3.1.2 电离平衡常数(精品学案)-2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练(人教版2019选择性必修1).docx
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- 3.1.2 电离平衡常数精品学案-2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练人教版2019选择性必修1 3.1 电离 平衡常数 精品 2022 2023 学年 化学 同步 学习 高效 学讲练
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1、2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练(精品学案)第三章 水溶液中的离子反应与平衡第一节 电离平衡第2课时 电离平衡常数课程学习目标1.了解电离平衡常数的含义。2.能利用电离平衡常数进行相关计算。学科核心素养1.知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡,培养变化观念与平衡思想。2.通过分析、推理等方法认识强弱电解质的本质特征及电离平衡常数的意义,建立判断强弱电解质和“强酸制弱酸”的证据推理与模型认知。【新知学习】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
2、离常数,用K表示。2电离平衡常数的表示方法 (1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数 (2)多元弱酸、多元弱碱的电离常数多元弱酸的电离分步进行,各步的电离常数通常分别用Ka1、Ka2、Ka3等来表示。如: 一般多元弱酸各步电离常数的大小为Ka1Ka2Ka3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。【注意】(1)相同温度下,等浓度的弱酸(或弱碱)的电离常数越大,其酸性(或碱性)越强;(对于多元弱酸(或弱碱)来说,通常只考虑第一
3、步电离的电离常数)(2)相同温度下,弱酸(或弱碱)的酸性(或碱性)越强,其电离常数或第一步电离的电离常数越大。(3)一定温度下,电离常数越大,弱电解质越容易电离,由此判断弱电解质的相对强弱。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 molL1的CH3COOHCH3COOHCH3COOH起始浓度/molL1 a 0 0变化浓度/molL1 x x x平衡浓度/molL1 ax x x
4、则【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) molL1一般近似为a molL1。二电离度1定义:弱电解质在溶液中达到电离平衡状态时,已电离的电解质分子数占原有电解质分子总数(包括已电离和未电离)的百分率,称为电离度。2表达式:电离度通常用表示。3意义:电离度实质上表示的是弱电解质达到电离平衡时的转化率,即表示弱电解质在水中的电离程度。特别提示温度相同,浓度相同时,不同弱电解质的电离度不同。若不同的一元弱酸的a.越大,表示其酸性相对越强。同一弱电解质的浓度不同,电离度也不同,溶液越稀,电离度越大。【知识进阶】一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
5、)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 molL1 CH3COOH溶液加水稀释,加水稀释时,c(H)减小,Ka值不变,则增大。【典例1】(2021浮梁县第一中学高二月考)已知常温下碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如表:下列说法正确的是H2CO3H2SO3HClOK1=4.3010-7K2=5.6110-11K1=1.5410-2K2=1.0210-7K=2.9510-8ANa2CO3溶液中通入少量SO2:2CO+SO2+H2O=2HCO
6、+SOB相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更强CNaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O=2HClO+COD向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度【答案】A【分析】电离平衡常数可以表示酸性强弱,从电离平衡常数可以判断出,酸性:H2SO3H2CO3HSOHClOHCO。【详解】ANa2CO3溶液中通入少量SO2,生成HCO和SO,因为酸性:H2CO3HSO,所以不能生成H2CO3和SO,故A正确;B酸性:H2SO3H2CO3,所以相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,前者更强,故B错误
7、;CNaClO溶液中通入少量CO2:由于酸性:HClOHCO,所以不能生成HClO和CO,应该生成HClO和HCO:ClO-+CO2+H2O=HClO+ HCO,故C错误;D向氯水中加入NaHSO3溶液,NaHSO3能和氯水中HClO发生氧化还原反应而降低HClO的浓度,故D错误;故选A。(变式训练1)25时,0.1molL-1的CH3COOH溶液中,c(H)1.010-3molL-1(忽略水的电离)。(1)该温度下CH3COOH的电离度_。(2)CH3COOH的电离平衡常数_。【答案】1% 1.010-5 【详解】(1)由CH3COOHCH3COOH,c(H)c(CH3COOH)已电离1.0
8、103molL1,所以100%100%1%。(2)c(H)c(CH3COO)c(CH3COOH)已电离1.0103molL1,溶液中未电离的醋酸浓度(0.10.001) molL1,减数和被减数相差超过100倍,被减数可忽略不计,Ka1.0105。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 molL1盐酸、2 mL 2
9、molL1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
10、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,因而反应速率几乎都变为03.一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【典例2】下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是(
11、)A相同浓度的两溶液中c(H)相同B100 mL 0.1 molL1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠Cc(H)103 molL1的两溶液稀释100倍,c(H)均为105 molL1D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 molL1,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,而盐酸中加入氯化钠,对溶液中c(H)无影响,故D错误。(变式训练2)在a、
12、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(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
13、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H2,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
14、H2的体积是相等的。因醋酸存在电离平衡CH3COOHCH3COOH,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H2,又因为n(HCl)n(CH3COOH),因而最终产生H2的量相等。【效果检测】1(2020贵州高二学业考试)已知25时HNO2、HClO、HCN的电离常数依次为7.2410-4、2.9010-8、6.1710-10,该温度下相同浓度的上述三种酸溶液,酸性由强到弱的顺序正确的是ABCD【答案】B【详解】电离平衡常数越大,弱酸的酸性越强。25时HNO2、HClO、HCN的电离常数依次为7.
15、2410-4、2.9010-8、6.1710-10,所以该温度下相同浓度的上述三种酸溶液,酸性由强到弱的顺序是HNO2HClOHCN,选B。2(2021南宁市第四中学高二开学考试)已知25 下,醋酸溶液中各粒子存在下述关系:K=1.7510-5,下列有关说法可能成立的是A25 下,向该溶液中加入一定量的盐酸时,K=810-5B25 下,向该溶液中加入一定量的盐酸时,K=810-4C标准状况下,醋酸溶液中K=1.7510-5D升高到一定温度,K=7.210-5【答案】D【详解】K为醋酸的电离常数,只与温度有关,与离子浓度无关,温度不变,平衡常数不变,A、B均错误;C由于醋酸电离过程吸热,则升高温
16、度,K增大,降低温度,K减小,所以标准状况下(0 ),K应小于1.7510-5,C错误;D升高温度,平衡常数增大,故K应大于1.7510-5,D正确;故答案为:D。3一定温度下,将浓度为溶液加水不断稀释,始终保持增大的是ABCD【答案】D【详解】AHF为弱酸,存在电离平衡:加水稀释,平衡正向移动,但c()减小,故A不符合题意; B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,故B不符合题意;C当溶液无限稀释时,不断减小,无限接近,减小,故C不符合题意;D由于加水稀释,平衡正向移动,所以溶液中增大,减小,增大,故D符合题意;故答案为D。4相同温度下,根据三种酸的电离常数,下
17、列判断正确的是酸HXHYHZ电离常数K/(molL-1)910-7910-6110-2A三种酸的强弱关系:HXHYHZB反应HZ+Y-=HY+Z-能够发生C由电离平衡常数可以判断,HZ属于强酸,HX和HY属于弱酸D相同温度下,1molL-1 HX溶液的电离常数大于0.1molL-1 HX溶液的电离常数【答案】B【详解】A相同温度下,电离平衡常数越大,酸性越强,三种酸的酸性强弱关系: ,A判断错误;B根据较强酸制较弱酸原理,反应HZ+Y-=HY+Z-能够发生,B判断正确;C由电离平衡常数可以判断,HX、HY、HZ都属于弱酸,C判断错误;D电离平衡常数只与温度有关,与酸的浓度无关,D判断错误。答案
18、为B。5已知的电离平衡常数:和,HClO的电离平衡常数:。在反应达到平衡后,要使HClO的浓度增大可加入ANaOHBHClCD【答案】C【详解】A加入NaOH时,平衡虽然右移,但HClO也参与了反应,导致HClO的浓度减小,A错误;B加入HCl时,平衡左移,减小,B错误;C由题给电离平衡常数知,酸性:,故加入时,只与HCl反应,减小溶液中氢离子的浓度,导致化学平衡平衡正向移动,增大,C正确;D加水稀释溶液中溶质浓度减小,HClO浓度减小,D错误;故选:C。6HClO4、H2SO4、HNO3和HCl都是强酸,其在水溶液中酸性差别不大。表中是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:酸HClO4H2S
19、O4HClHNO3Ka1.610-56.310-91.610-94.210-10由表格中数据判断下列说法不正确的是A在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离B在冰醋酸中H2SO4的电离方程式为H2SO4=2H+SOC在冰醋酸中HClO4是这四种酸中酸性最强的酸D水对这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱【答案】B【详解】A有电离平衡常数可知没有完全电离,故A正确;B冰醋酸中硫酸未完全电离,存在电离平衡,应该用可逆号,故B错误;C在冰醋酸中,电离平衡常数越大,电离程度越大,酸性越强,由表中数据可知,HClO4电离平衡常数最大,故C正确;D在溶剂中完全电离的不能区分酸性强弱,不能完全电
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