高中化学选修四：弱电解质的电离平衡

教学目标：

1.能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论。

2.使学生了解电离平衡常数及其意义。

3.通过实验，培养学生观察、分析能力，掌握推理、归纳、演绎和类比等科学方法。

教学重点：电离平衡的建立与电离平衡的移动，从化学平衡的建立和化学平衡的移动理论认识电离平衡的建立与电离平衡的移动。

教学难点：外界条件对电离平衡的影响。

课时安排：2课时

教学方法：实验、分析、讨论和总结归纳。

教学过程：

[提问]什么是电解质？什么是非电解质？

[回答]在水溶液或熔化状态下能导电的化合物叫电解质。

[投影］请大家根据电解质的概念，讨论以下几种说法是否正确，并说明原因。

1.石墨能导电，所以是电解质。

2.由于BaSO4不溶于水，所以不是电解质。

3.盐酸能导电，所以盐酸是电解质。

4.SO2、NH3、Na2O溶于水可导电，所以均为电解质。

[学与问］酸、碱、盐都是电解质，在水中都能电离出离子，不同的电解质电离程度是否有区别？

[回答]有区别，电解质有强弱之分。

[思考]盐酸与醋酸是生活中常用的酸，盐酸常用于卫生洁具的清洁和去除水垢，为什么不用盐酸代替醋酸呢？

[回答]醋酸腐蚀性比盐酸小，酸性弱。

[追问]醋酸的去水垢能力不如盐酸强，除浓度之外是否还有其它因素？

[实验]3-1pH值。

1mol/LHCl 1mol/LCH3COOH

与镁条反应现象

溶液的pH值

[实验结果] 开始1mol/LHCl与镁条反应剧烈，pH值盐酸为1，醋酸小于1

[小组探讨]反应现象及pH值不同的原因？

[汇报]探讨结果：开始1mol/LHCl与镁条反应剧烈，说明1mol/LHCl中氢离子浓度大，即氢离子浓度为1mol/L，说明HCl完全电离；而开始1mol/LCH3COOH与镁条反应较慢，说明其氢离子浓度较盐酸小，即小于1mol/L，说明醋酸在水中部分电离。HCl是强电解质，CH3COOH 是弱电解质。

［提问］什么叫强电解质？什么叫弱电解质？

［板书］一、电解质有强弱之分

在水溶液里全部电离成离子的电解质叫强电解质；如强酸、强碱、绝大多数盐。

只有一部分分子电离成离子的电解质叫弱电解质。如弱酸、弱减、水。

［过渡］勒沙特列原理不仅可用来判断化学平衡的移动方向，而且适用于一切动态平衡，当然也适用于电离平衡，像我们刚才提到的体积相同，氢离子浓度相同的盐酸和醋酸分别与足量的镁条反应，最后醋酸放出氢气多，就与醋酸存在电离平衡有关，请同学们想一想如何从电离平衡的移动去解释？

[板书]二、弱电解质的电离过程是可逆的

[回答］因为HCl不存在电离平衡，CH3COOH存在电离平衡，随着H＋的消耗，CH3COOH的电离平衡发生移动，使H＋得到补充，所以CH3COOH溶液中H+浓度降低得比HCl中慢，所以CH3COOH在反应过程中速率较快。

［提问］请大家再回答一个问题：CH3COO－和H+在溶液中能否大量共存？

［回答］不能。

［讲解］我们知道，醋酸加入水中，在水分子的作用下，CH3COOH会电离成CH3COO－和H ＋，与此同时，电离出的CH3COO－和H+又会结合成CH3COOH分子，随着CH3COOH分子的电离，CH3COOH分子的浓度逐渐减小，而CH3COO－和H+浓度会逐渐增大，所以CH3COOH 的电离速率会逐渐减小，CH3COO－和H+结合成CH3COOH分子的速率逐渐增大，即CH3COOH 的电离过程是可逆的。

[板书]1、CH3COOH CH3COO－+H＋

［接着讲述］在醋酸电离成离子的同时，离子又在重新结合成分子。当分子电离成离子的速率等于离子结合成分子的速率时，就达到了电离平衡状态。这一平衡的建立过程，同样可以用速率—时间图来描述。

［板书］

弱电解质电离平衡状态建立示意图

［归纳］请同学们根据上图的特点，结合化学平衡的概念，说一下什么叫电离平衡。

［学生叙述，教师板书］2、在一定条件（如温度、浓度）下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫电离平衡。［提问］电离平衡也属于一种化学平衡，那么电离平衡状态有何特征？

［学生讨论后回答］前提：弱电解质的电离；①达电离平衡时，分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等；②动态平衡，即达电离平衡时分子电离成离子和离子结合成分子的反应并没有停止；③达电离平衡时，离子和分子共存，其浓度不再发生变化；④指电离平衡也是一定条件下的平衡，外界条件改变，电离平衡会发生移动。

［提问］哪些条件改变可引起化学平衡移动？

［回答］浓度、温度、压强。

［投影］在氨水中存在电离平衡：NH3·H2O NH4＋+OH－

下列几种情况能否引起电离平衡移动？向哪个方向移动？

①加NH4Cl固体②加NaOH溶液③加HCl ④加CH3COOH溶液⑤加热⑥加水⑦加压

［答案］①逆向移动②逆向移动③正向移动④正向移动⑤正向移动⑥正向移动

⑦不移动

［讲述］加水时，会使单位体积内NH3·H2O分子、NH4＋、OH－粒子数均减少，根据勒沙特列原理，平衡会向粒子数增多的方向，即正向移动。但此时溶液中的NH4＋及OH－浓度与原平衡

相比却减小了，这是为什么呢？请根据勒夏特列原理说明。

[回答］因为根据勒沙特列原理，平衡移动只会“减弱”外界条件的改变，而不能“消除”。 [板书]3、影响因素：①浓度 ②温度

[练习1]分析一元弱酸或弱减的电离平衡，完成下列问题： 1、写出弱酸和弱减的电离方程式。 2、填写下表中的空白。

HA

C （H +） C （A －

） C （HA ） HA 初溶于水时 小 小 大 达到电离平衡前 变大 变大 变小 达到电离平衡时 不再变化 不再变化 不再变化 BOH

C （OH －

）

C （B ＋

） C （HA ） 等体积等浓度的B ＋

、OH －

混和时 小 小 大 达到电离平衡前 变大 变大 变小

不再变化

不再变化

不再变化

[练习2]由于弱电解质存在电离平衡，因此弱电解质的电离方程式的书写与强电解质不同。试写出下列物质的电离方程式：

1、H 2CO 3

2、H 2S

3、 NaHCO 3

4、NaHSO 4

5、HClO 1、H 2CO 3 H ＋

+HCO -3 HCO -

3

H ＋

+CO -

23

2、H 2S

H ＋+HS －

HS

－

H ＋+S 2－

3、NaHCO 3====Na ＋

+HCO -3 HCO -

3

H ＋

+CO -23

4、NaHSO 4====Na ＋

+H ＋

+SO -24 5、HClO

H ＋

+ClO －

[过渡］氢硫酸和次氯酸都是弱酸，那么它们的酸性谁略强一些呢？那就要看谁的电离程度大了，弱酸电离程度的大小可用电离平衡常数来衡量。 ［板书］三、电离平衡常数

［讲述］对于弱电解质，一定条件下达到电离平衡时，各组分浓度间有一定的关系，就像化学平衡常数一样。如弱电解质AB ： ［板书］AB

A ++

B －

AB)

()-B ()A (c c c K ?=+电离

［讲述］弱酸的电离平衡常数一般用K a 表示，弱碱用K b 表示。请写出CH 3COOH 和NH 3·H 2O 的电离平衡常数表达式

［学生活动］K a =COOH)CH ()H ()-COO CH (33c c c +? K b =O)

H NH ()-OH ()NH (234??+c c c ［讲解］从电离平衡常数的表达式可以看出，分子越大，分母越小，则电离平衡常数越大，

即弱电解质的电离程度越大，电离平衡常数越大，因此，电离平衡常数可用来衡量弱电解质相对强弱。那么，用电离平衡常数来比较电解质相对强弱时，要注意什么问题呢？

［启发］电离平衡常数和化学平衡常数一样，其数值随温度改变而改变，但与浓度无关。电

离平衡常数要在相同温度下比较。

[实验]3－2：向两支分别盛有0.1mol/LCH3COOH和硼酸的试管中加入等浓度的碳酸钠溶液，观察现象。

[结论]酸性：CH3COOH>碳酸>硼酸。

［讲述］多元弱酸是分步电离的，每步都有各自的电离平衡常数，那么各步电离平衡常数之间有什么关系？多元弱酸与其他酸比较相对强弱时，用哪一步电离平衡常数来比较呢？请同学们阅读课本43有关内容。

［学生看书后回答］多元弱酸电离平衡常数：K1＞K2＞K3，其酸性主要由第一步电离决定。［讲述］请打开书43页，从表3－1中25℃时一些弱酸电离平衡常数数值，比较相对强弱。［回答］草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸。

［讲述］对于多元弱碱的电离情况与多元弱酸相似，其碱性由第一步电离的电离平衡常数决定。

[课堂练习]

1.甲酸的下列性质中可以证明它是弱电解质的是

A.1 mol·L－1的甲酸溶液的c（H＋）约为0.01 mol·L－1

B.甲酸与水以任意比例互溶

C.10 mL 1 mol·L－1甲酸恰好与10 mL 1 mol·L－1NaOH溶液完全反应

D.在相同条件下，甲酸的导电性比一元强酸溶液的弱

2.用水稀释0.1 mol·L－1氨水时，溶液中随着水量的增加而减小的是

A.c（OH－）／c（NH3·H2O）

B.c（NH3·H2O）／c（OH－）

C.c（H＋）和c（OH－）的乘积

D.OH－的物质的量

5.在稀氨水中存在平衡：NH3＋H2O NH+

4＋OH－,如进行下列操作，则NH3、NH+

4

、H＋、

OH－浓度如何变化？试用“增大”“减小”“不变”填写。

（1）通适量HCl气体时，c(NH3) ,c(H＋) 。

（2）加入少量NaOH固体时，c(NH+

4

) ,c(OH－) 。

（3）加入NH4Cl晶体时，c(NH+

4

) ,c(OH－) 。

［小结并板书］

1.电离平衡常数的意义：判断弱酸、弱碱的相对强弱。

2.温度升高电离平衡常数增大，但浓度改变电离常数不变。

3.多元弱酸、多元弱碱分步电离，K1＞K2＞K3……，酸性或碱性由K1决定。[作业]P44 1、2、3、4、5

[板书计划]

一、电解质有强弱之分

在水溶液里全部电离成离子的电解质叫强电解质；如强酸、强碱、绝大多数盐。只有一部分分子电离成离子的电解质叫弱电解质。如弱酸、弱减、水。

二、弱电解质的电离过程是可逆的

1、CH3COOH CH3COO－+H＋

弱电解质电离平衡状态建立示意图

2、在一定条件（如温度、浓度）下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，这叫电离平衡。

3、影响因素：①浓度②温度

三、电离平衡常数

AB A++B－

AB)

()-B(

) A (

c c

c K ?

=+

电离

1.电离平衡常数的意义：判断弱酸、弱碱的相对强弱。

2.温度升高电离平衡常数增大，但浓度改变电离常数不变。

3.多元弱酸、多元弱碱分步电离，K1＞K2＞K3……，酸性或碱性由K1决定。