人教版 选择性必修1 化学反应原理 第2课时 电离平衡常数(01).DOCX
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1、第第 2 课时课时电离平衡常数电离平衡常数 【课程标准要求】 1.了解电离平衡常数的含义。 2.能从电离、离子反应等角度分析溶液的性质。 一、电离常数 (1)概念 对于一元弱酸或一元弱碱来说,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,这个常数叫电离平衡常数。简 称电离常数。 (2)符号 一元弱酸的电离常数用 Ka表示,一元弱碱的电离常数用 Kb表示。 二、电离常数的表达式 (1)一元弱酸 醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO H, 电离常数表达式:Kac(CH3COO )c(H) c(CH3COOH) 。 (2)一元弱碱 氨水中存在电
2、离平衡:NH3H2ONH 4OH , 电离常数表达式 Kbc(NH 4)c(OH ) c(NH3H2O) 。 (3)多元弱酸 碳酸溶液中存在电离平衡:H2CO3H HCO 3,HCO 3H CO2 3;则电 离平衡常数表达式 Ka1c(H )c(HCO 3) c(H2CO3) ,Ka2c(H )c(CO2 3) c(HCO 3) 。 三、电离常数的影响因素 (1)电离常数首先由电解质的本身性质所决定,不同弱电解质的电离常数不同。 (2)对于同一弱电解质的稀溶液来说,电离常数只与温度有关,温度越高,电离常 数越大。 (3)对于同一种多元弱酸或弱碱,第一步电离常数远大于第二步的电离常数,通常 只考
3、虑第一步电离。 【微自测】 判断下列说法的正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)H2S 的电离常数表达式 Kac(S 2)c(H) c(H2S) () (2)电离常数可以反映出弱电解质电离能力的相对强弱() (3)一定温度下,加水稀释,弱电解质的电离程度和电离常常数均增大() (4)对于 0.1 mol/L 的醋酸溶液,加水稀释溶液中c(CH3COO ) c(CH3COOH)的值增大() 一、电离常数的理解与应用一、电离常数的理解与应用 【活动探究】 向两支分别盛有 2 mL 1 molL 1 醋酸和 2 mL 1 molL 1 硼酸溶液的试管中滴加等 浓度 Na2CO3溶液,观察现象。
4、(1)试管 1 中观察到有大量气泡产生, 写出反应的化学方程式, 并比较出 CH3COOH 和 H2CO3的酸性强弱, 据此你能推测 Ka(CH3COOH)和 Ka1(H2CO3)的相对大小吗? 提示:Na2CO32CH3COOH=2CH3COONaH2OCO2。CH3COOH 的酸性 强于 H2CO3;Ka(CH3COOH)Ka1(H2CO3)。 (2)试管 2 中没有气泡产生,你能推测 Ka(硼酸)和 Ka1(H2CO3)的相对大小吗? 提示:向硼酸溶液中加入 Na2CO3溶液,没有气泡产生,说明硼酸的酸性弱于碳 酸,即 Ka(硼酸)Ka1(H2CO3)。 (3)依据以上实验现象,你能推测
5、弱酸的酸性强弱与电离常数大小的关系吗? 提示:弱酸的电离常数值越大,酸性越强。 (4)已知常温下,HClO 和 H2CO3的电离常数值:Ka(HClO)310 8 Ka1(H2CO3) 4.510 7 Ka2(H2CO3)4.710 11 向次氯酸溶液中加入 Na2CO3溶液,试推测有无二氧化碳气体产生?为什么? 提示: 没有 CO2气体产生, 原因是次氯酸的电离常数比 H2CO3的 Ka1小,故 HClO 酸性比 H2CO3的弱,因此 HClO 与 Na2CO3溶液混合不能产生 CO2气体。 【核心归纳】 1.电离常数的表示方法 (1)一元弱酸(HA) HAH A Kac(H )c(A) c
6、(HA) (2)一元弱碱(MOH) MOHM OH,Kbc(M )c(OH) c(MOH) (3)多元弱酸(H2X) H2XH HX,Ka1c(H )c(HX) c(H2X) ; HX H X2,Ka2c(H )c(X2) c(HX ) 。 (1)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 只随温度的变化而变化,升高温度,K 值增大。 (4)多元弱酸电离常数:K1K2K3,其酸性主要由第一步电离决定,K 值越大, 相应酸的酸性越强。 2.电离常数的应用 (1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离常数越大,
7、酸性(或碱性)越强。如 Ka(HF) Ka(CH3COOH),则酸性:HFCH3COOH。 (2)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”规律。如 Ka(HNO2) Ka(CH3COOH)则 NaNO2CH3COOH=CH3COONaHNO2的反应不能进行。 (3)判断溶液中微粒浓度比值的变化。如加水稀释醋酸溶液,由于 Ka(CH3COOH) c(CH3COO )c(H) c(CH3COOH) 不变, 稀释后 c(CH3COO )减小, 则 c(H ) c(CH3COOH) Ka c(CH3COO )增大。 【实践应用】 1.在 25 时,0.1 molL 1 的 HNO2、HCOOH、
8、HCN、H2CO3溶液中溶质的电离 常数分别为 5.610 4、 1.8104、 6.21010、 Ka14.5107 和 Ka24.710 11, 其中氢离子浓度最小的是() A.HNO2溶液B.HCOOH 溶液 C.HCN 溶液D.H2CO3溶液 答案C 解析由电离常数的大小可知,酸性强弱顺序为 HNO2HCOOHH2CO3HCN, 故 c(H )最小的是 HCN 溶液。 2.已知下面三个数据:6.310 4、5.6104、6.21010 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;NaNO2 HF=HNO2NaF。由此可判断下列叙述不正
9、确的是() A.Ka(HF)6.310 4 B.Ka(HNO2)6.210 10 C.三种酸的强弱顺序为 HFHNO2HCN D.Ka(HCN)Ka(HNO2)Ka(HF) 答案B 解析根据相对强的酸可以制取相对弱的酸的反应规律可知,酸性强弱顺序为: HFHNO2HCN,酸性越强,电离常数越大,则 Ka(HF)6.310 4,Ka(HNO2) 5.610 4,Ka(HCN)6.21010,选项 B 的数值错误。 二、电离常数的计算 【核心归纳】 电离常数的相关计算 (以弱酸 HX 为例) 则 Kc(H )c(X) c(HX) c2(H ) c0(HX)c(H )。 (1)已知 c0(HX)和
10、c(H ),求电离常数,由于弱酸只有极少一部分电离,c(H)的数 值很小,可做近似处理:c0(HX)c(H )c0(HX),则 Kc2(H ) c0(HX),代入数值求 解即可。 (2)已知 c0(HX)和电离常数,求 c(H ),由于 K 值很小,c(H)的数值很小,可做近 似处理:c0(HX)c(H )c0(HX),则 c(H) Kc0(HX),代入数值求解即可。 (3)同理,一元弱碱(MOH)中,c(OH ) Kbc0(MOH) 典例(2020聊城高二检测)已知 25 时,测得浓度为 0.1 molL 1 的碱 BOH 的 溶液中,c(OH )1103 molL 1。 (1)写出 BOH
11、 的电离方程式_; (2)BOH 的电离常数 Kb_。 (3)某温度 t 时, BOH 的电离常数为 110 7, 结合(2)的计算可知 t _(填 “”或“”)25 。若该碱的起始浓度也为 0.1 molL 1,则溶液中 c(B) _ molL 1。 答案(1)BOHB OH (2)110 5 (3)110 4 解析(1)因 c(BOH)初始0.1 molL 1,c(BOH) 电离c(B )c(OH)1103 molL 1,则 BOH 不完全电离,故电离方程式为 BOH B OH。 (2)电离平衡时 c(BOH)平衡0.1 molL 11103 molL 10.1 molL1,则电离常 数
12、Kc(B )c(OH) c(BOH) 110 31103 0.1 110 5。 (3)电离过程是吸热的,温度越高电离常数越大,t 时 BOH 的电离常数为 110 7110 5 ,则tKa(CH3COOH),溶液中 c(H ):HSCNCH3COOH,c(H)越大反应速率越快。 资料在线电离度() (1)概念 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(包括已电离的和未电离的)的百分率,称为电离度,用表示。 (2)表达式 已电离的溶质分子数 原有溶质分子总数 100%。 式中的分子、分母分别可以用已电离的弱电解质的物质的量和弱电解质的起始物 质的量来代替。 (
13、3)意义 电离度实质上表示的是弱电解质达到电离平衡时的转化率。 温度相同、浓度相同时,不同弱电解质的电离度不同。一元弱酸的越大,酸 性越强。 同一弱电解质的浓度不同,电离度也不同,溶液浓度越小,电离度越大。 (4)影响因素 影响电离度的外界因素主要是弱电解质溶液的浓度和温度。 电离度随着溶液浓度的增大而减小,随着溶液浓度的减小而增大; 升高温度则电离度增大,降低温度则电离度减小。 核心体系建构 1.下列关于电离常数(K)的说法中正确的是() A.电离常数(K)越小,表示弱电解质的电离能力越弱 B.电离常数(K)与温度无关 C.不同浓度的同一弱电解质,其电离常数(K)不同 D.多元弱酸各步电离常
14、数相互关系为 K1K2HClOHCO 3,故加入 NaHCO3时,NaHCO3 只与 HCl 反应,使平衡右移,c(HClO)增大。 4.已知 25 ,醋酸溶液中各微粒存在下述关系:Kc(CH3COO )c(H) c(CH3COOH) 1.7510 5。 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,K810 5 B.25 条件下,向该溶液中加入一定量的盐酸时.K210 4 C.标准状况下,醋酸溶液中 K1.7510 5 D.升高到一定温度,K7.210 5 答案D 解析题中 K 为醋酸电离常数,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 A、B
15、 项错误。醋酸的电离是吸热过程,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 1.7510 5, 所以 C 项错误。 5.相同温度下,根据三种酸的电离常数,下列判断正确的是() 酸HXHYHZ 电离常数 K 910 7 910 6 110 2 A.三种酸的酸性强弱关系:HXHYHZ B.反应 HZY =HYZ能够发生 C.由电离常数可以判断,HZ 属于强酸,HX 和 HY 属于弱酸 D.相同温度下,0.1 mol/L HX 溶液的电离常数大于 1 mol/L HX 溶液的电离常数 答案B 解析A.相同温度下,电离常数越大,酸性越强,三种酸的酸
16、性强弱关系:HX HYHZ,A 错误;B.根据较强酸制较弱酸原理,反应 HZY =HYZ能 够发生,B 正确;C.由电离常数可以判断,HX、HY、HZ 都属于弱酸,C 错误; D.电离常数只与温度有关,与酸的浓度无关,D 错误。 6.已知:25 时,CH3COOH 的电离常数 K1.7510 5,H2CO3 的电离常数 K1 4.410 7,K24.71011。下列说法不正确的是( ) A.向 Na2CO3溶液中加入乙酸有气泡产生 B.25 时,向乙酸中加入 NaOH 溶液,CH3COOH 的电离程度和 K 均增大 C.向 0.1 mol/L CH3COOH 溶液中加入蒸馏水,c(H )减小
17、D.向 H2CO3溶液中加入 NaHCO3固体,c(H )减小 答案B 解析A.弱酸的电离常数越大,酸性越强,故乙酸的酸性强于碳酸,向 Na2CO3 溶液中加入乙酸有二氧化碳气体生成,A 正确;B.25 时,向乙酸中加入 NaOH 溶液,c(H )减小,平衡正向移动,CH3COOH 的电离程度增大,电离常数只与温 度有关,K 不变,B 错误;C.向 0.1 mol/L CH3COOH 溶液中加入蒸馏水,c(H ) 减小,C 正确;D.NaHCO3在溶液中电离出的 HCO 3会抑制 H2CO3的电离,导致 H2CO3溶液中 c(H )减小,D 正确。 7.将 0.1 molL 1 的 NH3H2
18、O 溶液加水稀释,下列说法正确的是() A. c(NH 4) c(NH3H2O)的值减小 B.OH 的物质的量减小 C.c(NH 4)c(OH ) c(NH3H2O) 的值减小 D.NH 4的浓度减小 答案D 解析A.加水稀释时, 电离平衡 NH3H2ONH 4OH 向右移动, c(OH)减小, c(NH 4) c(NH3H2O) K(NH3H2O) c(OH ) 的值增大,选项 A 错误;B.加水稀释时,电离平 衡 NH3H2ONH 4OH 向右移动,n(NH 4)、n(OH )增大,选项 B 错误;C. 温度不变,电离常数 K(NH3H2O)c(NH 4)c(OH ) c(NH3H2O)
19、的值不变,选项 C 错误; D.c(NH3H2O)、c(NH 4)、c(OH )都减小,选项 D 正确。 8.下表是几种弱酸在常温下的电离常数: CH3COOHH2CO3H2SH3PO4 1.810 5 Ka14.310 7 Ka25.610 11 Ka19.110 8 Ka21.110 14 K17.510 3 K26.210 8 则下列说法中不正确的是() A.碳酸的酸性强于氢硫酸 B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定 C.常温下,加水稀释醋酸,c(CH3COO ) c(H ) 增大 D.向弱酸溶液中加少量 NaOH 溶液,电离常数不变 答案C 解析A.由表格数据可知,Ka1(H2CO3
20、)Ka1(H2S),则碳酸的酸性强于氢硫酸,A 正确;B.多元弱酸分步电离,以第一步电离为主,则多元弱酸的酸性主要由第一 步电离决定,B 正确;C.CH3COOH 电离出的 c(CH3COO )、c(H)均减小,但 H2O 可电离出 H 的值会减小,C 错误;D.电离常数是温度的函数,向弱酸溶液中加少 量 NaOH 溶液,电离常数不变,D 正确。 9.根据如表提供的数据可知,在溶液中能大量共存的微粒是() 化学式电离常数 CH3COOHKa1.7510 5 HCNKa6.210 10 H2CO3Ka14.510 7,Ka24.71011 A.H2CO3、HCO 3、CH3COO 、CN B.H
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