3.1.2 電離平衡常數(shù)學案 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

新蘇教版高中化學選擇性必修1《化學反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第二課時電離平衡常數(shù)【課程標準要求】1.認識弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的意義，掌握電離平衡常數(shù)的表達式書寫、計算。2.認識電離度及應(yīng)用。一、電離平衡常數(shù)1.電離平衡常數(shù)(簡稱電離常數(shù))表達式(1)一元弱酸醋酸溶液中存在電離平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，電離常數(shù)表達式：Ka＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)。(2)一元弱堿氨水中存在電離平衡：NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，電離常數(shù)表達式Kb＝eq\f(c（NHeq\o\al(＋,4)）·c（OH－）,c（NH3·H2O）)。(3)多元弱酸碳酸溶液中存在電離平衡：H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)，HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)；則電離常數(shù)表達式Ka1＝eq\f(c（H＋）·c（HCOeq\o\al(－,3)）,c（H2CO3）)，Ka2＝eq\f(c（H＋）·c（COeq\o\al(2－,3)）,c（HCOeq\o\al(－,3)）)。2.意義：表示弱電解質(zhì)的電離能力。一定溫度下，K值越大，弱電解質(zhì)的電離程度越大，酸(或堿)性越強。3.電離常數(shù)的影響因素內(nèi)因：同一溫度下，不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同，說明電離常數(shù)首先由物質(zhì)本身的性質(zhì)所決定。外因：對于同一弱電解質(zhì)，電離常數(shù)只與溫度有關(guān)，由于電離為吸熱過程，所以電離常數(shù)隨溫度升高而增大?！疚⒆詼y】1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)改變條件，電離平衡正向移動，電離常數(shù)一定增大()(2)改變條件，電離常數(shù)增大，電離平衡一定正向移動()(3)H2S的電離常數(shù)表達式Ka＝eq\f(c（S2－）·c（H＋）,c（H2S）)()(4)電離常數(shù)可以反映出弱電解質(zhì)電離能力的相對強弱()答案(1)×(2)√(3)×(4)√二、電離度1.概念：弱電解質(zhì)在水中的電離達到平衡狀態(tài)時，可用弱電解質(zhì)已電離部分的濃度與其起始濃度的比值來表示電離的程度，簡稱為電離度，通常用符號α表示。2.表達式α＝eq\f(已電離的弱電解質(zhì)濃度,弱電解質(zhì)的起始濃度)×100%。3.意義：表示弱電解質(zhì)在水中的電離程度，同一弱電解質(zhì)電離度越大，電離程度越大?！疚⒆詼y】2.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)升高溫度，弱電解質(zhì)的電離度增大()(2)醋酸濃度越大，其電離度越大()(3)對于0.1mol·L－1的醋酸溶液，加水稀釋醋酸的電離度增大()答案(1)√(2)×(3)√一、電離常數(shù)的應(yīng)用1.電離常數(shù)的深度理解(1)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，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)：Ka1?Ka2?Ka3，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。2.電離常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷弱酸(或弱堿)的相對強弱，電離常數(shù)越大，酸性(或堿性)越強。如Ka(HF)＞Ka(CH3COOH)，則酸性：HF＞CH3COOH。(2)判斷復(fù)分解反應(yīng)能否發(fā)生，一般符合“強酸制弱酸”規(guī)律。如Ka(HNO2)＞Ka(CH3COOH)則NaNO2＋CH3COOH=CH3COONa＋HNO2的反應(yīng)不能進行。(3)判斷溶液中微粒濃度比值的變化。如加水稀釋醋酸溶液，由于Ka(CH3COOH)＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)不變，稀釋后c(CH3COO－)減小，則eq\f(c（H＋）,c（CH3COOH）)＝eq\f(Ka,c（CH3COO－）)增大。1.在25℃時，0.1mol·L－1的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3溶液中溶質(zhì)的電離常數(shù)分別為4.6×10－4、1.8×10－4、4.93×10－10、Ka1＝4.3×10－7和Ka2＝5.61×10－11，其中氫離子濃度最小的是()A.HNO2溶液 B.HCOOH溶液C.HCN溶液 D.H2CO3溶液答案C解析由電離常數(shù)的大小可知，酸性強弱順序為HNO2＞HCOOH＞H2CO3＞HCN，故同濃度時c(H＋)最小的是HCN溶液。2.由表格中電離常數(shù)數(shù)據(jù)判斷下列反應(yīng)可以發(fā)生的是()弱酸HClOH2CO3電離常數(shù)(25℃)K＝2.95×10－8Ka1＝4.3×10－7Ka2＝5.61×10－11A.NaClO＋NaHCO3=HClO＋Na2CO3B.NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3C.2NaClO＋CO2＋H2O=2HClO＋Na2CO3D.2HClO＋Na2CO3=2NaClO＋CO2＋H2O答案B解析由表格中數(shù)據(jù)可知，酸性：H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)，根據(jù)較強酸制較弱酸原理判斷，因酸性：HClO>HCOeq\o\al(－,3)，A項反應(yīng)不能發(fā)生，錯誤；因酸性：H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)，則B項反應(yīng)NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3可以發(fā)生，正確；因酸性：HClO>HCOeq\o\al(－,3)，C項反應(yīng)不能生成Na2CO3，應(yīng)生成NaHCO3，錯誤；因酸性：H2CO3>HClO，D項反應(yīng)不能發(fā)生，錯誤。二、電離常數(shù)的簡單計算1.電離常數(shù)的計算——三段式法以25℃amol·L－1的CH3COOH電離平衡為例eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,CH3COOH,,CH3COO－,＋,H＋,起始濃度/（mol·L－1）,a,,0,,0,變化濃度/（mol·L－1）,x,,x,,x,平衡濃度/（mol·L－1）,a－x,,x,,x)則Ka＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)＝eq\f(x2,a－x)≈eq\f(x2,a)。注意由于弱電解質(zhì)的電離程度比較小，平衡時弱電解質(zhì)的濃度(a－x)mol·L－1一般近似為amol·L－1。2.電離常數(shù)與電離度的關(guān)系在一定溫度下，已知bmol·L－1的一元弱酸HA溶液中，電離度為α，電離常數(shù)為Ka，則eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,HA,,H＋,＋,A－,起始濃度/（mol·L－1）,b,,0,,0,變化濃度/（mol·L－1）,αb,,αb,,αb,平衡濃度/（mol·L－1）,b－αb,,αb,,αb)Ka＝eq\f(bα·bα,b－bα)＝eq\f(bα2,1－α)。3.已知室溫時，0.1mol·L－1某一元酸HA在水溶液中有0.1%發(fā)生電離。(1)HA的電離常數(shù)Ka＝________(填具體數(shù)值)。(2)升高溫度時，Ka________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，電離度________。答案(1)10－7(2)增大增大4.弱酸、弱堿的電離程度可以分別用它們的電離常數(shù)(K)或電離度(α)表示，請根據(jù)下列情景列式計算。(1)乙酰水楊酸是一種一元弱酸(可用HA表示)，在一定溫度下，0.1mol·L－1的乙酰水楊酸的水溶液中，乙酰水楊酸的電離常數(shù)Ka為3.4×10－4，求該酸的電離度________。(2)已知在25℃時，1mol·L－1氨水中NH3·H2O的電離度為0.42%，求NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝________。答案(1)5.8%(2)1.76×10－5解析(1)設(shè)初始濃度為0.1mol·L－1的HA的電離度約為x，則電離平衡時c(H＋)、c(A－)的濃度為0.1xmol·L－1，c(HA)為(0.1－0.1x)mol·L－1，則Ka＝eq\f(c（H＋）·c（A－）,c（HA）)＝eq\f(（0.1x）2,0.1－0.1x)＝3.4×10－4計算得出：x≈0.058＝5.8%。(2)已知在25℃時，1mol·L－1氨水中NH3·H2O的電離度為0.42%，則c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(OH－)＝0.0042mol·L－1，則Kb＝eq\f(c（NHeq\o\al(＋,4)）·c（OH－）,c（NH3·H2O）)＝eq\f(0.0042×0.0042,1－0.0042)≈1.76×10－5。1.下列關(guān)于電離常數(shù)的說法正確的是()A.電離常數(shù)隨著弱電解質(zhì)濃度的增大而增大B.CH3COOH的電離常數(shù)表達式為Ka＝eq\f(c（CH3COOH）,c（H＋）·c（CH3COO－）)C.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固體，電離常數(shù)減小D.電離常數(shù)只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)答案D解析電離常數(shù)只與溫度有關(guān)，與弱電解質(zhì)濃度無關(guān)，故A項錯誤、D項正確；CH3COOH的電離常數(shù)表達式為Ka＝eq\f(c（H＋）·c（CH3COO－）,c（CH3COOH）)，故B項錯誤；向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固體，雖然平衡向左移動，但溫度不變，電離常數(shù)不變，故C項錯誤。2.常溫下，將濃度為0.05mol·L－1的HClO溶液加水不斷稀釋，下列各量始終保持增大的是()A.c(H＋) B.eq\f(c（H＋）,c（HClO）)C.Ka(HClO) D.eq\f(c（ClO－）,c（H＋）)答案B解析加水稀釋促進HClO電離，溶液中c(H＋)減小，A錯誤；稀釋過程中溶液中c(H＋)、c(ClO－)、c(HClO)都減小，但是溫度不變，電離常數(shù)不變，eq\f(c（H＋）,c（HClO）)＝eq\f(c（H＋）,c（HClO）)×eq\f(c（ClO－）,c（ClO－）)＝eq\f(Ka,c（ClO－）)，故eq\f(c（H＋）,c（HClO）)增大，B正確，C錯誤；稀釋過程中，c(H＋)、c(ClO－)等倍減小，但水中還電離出H＋，故eq\f(c（ClO－）,c（H＋）)減小，D錯誤。3.常溫下，向氨水中加水稀釋的過程中，NH3·H2O的電離平衡常數(shù)、電離度、溶液導電性的變化正確的是()A.增大、增大、減小 B.不變、增大、減小C.不變、減小、減小 D.減小、減小、增大答案B解析向氨水中加水稀釋的過程中，溫度不變，則NH3·H2O的電離平衡常數(shù)不變；氨水越稀越電離，則電離度增大；但溶液總體積增大，微粒濃度減小，故溶液導電性減小，答案為B。4.已知25℃，醋酸溶液中各微粒存在下述關(guān)系：K＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)＝1.75×10－5。下列有關(guān)說法可能成立的是()A.25℃條件下，向該溶液中加入一定量的鹽酸時，K＝8×10－5B.25℃條件下，向該溶液中加入一定量的鹽酸時，K＝2×10－4C.標準狀況下，醋酸溶液中K＝1.75×10－5D.升高到一定溫度，K＝7.2×10－5答案D解析題中K為醋酸電離常數(shù)，由于電離常數(shù)不隨濃度變化而變化，只隨溫度變化而變化，所以A、B項錯誤。醋酸的電離是吸熱過程，所以升高溫度，K增大，降低溫度，K減小，標準狀況下(0℃)，溫度低于25℃，則K小于1.75×10－5，所以C項錯誤。5.某酸HA是一元弱酸，25℃時的電離常數(shù)Ka＝4.0×10－8。(1)寫出該酸的電離方程式________________________________________，其電離常數(shù)表達式Ka＝________。(2)25℃時，向1mol·L－1HA溶液中加入1mol·L－1鹽酸，會________(“抑制”或“促進”)HA的電離，c(H＋)________(填“增大”、“減小”或“不變”),電離常數(shù)Ka________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)25℃時，若HA的起始濃度為0.01mol·L－1，則平衡時c(H＋)＝_____mol·L－1。答案(1)HAH＋＋A－eq\f(c（H＋）·c（A－）,c（HA）)(2)抑制增大不變(3)2.0×10－5解析(1)某酸HA是一元弱酸，HA在溶液中部分電離，電離方程式為