1、第2课时 电离平衡常数 强酸与弱酸比较 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第一节 电离平衡 学习目标学习目标 1了解电离平衡常数的含义。 2能利用电离平衡常数进行分析和计算。 活动探究活动探究 1实验目的实验目的 比较CH3COOH与H2CO3的酸性强弱及电离常数的大小。 2实验操作实验操作 如图所示，向盛有2 mL 1 mol L1醋酸的试管中滴加1 mol L1 Na2CO3溶液。 3实验现象：实验现象：有气泡产生。 提示：2CH3COOHCO2 3 =CO2H2O2CH3COO 。 提示：CH3COOH 的酸性强于 H2CO3；电离常数 Ka(CH3COOH)Ka(H2CO3)。 交流讨
2、论交流讨论 1写出实验中所涉及化学反应的离子方程式。 2盛放醋酸溶液的试管中有大量气泡产生，试比较CH3COOH和碳酸酸性的 相对强弱及其电离常数的大小关系。 提示：H3BO3的酸性弱于 H2CO3；电离常数 Ka(H2CO3)Ka(H3BO3)。 提示：酸性越强，电离常数越大，即 Ka(CH3COOH)Ka(H2CO3)Ka(H3BO3)。 3向饱和H3BO3溶液中滴加Na2CO3溶液无明显现象，试比较H3BO3和H2CO3酸 性的相对强弱，及其电离常数的大小关系。 4通过上述实验，你得出的实验结论是什么？ 归纳总结归纳总结 1电离常数的概念电离常数的概念 在一定条件下，当弱电解质的电离达到
3、平衡时，溶液里各组分的浓度之间存在 一定的关系。对于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，用K表示(弱酸用Ka表示，弱碱用Kb表示)。 2表达式表达式 (1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数 例如：CH3COOHCH3COO H，Kac（CH3COO ） c（H） c（CH3COOH） ； NH3H2ONH 4 OH ，Kbc（NH 4 ） c（OH ） c（NH3H2O） 。 (2)多元弱酸、多元弱碱的电离常数 多元弱酸或多元弱碱的每一步电离都有电离常数，这些电离常数各不相同，通常
4、 用 Ka1、Ka2或 Kb1、Kb2等加以区别。例如 25 时，H2CO3的电离分两步： H2CO3H HCO 3 ，Ka1c（H ） c（HCO 3 ） c（H2CO3） 4.5 10 7， HCO 3 H CO2 3 ，Ka2c（H ） c（CO2 3 ） c（HCO 3 ） 4.7 10 11。 一般多元弱酸或多元弱碱各步电离常数的大小为 Ka1Ka2，Kb1Kb2，因此，多元 弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)主要由第一步电离决定(八字诀： 分步进行， 一步定性)。 3电离常数的影响因素电离常数的影响因素 影响因素 内因（决定因素）弱电解质本身的性质 外因温度（随温度升高而增大） 电离常
5、数只与温度有关，而不受粒子浓度的影响。由于电解质的电离过程吸热，故 电离常数随着温度的升高而增大。 4电离常数的意义电离常数的意义 (1)一定温度下，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大。 (2)相同温度下，等浓度的弱酸或弱碱的电离常数(对于多元弱酸或多元弱碱来说， 只看其第一步电离的电离常数)越大，其酸性或碱性越强。 名师点拨名师点拨 (1)电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关，同一温度下，不论弱酸、弱碱的浓度如 何变化，电离常数都是定值。 (2)弱电解质的电离常数只受温度变化的影响。升高温度，电离常数增大。 (3)利用电离常数可判断某些复分解反应能否发生，一般符合“强酸制弱酸”的规 律，如：已知
6、Ka(CH3COOH)1.75 105，Ka(HClO)4.0 108，则NaClO能与 CH3COOH发生反应。 1醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHH CH3COO，下列叙述不正确的 是 ( ) A升高温度，平衡正向移动，醋酸的电离常数 Ka增大 B0.10 mol L 1 的 CH3COOH 溶液加水稀释，溶液中 c（H ） c（CH3COOH） 增大 CCH3COOH 溶液中加少量的 CH3COONa 固体，平衡逆向移动 D25 时，向某 0.10 mol L 1 的 CH3COOH 溶液中加入少量冰醋酸，该溶液的 pH、电离常数 Ka和电离程度都减小 巩固练习巩固练习 D 【解析
7、】醋酸的电离是一个吸热过程，升高温度，醋酸的电离平衡向正反应方向移 动，醋酸的电离常数 Ka增大，A 正确；0.10 mol L 1 的 CH3COOH 溶液加水稀释， 醋酸的电离程度增大，醋酸电离产生的 n(H )增大，n(CH3COOH)减小，溶液中 c（H ） c（CH3COOH） n（H ） n（CH3COOH） 增大，B 正确；CH3COOH 溶液中加入少量的 CH3COONa 固体，固体溶解后，溶液中 c(CH3COO )增大，平衡向逆反应方向移动， C 正确；25 时，向某 0.10 mol L 1 的 CH3COOH 溶液中加入少量冰醋酸， c(CH3COOH)增大，电离程度减
8、小，但溶液中 c(H )增大，该溶液的 pH 减小，由于 温度不变，所以电离常数 Ka不变，D 不正确。 2已知下面三个数据6.3104、5.6104、6.21010分别是下列有关的三种 酸的电离常数(25 )，若已知下列反应可以发生：NaCNHNO2=HCN NaNO2、NaCNHF=HCNNaF、NaNO2HF=HNO2NaF。由此可判断下 列叙述中不正确的是 ( ) AKa(HF)6.3104 BKa(HNO2)5.61010 C根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HFHNO2HCN DKa(HCN)Ka(HNO2)HNO2HCN。相同温度下，酸的酸性越强，电离常数越大。HF的酸性最
9、强， 电离常数最大，则Ka(HF)6.3104，A正确；因为酸性：HFHNO2HCN，所 以Ka(HNO2)5.6104，B不正确；由以上分析可知，根据两个反应：NaCN HNO2=HCNNaNO2、NaNO2HF=HNO2NaF即可得出，一元弱酸HF、 HNO2、HCN的酸性强弱顺序为HFHNO2HCN，C正确；对于酸来说，酸性越强， 电离常数越大，因为HF、HNO2、HCN的酸性强弱顺序为HFHNO2HCN，所以 电离常数：Ka(HCN)Ka(HNO2)CH3COOHH2CO3HCN。 能力提升能力提升 2向 HNO2溶液中加入一定量的盐酸时，HNO2的电离平衡向哪个方向移动？此 时 HN
10、O2的电离常数是否发生变化？为什么？ 提示：HNO2溶液中存在电离平衡 HNO2H NO 2 ，加入盐酸，上述平衡向逆 反应方向移动；加入盐酸时，HNO2的电离常数不变；原因是溶液的温度不变，故 电离常数不变。 3判断反应 NaNO2CH3COOH=CH3COONaHNO2是否正确？向 NaCN 溶液中 通入少量 CO2，反应能否进行？若能进行，写出反应的化学方程式。 提示：NaNO2与 CH3COOH 不反应，原因是 HNO2的酸性强于 CH3COOH，故反应 方程式错误。 因酸性： H2CO3HCNHCO 3 ， 故向 NaCN 溶液中通入 CO2， 不论 CO2 是否过量，产物均为 HC
11、N 和 NaHCO3，反应的化学方程式为 NaCNH2O CO2=HCNNaHCO3。 425 时，醋酸溶液中 c(CH3COOH)0.1 mol L 1，则溶液中的 c(H)是多少？ 提示：c(H ) Ka c（CH3COOH） 1.75 10 5 0.1 1.32 103 mol L1。 5常温、常压下，空气中的 CO2溶于水，达到平衡时，溶液中 pH5.60，c(H2CO3) 1.5 10 5 mol L1， 若忽略水的电离及H2CO3 的二级电离， 则H2CO3H HCO 3 的电离常数(Ka1)是多少？(已知：10 5.602.5 106) 提示：由 H2CO3H HCO 3 得 K
12、a1c（H ） c（HCO 3 ） c（H2CO3） 10 5.60 105.60 1.5 10 5 4.2 10 7。 1电离常数的相关计算技巧电离常数的相关计算技巧(以弱酸以弱酸 HX 为例为例) HX H X 起始/(mol L 1)： c0(HX) 0 0 平衡/(mol L 1)： c0(HX)c(H) c(H) c(X) 则 Kac（H ） c（X） c（HX） c2（H ） c0（HX）c（H ） 。 归纳总结归纳总结 (1)已知 c0(HX)和 c(H )，求电离平衡常数 由于弱酸只有极少一部分电离，c(H )很小，可做近似处理：c0(HX)c(H) c0(HX)，则 Ka c
13、2（H ） c0（HX） ，代入数值求解即可。 (2)已知 HX 的电离平衡常数，求 c(H ) 由于Ka很小，c(H )很小，可做近似处理：c0(HX)c(H)c0(HX)，则 c(H ) Ka c0（HX） ，代入数值求解即可。 2电离平衡常数的应用电离平衡常数的应用 (1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱：相同温度下同类型弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性) 随电离常数的增大而增强。 (2)判断反应能否进行：如用弱酸可以制备酸性更弱的酸。如相同温度下，三种酸 的电离常数如表所示： 酸 HX HY HZ 电离常数 9 10 7 9 106 1 102 酸性：HXHYHZ。反应 HYX =HXY或 H
14、ZY=HYZ能够发生， 而反应 HYZ =HZY不能发生。 1已知：25 时，CH3COOH 的电离常数 Ka1.7510 5，H2CO3 的电离常数 Ka1 4.510 7，Ka24.71011。下列说法不正确的是 ( ) A向 Na2CO3溶液中加入乙酸有气泡产生 B25 时，向乙酸中加入 NaOH 溶液，CH3COOH 的电离程度和 K 均增大 C向 0.1 mol L 1 CH3COOH 溶液中加入蒸馏水，c(H)减小 D向 H2CO3溶液中加入 NaHCO3固体，c(H )减小 B 当堂检测当堂检测 【解析】电离常数越大，酸性越强，故乙酸的酸性强于碳酸，强酸可以制弱酸，所 以向 Na
15、2CO3溶液中加入乙酸会有二氧化碳气体生成，故 A 正确；25 时，向乙酸 中加入 NaOH 溶液，c(H )减小，平衡正向移动，CH3COOH 的电离程度增大，电离 常数只与温度有关，CH3COOH 的 K 不变，故 B 错误；向 0.1 mol L 1 CH3COOH 溶 液中加入蒸馏水，促进乙酸的电离，n(H )增大，但溶液的体积也增大，且体积增大 程度更大，所以 c(H )减小，故 C 正确；NaHCO3 电离出的碳酸氢根离子抑制碳酸的 电离，溶液中的 c(H )减小，故 D 正确。 2已知碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如表所示，下列说法正确的是( ) 物质 H2CO3 H2SO3
16、 HClO 电离平衡常数 Ka1 4.510 7 1.4102 4.0108 Ka2 4.710 11 6.0108 A由表可知，酸性：HClOHCO 3 ，A 错误；由于 Ka1(H2CO3) Ka2(H2SO3)Ka2(H2CO3)，即酸性：H2CO3HSO 3 HCO 3 ，所以 Na2CO3溶液中通入少量 SO2，考虑 Na2CO3与酸的分步反应，所以反应的离子方程式为 2CO2 3 SO2H2O = 2HCO 3 SO2 3 ，B 正确；由于 Ka1(H2SO3)Ka1(H2CO3) Ka2(H2SO3)，即酸性：H2SO3 H2CO3HSO 3 ，所以 NaHCO3溶液中通入少量
17、SO2，发生反应：HCO 3 SO2=CO2 HSO 3 ，C 错误；由于 Ka1(H2CO3)Ka(HClO)Ka2(H2CO3)，即酸性：H2CO3HClOHCO 3 ， 因此 HClO 不能与 NaHCO3反应，但 HCl 是强酸，能与 NaHCO3反应，使 c(HCl)减小，促 进化学平衡 Cl2H2OHClHClO 正向移动，从而提高 HClO 的浓度；HClO 具有氧化 性，NaHSO3具有还原性，二者能够发生氧化还原反应，所以加入 NaHSO3溶液不能提高 HClO 的浓度，D 错误。 325 时，部分物质的电离平衡常数如表所示： 化学式 CH3COOH H2CO3 HClO 电
18、离平衡常数 1.7510 5 Ka14.510 7 Ka24.710 11 4.010 8 请回答下列问题： (1)CH3COOH、H2CO3、HClO 的酸性由强到弱的顺序为 _。 (2)同浓度的 CH3COO 、HCO 3 、CO2 3 、ClO 结合 H的能力由强到弱的顺序为 _。 (3)将少量 CO2气体通入 NaClO 溶液中，写出反应的离子方程式： _。 CH3COOHH2CO3HClO CO2 3 ClO HCO 3 CH3COO ClO CO2H2O=HClOHCO 3 【解析】(1)、(2)电离平衡常数越大，酸性越强，电离平衡常数越小，其对应酸根离 子结合 H 的能力越强。(
19、3)根据电离平衡常数可知，酸性：H2CO3HClOHCO 3 ， H2CO3可以和 ClO 反应生成 HCO 3 和 HClO，所以少量 CO2与 NaClO 溶液反应生 成 HCO 3 和 HClO。 弱酸 HCOOH HCN H2CO3 电离常数/ (25 ) Ka1.8104 Ka6.21010 Ka14.5107 Ka24.71011 (1)依据表格中三种酸的电离常数，判断三种酸酸性强弱的顺序为 _。 (2)向NaCN溶液中通入CO2气体能否制得HCN？_。若能写出反应的化学方 程式；若不能，此问可不答。_。 4已知氢氰酸及部分弱酸的电离常数如下表所示： HCOOHH2CO3HCN 能
20、 NaCNH2OCO2=HCNNaHCO3 (3)同浓度的HCOO、HCO3 、CO32、CN结合H的能力由强到弱的顺序是 _。 (4)升高0.1 molL1 HCN溶液的温度，HCN的电离程度如何变化？ _。 加水稀释， c(H+) c(HCN)如何变化？_。 4已知氢氰酸及部分弱酸的电离常数如下表所示： 弱酸 HCOOH HCN H2CO3 电离常数/ (25 ) Ka1.8104 Ka6.21010 Ka14.5107 Ka24.71011 加水稀释， c(H+) c(HCN)增大 CO3 2CNHCO3HCOO 升高温度，HCN的电离程度增大 【解析】(1)电离常数越大酸性越强，依据表格中三种酸的电离常数，判断三种酸酸性 强弱的顺序为 HCOOHH2CO3HCN。 (2)由于 Ka1(H2CO3)Ka(HCN)Ka2(H2CO3)， 向 NaCN 溶液中通入 CO2气体可制得 HCN， 但只能生成 NaHCO3，不能生成 Na2CO3。 (3)弱酸的电离常数越大， 酸性就越强， 其对应的酸根离子的规律结合 H 的能力就越小。 (4)升高温度促进电离，HCN 的电离程度增大。 加水稀释，c(CN )减小，由于电离常数不变，则 c(H ) c(HCN) 增大。
