01012 molL1。由于溶液中的 OH只来源于水的电离，所以水电离出的c(H)1.01012 molL1。(4)由于c(OH)溶液0.01 mol L1，则溶液中c(H)Kwc(OH)溶液(1.010140.01)molL11.0 1012molL1。水电离出的c(OH)1.01012 molL1。(5)在酸或碱的稀溶液中由水电离出的c(H)和c(OH
12、)一定相等，但溶液中所有的c(H)和所有的c(OH)一定不相等。c(H)c(OH)1.01014仍然成立。影响水电离平衡的因素c(H)/(molL1)c(OH)/(molL1)水的电离程度平衡移动Kw纯水1.01071.01071.01014升温1.01071.0107增大向右增大加酸1.01071.0107减小向左不变加碱1.01071.0107减小向左不变加活泼金属1.01071.0107增大向右不变1在25 时，水的电离达到平衡：H2OHOHH0，下列叙述正确的是()A向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH)降低B向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H)增大，Kw不变C向水中加入少量CH3
13、COOH，平衡逆向移动，c(H)降低D将水加热，Kw增大，c(H)不变BA项，向水中加入稀氨水，c(OH)增大；B项，向水中加入固体NaHSO4，c(H)增大，由于温度不变，Kw不变；C项，c(H)应增大；D项，将水加热，Kw增大，c(H)增大。2在25 时，在等体积的0.5 mol/L H2SO4溶液中，0.05 mol/L Ba(OH)2溶液中，1 mol/L NaCl溶液中，纯水中发生电离的水的物质的量之比是()A110107107B10710711C10710622 D10710621072A在25 时，0.5 mol/L H2SO4溶液中c(H)1 mol/L，由水电离出的c(H)水
14、11014 mol/L；0.05 mol/L Ba(OH)2溶液中，c(OH)0.1 mol/L，由水电离出的c(H)水11013 mol/L；NaCl和纯水中由水电离出的c(H)水均为1107 mol/L。则等体积的上述四种溶液中由水电离出的n(H)(即发生电离的水的物质的量)之比为110141101311071107110107107。1下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是()A因为水的离子积常数的表达式是Kwc(H)c(OH)，所以Kw随溶液中c(H)和c(OH)的变化而变化B水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是同一物理量C水的离子积常数仅仅是温度的函数，随温度的变化而变化D水的
15、离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是两个没有任何关系的物理量C水的离子积常数KwKc(H2O)，一定温度下K和c(H2O)都是不变的常数，所以Kw仅仅是温度的函数，水的离子积常数的表达式是Kwc(H)c(OH)，但是只要温度一定，Kw就是不变的常数，溶液中c(H)变大，c(OH)则变小，反之亦然。2在相同温度时，100 mL 0.01 mol/L醋酸与10 mL 0.1 mol/L醋酸相比较，下列数值中，前者大于后者的是()A溶液中H的物质的量BCH3COOH的电离常数C中和时所需NaOH的物质的量D溶液中CH3COOH的物质的量答案A3下列关于0.1 molL1NaOH与氨水两种稀溶液的说法
16、正确的是()A两溶液中c(OH)相同B等体积的两溶液能中和等物质的量的HClC两溶液稀释10倍，c(OH)均为0.01 molL1D两溶液的导电能力相同B相同浓度的两溶液，氨水部分电离，A错误；由反应方程式可知B正确；氨水稀释过程中平衡向电离方向移动，但仍不能完全电离，C错误；氨水部分电离，溶液中的离子浓度较小，导电能力较小，D错误。4醋酸的电离方程式为CH3COOH(aq)H(aq)CH3COO(aq)H0。在25 时，0.1 molL1醋酸溶液的Ka1.75105。下列说法正确的是()A向该溶液中滴加几滴浓盐酸，平衡逆向移动，平衡时溶液中c(H)减小B向该溶液中加少量CH3COONa固体，平衡正向移动C该温度下，0.01 molL1醋酸溶液的Ka1.75105D升高温度，c(H)增大，Ka增大DA项，向该溶液中滴加几滴浓盐酸，H浓度增大，平衡逆向移动，平衡时溶液中c(H)增大，错误；B项，向该溶液中加少量CH3COONa固体，CH3COO浓度增大，平衡逆向移动，错误；C项，电离平衡常数只与温度有关，该温度下0.01 molL1醋酸溶液的Ka1.75105，错误；D项，电离吸热，升高温度平衡正向移动，c(H)增大，Ka增大，正确。
