化学选修四 3.1 弱电解质的电离 课件

欢迎进入化学课堂 在第二章中我们探讨了气体反应的平衡问题 第三章我们要探讨的是水溶液中的平衡问题 我们知道水溶液中的反应主要是酸碱盐等电解质之间的离子反应 它们与气体中的反应一样也存在平衡的问题 第三章水溶液中的平衡 离子 这一章我们探讨的就是几种情况下的离子平衡问题 首先我们对电解质的有关知识作更深入的学习 第一节弱电解质的电离 我们知道 根据化合物在水溶液中和熔化状态下的导电情况 可以将它们分为电解质和非电解质两大类 1 化合物 电解质 非电解质 电解质 在水溶液中 酸碱盐 活泼金属的氧化物是电解质 酒精 蔗糖等有机物 CO2等非金属氧化物 那么什么样的化合物是电解质 什么样的化合物是非电解质呢 或 熔化状态下 能导电的 化合物 非电解质 在水溶液中 和 熔化状态下 都不能 化合物 导电的 电解质与无机物类别之间存在什么样的关系呢 那些类型的化合物是非电解质呢 NH3 离子化合物 部分共价化合物 部分共价化合物 练习 NaCl溶液 NaOH H2SO4 Cu 水 NH3 H2O CO2 乙醇 CH3COOH 熔化的NaCl 11 Na2O中 属电解质的有 属非电解质的有 11 例1 判断下列说法是否正确 并说明理由 铜能导电 Cl2溶于水也能导电 所以铜和Cl2都是电解质B 氯化钠固体不导电 所以氯化钠固体不是电解质C 固态氯化钠不导电 但氯化钠是电解质D SO3 SO2 CO2 NH3溶于水都能导电 所以它们都是电解质E CaCO3 BaSO4 AgCl的水溶液几乎不能导电 所以它们都不是电解质 电解质在水溶液中或熔化状态下为什么会导电呢 1 定义 电解质在溶于水或受热熔化时 2 电离方程式 表示电解质电离过程的式子 NaNO3 Na NO3 2 电离 离解成自由移动离子的过程 H2SO4 2H SO42 HCl H Cl HNO3 H NO3 NaOH Na OH 酸 Ca OH 2 Ca2 2OH 碱 NH4 2CO3 2NH4 CO32 AlCl3 Al3 3Cl 盐 电解质中水溶液中或熔化状态下之所以能导电 是因为它们在其中电离出了能自由移动的阴阳离子 那么 不同的电解质在水溶液中的电离过程有没有什么区别呢 下面我们看一个实验 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 1 实验3 1 1mol lHCl 1mol lCH3COOH 与镁条反应的现象 溶液的pH 快 慢 0 2 4 从微观的角度看 镁与酸反应的本质是什么 反应速度由什么决定 现在镁与1mol L的盐酸反应比1mol L的醋酸快 由此我们能得出什么结论呢 两种酸的浓度相同 说明相同体积的溶液中溶解的溶质分子数相同 而电离出的氢离子浓度却是盐酸的大 1mol L的盐酸中比1mol L的醋酸中氢离子浓度大 这只可能是什么原因呢 相同数目的HCl分子和醋酸分子中 发生电离 的HCl分子比醋酸分子多 盐酸中HCl分子电离的程度比醋酸中醋酸 分子的电离程度大 经测定 这两种溶液的pH分子是0和2 4 通过计算可知 对应的氢离子浓度分别为1mol L和10 2 4mol L 盐酸的浓度与它所电离出的氢离子浓度相同 说明所有的HCl都发生了电离 我们一般说它是完全电离 我们把能完全电离的电解质叫做强电解质 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 1 实验3 1 2 强 弱电解质 1 强电解质 能全部电离的电解质 而象醋酸这种在水溶液中只能部分电离成离子的电解质 我们把它叫做弱电解质 2 弱电解质 只能部分电离的电解质 前面我们通过实验和对实验现象的分析得到了盐酸是强电解质 而醋酸是弱电解质的结论 但是我们不可能 对每种电解质都通过实验来确定它是强电解质还是弱电解质吧 那么又有没有简单的方法来确定一种电解质 是强电解质还是弱电解质呢 研究发现 电解质的强弱与其所属类别之间有密切联系 请从书上找出它们之间的关系 强酸 强碱和绝大部分盐是强电解质 弱酸 弱碱和水是弱电解质 可见 要对一种电解质的强弱作出判断并不难 只要我们能对物质进行准确分类 记住它们是强酸强碱还是 弱酸弱碱就行了 从强弱电解质的定义可以看到 它们的根本区别是什么 但由于常见的强电解质一般都易溶于水 且其水溶液的导电性较强 所以我们常常会误认为易溶于水的电解质是 强电解质 水溶液导电能力较强的电解质是强电解质 事实上电解质的强弱与它们都没有必然的联系 强弱电解质的根本区别在于电离程度不同 与其溶解度大小 溶液导电性强弱无关 比如 醋酸易溶于水 但它是弱电解质 而硫酸钡难溶于水 它却是强电解质 因为它在水中溶解的极少部分 完全电离的 课堂练习 下列电解质中 NaCl NaOH H2O CH3COOH BaSO4 AgCl Na2O K2O NH3 H2O哪些是强电解质 那些是弱电解质 2 现有如下各化合物 酒精 氯化铵 氢氧化钡 氨水 蔗糖 高氯酸 氢硫酸 硫酸氢钾 磷酸 硫酸 请用物质的序号填写下列空白 属于电解质的有 属于强电解质的有 属于弱电解质的有 强电解质 弱电解质 我们知道 弱电解质与强电解质一样也能电离 但为什么又只能部分电离呢 下面我们来探讨这一问题 3 下列叙述中 不正确的是 1 在熔化和溶解时 均不导电的化合物 叫非电解质 2 电解质 非电解质都是指化合物而言 单质不在此范畴 3 在水中导电的物质一定是电解质 4 水是极弱的电解质 C 4 下列说法 正确的是 1 氯水能导电 所以氯气是电解质 2 碳酸钙不溶于水 所以它是非电解质 3 固体磷酸是电解质 所以磷酸在熔化状态下和溶于水时 4 胆矾虽然不能导电 但它是电解质 都能导电 D 5 下列物质中 水溶液能导电 但属非电解质的是 A CH3CH2COOHB Cl2 D C NH4HCO3D SO2 6 下列物质是电解质的是 A 硫酸钡B 石墨 C 浓硫酸D HI A D 第一课时至此 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 前一节课我们在复习电解质的基础上 学习了强电解质 弱电解质的有关知识 那么什么是强电解质 弱电解 CH3COOH 电解质在水溶液中发生电离的原因是什么 也就是电解质在水溶液中为什么会电离呢 如何根据物质的类别来判断一种物质是强电解质还是弱电解质呢 质 它们的本质区别是什么呢 本节课我们来探讨弱电解质在水溶液中电离的情况 CH3COO H 我们知道 弱电解质只能部分电离 也就是说电离到一定的程度时 电离过程似乎就停止了 但我们知道 电解质的电离是在水分子的作用下发生的 那是不是到一定的时候 分子就不与电解质分子作用了呢 当然不是 因为水分子和电解质分子都在不断运动 它们之间的相互作用是不可能停止的 那电离过程应该要不断进行 最后电解质分子应该要全部电离啊 为什么实际上只能部分电离呢 那么为什么最终还是只有部分电解质分子发生了电离呢 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 CH3COOH CH3COO H 这是因为 已电离出的离子也在不停地运动 当它们重新碰在一起时 就有可能重新结合成电解质分子 也就说醋酸的电离过程是一个可逆过程 在已达到电离平衡的醋酸溶液中 未电离的醋酸分子 电离邮的醋酸根离子 氢离子的浓度都不再变化 正是因为电离平衡状态的存在 所以弱电解质不能全部电离成离子 1 电离过程是可逆的 因此与任何可逆过程一样 电离过程最终也会达到一个平衡状态 这种平衡我们把它叫做电离平衡 2 电离平衡 我们可以参照化学平衡的定义得到电离平衡的定义 1 定义 一定条件下 当电解质分子电离成离子的速率 与离子重新结合成分子的速率相等时 溶液中 各微粒的浓度保持不变 这个状态叫做电离平 衡状态 简称电离平衡 从这里我们看到电离平衡的定义与化学平衡的定义非常相似 不仅如此电离平衡的建立过程和特点也都与化 学平衡相似 所以我们要借助我们所掌握的化学平衡的知识来理解电离平衡的有关知识 下列我们简单分析一下电离平衡的建立过程 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 CH3COOH CH3COO H 1 电离过程是可逆的 我们能不能根据化学平衡的特点说出电离平衡有那些特点呢 2 电离平衡 1 定义 2 电离平衡的建立 电离 结合 电离 结合 达电离平衡状态 t2 与化学平衡相似 电离平衡在一定条件下也会发生移动 而且勒夏特列原理也适用于电离平衡移动 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 CH3COOH CH3COO H 1 电离过程是可逆的 2 电离平衡 1 定义 2 电离平衡的建立 3 特点 逆 等 动 定 变 4 影响因素 温度 弱电解质的电离过程一般是吸热过程 根据勒夏特列原理 升高温度 电离平衡将会如何移动 升温 促进电离 为什么 在化学平衡中 增加某反应物的浓度 其他反应的转化率将如何变化 这种反应物的转化率呢 由此类推 增大弱电解质溶液的浓度 其电离程度将会如何变化 浓度 浓度增大 电离程度减小 根据化学平衡移动原理分析 若往某醋酸溶液中加入盐酸 对醋酸的电离平衡有何影响 加入醋酸钠固体呢 加入少量氢氧化钠溶液呢 加有关物质 加使离子浓度增大的物质 抑制电离 稀释 促进电离 加使离子浓度减小的物质 促进电离 下面我们讨论一下 42页两表应该如何填 达到电离平衡时 0 0 最大 变大 变大 变小 不变 不变 不变 最大 最大 0 变小 变小 变大 不变 不变 不变 BOH电离过程中体系各粒子浓度的变化 HA电离过程中体系各粒子浓度的变化 思考与讨论 逆 正 平衡移动方向 醋酸溶液中存在 CH3COOHCH3COO H 加入物质 盐酸 水 加热 逆 正 正 试判断加入下列物质后平衡移动的方向 右 左 左 右 平衡移动方向 NH3 H2ONH4 OH 在氨水中存在 试判断加入下列物质后平衡移动的方向 第二课时至此 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 CH3COOH CH3COO H 1 电离过程是可逆的 2 电离平衡 1 定义 2 电离平衡的建立 3 特点 逆 等 动 定 变 4 影响因素 我们知道电解质的电离过程可以用电离方程式表示 但是强电解质在水溶液中是完全电离的 而弱电解质在 5 电离方程式 NaCl Na Cl 大溶液中却是部分电离的 电离方程式是如何体现强弱电解质电离的这种特点的呢 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 1 电离平衡常数 三 科学视野 一元弱酸 HA H A Ka c H c A c HA 一元弱碱 BOH B OH Kb c B c OH c BOH 意义 相同温度下 K值越大 电离程度越大 相应酸 或 碱 的酸 或碱 性越强 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 1 电离平衡常数 三 科学视野 2 酸的强弱比较方法 根据酸的电离常数可以比较酸的酸性强弱 酸电离平衡常数越大 其酸性越强 除此之处还有别的方法吗 请看教材实验3 2 当某酸溶液能与另一酸的盐溶液反应 生成这种酸 我们能不能由此归纳也比较弱酸酸性强弱的方法 的盐和另一酸时 这种酸的酸性就比另一酸强 反之 3 多元弱酸的电离 则弱 分步电离 K1 K2 K3 为什么 H3PO4 H H2PO4 H2PO4 H HPO42 HPO42 H PO43 多元弱酸电离逐级减弱的原因 b 一级电离出的H 抑制了二级的电离 a 一级电离出H 后 剩下的酸根阴离子带负电荷 增加了对H 的吸引力 使第二个H 离子电离困难的多 正是由于多元弱酸的电离逐级减弱且相等很大 所以我们在进行弱酸相对强弱比较时 只要比较第一级电离 常数就可以了 在计算溶液中氢离子浓度时 也只要用第一级电离常数进行计算 一 强弱电解质 第一节弱电解质的平衡 二 弱电解质的电离 1 电离平衡常数 三 科学视野 2 酸的强弱比较方法 当某酸溶液能与另一酸的盐溶液反应 生成这种酸 的盐和另一酸时 这种酸的酸性就比另一酸强 反之 3 多元弱酸的电离 则弱 分步电离 K1 K2 K3 为什么 比较酸性强弱和计算c H 时 用K1 课堂练习 增大 增大 减小 减弱 不变 增大 增大 增大 增强 增大 减小 减小 减小 增强 不变 减小 增大 增大 增强 不变 增大 减小 减小 增强 不变 1 填表 0 1mol L的CH3COOH溶液CH3COOHCH3COO H 2 氢氧化铝的电离方程式可以表示为 AlO2 H H2OAl OH 3Al3 3OH 试根据平衡移动的原理解释下列问题 1 向氢氧化铝沉淀中加入盐酸 沉淀溶解 是因为 有关的离子方程式 2 向氢氧化铝沉淀中加入苛性钠溶液 沉淀溶解 原因是 有关的离子方程式 课堂练习 溶解 加入盐酸 中和了OH 使平衡向右移动 导致Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O 加入苛性钠溶液 中和了H 使平衡向左移动 导致 Al OH 3溶解 Al OH 3 OH AlO2 2H2O 习题解答P43 1 稀氨水中存在下述电离平衡 NH3 H2ONH3 H2ONH4 OH 试分析向溶液中分别加入下列物质时 平衡如何移动 逆向 正向 逆向 2 某酸碱指示剂是一种有机弱酸 其在水溶液中的电离平衡与其 呈现颜色相关 HIn 红色 H In 黄色 若向含此指 示剂的溶液中加入盐酸 溶液将呈色 红 3 判断下列说法是否正确 并说明理由 1 强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液强 答 不正确 溶液导电能力的强弱取决于溶液中离子浓 度和离子所带的电荷 与电解质强弱无必然联系 当强 电解质浓度很小时 导电能力也很弱 弱电解质浓度较 大时 导电能力也可能较强 2 中和等体积 等物质的量浓度的的盐酸和醋酸溶液 盐 酸所需NaOH多于醋酸 答 不正确 等体积 等物质的量浓度的盐酸和醋酸中 溶质的物质的量相等 所需NaOH亦相等 3 将NaOH和氨水溶液各稀释一倍 两者的c OH 均减少到 原来的1 2 答 不正确 由于一水合氨是弱电解质 稀释会促进其 电离 稀释一倍后 c OH 大于原来的1 2 4 如果盐酸的浓度是醋酸浓度的二倍 则盐酸中c H 也是 答 不正确 由于盐酸是强电解质 其中c H 等于盐酸 的浓度 而醋酸是弱电解质 其中c H 小于醋酸的浓度 所以当盐酸的浓度是醋酸浓度的二倍时 其中c H 大于 醋酸的二倍 醋酸浓度的二倍 5 物质的量浓度相同的磷酸钠溶液和磷酸溶液中所含PO43 答 不正确 磷酸钠是强电解质 其中c PO43 等于磷 酸钠的浓度 而磷酸是弱电解质 其第三步电离才产生 PO43 故其中c PO43 比磷酸的浓度小得多 所以物质 的量浓度相同的磷酸钠溶液中PO43 比磷酸溶液中大得多 相同 4 已知25 下 醋酸溶液中存在下述关系 c H c CH3COOO c CH3COOOH 1 75 10 5 其中的数值是该温度下醋酸的电离平衡常数 试回答下述问题 1 当向该溶液中加入一定量的盐酸时 上式中的数值是否 发生变化 为什么 不发生变化 因为平衡常数只与温度有关 而与浓度无关 2 若醋酸的起始浓度为0 010mol L 平衡时氢离子浓度是 多少 提示 醋酸的电离常数很小 平衡时的醋酸的 浓度可近似视为仍等于0 010mol L 解 设平衡时氢离子浓度为x x 1 75 10 5 答 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全