新教材2021-2022学年人教版高中化学选择性必修1第三章水溶液中的离子反应与平衡_学案讲义.doc
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1、第三章 水溶液中的离子反应与平衡第一节电离平衡1第二节水的电离和溶液的pH19第一课时水的电离溶液的酸碱性与pH19第二课时酸碱中和滴定33第三节盐类的水解51第一课时盐类的水解51第二课时影响盐类水解的主要因素盐类水解的应用64第四节沉淀溶解平衡83第一节电离平衡明课程标准扣核心素养1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。2认识弱电解质在水溶液中存在的电离平衡。3了解电离平衡常数的含义。1.宏观辨识与微观探析:能根据实验现象辨识强电解质和弱电解质,认识弱电解质的电离特点及其溶液的组成等。2变化观念与平衡思想:能理解电离平衡的特点,运用动态平衡的观点分析浓度、温
2、度等条件变化对电离平衡的影响,利用电离平衡常数进行分析和计算。常温下,取相同体积、浓度均为0.1 molL1的盐酸和醋酸,比较它们pH的大小,试验其导电能力,并分别与等量镁条反应。观察、比较并记录现象如下表:酸0.1 molL1盐酸0.1 molL1醋酸pH11导电能力强弱与镁条反应剧烈反应,产生气泡缓慢反应,产生气泡问题探讨1常温下浓度均为0.1 molL1的盐酸和醋酸溶液中,c(H)相同吗?你能根据二者的pH判断其电离程度吗?提示:不相同,pH越大,c(H)越小,0.1 molL1盐酸溶液中c(H)大。0.1 molL1盐酸溶液的pH1,则c(H)0.1 molL1,说明HCl完全电离;而
3、0.1 molL1醋酸溶液的pH1,则c(H)0.1 molL1,说明CH3COOH只有一部分发生了电离。2电解质溶液的导电能力与什么有关?为什么同浓度的醋酸溶液的导电能力比盐酸的弱?提示:溶液的导电能力与溶液中的离子浓度大小有关,离子浓度越大,导电能力越强;同浓度的盐酸和醋酸中,盐酸完全电离,离子浓度大,醋酸部分电离,离子浓度小,故同浓度的醋酸溶液的导电能力比盐酸的弱。3等量的镁与同等浓度的盐酸和醋酸反应的速率不相同,说明了两种溶液中哪种离子的浓度不同?提示:等浓度的盐酸和醋酸与Mg反应的速率不同,说明了两种溶液中c(H)不相同。4通过以上实验得出的实验结论是什么?请判断HCl、CH3COO
4、H中哪种物质是弱电解质。提示:HCl和CH3COOH在水中的电离程度不同。HCl为强电解质,CH3COOH为弱电解质。归纳总结1强、弱电解质的概念(1)强电解质:在水中能够全部电离的电解质称为强电解质。(2)弱电解质:在水中只有部分电离的电解质称为弱电解质。2电解质的分类名师点拨(1)电解质的强弱与其溶解性无关某些盐如BaSO4、CaCO3等,虽难溶于水却是强电解质;而如CH3COOH、NH3H2O尽管易溶于水,却部分电离,是弱电解质。(2)电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系溶液导电能力的强弱由溶液中自由离子的浓度和离子所带电荷的多少决定,很稀的强电解质溶液的导电能力很弱,浓度较大的弱电
5、解质溶液的导电能力可能较强,因此弱电解质溶液的导电能力不一定弱。(3)电解质的强弱与化学键没有必然联系一般强电解质中含有离子键或强极性共价键,但含有强极性共价键的化合物不一定是强电解质,如HF就是弱电解质。配套练习1某离子化合物MCl(s)在水中溶解并发生电离,该过程的微观示意图如图所示。已知NA为阿伏加德罗常数的值,下列相关说法正确的是()AMCl为弱电解质,在水中仅部分电离BMCl在水分子作用下的溶解和电离是物理变化C固体离子化合物MCl中因含有阴、阳离子而能导电DM和Cl均与水分子中的氧原子结合成水合离子解析:选B根据图示可知,MCl在水中完全电离,属于强电解质,A错误;MCl在水分子作
6、用下的溶解和电离没有产生新物质,是物理变化,B正确;固体离子化合物MCl中含有阴、阳离子,但不能自由移动,不能够导电,C错误;根据图示可知,M与水分子中的氧原子结合成水合离子,Cl与水分子中的氢原子结合成水合离子,D错误。2下列说法中,正确的是()A强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的强B强电解质的水溶液中不存在分子CSO2和乙醇均属于共价化合物,在水中都不能电离,均属于非电解质D不同的弱电解质只要物质的量浓度相同,电离程度也相同解析:选C溶液的导电能力与溶液中的离子浓度及离子所带的电荷数有关,与电解质的强弱无关,强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的强,故A错误;强电解质溶于水的
7、部分完全电离,但水是弱电解质,微弱电离,大部分以水分子的形式存在,故B错误;SO2自身不能电离,是非电解质,乙醇在水中不能电离,是非电解质,故C正确;不同的弱电解质溶液浓度相同时,电离程度不一定相同,故D错误。情境素材弱电解质醋酸在水中部分电离,电离的示意图如下。在一定温度下,上述醋酸加水稀释,溶液的导电能力(I)随加入水的体积(V)变化的曲线可用下图表示。情境探究1醋酸溶于水,部分电离产生离子,表示为CH3COOHCH3COOH,溶液中的CH3COO和H相互碰撞又会结合生成醋酸分子,该过程表示为CH3COOHCH3COOH。据此,你能写出醋酸的电离方程式吗?提示:醋酸的电离是可逆的,电离方程
8、式为CH3COOH =CH3COOH。2向醋酸水溶液中滴入几滴紫色石蕊试液,溶液变红,加热后,溶液的颜色如何变化?其原因是什么?提示:溶液的红色加深;原因是醋酸的电离是吸热的过程,升高温度,电离平衡向右移动,c(H)增大,溶液红色加深。3依据醋酸加水稀释的导电能力(I)加水的体积(V)的图像回答下列问题:(1)O点导电能力为0的理由是什么?提示:在O点处醋酸未电离,无离子存在。(2)a、b、c三点处,溶液中c(H)由小到大的顺序是什么?CH3COOH电离程度最大的是哪一点?提示:cab。溶液的导电能力主要由离子浓度和离子所带电荷数来决定,题目中的图像说明醋酸加水稀释过程中,离子浓度随着水的加入
9、先逐渐增大到最大值又逐渐减小,故b点c(H)最大,c点最小,即:caKa(H2CO3)。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。提示:H3BO3的酸性弱于H2CO3;电离常数Ka(H2CO3)Ka(H3BO3)。4通过上述实验,你得出的实验结论是什么?提示:酸性越强,电离常数越大,即Ka(CH3COOH)Ka(H2CO3)Ka(H3BO3)。归纳总结1电离常数的概念在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,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
10、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(1)一元弱酸、一元弱碱的电离常数例如:CH3COOH =CH3COOH,Ka;NH3H2O =NHOH,Kb。(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,通常用Ka1、Ka2或Kb1、Kb2等加以区别。例如25 时,H2CO3的电离分两步:H2CO3 =HHCO,Ka14.5107,HCO =HCO,Ka24.71011。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
11、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影响因素电离常数只与温度有关,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(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(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
12、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Ka(CH3COOH)1.75105,Ka(HClO)4.0108,则NaClO能与CH3COOH发生反应。1醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOH =HCH3COO,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 molL1的CH3COOH溶液加水稀释,溶液中增大CCH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,平衡逆向移动D25 时,向某0.10 molL1的CH3COOH溶液中加入少量冰醋酸,该溶液的pH、电离常数Ka和电离程度都减小解析:选D醋酸的电离是一个吸热过程,升高温度,醋
13、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 molL1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 molL1的CH3COOH溶液中加入少量冰醋酸,c(CH3COOH)增大,电离程度减小,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
14、关的三种酸的电离常数(25 ),若已知下列反应可以发生:NaCNHNO2=HCNNaNO2、NaCNHF=HCNNaF、NaNO2HF=HNO2NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是()AKa(HF)6.3104BKa(HNO2)5.61010C根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HFHNO2HCNDKa(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:NaCNHNO2=HCNNaNO2、N
15、aNO2HF=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。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HNO2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HNO2 =HNO,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=
16、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,故向NaCN溶液中通入CO2,不论CO2是否过量,产物均为HCN和NaHCO3,反应的化学方程式为NaCNH2OCO2=HCNNaHCO3。425 时,醋酸溶液中c(CH3COOH)0.1 molL1,则溶液中的c(H)是多少?提示:c(H)1.32103 molL1。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
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