高三专题复习 电离平衡常数(施爱红老师教学设计)

高三专题复习  电离平衡常数

【学习目标】

理解弱电解质的电离平衡常数的意义，掌握电离平衡常数的表达式及影响因素，能利用电离平衡常数进行相关计算。

活动元一  基础自研----认识电离平衡常数

【自主复习】

一、对电离平衡常数的认识

1．表达式

(1)一元弱酸HA的电离常数：根据HAH＋＋A－，可表示为Ka＝                。

(2)一元弱碱BOH的电离常数：根据BOHB＋＋OH－，可表示为Kb＝               。

2．特点

电离常数只与温度有关，与电解质的浓度、酸碱性无关，由于电离过程是热的，故温度升高，K增大。多元弱酸是分步电离的，各级电离常数的大小关系是K1≫K2……，所以其酸性主要决定于第步电离。

3．意义

相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越       （填“易”或“难”）电离，所对应的酸性或碱性相对越        （填“强”或“弱”）。

4．影响因素

影响电离平衡常数的外界因素是          ，如何影响？                          

【自检互评】

1．已知：CH3COOHCH3COO－＋H＋达到电离平衡时，电离平衡常数可以表示为Ka＝                 ；CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－达到水解平衡时，水解平衡常数可以表示为Kh＝                   (式中各粒子浓度均为平衡时浓度)。故对于任意弱电解质来讲，其电离平衡常数Ka、对应离子的水解平衡常数Kh以及水的离子积常数Kw的关系是____________________，由此可以推断，弱电解质的电离程度越小，其对应离子的水解程度____________。

2．以CH3COOHH＋＋CH3COO－　ΔH＞0为例，判断外界条件对电离平衡的影响，完成下表填空。

改变条件

平衡移动方向

n(H＋)

c(H＋)

Ka

加水稀释

加入少量冰醋酸

加入NaOH(s)

升高温度

活动元二  考型挖掘----理解电离平衡常数的应用

【自主学习】

1．25 ℃时，部分物质的电离平衡常数如表所示：

化学式

CH3COOH

H2CO3

HClO

电离平衡常数

1.7×10－5

K1＝4.3×10－7

K2＝5.6×10－11

3.0×10－8

请回答下列问题：

(1)CH3COOH、H2CO3、HClO、HCO3－的酸性由强到弱的顺序为

________________________________________________________________________。

(2)同浓度的CH3COONa、NaHCO3、Na2CO3、NaClO溶液的碱性由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。

(3)将少量CO2气体通入NaClO溶液中，写出反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

(4)常温下0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中，填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。

答案：(1)CH3COOH＞H2CO3＞HClO

(2)CO3(2－)＞ClO－＞HCO3(－)＞CH3COO－

(3)ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO3(－)

(4)①变小　②不变　③变大　④不变  ⑤变小

【点拨归纳】

思维建模：

（1）判断酸的酸性强弱的方法：                                            

（2）判断盐（能水解）溶液碱性强弱的方法：

①找酸：                                                      

②排序：                                                                  

（3）“强制弱”型复分解反应的书写方法：

①写：                                                                      

②查：                                                                          

（4）溶液中微粒浓度比的变化判断方法：

①分子、分母各一种微粒型：                                    

②分子或分母多于一种微粒型：                                                          

【自检互评】

1．相同温度下，根据三种酸的电离常数，下列判断正确的是(　　)

酸

HX

HY

HZ

电离常数K

9×10－7

9×10－6

1×10－2

A．三种酸的强弱关系：HX＞HY＞HZ

B．反应HZ＋Y－===HY＋Z－能够发生

C．相同温度下，0.1 mol·L－1的NaX、NaY、NaZ溶液，NaZ溶液pH最大

D．相同温度下，1 mol·L－1 HX溶液的电离常数大于0.1 mol·L－1 HX

2．[15福建] 25 ℃，两种酸的电离平衡常数如下表｡

Ka1

Ka2

H2SO3

1.3×10-2

6.3×10-8

H2CO3

4.2×10-7

5.6×10-11

①HSO3－的电离平衡常数表达式K=           ｡

②H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为____________________________｡

答案：2.①3(–)  ② H2SO3 + HCO3(–) ══ HSO3(–) + CO2↑+ H2O

活动元三  能力提升----掌握电离平衡常数的计算

【自主学习】

1．25 ℃ 时，测得 c mol·L－1的醋酸溶液中c(H＋)＝a mol·L－1，试用a、c表示该温度下醋酸的电离常数K＝____________。

答案：c－a(a2)

2．(1) 已知25℃，0.1mol/L醋酸溶液的pH值为3，则醋酸的电离平衡常数Ka＝________｡

答案：Ka = HA(A-) = c(H+2)=0.1(1×10-32) =1.0×10－5

(2) 已知25℃，醋酸Ka =1.75×10－5，则0.1mol/L醋酸溶液的c(H+)＝____________｡

答案：c(H+) =  =  = 1.32×10－3

3．在25 ℃下，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH4(＋))＝c(Cl－)，则溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝______________。

答案：中　a－0.01(10－9)

【点拨归纳】

思维建模：

（1）单一溶液中，有关平衡常数的计算

方法：                                            

技巧：                                                            

（2）混合溶液中计算Ka或Kb，方法：                                            

【自检互评】

1．[17天津] 已知25℃时，NH3•H2O的Kb = 1.8×10－5，H2SO3的Ka1 = 1.3×10－2、Ka2 = 6.2×10－8。

(1)若氨水的浓度为2.0 mol•L－1，溶液中的c(OH－) =         mol•L－1。

(2)将SO2通入该氨水中，当c(OH﹣)降至1.0×10－7 mol•L－1时，溶液中的c(SO3(2–)) /c(HSO3－) =____________｡

答案：1.(1)6.0×10﹣3   (2)0.62

2．(2016·全国卷Ⅱ节选)联氨(又称联肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨第一步电离反应的平衡常数值为__________(已知：N2H4＋H＋N2H5(＋)的K＝8.7×107；Kw＝1.0×10－14)。

答案：8.7×10－7

3．常温下，将a mol·L－1CH3COONa溶于水配成溶液，向其中滴加等体积的b mol·L－1的盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发)，用含a和b的代数式表示醋酸的电离常数Ka＝______________。

答案：b(10－7(a－b))

【拓展迁移】

1．(2016·浙江高考)苯甲酸钠(COONa，缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A－。已知25 ℃时，HA的Ka＝6.25×10－5，H2CO3的Ka1＝4.17×10－7，Ka2＝4.90×10－11。在生产碳酸饮料的过程中，除了添加NaA外，还需加压充入CO2气体。下列说法正确的是(温度为25 ℃，不考虑饮料中其他成分)(　　)

A．相比于未充CO2的饮料，碳酸饮料的抑菌能力较低

B．提高CO2充气压力，饮料中c(A－)不变

C．当pH为5.0时，饮料中c(A－)(c(HA))＝0.16

D．碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为c(H＋)＝c(HCO3(－))＋c(CO3(2－))＋c(OH－)－c(HA)

2．[2019新课标Ⅰ]NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾（邻苯二甲酸H2A的Ka1=1.1×10−3 ，Ka2=3.9×10−6）溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b点为反应终点。下列叙述错误的是(    )

A．混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关        

B．Na+与A2−的导电能力之和大于HA−的

C．b点的混合溶液pH=7

D．c点的混合溶液中，c(Na+)>c(K+)>c(OH−)

3．[2019天津]某温度下，HNO2和CH3COOH的电离常数分别为5.0×10−4和1.7×10−5。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释，其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是(    )

A．曲线Ⅰ代表HNO2溶液

B．溶液中水的电离程度：b点＞c点

C．从c点到d点，溶液中保持不变（其中HA、A−分别代表相应的酸和酸根离子）

D．相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后，溶液中n(Na+)相同

4.[16浙江,12] 苯甲酸钠(缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂｡研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A–。已知25℃时，HA的Ka=6.25×10–5，H2CO3的Ka1= 4.17×10–7，Ka2=4.90×10–11｡在生产碳酸饮料的过程中,除了添加NaA外，还需加压充入CO2气体｡下列说法正确的是(温度为25 ℃，不考虑饮料中其他成分)(   )

A.相比于未充CO2的饮料，碳酸饮料的抑菌能力较低

B.提高CO2充气压力，饮料中c(A–)不变

C.当pH为5.0时，饮料中A-(HA) = 0.16

D.碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为：c(H+) = c(HCO3–) + c(CO3(2–)) + c(OH–) – c(HA)

5.[13上海,19]（双选）部分弱酸的电离平衡常数如下表:

弱酸

HCOOH

HCN

H2CO3

电离平衡常数(25 ℃)

K1=1.77×10−4

K1=4.9×10−10

Ki1=4.3×10−7

Ki2=5.6×10−11

下列选项错误的是(多选)(   )

A.2CN− + H2O + CO2 ══2HCN + CO3(2–)

B.2HCOOH + CO3(2–) ══ 2HCOO− + H2O + CO2↑

C.中和等体积,等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者

D.等体积,等浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者