3.1.2 電離平衡常數學案 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《化學反應原理》PAGEPAGE1第二課時電離平衡常數【課程標準要求】1.認識弱電解質電離平衡常數的意義，掌握電離平衡常數的表達式書寫、計算。2.認識電離度及應用。一、電離平衡常數1.電離平衡常數(簡稱電離常數)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：表示弱電解質的電離能力。一定溫度下，K值越大，弱電解質的電離程度越大，酸(或堿)性越強。3.電離常數的影響因素內因：同一溫度下，不同弱電解質的電離常數不同，說明電離常數首先由物質本身的性質所決定。外因：對于同一弱電解質，電離常數只與溫度有關，由于電離為吸熱過程，所以電離常數隨溫度升高而增大。【微自測】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，電離常數一定增大()(2)改變條件，電離常數增大，電離平衡一定正向移動()(3)H2S的電離常數表達式Ka＝eq\f(c（S2－）·c（H＋）,c（H2S）)()(4)電離常數可以反映出弱電解質電離能力的相對強弱()答案(1)×(2)√(3)×(4)√二、電離度1.概念：弱電解質在水中的電離達到平衡狀態(tài)時，可用弱電解質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(已電離的弱電解質濃度,弱電解質的起始濃度)×100%。3.意義：表示弱電解質在水中的電離程度，同一弱電解質電離度越大，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、電離常數的應用1.電離常數的深度理解(1)不同弱電解質的電離常數不同，K值越大，電離程度越大。(2)同一弱電解質在同一溫度下改變濃度時，其電離常數不變。(3)電離常數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：Ka1?Ka2?Ka3，其酸性主要由第一步電離決定，K值越大，相應酸的酸性越強。2.電離常數的應用(1)判斷弱酸(或弱堿)的相對強弱，電離常數越大，酸性(或堿性)越強。如Ka(HF)＞Ka(CH3COOH)，則酸性：HF＞CH3COOH。(2)判斷復分解反應能否發(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溶液中溶質的電離常數分別為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.由表格中電離常數數據判斷下列反應可以發(fā)生的是()弱酸HClOH2CO3電離常數(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解析由表格中數據可知，酸性：H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)，根據較強酸制較弱酸原理判斷，因酸性：HClO>HCOeq\o\al(－,3)，A項反應不能發(fā)生，錯誤；因酸性：H2CO3>HClO>HCOeq\o\al(－,3)，則B項反應NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3可以發(fā)生，正確；因酸性：HClO>HCOeq\o\al(－,3)，C項反應不能生成Na2CO3，應生成NaHCO3，錯誤；因酸性：H2CO3>HClO，D項反應不能發(fā)生，錯誤。二、電離常數的簡單計算1.電離常數的計算——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)。注意由于弱電解質的電離程度比較小，平衡時弱電解質的濃度(a－x)mol·L－1一般近似為amol·L－1。2.電離常數與電離度的關系在一定溫度下，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Ka＝________(填具體數值)。(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(K)或電離度(α)表示，請根據下列情景列式計算。(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Kb＝________。答案(1)5.8%(2)1.76×10－5解析(1)設初始濃度為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.下列關于電離常數的說法正確的是()A.電離常數隨著弱電解質濃度的增大而增大B.CH3COOH的電離常數表達式為Ka＝eq\f(c（CH3COOH）,c（H＋）·c（CH3COO－）)C.向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固體，電離常數減小D.電離常數只與溫度有關，與濃度無關答案D解析電離常數只與溫度有關，與弱電解質濃度無關，故A項錯誤、D項正確；CH3COOH的電離常數表達式為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、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系：K＝eq\f(c（CH3COO－）·c（H＋）,c（CH3COOH）)＝1.75×10－5。下列有關說法可能成立的是()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，由于電離常數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Ka＝4.0×10－8。(1)寫出該酸的電離方程式________________________________________，其電離常數表達式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