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可逆的电离过程中相反的两种趋势,最终将达到平衡状态,用v-t图可表示为:
(板书)
三、弱电解质的电离
(讲)电离平衡是一种化学平衡,也满足化学平衡的特征,同样化学平衡移动原理也适用于电离平衡。
1、弱电解质在溶液中存在电离平衡
(1)电离平衡是动态平衡:
V离子化=V分子化≠0。
(2)一定条件下达平衡时,溶液中弱电解质的分子浓度与离子浓度保持一定。
(3)条件改变,平衡会移动。
练习:
已知弱电解质的电离是吸热过程,对0.1mol·
L-1CH3COOH溶液进行下列操作,完成表格。
加水
升温
加NaOH
加CH3COOH(s)
加CH3COONa
电离程度
↑
↓
N(H+)
C(H+)
导电能力
减弱
增强
(4)同一弱电解质,浓度越小,电离程度越大,但导电能力不是越强。
(稀释有利于弱电解质的电离)。
可以用公式推导出来这个结论。
这里不讲推导过程。
(副版)CH3COOH
CH3COO-+H+加入CH3COOH(s),CH3COOH浓度增大了,电离程度减小了,但n(H+)增大。
(5)同离子效应:
在弱电解质溶液中,加入与其含有相同离子的另一强电解质,对弱电解质的电离有抑制作用。
同离子效应体现了浓度对电离平衡的影响。
2、电离平衡常数K
(1)对象:
弱电解质
(2)K越大,弱电解质的电离程度越大,越易电离。
(3)K仅与温度有关,升高温度,K增大。
(因为弱电解质的电离为吸热过程。
)
但在室温范围内,可不考虑温度对电离常数的影响。
举例:
CH3COOH
CH3COO-+H+ K=1.76×
10-5
NH3·
H2O
NH4++OH- K=1.76×
同浓度的CH3COOH与NH3·
H2O酸碱度相当。
(讲)多元弱酸分离电离,每一步电离都有相应的电离常数
H2CO3
H++HCO3- K1=4.3×
10-7
HCO3-
H++CO32- K2=5.01×
10-13
K1>
K2,多元弱酸分步电离,第二步更比第一步难(前面电离出来的H+对后面的电离有抑制作用),因此多元弱酸的酸性以第一步电离出来的H+为主。
(提问)比较H2CO3、H3BO3、CH3COOH的酸性强弱。
向两支分别盛有0.1mol/L醋酸和饱和硼酸溶液的试管中滴加等浓度Na2CO3溶液,观察现象。
酸性:
CH3COOH>
H2CO3>
H3BO3
醋酸、碳和硼酸的电离常数分别是1.75×
10-5、4.4×
10-7(第一步电离)和5.8×
10-10。
通过三种酸的K值大小,也可以得出相同的结论,K值大小可以用来比较酸性强弱。
H2SO3
H++HSO3 K1=1.54×
10-2
H2S
H++HS- K1=5.7×
10-8
HF
H++F- K=3.53×
10-4
试比较H2SO3、H2S、HF、CH3COOH、H2CO3酸性
H2S一、水的电离
H2O+H2O
H3O++OH-
简写为H2O
H++OH-
例1、在25℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=10-7mol·
L-1,求此时水的电离常数K电离=________。
解:
取1L水,其中
,c(H2O)=55.5mol·
L-1
H2O
H+ + OH-
始(mol·
L-1) 55.5 0 0
转(mol·
L-1) 10-7 10-7 10-7
平(mol·
L-1) 55.5-10-7 10-7 10-7
板书:
c(H+)·
c(OH-)=K电离·
c(H2O)=KW(水的离子积常数)
温度升高,水的离子积增大。
一般在室温下,可忽略温度的影响,KW值为1.0×
10-14。
(讲)水的离子积不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质溶液。
在稀溶液中水为主体,溶质很少,可近似为纯水处理。
以后题目中未特殊强调说明,一般指稀溶液。
常温下,纯水中c(H+)=c(OH-)=10-7mol·
L-1,显中性。
(思考与交流):
根据室温时水的电离平衡,运用平衡移动原理分析下列问题。
1、酸或碱的稀溶液的密度与纯水相近,1L酸或碱的稀溶液约为1000g,其中H2O的物质的量近似为1000g÷
18.0g/mol=55.6mol。
此时,发生电离的水是否仍为纯水状态时的1.0×
10-7mol?
2、比较下列情况下,c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势(增加或减少):
纯水
加少量盐酸
加少量氢氧化钠
c(H+)
c(OH-)
c(H+)和c(OH-)
大小比较
c(H+)=c(OH-)
3、酸性溶液中是否有OH-存在?
碱性溶液中是否有H+存在?
试解释原因。
二、溶液的酸碱性
溶液酸碱性的实质:
中性:
c(H+)=c(OH-),c(H+)=10-7mol·
L-1,pH=7
酸性:
c(H+)>c(OH-),c(H+)>10-7mol·
L-1,pH>7
碱性:
c(H+)<c(OH-),c(H+)<10-7mol·
L-1,pH<7
例2、0.05mol·
L-1H2SO4溶液中,由水电离出来的c(H+)=__________。
(未特殊说明即为25℃)
解析:
H2SO4 = 2H+ + SO42-
0.05 0.1
H2O
H+ + OH-
x x
∵c(H+)·
c(OH-)=10-14
∴(0.1+x)·
x=10-14
x=10-13mol·
L-1
例3、0.01mol·
L-1NaOH溶液中,由水电离出来的c(OH-)=__________。
c(H+)·
0.01=10-14
c(H+)=10-12mol·
所以由水电离出来的c(OH-)=10-12mol·
L-1。
(讲)通过计算可知,加入了酸式碱以后,c(H+)都小于10-7mol·
L-1,说明酸、碱的存在都抑制了水的电离。
练习:
1、在由水电离出的c(H+)=1×
10-12mol·
L-1的溶液中,一定能大量共存的离子是( )
A.K+、Fe2+、SO32-、MnO4-、H+
B.Na+、Cl-、NO3-、SO42-
C.Al3+、NH4+、Cl-、SO42-
D.Na+、AlO2-、Br-、Cl-
答案:
B。
2、100℃时,水的离子积为1×
10-12,若该温度下某溶液中H+浓度为1×
10-7mol·
L-1,则该溶液( )
A.显酸性 B.呈碱性
C.呈中性 D.c(OH-)=100c(H+)
c(OH-)=10-12,∴c(OH-)=10-5mol·
L-1>c(H+)=1×
L-1,显碱性。
100℃,c(H+)=10-6mol·
L-1时,溶液呈中性。
BD。
O3>
HF>
H2S。
、溶液的pH
1、pH=-lgc(H+),(pOH=-lgc(OH-))
2、
3、常用公式:
c(OH-)=1×
10-14
pH+pOH=14
4、pH:
0←7→14
5、pH相差一个单位,c(H+)相差10倍。
pH=0 c(H+)=1mol·
L-1 c(OH-)=1.0×
10-14mol·
pH=1 c(H+)=0.1mol·
L-1 c(OH-)=10-13mol·
pH=7 c(H+)=10-7mol·
L-1 c(OH-)=10-7mol·
pH=14 c(H+)=10-14mol·
L-1 c(OH-)=1mol·
c(H+)=10mol·
L-1 pH=-lg10=-1
c(OH-)=10mol·
L-1 pOH=-lg10=-1 pH=14-(-1)=15
讲解:
当c(H+)>1mol·
L-1,pH<0;
c(OH-)>1mol·
L-1,pH>14
∴其酸碱性直接用物质的量浓度表示。
(更方便些)
(讲)溶液的pH可以用pH试纸测量,也可以用pH计(酸度计)测量。
(提问)pH试纸测量溶液的pH值:
取一张试纸放在表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸中部,然后与标准比色卡对比,读出pH值。
(注意:
玻璃棒应洁净,pH试纸不能润湿)
(提问)pH试纸湿润后,溶液的pH测定有何影响?
(相当于对待测溶液进行的稀释)
(提问)所测pH如何变化呢?
二、有关pH的计算
例1、等体积混合pH=2和pH=4的两种稀盐酸溶液,求混合溶液的pH=__________。
(板书有误:
此处视频中c(H+)板书有误。
例2、等体积混合pH=9和pH=11的两种NaOH溶液,求混合溶液的pH=________。
错因:
碱溶液中,不能忽略H2O电离出来的c(H+)。
对于碱溶液,碱电离出来的c(OH-)占多数,可以忽略H2O电离出来的c(OH-),因此先求c(OH-)混,再求c(H+)混。
正解:
pOH=-lgc(OH-)混=3.3
∴pH=14-pOH=10.7
例3、等体积混合0.1mol·
L-1HCl溶液与0.06mol·
L-1Ba(OH)2溶液,求混合溶液的pH=__________。
2HCl + Ba(OH)2 = BaCl2+2H2O
0.10 0.05<
0.06
∴Ba(OH)2过量
pOH=2
∴PH=14-pOH=12
归纳:
强酸与强酸混合,直接求c(H+);
强碱与强碱混合,先求c(OH-)混,再求c(H+)混,强酸与强碱混合,先判断谁过量。
酸过量,直接求c(H+)混,碱过量,先求c(OH-)混,再求c(H+)混。
例4、pH=4的H2SO4溶液,加水稀释10倍,pH为__________;
加水稀释10000倍,pH为__________。
加水稀释10倍,pH为5。
加水稀释10000倍时,酸不可能变成碱,应考虑水的电离。
H+ + OH-
10-8+x x
x(x+10-8)=10-14
x2+10-8x-10-14=0
x≈9.5×
pOH=-lgc(OH-)=7.02
pH=14-pOH=6.98
总结:
强酸溶液,c(H+)每稀释10n倍,pH增加n个单位,但pH<7。
强碱溶液,c(OH-)每稀释10n倍,pH减小n个单位,但pH>7。
例5、pH=4的HAc溶液稀释10倍,其pH<5。
pH=10的氨水稀释10倍,其pH>9。
(讲)弱酸、弱碱的稀释中,由于稀释过程中,电离程度增大,只能求出pH范围。
思考:
一瓶盐酸,一瓶醋酸,pH相等,现有pH试纸、蒸馏水、石蕊试液、酚酞试液而没有其它试剂,简述如何用最简便的方法来判别哪瓶是强酸?
解答:
取相同体积酸溶液,分别稀释100倍,用pH试纸检验,pH值改变大的是强酸,pH值改变小的是弱酸。
(因为弱酸存在电离平衡,而强酸完全电离。
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