第三章

水溶液中的離子反應與平衡第一節

電離平衡

第二課時

電離平衡常數

課前導入蚊蟲叮咬人時，常向人體血液中注入一種含有蟻酸（即甲酸，HCOOH)的液體。從電離平衡的角度分析皮膚被螞蟻、毛蟲叮咬后出現紅胂的原因。已知人體血液中存在如下平衡：

影響電離平衡的因素H+與CH3COO-會結合生成醋酸嗎？常溫下，向0.1mol/LCH3COOH溶液中不斷加入中性的CH3COONH4固體，用pH傳感器測量溶液的pH的變化，實時呈現pH隨時間變化的圖像加入CH3COONH4（s）pH隨著中性CH3COONH4固體的增加而不斷增大最后趨于平穩CH3COO-+H+

CH3COOH結合

影響電離平衡的因素回顧一下影響化學平衡的因素有哪些?平衡移動方向有什么規律呢?水溶液中的離子反應是化學反應中一種常見的、典型的反應體系。故化學平衡的一般原理同樣適用于弱電解質的電離平衡平衡移動遵循勒夏特列原理:改變影響化學平衡的一個因素，平衡將向能減弱這種改變的方向移動。因素：溫度、濃度、壓強

影響電離平衡的因素類比分析：影響弱電解質電離平衡的因素有哪些?電離平衡移動方向又有什么規律呢?同樣的，電離平衡移動也遵循勒夏特列原理影響因素平衡移動方向溫度濃度影響因素：溫度、濃度、壓強升溫電離平衡向吸熱方向移動增大某粒子濃度電離平衡向該粒子濃度減小的方向移動×

影響電離平衡的因素改變條件電離平衡移動方向C(H+)C(Ac-)C(HAc)導電能力電離程度(電離度)通HCl氣體加NaOH(s)加NaAc(s)加冰醋酸加Na2CO3逆向增大減小正向減小增大減小逆向減小增大增大增大減小增大減小增大增大減小正向增大對0.1mol/L的CH3COOH溶液進行下列操作，請判斷填空正向減小減小增強增大增大增強增強增強增強

影響電離平衡的因素通常電解質越弱電離程度越小。內因：①溫度②濃度③其他因素外因：電離平衡是動態平衡，遵循勒夏特列原理特別說明：電離程度相當于化學反應中反應物的轉化率已電離弱電解質分子數原弱電解質分子數×100%電離度=已電離的溶質濃度

溶質的初始濃度=————————×100%

影響電離平衡的因素

①加水稀釋：平衡向右移動，電離程度增大。（越稀越電離）

②增大弱電解質濃度:平衡向右移動，電離程度減小；（越稀越電離）

③同離子效應：在弱電解質溶液中加入同弱電解質具有相同離子的

強電解質，使電離平衡逆向移動。（同粒抑電離）

④化學反應：在弱電解質溶液中加入能與弱電解質電離出的某種離子

反應的物質時，使電離平衡正向移動。（反應促電離）（1）濃度的影響：

影響電離平衡的因素【結論】由于電離過程吸熱，升高溫度，電離平衡向電離的方向移動，電離程度增大；

降低溫度，電離平衡逆向移動，電離程度減小。CH3COOHCH3COO-+H+

【思考】c(CH3COO-)和c(H+)怎樣變化？增大△H>0“越熱越電離”【特別注意】易揮發或易分解的弱電解質的電離平衡，溫度過高，使分子濃度減小，平衡向逆向移動。（2）溫度的影響：

影響電離平衡的因素CO2、H2CO3？思考：小孩大哭過后，容易出現抽抽搭搭，停不下來、喘不上氣，或者手腳僵硬的情況。已知人體血液中存在如下平衡：H2O+CO2H2CO3H++HCO3-人體血液的pH需維持在7.35~7.45。當pH＜7.35會導致酸中毒，pH大于7.45會導致堿中毒。小孩大哭后出現的生理癥狀，與上述平衡相關，是隨著哭泣，呼出大量CO2，平衡狀態改變后，發生了輕微堿中毒。

影響電離平衡的因素分析問題的化學本質直接吸入大量CO2合理嗎？需要控制條件，使上述平衡正向移動【思考】出現輕微堿中毒后，如何緩解中毒癥狀呢？可用紙袋，罩于鼻、口上再呼吸，增加動脈血CO2濃度嚴重時需及時就醫會窒息H2O+CO2H2CO3H++HCO3-

電離平衡常數定義：對一元弱酸或者一元弱堿來說，在一定條件下，弱電解質的電離達到平衡時，溶液中弱電解質電離所生成的各種離子濃度的乘積，與溶液中未電離分子的濃度之比是個常數，這個常數稱為電離平衡常數，簡稱電離常數。弱酸、弱堿的電離常數通常分別用Ka、

Kb表示。一、電離平衡常數的概念與表達式

電離平衡常數一、電離平衡常數的概念與表達式多元弱酸的電離是分步進行的，所以酸的元數是多少，就有幾個電離常數。多元弱酸電離常數依次稱為Ka1、Ka2……例1：H2CO3是二元弱酸，其電離方程式和電離常數分別為：＝4.5×10－7c(H＋)·c(HCO3－)c(H2CO3)Ka1＝H2CO3H＋＋HCO3－＝4.7×10－11c(H＋)·c(CO32－)c(HCO3－)Ka2＝HCO3－

H＋＋CO32－Ka1?Ka2，因此計算多元弱酸溶液的c(H＋)時，通常只考慮第一步電離。

電離平衡常數二、電離平衡常數的意義結論：一定溫度下，K值越大，弱電解質的電離程度越大，酸性（或堿性）越強。CH3COOHH2CO3H2SK=1.8×10-5K1=4.3×10-7K2=5.6×10-11K1=9.1×10-8K2=1.1×10-12酸性：CH3COOH＞H2CO3＞H2S＞HCO3-＞HS?電離平衡常數表示弱電解質的電離能力。12345

電離平衡常數三、電離平衡常數的影響因素【思考】對比如下數據，電離平衡常數受哪些因素的影響？表1：25℃

幾種弱酸的Ka表2：不同溫度下CH3COOH的Ka溫度Ka0℃1.66×10-510℃1.73×10-525℃1.75×10-5弱電解質KaHF6.3×10-4CH3COOH1.75×10-5HCN6.2×10-10相同溫度下，Ka越大，弱酸越易電離，電離程度越大，酸性越強。(2)外因：溫度；升高溫度，電離常數K增大。(1)內因：弱酸的自身性質決定。

電離平衡常數實驗現象：醋酸與Na2CO3溶液混合放出無色無味氣體實驗;向盛有0.1mol/L醋酸溶液中滴加等濃度Na2CO3溶液，觀察現象。醋酸碳酸Ka1.75×10-54.45×10-7（Ka1）4.7×10-11（Ka2）

推斷：酸性：醋酸>碳酸

觀察Ka：醋酸>碳酸

得出結論：在相同溫度下，電離常數越大，表示該弱電解質越易電離，酸（堿）性越強

【思考】電離常數的大小與弱電解質本身的強弱有何關系呢？

電離平衡常數判斷復分解反應能否發生，以及確定產物酸性：HCOOH＞HCNHCOOH＋NaCN===HCN＋HCOONa【例題】已知：Ka(HCOOH)＝1.77×10－4mol·L－1

Ka(HCN)＝4.9×10－10mol·L－1HCOONa與HCN不反應問下列反應是否能發生，若能發生請寫出化學方程式：（1）HCOOH與NaCN溶液：（2）HCOONa與HCN溶液：強酸制弱酸——弱酸與鹽溶液的反應規律四、電離平衡常數的應用

電離平衡常數比較溶液中離子濃度的大小【例題】已知：磷酸存在的三步電離，這三步的電離常數大小進行比較，

第一步K1＞第二步K2＞第三步K3C(H+)

c(H2PO4-)

c(HPO42-)

c(PO43-)

c(OH-)離子濃度：>>>>

電離平衡常數一般弱酸的電離常數越小，酸性越弱，弱酸根離子結合氫離子的能力就越強。酸性

：

CH3COO-_____

HCO3-_____

CO32-＜＜結合H+能力：判斷離子結合質子的能力【例】CH3COOH溶液加水稀釋，c(H+)減小，Ka不變，則

增大。判斷濃度比

電離平衡常數五、電離平衡常數的計算【例】在某溫度時，溶質的物質的量濃度為0.2mol·L－1的氨水中，達到電離平衡時，已電離的NH3·H2O為1.7×10－3mol·L－1，試計算該溫度下NH3·H2O的電離常數（Kb）。NH3·H2ONH4＋

＋OH－起始濃度變化濃度平衡濃度0.2001.7×10－31.7×10－31.7×10－31.7×10－31.7×10－30.2－1.7×10－3c(NH3·H2O)＝(0.2－1.7×10－3)mol·L－1≈0.2mol·L－1Kb＝c(NH4＋)·c(OH－)c(NH3·H2O)＝(1.7×10－3)·(1.7×10－3)0.2≈1.4×10－5（1）K值的計算

電離平衡常數（2）利用平衡常數求離子濃度＝x·x0.2≈1.75×10?5變化濃度/(mol·L?1)xxx平衡濃度/(mol·L?1)x0.2?xxc(CH3COOH)＝(0.2?x)mol·L?1

≈0.2mol·L?1c(H+)＝x

＝0.00187mol/L【例】已知25℃時，CH3COOH的Ka＝1.75×10?5，計算0.2mol·L?1的CH3COOH達到電離平衡時c(H+)的濃度。0起始濃度/(mol·L?1)0.20Ka＝c(CH3COO?)·c(H+)c(CH3COOH)

電離平衡常數（3）電離度的計算【例】在某溫度，溶質的物質的量濃度為0.2mol·L?1的氨水中，達到電離平衡時，已電離的NH3·H2O為1.7×10?3mol·L?1，試計算NH3·H2O的電離度？電離度：實際上是一種平衡轉化率，表示弱電解質在水中的電離程度。電離度＝1.7×10?3×V(溶液)0.2×V(溶液)×100%＝0.85%已電離弱電解質分子數原弱電解質分子數×100%電離度=已電離的溶質濃度

溶質的初始濃度=————————×100%

電離平衡常數

HCOOH

CH3COOH

H2CO3

HCO3-

Ka（25℃）1.8×10-41.75×10-54.5×10-74.7×10-11【思考】現在同學們知道課前提出的2個有關蟻酸的問題的答案了么?

①如何比較相同溫度、相同濃度甲酸與醋酸、碳酸的酸性強弱？

查閱課本

附錄Ⅱ比較酸性強弱看Ka

大小、Ka

越大酸性越強Na2CO3+2HCOOH=2HCOONa+H2O+CO2↑②被蚊子叮咬后

涂抹蘇打水發生了什么化學反應呢？

由于Ka：HCOOH>H2CO3

總結歸納

弱電解質的電離影響電離平衡的因素電離平衡常數外因（溫度、濃度）表達式影響因素應用意義計算內因

隨堂訓練1、下列關于電離常數的說法正確的是()A．電離常數隨著弱電解質濃度的增大而增大B．CH3COOH的電離常數表達式為Ka＝CH3COO－(CH3COOH)C.

向CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固體，電離常數減小D．電離常數只與溫度有關，與弱電解質濃度無關D

隨堂訓練2.下表是常溫下某些一元弱酸的電離常數：

則0.1mol/L的下列溶液中，c(H＋)最大的是(

)A．HCN

B．HFC．CH3COOH D．HNO2弱酸HCNHFCH3COOHHNO2電離常數6.2×10－106.8×10－41.8×10－56.4×10－