3.1.2电离平衡常数 强酸与弱酸比较 学案（含答案）

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1、第第 2 2 课时课时 电离平衡常数电离平衡常数 强酸与弱酸比较强酸与弱酸比较 一、电离平衡常数 1概念 在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，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。 2电离平衡常数的表示方法 ABA B KcA cB cAB (1)一元弱酸、一元弱碱的电离平衡常数。 例如：CH3COOHCH3COO H KacCH3COO cH cCH3COOH NH3 H2ONH 4OH KbcNH 4 cOH cNH3 H2O (2)多元弱酸、多元弱碱的电离平衡常数。 多元弱酸的

2、电离是分步进行的， 每步各有电离平衡常数， 通常用 K1、 K2等来分别表示。 例如， H2CO3H HCO 3 Ka1cHCO 3 cH cH2CO3 ； HCO 3 H CO2 3 Ka2cH cCO2 3 cHCO 3 。 多元弱酸各步电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。 3意义 表示弱电解质的电离能力。一定温度下，K 值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性 越强。 4电离常数的影响因素 (1)内因：同一温度下，不同的弱电解质的电离常数不同，说明电离常数

3、首先由物质的本性所 决定。 (2)外因：对于同一弱电解质，电离平衡常数只与温度有关，由于电离为吸热过程，所以电离 平衡常数随温度升高而增大。 5电离常数的计算三段式法 例：25 a mol L 1 的 CH3COOH CH3COOHCH3COO H 起始浓度/mol L 1 a 0 0 变化浓度/mol L 1 x x x 平衡浓度/mol L 1 ax x x 则 KacCH3COO cH cCH3COOH x2 ax x2 a 注意 由于弱电解质的电离程度比较小，平衡时弱电解质的浓度(ax) mol L 1 一般近似为 a mol L 1。 (1)改变条件，电离平衡向正向移动，电离平衡常数

4、一定增大() (2)改变条件，电离平衡常数增大，电离平衡一定向正向移动() (3)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() (4)同一弱电解质，浓度大的电离平衡常数大() 1 25 时， 0.10 mol L 1 HA溶液中有1%的HA电离， 则HA的电离平衡常数K a为_。 答案 1.010 5 解析 发生电离的HA 的物质的量浓度为c(HA)0.10 mol L 11%1.0103 mol L1， 根据 HAH A，则平衡时 c(H)c(A)1.0103 mol L1，c(HA)0.10 mol L1 1.010 3 mol L11.0101 mol L1，将有关数

5、据代入电离平衡常数表达式得 K a cH cA cHA 1.010 5。 225 时，几种弱酸的电离平衡常数如下： CH3COOH：Ka1.710 5 H2CO3：Ka14.410 7 Ka24.710 11 HClO：Ka3.010 8 (1)CH3COOH、H2CO3、HCO 3、HClO 的酸性由强到弱的顺序： _。 (2)CH3COO 、HCO 3、CO 2 3、ClO 结合 H的能力由强到弱的顺序： _。 (3)写出向 NaClO 和 CH3COONa 的混合溶液中通入少量 CO2的化学方程式： _。 答案 (1)CH3COOHH2CO3HClOHCO 3 (2)CO2 3ClO H

6、CO 3CH3COO (3)NaClOCO2H2O=HClONaHCO3 3写出在一定温度下，加水逐渐稀释 1 mol L 1 氨水的过程中，随着水量的增加，溶液中下 列含量的变化(填“增大”“减小”或“不变”)。 (1)n(OH ) _。 (2) cOH cNH3 H2O _。 (3) cNH3 H2O cNH 4 cOH _。 答案 (1)增大 (2)增大 (3)不变 解析 加水稀释，NH3 H2O 的电离平衡向电离方向移动，n(OH )逐渐增大，n(NH 3 H2O)逐渐 减小， cOH cNH3 H2O nOH nNH3 H2O， 所以 cOH cNH3 H2O逐渐增大； 电离平衡常数

7、 K cNH 4 cOH cNH3 H2O 只与温度有关，所以加水稀释时 cNH3 H2O cNH 4 cOH 不变。 电离平衡常数的应用 (1)根据电离平衡常数可以判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，相同条件下，电离平衡常数越大， 酸性(或碱性)越强。 (2)根据浓度商 Q 与电离平衡常数 K 的相对大小判断电离平衡的移动方向。 (3)根据电离平衡常数判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。 如 0.1 mol L 1 CH 3COOH 溶液加水稀释，cCH 3COO cCH3COOH cCH3COO cH cCH3COOH cH Ka cH ，加水 稀释时，c(H )减小，K a值不变，则cCH 3C

8、OO cCH3COOH增大。 二、强酸与弱酸的比较 1实验探究：CH3COOH 与 H2CO3酸性强弱比较 实验操作 实验现象 有气泡产生 实验结论 CH3COOH 酸性大于碳酸 Ka大小比较 Ka(CH3COOH)大于 Ka1(H2CO3) 2.思考与讨论：镁条与等浓度、等体积盐酸、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 mol L 1 盐 酸、2 mL 2 mol 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。 由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况。 宏观辨识 微观探析 反应初 期 盐酸的反应速率比醋酸大 盐酸

9、是强酸， 完全电离， 醋酸是弱酸， 部分电离， 同浓度的盐酸和醋酸，盐酸中的 c(H )较大，因 而反应速率较大 反应过 程中 盐酸的反应速率始终比醋酸大， 盐酸的反应速率减小明显，醋酸 的反应速率减小不明显 醋酸中存在电离平衡， 随反应的进行， 电离平衡 正向移动， 消耗的氢离子能及时电离补充， 所以 一段时间速率变化不明显 最终 二者产生的氢气的量基本相等， 速率几乎都变为零 镁条稍微过量， 两种酸的物质的量相同， 随醋酸 电离，平衡正向移动，醋酸几乎消耗完全，最终 二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎相同， 因而产生的 H2的量几乎相同。 两种酸都几乎消耗完全， 反应停止， 因而反应速

10、率几乎都变为 0 3.一元强酸和一元弱酸的比较 (1)相同体积、相同物质的量浓度的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较 比较项 目酸 c(H ) 酸性 中和碱的 能力 与足量活泼金属反应 产生 H2的总量 与同一金属反应时的起 始反应速率 一元强酸 大 强 相同 相同 大 一元弱酸 小 弱 小 (2)相同体积、相同 c(H )的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较 比较项目 酸 c(H ) 酸性 中和碱 的能力 与足量活泼金属反应 产生 H2的总量 与同一金属反应时的 起始反应速率 一元强酸 相同 相同 小 少 相同 一元弱酸 大 多 1下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的

11、是( ) A相同浓度的两溶液中 c(H )相同 B100 mL 0.1 mol L 1 的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠 Cc(H )103 mol L1 的两溶液稀释 100 倍，c(H )均为 105 mol L1 D向两溶液中分别加入少量对应的钠盐，c(H )均明显减小 答案 B 解析 相同浓度的两溶液，醋酸部分电离，故醋酸中 c(H )比盐酸的小，故 A 错误；由反应 方程式可知 B 正确；醋酸稀释过程中平衡向电离方向移动，故稀释后醋酸的 c(H )大于 105 mol L 1，故 C 错误；醋酸中加入醋酸钠，由于增大了溶液中醋酸根离子的浓度，抑制了醋 酸电离，使 c(H )明显减小

12、，而盐酸中加入氯化钠，对溶液中 c(H)无影响，故 D 错误。 2在 a、b 两支试管中分别装入形态相同、质量相等的一颗锌粒(锌足量)，然后向两支试管 中分别加入相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸。填写下列空白： (1)a、b 两支试管中的现象： 相同点是_， 不同点是_， 原因是_。 (2)a、b 两支试管中生成气体的体积开始时是 V(a)_V(b)(填“大于”“小于”或“等于”， 下同)，反应完毕后生成气体的总体积是 V(a)_V(b)，原因是)_ _。 (3)若 a、b 两支试管中分别加入 c(H )相同、体积相同的稀盐酸和稀醋酸，则 a、b 两支试管 中开始生成气体的速率 v(

13、a)_v(b)， 反应完毕后生成气体的总体积是 V(a)_V(b)。 原因是_ _。 答案 (1)都产生无色气泡，Zn 粒逐渐溶解 a 中反应速率较大 盐酸是强酸，醋酸是弱酸， 盐酸中 c(H )大 (2)大于 等于 反应开始时，盐酸中所含 H 的浓度较大，但二者最终能电离出的 H的总物 质的量相等 (3)等于 小于 开始时 c(H )相同，所以速率相等，醋酸是弱电解质，最终电离出的 H的总 物质的量大 解析 (2)锌粒与酸反应的实质是 Zn 与酸电离出的 H 发生置换反应产生 H 2，c(H )越大，产 生 H2的速率越大。 而在分析产生 H2的体积时， 要注意醋酸的电离平衡的移动。 反应开

14、始时， 醋酸产生 H2的速率比盐酸小，因 Zn 与酸反应的实质是 Zn 与酸电离出的 H 反应，盐酸是强 酸， 醋酸是弱酸， 在起始物质的量浓度相同时， 盐酸电离出的c(H )远大于醋酸电离出的c(H)。 反应完毕后，两者产生 H2的体积是相等的。因醋酸存在电离平衡 CH3COOHCH3COO H ，Zn 与 H发生反应，c(H)减小，使醋酸的电离平衡向电离方向移动，继续发生 H与 Zn 的反应，足量的 Zn 可使醋酸中的 H 全部电离出来与 Zn 反应生成 H 2，又因为 n(HCl) n(CH3COOH)，因而最终产生 H2的量相等。 随堂演练 知识落实 1下列说法正确的是( ) A电离常

15、数受溶液浓度的影响 B相同条件下，电离常数可以表示弱电解质的相对强弱 CKa大的酸溶液中 c(H )一定比 K a小的酸溶液中的 c(H )大 DH2CO3的电离常数表达式：KcH cCO2 3 cH2CO3 答案 B 解析 电离平衡常数是与温度有关的函数，与溶液浓度无关，故 A 项错误；酸中 c(H )既跟 酸的电离常数有关，也跟酸的浓度有关，故 C 项错误；碳酸是分步电离的，第一步电离常数 表达式为 K1cH cHCO 3 cH2CO3 ，第二步电离常数表达式为 K2cH cCO2 3 cHCO 3 ，故 D 项错误。 2将浓度为 0.1 mol L 1 HF 溶液加水不断稀释，下列各量始

16、终保持增大的是( ) Ac(H ) BK a(HF) C.cF cH D.cH cHF 答案 D 解析 HF 为弱酸，存在电离平衡：HFH F。根据勒夏特列原理：当改变影响平衡的 一个条件， 平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动， 但平衡的移动不能完全消除这种改变， 故加水稀释，平衡正向移动，但 c(H )减小，A 错误；电离平衡常数只受温度的影响，温度 不变，电离平衡常数 Ka(HF)不变，B 错误；当溶液无限稀释时，c(F )不断减小，但 c(H)接 近 10 7 mol L1，所以cF cH 减小，C 错误；cH cHF nH nHF，由于加水稀释，平衡正向移动， 所以溶液中 n(H )

17、增大，n(HF)减小，所以cH cHF增大，D 正确。 3 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， 则下列说法正确的是( ) A反应开始时的速率：甲乙 B反应结束时的 c(H )：甲乙 C反应开始时的酸的物质的量浓度：甲乙 D反应所需时间：甲乙 答案 D 解析 盐酸(甲)和醋酸(乙)，两种溶液中氢离子浓度相等，所以反应开始时的速率相等，A 错 误；若最后锌全部溶解且放出气体一样多，可能是盐酸恰好反应而醋酸过量，也可能是盐酸 和醋酸都过量， 如果盐酸恰好反应而醋酸过量， 则反应后溶液的 c(H )大小为乙甲， B 错误； c(H )相等的盐

18、酸(甲)和醋酸(乙)，醋酸是弱电解质，氯化氢是强电解质，所以 c(HCl)乙，D 正确。 4下列关于 0.1 mol L 1NaOH 与氨水两种稀溶液的说法正确的是( ) A两溶液中 c(OH )相同 B等体积的两溶液能中和等物质的量的 HCl C两溶液稀释 10 倍，c(OH )均为 0.01 mol L1 D两溶液的导电能力相同 答案 B 解析 相同浓度的两溶液，氨水部分电离，A 错误；由反应方程式可知 B 正确；氨水稀释过 程中平衡向电离方向移动，但仍不能完全电离，C 错误；氨水部分电离，溶液中的离子浓度 较小，导电能力较小，D 错误。 5(2019 北京朝阳区高二月考 )醋酸的电离方程

19、式为 CH3COOH(aq)H (aq)CH 3COO (aq) 0。25 时，0.1 mol L 1 醋酸溶液的 KacH cCH 3COO cCH3COOH 1.7510 5。下列说 法正确的是( ) A向该溶液中滴加几滴浓盐酸，平衡逆向移动，平衡时溶液中 c(H )减小 B向该溶液中加少量 CH3COONa 固体，平衡正向移动 C该温度下，0.01 mol L 1 醋酸溶液的 Ka1.7510 5 D升高温度，c(H )增大，K a增大 答案 D 解析 A 项，向该溶液中滴加几滴浓盐酸，H 浓度增大，平衡逆向移动，平衡时溶液中 c(H )增大，错误；B 项，向该溶液中加少量 CH 3COONa 固体，CH3COO 浓度增大，平衡逆向 移动，错误；C 项，电离平衡常数只与温度有关，该温度下 0.01 mol L 1 醋酸溶液的 Ka 1.7510 5，错误；D 项，电离吸热，升高温度平衡正向移动，c(H)增大，K a增大，正确。