选择性必修1第一节 电离平衡评课ppt课件

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1.了解电离平衡常数的含义,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2.能通过实验证明水溶液中存在的电离平衡,能从电离平衡的角度分析溶液的性质,如酸碱性、导电性等,培养科学探究与创新意识、变化观念与平衡思想的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
一、电离平衡常数1.定义对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,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数。
弱酸的电离常数一般用Ka表示
弱碱的电离常数一般用Kb表示
(3)H2CO3的电离常数
3.规律与应用(1)一定温度下,Ka或Kb越大,对应弱电解质越易电离,电离程度　　　　。如25 ℃时,Ka(CH3COOH)>Ka(HCN),则HCN的酸性比CH3COOH的酸性　　。 
二、酸性强弱的比较1.实验探究:CH3COOH与H2CO3酸性强弱比较
2.思考与讨论:镁条与等浓度、等体积的盐酸、醋酸的反应向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 ml·L-1盐酸、2 mL 2 ml·L-1醋酸,测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示:
镁与盐酸、醋酸反应时气体压强随时间的变化示意图
由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况
微思考1阅读教材“三、电离平衡常数”。思考:25 ℃时,CH3COOH的Ka=1.75×10-5,若向0.1 ml·L-1的醋酸中加入适量NaOH溶液,使溶液中c(CH3COOH)=c(CH3COO-),则此时溶液中H+浓度是多少?
提示 根据CH3COOH的电离常数Ka= 可知,当溶液中c(CH3COOH)=c(CH3COO-)时,c(H+)=1.75×10-5 ml·L-1。
深化理解多元弱酸有多步电离,存在多步电离常数,注意这多步电离常数的表达式不能合并,如H2SO3的电离常数表达式不能写成:Ka= 。
易错辨析1(1)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。(　　)
(3)相同温度下,Ka(HF)>Ka(CH3COOH),说明酸性:HF>CH3COOH。(　　)(4)一定温度下,醋酸的浓度越大,电离常数也越大。(　　)
提示 CH3COOH的电离常数只与温度有关,温度不变,电离常数不变。
微思考2自学教材【实验3-2】。思考:根据CH3COOH的Ka=1.75×10-5,H2CO3的
深化理解根据平衡常数的大小可以判断弱酸酸性的强弱,进而判断某些复分解反应能否发生,一般符合“强酸制备弱酸”的规律。等浓度的一元强酸和一元弱酸比较:①弱酸不完全电离,因此弱酸中H+的浓度小,与同种金属反应,弱酸反应速率慢;②等体积时,两种酸的物质的量相等,与足量同种金属反应放出H2的量相等。
易错辨析2(1)相同浓度的盐酸和醋酸,加入镁条,开始时反应速率相等。(　　)(2)相同浓度相同体积的盐酸和醋酸,分别与足量Na2CO3反应,最终产生等物质的量的CO2。(　　)(3)体积相同、c(H+)相同的盐酸和醋酸,与足量的镁条反应,产生H2的物质的量相等。(　　)
提示 相同浓度的盐酸和醋酸,盐酸中c(H+)大,反应速率快。
提示 c(H+)相同的盐酸和醋酸,由于CH3COOH为弱酸,不能完全电离,因此醋酸的浓度大于盐酸,则体积相同时CH3COOH的物质的量大于HCl,因此醋酸与镁反应放出H2的物质的量大于盐酸。
探究一　电离常数的应用
25 ℃时,0.10 ml·L-1 HA溶液中有1%的HA电离,即HA的电离度为1%。(1)HA为强酸还是弱酸?
(2)HA溶液中H+浓度是多少?
提示 弱酸。HA在溶液中没有完全电离。
提示 c(H+)=0.10 ml·L-1×1%=1.0×10-3 ml·L-1。
(3)HA的电离平衡常数Ka是多少?
提示 发生电离的HA的物质的量浓度为c(HA)=0.10 ml·L-1×1%=1.0×10-3 ml·L-1,根据HA H++A-,则平衡时c(H+)=c(A-)=1.0×10-3 ml·L-1,c(HA)=0.10 ml·L-1-1.0×10-3 ml·L-1≈1.0×10-1 ml·L-1,将有关数据代入电离平衡常数表达式可得Ka= =1.0×10-5。
有关电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例)(1)计算模式:三段式
　　　HX　　 　H+　 + X-
一般可进行近似处理:c(HX)-c(H+)≈c(HX),存在关系式:
弱酸的电离程度比较弱　
(2)电离度电离度是指弱电解质在溶液中达到电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离和未电离的)的百分数,即弱酸、弱碱在溶液中电离的程度,通常用α表示。
(3)一元弱酸和一元弱碱的计算规律浓度为c的一元弱酸HX和一元弱碱MOH,一般可用如下关系式计算:
弱酸弱碱的电离程度比较弱,可近似处理
视角1利用电离常数比较酸性强弱1.已知下面三个数据:6.3×10-4、5.6×10-4、6.2×10-10分别是三种酸的电离平衡常数,若已知这些酸可发生如下反应:①NaCN+HNO2=== HCN+NaNO2,②NaCN+HF=== HCN+NaF,③NaNO2+HF=== HNO2+NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是(　　)A.HF的电离平衡常数为6.3×10-4B.HNO2的电离平衡常数为6.2×10-10C.根据①③两个反应即可知道三种酸的相对强弱D.HNO2的电离平衡常数比HCN大,比HF小
解析 第①个反应说明酸性HNO2>HCN,第②个反应说明酸性HF>HCN,第③个反应说明酸性HF>HNO2,可以确定酸性HF>HNO2>HCN,D正确;该酸性强弱关系根据①③两个反应即可得到,C正确。相同条件下,酸性越强,电离常数越大,因此HF的电离平衡常数为6.3×10-4,HNO2的电离平衡常数为5.6×10-4,A正确,B错误。
【变式设问】(1)CN-、F-、 三种离子最容易结合H+的是哪一种?
(2)当HF和HNO2的电离度相等时,哪种酸的浓度大?
提示 CN-。HCN的电离方程式为HCN H++CN-,三种酸中HCN酸性最弱,相同浓度时,HCN最难电离,则CN-与H+最容易结合。
提示 HF。酸性HF>HNO2,因此相同浓度的两种酸,HF电离度大,要使两种酸电离度相同,可在HF浓度不变时,将HNO2溶液稀释才可能相等。
视角2根据电离常数判断平衡中的比例关系2.现有0.1 ml·L-1氨水10 mL,加蒸馏水稀释到1 L后,下列变化中正确的是(　　)
A.①②③B.①③⑤C.①③⑥D.②④⑥
归纳总结　判断溶液中微粒浓度比值的3种方法(1)将浓度之比转化为物质的量之比进行比较,这样分析起来可以忽略溶液体积的变化,只需分析微粒数目的变化即可。如氨水稀释过程中,
限稀释,c(CH3COO-)趋近于0,c(H+)趋于10-7 ml·L-1,故比值变小。
(3)“凑常数”。解题时将某些粒子的浓度比值乘以或除以某种粒子的浓度,转化为一个常数与某种粒子浓度的乘积或相除的关系。
视角3弱电解质电离常数的计算3.(1)已知25 ℃时,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,若氨水的浓度为2.0 ml·L-1,则溶液中的c(OH-)=　　　　　　 ml·L-1。 (2)25 ℃时,在0.5 L 0.2 ml·L-1的HA溶液中,有0.001 ml的HA电离。①求该温度下HA的电离常数。②计算25 ℃时,0.1 ml·L-1的该酸溶液中的c(H+)。
答案 (1)6.0×10-3(2)①2.02×10-5　②1.42×10-3 ml·L-1
=6.0×10-3 ml·L-1。(2)①由题意可得:　　　　　　 HA　　　　H+　+　A-起始物质的量/ml 0.100已电离物质的量/ml0.0010.0010.001平衡时物质的量/ml0.0990.0010.001
探究二　一元强酸与一元弱酸的比较
HCl溶液与CH3COOH溶液酸性强弱的比较:
(1)把表面积相同的两粒锌粒分别加入相同浓度的HCl溶液、CH3COOH溶液中,产生H2的速率相同吗?为什么?
提示 不相同。因为HCl在溶液中全部电离,而CH3COOH在溶液中部分电离,前者c(H+)比后者大,因此前者产生H2的速率比后者快。
(2)若取c(H+)相同、体积相同的盐酸与CH3COOH溶液做相同的实验(锌粒足量),两者反应过程中产生H2的量谁更大?
(3)把体积均为1 mL的c(H+)=0.001 ml·L-1的醋酸和盐酸均稀释到100 mL,则盐酸的c(H+)是多少?醋酸和盐酸的c(H+)有何关系?
提示 CH3COOH溶液产生H2的量更大。
提示 盐酸中c(H+)=1.0×10-5 ml·L-1,醋酸的c(H+)大于盐酸。
1.相同浓度、相同体积的盐酸与醋酸的比较
2.相同c(H+)、相同体积的盐酸与醋酸的比较
视角1强酸(碱)与弱酸(碱)的比较1.c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一样多,为此下列说法正确的是(　　)A.反应开始时的速率:甲>乙B.反应所需时间:甲<乙C.反应开始时,溶质的物质的量浓度:甲<乙D.反应结束时,c(H+):甲>乙
解析 因开始时c(H+)相等,故开始的反应速率相等,A错误;随着反应的进行,溶液中c(H+)减小,而醋酸中可继续电离出H+,因此反应到相同时间醋酸中H+浓度大于盐酸,醋酸反应速率快,反应所需时间短,B错误;因为CH3COOH是弱酸,电离程度很小,故其物质的量浓度远比HCl的大,C正确;反应结束时两种酸中消耗H+的物质的量相等,由于CH3COOH不断电离,导致醋酸中H+浓度大于盐酸,D错误。
【变式设问】(1)c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),分别与锌反应,若最后锌已全部溶解且放出气体一样多,且盐酸和醋酸均恰好完全反应,则盐酸(甲)和醋酸(乙)的体积有何关系?
(2)有体积相等、c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙),二者与足量锌反应放出氢气的物质的量有何关系?
提示 溶液体积:甲>乙。
提示 放出氢气的物质的量:甲<乙。
(3)若体积相等、c(H+)相等的盐酸(甲)和醋酸(乙)分别与不等量的锌反应,充分反应后放出气体一样多,则加入Zn的质量有何关系?
提示 加入Zn的质量:甲>乙。
2.相同温度时,关于氨水和氢氧化钠溶液的比较,下列说法正确的是(已知pH相等的NaOH溶液和氨水中OH-浓度相等)(　　)A.pH相等的两溶液中,n(OH-)相等B.物质的量浓度、体积均相同的两溶液,分别与HCl气体完全反应,消耗HCl的量:NaOH>氨水C.物质的量浓度相同的两溶液,进行导电性实验,灯泡的亮度相同D.分别中和相同pH相同体积的两溶液,需HCl的物质的量:氨水>NaOH溶液
解析 pH相等的两溶液中,c(OH-)相等,题中未告诉两溶液的体积,因此无法计算n(OH-),故A错误;物质的量浓度、体积均相同的NaOH溶液和氨水,含有溶质的物质的量相等,因此完全反应消耗HCl的物质的量相等,故B错误;NH3·H2O是弱电解质,在水中部分电离,NaOH在水中完全电离,物质的量浓度相同的两溶液,NaOH溶液中离子浓度大,在导电性实验中灯泡比较亮,故C错误;当氨水和氢氧化钠溶液pH相同时,氨水的浓度大于氢氧化钠溶液,分别中和相同体积的两溶液,需HCl的物质的量:氨水>NaOH溶液,故D正确。
视角2强酸(碱)与弱酸(碱)的图像比较3.[2023浙江衢州高二校期末联考]向1 L pH=2的盐酸和醋酸中分别投入0.65 g锌粒,则下图中比较符合客观事实的是(　　)
解析 0.65 g锌粒的物质的量是0.01 ml,盐酸是强酸,其中HCl的物质的量是0.01 ml,所以盐酸不足,反应生成氢气0.005 ml;醋酸是弱酸,其浓度远大于0.01 ml·L-1,所以锌完全反应,所以醋酸中产生的氢气多。反应过程中,醋酸不断电离出氢离子,所以醋酸的反应速率快,所用时间短,反应过程中醋酸中H+浓度大,pH小。综上所述,C项符合客观事实。
4.下列曲线中,可以描述乙酸(甲,Ka=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3)在水中的电离度与浓度关系的是(已知:电离度