2018-2019版高中化學(xué) 專題3 溶液中的離子反應(yīng) 第一單元 弱電解質(zhì)的電離平衡 第2課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修4.doc
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第2課時(shí) 電離平衡常數(shù)、水的離子積 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.知道電離平衡常數(shù)的意義,會(huì)書寫電離平衡常數(shù)的表達(dá)式。2.熟悉水的電離平衡及其影響因素,知道水的離子積常數(shù)的表達(dá)式及其應(yīng)用。 一、電離平衡常數(shù) 1.概念 一定溫度下,弱電解質(zhì)達(dá)到電離平衡時(shí),弱電解質(zhì)電離生成的各種離子濃度冪之積與溶液中未電離的分子濃度的比值(為一常數(shù)),簡稱電離常數(shù),用K表示。 2.表達(dá)式 電離平衡與化學(xué)平衡類似,一元弱酸的電離常數(shù)用Ka表示,一元弱堿的電離常數(shù)用Kb表示。 (1)CH3COOH的電離常數(shù)表達(dá)式是Ka=。 (2)NH3H2O的電離常數(shù)表達(dá)式是Kb=。 (3)H2S在水溶液中分兩步電離,即:H2SH++HS-、HS-H++S2-,其電離常數(shù)表達(dá)式分別為 Ka1=、Ka2=。 (1)電離常數(shù)的大小由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定,同一溫度下,不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同,K值越大,電離程度越大。 (2)同一弱電解質(zhì)在同一溫度下改變濃度時(shí),其電離常數(shù)不變。 (3)電離常數(shù)K只隨溫度的變化而變化,升高溫度,K值增大。 (4)多元弱酸電離常數(shù):K1?K2?K3,其酸性主要由第一步電離決定,K值越大,相應(yīng)酸的酸性越強(qiáng)。 例1 (2017連云港東海二中期中)下列關(guān)于電離平衡常數(shù)(K)的說法正確的是( ) A.不同濃度的同一弱電解質(zhì),其電離平衡常數(shù)(K)不同 B.電離平衡常數(shù)(K)越小,表示弱電解質(zhì)電離能力越弱 C.多元弱酸各步電離平衡常數(shù)相互關(guān)系為K1<K2<K3 D.CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa溶液,電離平衡常數(shù)減小 答案 B 解析 弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)隨溫度變化,不同濃度的同一弱電解質(zhì),其電離平衡常數(shù)(K)相同,A錯(cuò)誤;電離平衡常數(shù)是衡量弱電解質(zhì)電離程度的物理量,電離平衡常數(shù)(K)越小,表示弱電解質(zhì)電離能力越弱,B正確;多元弱酸分步電離,以第一步為主,K1?K2?K3,C錯(cuò)誤;電離平衡常數(shù)只隨溫度變化,不隨濃度變化,CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa溶液,電離平衡常數(shù)不變,D錯(cuò)誤。 考點(diǎn) 電離平衡常數(shù)與電離度 題點(diǎn) 電離平衡常數(shù)表達(dá)式及其意義 例2 已知25 ℃時(shí),Ka(CH3COOH)=1.7510-5。 (1)向0.1 molL-1醋酸溶液中加入一定量1 molL-1鹽酸時(shí),上式中的數(shù)值是否發(fā)生變化?為什么? (2)若醋酸的起始濃度為0.010 molL-1,平衡時(shí)c(H+)是多少? 答案 (1)不變。電離常數(shù)不隨濃度變化而變化,在一定溫度下是一個(gè)常數(shù)?!?2)4.1810-4 molL-1 解析 (1)溫度一定時(shí),電離常數(shù)不隨濃度的變化而變化。加入一定量鹽酸,平衡向左移動(dòng),c(H+)增大、c(CH3COO-)減小、c(CH3COOH)增大,比值不變,仍為1.7510-5。 (2) CH3COOH CH3COO-+H+ 起始濃度(molL-1) 0.010 0 0 平衡濃度(molL-1) 0.010-c(H+) c(H+) c(H+) 故有=1.7510-5。 由于c(H+)很小,0.010-c(H+)≈0.010, 那么,c(H+)≈4.1810-4 molL-1。 考點(diǎn) 電離平衡常數(shù)與電離度 題點(diǎn) 電離平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算 方法點(diǎn)撥 有關(guān)電離平衡常數(shù)計(jì)算的常用方法 依照化學(xué)平衡計(jì)算中“三段式”法,通過起始濃度、消耗濃度、平衡濃度,結(jié)合Ka(Kb)、α等條件便可以輕松地進(jìn)行電離平衡的有關(guān)計(jì)算。由=α、=Ka可推出c(H+)的常用計(jì)算公式:c(H+)=cα,c(H+)=,α與Ka的關(guān)系為α=。同樣,對于一元弱堿來說,c(OH-)=cα=。 二、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)(包括已電離和未電離的)的百分率,稱為電離度,通常用α表示。 2.?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式 α=100% 或α=100% 或α=100% 3.意義 (1)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。 (2)同一弱電解質(zhì)的濃度不同,電離度也不同,溶液越稀,電離度越大。 4.影響因素:以0.1 molL-1 CH3COOH為例 外因 變化 加水 升溫 加NaOH 加H2SO4 電離度(α) 增大 增大 增大 減小 H+數(shù)目 增多 增多 減少 增多 c(H+) 減小 增大 減小 增大 導(dǎo)電能力 減弱 增強(qiáng) 增強(qiáng) 增強(qiáng) 影響弱電解質(zhì)溶液的電離度的因素 (1)溫度:升高溫度,電離平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),電離度增大。 (2)濃度:加水稀釋,電離平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),電離度增大。即濃度越大,電離度越小;濃度越小,電離度越大。 例3 已知醋酸達(dá)到電離平衡后,改變某條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),下列說法正確的是( ) A.醋酸的電離度一定變大 B.發(fā)生電離的分子總數(shù)增多 C.溶液的pH一定減小 D.溶液的導(dǎo)電能力一定變強(qiáng) 答案 B 例4 在一定溫度下,已知a molL-1的一元弱酸HA溶液中,電離度為α,電離平衡常數(shù)為K,試推導(dǎo)a、α、K三者之間關(guān)系 。 答案 K= 解析 HAH++A- a-aα aα aα K==。 三、水的電離 1.水的電離 (1)電離方程式是H2OH++OH-或H2O+H2OH3O++OH-。 (2)電離常數(shù)表達(dá)式K電離=。 (3)請根據(jù)水的電離常數(shù)表達(dá)式,推導(dǎo)寫出離子積常數(shù)的表達(dá)式Kw=c(H+)c(OH-)。 (4)常溫下,水的離子積常數(shù)Kw=1.010-14, ①純水中c(H+)=1.010-7 molL-1; ②某酸溶液中c(H+)=1.010-4 molL-1,則該溶液中 c(OH-)=1.010-10 molL-1。 2.水的電離的影響因素 分析下列條件的改變對水的電離平衡H2OH++OH-的影響,并填寫下表: 改變條件 平衡移 動(dòng)方向 溶液中 c(H+) 溶液中 c(OH-) pH 溶液的 酸堿性 Kw 升高溫度 右移 增大 增大 減小 中性 增大 加入酸 左移 增大 減小 減小 酸性 不變 加入堿 左移 減小 增大 增大 堿性 不變 加入活潑 金屬(如Na) 右移 減小 增大 增大 堿性 不變 (1)常溫時(shí),Kw=1.010-14,不僅適用于純水,還適用于酸、堿的稀溶液。 (2)不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水電離出的c(H+)與c(OH-)總是相等的。(3)Kw只與溫度有關(guān),溫度升高,Kw增大。 例5 25 ℃時(shí),水的電離達(dá)到平衡:H2OH++OH- ΔH>0,下列敘述正確的是( ) A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移動(dòng),c(OH-)降低 B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉,c(H+)增大,Kw不變 C.向水中加入少量CH3COOH,平衡逆向移動(dòng),c(H+)降低 D.將水加熱,Kw增大,c(H+)不變 答案 B 解析 A項(xiàng),加入稀氨水,NH3H2O存在電離平衡:NH3H2ONH+OH-,c(OH-)增大,使水的電離平衡逆向移動(dòng),錯(cuò)誤;B項(xiàng),加入NaHSO4,NaHSO4在水溶液中電離:NaHSO4=== Na++H++SO,c(H+)增大,使水的電離平衡逆向移動(dòng),由于溫度不變,Kw不變,正確;C項(xiàng),CH3COOHCH3COO-+H+,使c(H+)增大,使水的電離平衡逆向移動(dòng),錯(cuò)誤;D項(xiàng),升溫,Kw增大,c(H+)增大,錯(cuò)誤。 考點(diǎn) 水的電離 題點(diǎn) 條件改變對水的電離平衡的影響 規(guī)律方法 (1)向水中加入電離產(chǎn)生H+或OH-的物質(zhì),抑制水的電離。 (2)向水中加入消耗H+或OH-的物質(zhì),促進(jìn)水的電離。 例6 某溫度下,純水的c(H+)=210-7 molL-1,則此時(shí)c(OH-)為 molL-1;若溫度不變,滴入稀鹽酸使c(H+)=510-4 molL-1,則溶液中c(OH-)為 molL-1,由水電離產(chǎn)生的c(H+)為 molL-1,此時(shí)溫度 (填“高于”“低于”或“等于”)25 ℃。 答案 210-7 810-11 810-11 高于 解析 純水電離出的c(H+)=c(OH-)=210-7 molL-1,故Kw=410-14>110-14,故此時(shí)溫度高于25 ℃。溫度不變,滴入稀鹽酸使c(H+)=510-4 molL-1,則溶液中c(OH-)== molL-1=810-11 molL-1=c(OH-)水。 考點(diǎn) 水的電離 題點(diǎn) 水的離子積及其表達(dá)式 1.下列說法正確的是( ) A.水的電離方程式:H2O===H++OH- B.升高溫度,水的電離程度增大 C.在NaOH溶液中沒有H+ D.在HCl溶液中沒有OH- 答案 B 解析 水是極弱電解質(zhì),只有少部分電離,應(yīng)用“”表示,故A錯(cuò);水的電離是吸熱的,所以升高溫度,電離程度增大,B正確;在NaOH溶液中c(OH-)>c(H+),在HCl溶液中c(OH-)< c(H+),在酸、堿溶液中都存在H+和OH-,所以C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.已知25 ℃下,醋酸溶液中存在下述關(guān)系:K==1.810-5,其中K的數(shù)值是該溫度下醋酸的電離平衡常數(shù)。有關(guān)K的下列說法正確的是( ) A.當(dāng)向該溶液中加入一定量的硫酸時(shí),K值增大 B.升高溫度,K值增大 C.向醋酸溶液中加水,K值增大 D.向醋酸溶液中加氫氧化鈉,K值增大 答案 B 3.水的電離過程為H2OH++OH-,在25 ℃時(shí),水的離子積Kw(25 ℃)=110-14,在35 ℃時(shí),水的離子積Kw(35 ℃)=2.110-14,則下列敘述正確的是( ) A.隨著溫度的升高,Kw變大,pH變小,呈酸性 B.35 ℃時(shí),c(H+)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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