1、电离平衡常数 第一节 电离平衡 第2课时 电离平衡常数 电离平衡常数 1含义含义： 在在一定条件下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中弱一定条件下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中弱 电解质电离所生成的各种电解质电离所生成的各种离子浓度离子浓度的乘积，与溶液中未电离的的乘积，与溶液中未电离的分子分子 的浓度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，用数，用K表示。表示。弱酸和弱碱的电离常数分别用弱酸和弱碱的电离常数分别用Ka和和Kb表示表示. 电离平衡常数 2表示方法：表示方法： c(A -)、 c(B
2、十 十)、 、 c(HA)和和c(BOH) 均为达到电离平衡后各粒子在溶均为达到电离平衡后各粒子在溶 液中的浓度值液中的浓度值 (1)一元弱酸一元弱酸HA的电离常数：根据的电离常数：根据HA H A ， ， 可表示为可表示为 (2)一元弱碱一元弱碱BOH的电离常数：根据的电离常数：根据BOH B OH ， ， 可表示为可表示为 Ka= c (H+) .c(A ) c(HA) Kb= c(B+).c(OH ) c(BOH) 电离平衡常数 (3)多元弱酸、多元弱碱的电离平衡常数。多元弱酸的电离是分步进多元弱酸、多元弱碱的电离平衡常数。多元弱酸的电离是分步进 行的，每步各有电离平衡常数，通常用行的，
3、每步各有电离平衡常数，通常用K1、K2等来分别表示。例如，等来分别表示。例如， H2CO3 H Ka1 ； H Ka2 。多元弱酸各步电多元弱酸各步电 离常数的大小比较为离常数的大小比较为Ka1Ka2，因此，多元弱酸的酸性主要由第一步，因此，多元弱酸的酸性主要由第一步 电离决定。由于多元弱碱为难溶碱，所以一般不用电离平衡常数，电离决定。由于多元弱碱为难溶碱，所以一般不用电离平衡常数， 而用以后要学到的难溶物的溶度积常数而用以后要学到的难溶物的溶度积常数。 c( ) c(H+) c(H+) c(H2CO3) c(HCO3-) c( ) - 3 HCO - 3 HCO - 3 HCO 2- 3 C
4、O 2- 3 CO 电离平衡常数 (1)CH3COOH的电离常数的电离常数Ka= 。 (2)NH3 H2O的电离常数的电离常数Kb= 。 (3)H2CO3的电离常数的电离常数Ka1= 、Ka2= 。 (CH3COO-) (H+) (CH3COOH) (NH4 +) (OH-) (NH3 H2O) (HCO3 - ) (H+) (H2CO3) (CO3 2-) (H+) (HCO3 - ) 试一试：试一试： 电离平衡常数 3特点特点： (1)电离平衡电离平衡常数常数与与浓度浓度无关无关，只只与与温度温度有关有关，升高升高温度温度，K 值值增大增大。 (2)多元多元弱酸的各级电离常数逐渐弱酸的各级
5、电离常数逐渐减小减小。 多元弱酸各步电离常数大小比较：多元弱酸各步电离常数大小比较：K1K2K3,因此多元弱酸的酸性因此多元弱酸的酸性 主要由第一步电离决定的主要由第一步电离决定的 （记住：分步进行记住：分步进行，一步定性一步定性）。 电离平衡常数 4K的意义：的意义：它能表示弱电解质的电离能力。一定温度下，它能表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，值越大， 弱电解质的电离程度越大，酸弱电解质的电离程度越大，酸(或碱或碱)性越强。性越强。 (1)电离常数电离常数常用于比较弱电解质的相对强弱，即对于弱电解质，其电常用于比较弱电解质的相对强弱，即对于弱电解质，其电 离常数越大，一般此弱电解
6、质的电离程度越大，对于弱酸来讲，其酸离常数越大，一般此弱电解质的电离程度越大，对于弱酸来讲，其酸 性一般越强。性一般越强。 H3PO4 H2SO3 HF HNO2 HCOOH CH3COOH H2CO3 H2S HCN 电离平衡常数 向向盛有盛有2 mL 1 mol L 1醋酸的试管中滴加 醋酸的试管中滴加1 mol L 1 Na2CO3溶液。观察现象。你能否由此推测溶液。观察现象。你能否由此推测 CH3COOH的的Ka和和H2CO3的的Ka1的大小？的大小？ 【实验【实验32】 提示：提示：有无色气体有无色气体产生产生，反应生成了，反应生成了CO2。说明醋说明醋 酸的酸性强于碳酸，即酸的酸性
7、强于碳酸，即CH3COOH的的Ka大于大于H2CO3 的的Ka1。 电离平衡常数 【思考与讨论思考与讨论】 向向两个锥形瓶中各加入两个锥形瓶中各加入0.05 g 镁条镁条，盖紧橡胶塞盖紧橡胶塞，然后用然后用 注射器分别注入注射器分别注入2 mL 2 mol L 1盐酸 盐酸、2 mL 2 mol L 1醋酸 醋酸， 测得锥形瓶内气体的压强随测得锥形瓶内气体的压强随 时间的变化如图所示时间的变化如图所示。 电离平衡常数 (1)两个反应的反应速率及其变化有什么特点？两个反应的反应速率及其变化有什么特点？ (2)反应结束时，两个锥形瓶内气体的压强基本相等，由此你能得出反应结束时，两个锥形瓶内气体的压
8、强基本相等，由此你能得出 什么结论？什么结论？ 提示：提示：镁镁条和盐酸与镁条和醋酸最终反应结束时，产生氢气的体条和盐酸与镁条和醋酸最终反应结束时，产生氢气的体 积是相同的。积是相同的。 提示：提示：反应速率反应速率都是先快后慢，镁条与盐酸的反应速率比镁都是先快后慢，镁条与盐酸的反应速率比镁 条与醋酸的反应速率要快。条与醋酸的反应速率要快。 电离平衡常数 (2)比较比较溶液中离子浓度的大小比较溶液中离子浓度的大小比较 如磷酸的三步电离的电离常数如磷酸的三步电离的电离常数，第一步第一步 第二第二步步 第三步第三步。在磷在磷 酸溶液酸溶液中中 c(H+) c( ) c( ) c( ) c(OH )
9、 (3)比较离子结合质子的能力大小比较离子结合质子的能力大小 一般弱酸的电离常数越小，电离程度越弱，弱酸的酸性越弱，此时弱一般弱酸的电离常数越小，电离程度越弱，弱酸的酸性越弱，此时弱 酸根离子结合氢离子的能力就越酸根离子结合氢离子的能力就越 。 强强 3- 4 PO 2- 4 HPO - 24 H PO 电离平衡常数 (1)电离常数的大小由物质本身的性质决定，同一温度下，不同弱电解电离常数的大小由物质本身的性质决定，同一温度下，不同弱电解 质的电离常数不同，质的电离常数不同，K值越大，电离程度越大值越大，电离程度越大。对应弱电解质越易对应弱电解质越易电电 离离，相应相应的的酸酸(或碱或碱)性越
10、强性越强。如如25 时时，Ka(CH3COOH)Ka(HCN)， 则则HCN的酸性比的酸性比CH3COOH的酸性的酸性弱弱。 (2)同一弱电解质在同一同一弱电解质在同一温度温度下改变浓度时，其下改变浓度时，其电离常数不变电离常数不变。 5.规律与规律与应用应用: 电离平衡常数 (3)电离常数电离常数K只随温度的变化而变化，只随温度的变化而变化，升高温度，升高温度，K值增大值增大。 (4)多元弱酸电离常数：多元弱酸电离常数：K1K2K3，其酸性主要由第一步电离决定，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。值越大，相应酸的酸性越强。计算多元弱酸中的计算多元弱酸中的c(H+)，或或
11、比较多元比较多元 弱酸酸性的相对强弱弱酸酸性的相对强弱时时，通常通常只考虑只考虑第一步第一步电离。多元弱碱的情况与电离。多元弱碱的情况与 多元弱酸相似多元弱酸相似。 电离平衡常数 6.影响弱电解质电离常数的因素：影响弱电解质电离常数的因素： 内因：内因：弱电解质的本性：弱电解质的本性：电解质越弱，电解质越弱，Ka（或（或Kb）越）越小，越小，越难电离，难电离， 酸酸 (碱碱)的酸的酸(碱碱)性越弱。性越弱。 外因：外因：只与只与T有关有关 T越大，越大， Ka（Kb）越大。）越大。 CH3COOH 25 0 电离平衡常数电离平衡常数 Ka=1.7510-5 Ka=1.6510-5 25 CH3
12、COOH HCN 电离平衡常数电离平衡常数 Ka=1.7510-5 Ka=4.910-10 电离平衡常数 1.两种酸两种酸HA与与HB的电离常数分别为的电离常数分别为K1、K2, 若若K1HA。 7.有关有关电离常数的电离常数的计算计算： 电离平衡常数 2.18 时时，H2A(酸酸)：Ka1=4.310-7,Ka2=2.110-12；H2B(酸酸)： Ka1=1.010-7，Ka2=6.310-13。在浓度相同的两种溶液。在浓度相同的两种溶液中中，用用 “”“ 电离平衡常数 解析解析：H2A和和H2B都是二元都是二元弱酸弱酸，二二元弱酸的电离分两元弱酸的电离分两步步，第一第一步比第二步比第二
13、步电离程度大得步电离程度大得多多，溶液溶液的酸性的酸性(即即H+浓度浓度)、酸式酸根离子的浓度、酸分、酸式酸根离子的浓度、酸分 子的浓度、溶液的导电能力均由第一步电离决定。同温、同浓度的子的浓度、溶液的导电能力均由第一步电离决定。同温、同浓度的H2A、 H2B溶液溶液， H2A的第一步电离常数大于的第一步电离常数大于H2B的第一步的第一步电离常数电离常数，故故H+浓度浓度 是是H2AH2B ，酸酸分子的浓度是分子的浓度是c(H2A)H2B。酸根离子。酸根离子A2 、 、B2 的 的浓度取决于两酸的第二步浓度取决于两酸的第二步电离电离， H2A的的 第二步电离常数大于第二步电离常数大于H2B的第
14、二步的第二步电离常数电离常数，故故c(A2-)c(B2-)。 电离平衡常数 NH3 H2O + OH - 例题：在某温度时，溶质的物质的量浓度为例题：在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.2mol L-1的氨水中，达到电的氨水中，达到电 离平衡时，已电离的离平衡时，已电离的NH3 H2O为为1.710-3 mol L-1,计算计算NH3 H2O的的Kb c0(mol L-1) 0.2 0 0 c(mol L-1) 1.710-3 1.710-3 1.710-3 c平 平(mol L-1) 0.2-1.7 10-3 1.710-3 1.710-3 c(NH3 H2O ) c( ) c(OH ) K
15、b= 0.2 (1.710-3) (1.710-3) = c平 平(NH3 H2O)= (0.2-1.7 10-3 ) mol L-10.2 mol L-1 1.4 10-5 + 4 NH + 4 NH 电离平衡常数 1.已知起始时已知起始时c(HX)和电离产生的和电离产生的c(H+)，求求电离平衡常数。电离平衡常数。 HX H+ + X- 起始起始: c(HX) 0 0 平衡平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(X-) 则则 Ka= (+) (-) ()-(+) = (+) ()-(+) 由于弱酸只有极少一部分电离由于弱酸只有极少一部分电离，c(H+)的数值很小的数值很小，可做近似
16、处理可做近似处理：c(HX)-c(H+)c(HX)， 则则 Ka= (+) () ，代入数值求解即可。代入数值求解即可。 有关电离平衡常数的计算有关电离平衡常数的计算(以弱酸以弱酸HX为例为例) 电离平衡常数 2.已知起始时已知起始时c(HX)和电离平衡和电离平衡常数常数，求求溶液中溶液中c(H+)。 HX H+ + X- 起始起始: c(HX) 0 0 平衡平衡: c(HX)-c(H+) c(H+) c(X-) 则则：Ka= (+) (-) ()-(+) = (+) ()-(+) 由于由于 c(H+)的数值很小的数值很小，可做近似处理可做近似处理：c(HX)-c(H+)c(HX)，则则 c(
17、H+)= ()，代入数值求解即可。代入数值求解即可。 电离平衡常数 练习：练习： 25 时时，在在0.5 L 0.2 mol L-1的的HA溶液溶液中中，有有0.001 mol的的 HA电离。电离。 (1)求该温度下求该温度下HA的电离常数。的电离常数。 (2)计算计算25 时时，0.1 mol L-1的该酸溶液中的的该酸溶液中的c(H+)。 答案答案：(1)2.0210-5 (2)1.4210-3 mol L-1 电离平衡常数 解析解析：(1)由题意可得由题意可得: HA H+ + A- 起始物质的量起始物质的量/mol 0.1 0 0 已电离物质的量已电离物质的量/mol 0.001 0.
18、001 0.001 平衡时物质的量平衡时物质的量/mol 0.099 0.001 0.001 Ka=( +) (-) () 2.0210-5 (2)电离常数只随温度变化而变化电离常数只随温度变化而变化，与浓度无关与浓度无关，故故 25 时时，Ka=( +) (-) () =2.0210-5， 又又 c(H+)=c(A-)，且弱电解质的电离很微弱且弱电解质的电离很微弱，所以所以 0.1 mol L-1 HA溶液中溶液中 c(H+)= . - . mol L-11.4210-3 mol L-1。 电离平衡常数 小结：小结： 电离平衡常数 (1)强电解质稀溶液中不存在溶质强电解质稀溶液中不存在溶质分
19、子分子，弱电解质弱电解质稀溶液中存在溶质分子。稀溶液中存在溶质分子。 ( ) (2)CaCO3难溶于水难溶于水,其属于弱电解质。其属于弱电解质。 ( ) (3)离子化合物一定是离子化合物一定是强电解质强电解质，共共价化合物一定是弱电解质。价化合物一定是弱电解质。 ( ) (4)电离平衡电离平衡时时，由于由于分子和离子的浓度不断发生分子和离子的浓度不断发生变化变化，所以所以说电离平衡是说电离平衡是 动态平衡。动态平衡。 ( ) (5)一定温度一定温度下下，醋酸醋酸的浓度越的浓度越大大，电离常数电离常数也越大。也越大。 ( ) 1判断正误判断正误(正确的打正确的打“”，错误的打，错误的打“”) 随
20、堂检测：随堂检测： 电离平衡常数 2.在在25 时时，0.1 mol L-1的的HNO2、HCOOH、HCN、H2CO3的的溶液溶液， 已知已知四种酸的电离常数分别为四种酸的电离常数分别为4.610-4、1.810-4、4.910-10、 Ka1=4.310-7和和Ka2=5.610-11， ，溶液 溶液中氢离子浓度最小的是中氢离子浓度最小的是( ) A.HNO2 B.HCOOH C.HCN D.H2CO3 C 解析解析：根据根据电离平衡常数大小可以判断弱酸电离平衡常数大小可以判断弱酸(或弱碱或弱碱)的相对的相对强弱强弱，弱弱 酸酸的的Ka(多元弱酸则比较多元弱酸则比较Ka1)越越小小，其其电
21、离程度越电离程度越小小，c(H+)越越小小，由由 题中数据题中数据可知可知，HCN酸性最酸性最弱弱，c(H+)最小。最小。 电离平衡常数 3在氨水中存在下列电离平衡：在氨水中存在下列电离平衡：NH3 H2O OH ，下列情况 ，下列情况 能引起电离平衡向正向移动的有能引起电离平衡向正向移动的有( ) 加加NH4Cl固体固体 加加NaOH溶液溶液 通通HCl加加CH3COOH溶液溶液 加加 水水 加压加压 A B C D 解析解析：加入加入NH4Cl固体相当于固体相当于加入加入 ，平衡左移；平衡左移；相当于加入相当于加入OH ， ， 平衡左移；平衡左移；通通HCl，相当于加入，相当于加入H ，中
22、和 ，中和OH ，平衡右移； ，平衡右移；加加 CH3COOH溶液，相当于加溶液，相当于加H ，中和 ，中和OH ，平衡右移； ，平衡右移；加水，稀释，越加水，稀释，越 稀越电离，平衡右移；稀越电离，平衡右移；加压，无气体参加和生成，无影响。加压，无气体参加和生成，无影响。 C + 4 NH + 4 NH 电离平衡常数 4向两支分别盛有向两支分别盛有0.1 mol L 1醋酸和 醋酸和0.1 mol L 1硼酸溶液的试 硼酸溶液的试 管中滴加等浓度管中滴加等浓度Na2CO3溶液，观察现象。溶液，观察现象。 问题问题1查阅查阅资料发现，醋酸、碳酸和硼酸在资料发现，醋酸、碳酸和硼酸在25 的电离平
23、衡常数分的电离平衡常数分 别是别是1.7510 5、 、4.510 7(第一步电离 第一步电离)和和5.810 10。它们的酸性强 。它们的酸性强 弱顺序是怎样的？有何规律？弱顺序是怎样的？有何规律？ 提示：提示：醋酸碳酸硼酸。醋酸碳酸硼酸。K值越大，酸性越强。值越大，酸性越强。 问题问题2根据根据问题问题1的分析，预测你能看到什么现象？的分析，预测你能看到什么现象？ 提示：提示：试管试管1中有无色气体产生，试管中有无色气体产生，试管2中没有明显现象。中没有明显现象。 电离平衡常数 5下列关于电离常数下列关于电离常数(K)的说法中正确的是的说法中正确的是( ) A电离常数电离常数(K)越小，表
24、示弱电解质的电离能力越越小，表示弱电解质的电离能力越弱弱 B电离常数电离常数(K)与温度与温度无关无关 C不同浓度的同一弱电解质，其电离常数不同浓度的同一弱电解质，其电离常数(K)不同不同 D多元弱酸各步电离常数相互关系为多元弱酸各步电离常数相互关系为K1K2K3 解析解析：加热加热能促进弱电解质的电离，故电离常数能促进弱电解质的电离，故电离常数(K)增大，增大，B错误；电错误；电 离常数只与温度有关，与浓度无关，离常数只与温度有关，与浓度无关，C错误；多元弱酸各步电离常数错误；多元弱酸各步电离常数 的大小关系为的大小关系为K1K2K3，D错误。错误。 A 电离平衡常数 6下表是常温下某些一元弱酸的电离常数：下表是常温下某些一元弱酸的电离常数： 弱酸弱酸 HCN HF CH3COOH HNO2 电离常数电离常数 6.210 10 6.810 4 1.810 5 6.410 6 则则0.1 mol L 1的下列溶液中， 的下列溶液中，c(H )最大的是 最大的是( ) AHCN BHF CCH3COOH DHNO2 解析解析：一一元弱酸的电离常数越大，电离程度越大，同浓度时，电离元弱酸的电离常数越大，电离程度越大，同浓度时，电离 产生的产生的c(H )越大。 越大。 B