高中化学集体备课 《第三章 水溶液中的离子平衡》第一节 弱电解质的电离教案 苏教版选修4

课题:第三章 水溶液中的离子平衡第一节 弱电解质的电离
知识 教 与 技能 学 过程 与 目 方法 情感 的 态度 价值观 重 点 难 点 2、了解电离平衡常数及其意义 3、了解强电解质和弱电解质与结构的关系

授课班级 2 课 时

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

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

通过本节课的学习,意识到整个自然界实际就是各类物种相互依存、 各种变化相互制约的复杂的平衡体系

强、弱电解质的概念和弱电解质的概念 弱电解质的电离平衡 第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离 一、强弱电解质 电解质(electrolyte):在水溶液或熔化状态下能导电的化合物。 强电解质(strong electrolyte):在水分子作用下,能完全电离为离子的化合物 (如 知 识 结 构 与 板 书 设 计 1、CH3COOH 强酸、强碱和大多数盐) 弱电解质(weak electrolyte):在水分子作用下,只有部分分子电离成为离子化合物 (如弱酸、弱碱和水) 二、弱电解质的电离 CH3COO +H
- +

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(ionization equilibrium)。 3、电离平衡的特征: (1) 逆--弱电解质的电离是可逆的 (2) 等--V 电离=V 结合≠ 0 (3) 动--电离平衡是一种动态平衡 (4) 定--条件不变,溶液中各分子、离子 的浓度不变,溶液里既有离子又有分子

(5) 变--条件改变时,电离平衡发生移动。 4、影响因素: (1)内因:电解质本身的性质。通常电解质越弱,电离程度越小。 (2) 外因: ① 浓度:温度升高,平衡向电离方向移动。 ② 浓度:溶液稀释有利于电离 3 同离子效应:在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强电解质,使电 ○ 离平衡向逆方向移动 三、电离平衡常数 1、定义:在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离 子浓度的乘积嗖溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数,这个常数叫做电离平衡 常数,用 K 表示。

2、表示方法:AB

A +B

+



K 电离

c( A ? ) ? c( B- ) ? c(AB)

3、同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时,其电离常数不变。 4、K 值越大,电离程度越大,相应酸 (或碱)的酸(或碱)性越强。K 值只随温度变化。 5、同一温度下,不同种弱酸,电离常数越大,其电离程度越大,酸性越强。 6、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。 教学过程 教学步骤、内容 [回顾]什么是电解质?什么是非电解质? [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。 教学方法、 手 段、 师生活动 在水溶液或 熔化状态下 能导电的化 合物叫电解 质。 非电解质 指的是在水 溶液里和熔

[讲]电解质、非电解质都是化合物,单质既不是电解质也不是非电解质。 融 状 态 下 都 故 1 错。在水溶液里或熔融状态下能导电两个条件具备其一即可,不须两个 条件同时具备。故 2 错。化合物本身电离出自由移动的离子而导电时,才是 电解质。故 3 对。但 NH3、SO2、CO2 和 P2O5 却是非电解质。故 4 错。因此,我 们要格外注意的是,电解质不一定导电,导电物质不一定是电解质;非电解 质不导电,但不导电的物质不一定是非电解质。 不能导电的 化合物。

[投影小结]电解质与非电解质比较

电解质 概 在水溶液中或熔化状态 念 下能够导电的化合物 全部或部分电离 离子或分子与离子共存 离子化合物、少量共价 化合物 酸、碱、盐、金属氧化 物和水

非电解质 在水溶液中或熔化 状态下不能够导电 的化合物 化合物不直接电离 溶质分子 极性键结合共价化 合物 非金属氧化物、气 态氢化物、大多数 有机物、
醋酸腐 蚀性比盐酸 小,酸性弱。 有区别, 电解质有强 弱之分。

电离特点 溶液中存 在的微粒 结构特点 实 例

[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? [板书] 第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离 [思考与交流]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? [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? [投影]实验 3-1: 体积相同, 氢离子浓度相同的盐酸和醋酸与等量镁条反应, 并测量溶液的 pH 值。 1mol/LHCl 与镁条反应现象 溶液的 pH 值 [讲]在实验中我们要注意的是:(1) HCl 和 CH3COOH 都是电解质,在水溶 液中都能发生电离。(2) 镁无论是与盐酸还是醋酸反应,其实质都是与溶液 中的 H 反应。(3) 由于酸液浓度、温度、体积均相同,且镁条的量也相同, 因此,实验中影响反应速率的因素只能是溶液中 H 的浓度的大小, [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? [探讨结果]由于镁与盐酸反应速率较大,表明同体积、同浓度的盐酸比醋酸 溶液中 c(H )大, 并由此推断: 在水溶液中,HCl 易电离, CH3COOH 较难电离; 由于相同物质的量浓度的盐酸比醋酸溶液的 pH 小,且盐酸的物质的量浓度 与盐酸中的 H 浓度几乎相等,表明溶液中 HCl 分子是完全电离,而 CH3COOH 分子只有部分电离。
+ + + +

1mol/LCH3COOH

[结论]不同电解质在水中的电离程度不一定相同。 [板书]一、强弱电解质 电解质(electrolyte):在水溶液或熔化状态下能导电的化合物。 强电解质(strong electrolyte):在水分子作用下,能完全电离为离子的化 合物(如强酸、强碱和大多数盐) 弱电解质(weak electrolyte):在水分子作用下,只有部分分子电离成为离 子化合物(如弱酸、弱碱和水) [投影小结]强弱电解质的比较

强电解质 概 念

弱电解质

在水溶液中全部电离的电 在水溶液中部分电 解质 离的电解质 强碱、强酸、大部分盐 不可逆、完全电离 只有离子 H2SO4、NaOH、Na2SO4等 弱酸、弱碱、水 可逆、部分电离 有离子、也有分子 NH3· H2O、 CH3COOH、HF、H2S 等

物质类别 电离过程 溶液中存 在的微粒 实 例

[投影小结]强弱电解质与物质类型的关系

离子化合物



活泼金属的氧化物 强 碱 强 酸 弱 酸 弱 碱 水

大部分的盐类

共价化合物

√记住:




强电 解质



弱电解质

强 酸: HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、 HBr、HI 弱 酸: CH3COOH、H2CO3、H2SO3、H3PO4、 HClO、HF、所有的有机羧酸 强 碱: NaOH、KOH、Ca(OH)2 、Ba(OH)2 H2O和所有难溶性的碱 弱 碱: NH3·
[科学探究]实验:用两支试管分别取 0.1 mol/L 的盐酸溶液和 0.1mol/L 的醋酸溶液各 5 mL,测其溶液的 pH

另取两支小烧杯, 分别盛 50 mL 蒸馏水。 向其中一个烧杯内滴入 1 滴(约 0.05 mL)0.1mol/L 盐酸,向另一烧杯中滴入 1 滴 mol/L 的醋酸,搅拌后, 分别测其 pH 。 [投影]

不能。

[科学探究]现象:盐酸被稀释 1000 倍后,溶液的 pH 增大 3 个单位值,表 明盐酸中的氢离子浓度减小到了原来的 1/1000;而醋酸被稀释 1000 倍后, 溶液的 pH 增大不足 2 个单位值,表明醋酸中 H 的浓度降低要小得多,甚至 未低于原溶液的 1/100。 结论:证明了强电解质—HCl 在水中是完全电离的,弱电解质—醋酸在水中 只有部分部分分子发生电离;但随着溶液的稀释,发生电离的醋酸分子数目 增多。即醋酸在水中的电离过程是动态的,其电离程度并非固定不变,而是 随着溶液的稀释而增大。 实验结论:醋酸的电离程度可以随着外界条件的改变而改变。 [思考与交流]既然 CH3COOH 的电离过程是动态的,那么,已经电离产生的 CH3COO 和 H 是否能重新结合成 CH3COOH 分子呢?有没有什么办法可以证明 这一点? [科学探究]实验:取上述盛有剩余溶液的两支试管,在盛有盐酸的试管内 加入 0.5 克 NaCl 晶体,在盛有醋酸的试管内加入 0.5 克 CH3COONH4 晶体, 充分振荡后,测其溶液的 pH 现象:在盛盐酸的试管中加入 NaCl 晶体,溶液的 pH 没有明显变化;在盛醋 酸溶液的试管中加入 CH3COONH4 晶体,溶液的 pH 明显变大 结论:由于 c(CH3COO )增大,导致 pH 明显变大,即 c(H )明显减小,所以 醋酸分子电离为离子的过程是可逆的。
― + ― + +

[讲] 综合上述两个科学探究的实验可得出结论: 弱电解质的电离是可逆的, 其电离程度可以随着外界条件的改变而改变。因此,弱电解质的电离也与可 逆的化学反应一样,它的两种相反的变化趋势最终会达到平衡。即在一定条 件下,弱电解质分子电离成离子的速率与其离子重新结合成分子的速率相 等,溶液中弱电解质的分子和离子的浓度保持不变,这就是电离平衡。 [板书]二、弱电解质的电离 [讲]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。 [问]请大家再回答一个问题:CH3COO 和 H 在溶液中能否大量共存? [讲] 我们知道, 醋酸加入水中, 在水分子的作用下, CH3COOH 会电离成 CH3COO
- - + + + +

浓度、温度、 压强。 [答案] ①逆 向移动 ②

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
- + - +

逆 向 移 动 ③正向移动 ④正向移动 ⑤正向移动 ⑥正向移动

[讲]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]

⑦不移动

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” 。

弱电解质电离平衡状态建立示意图 [讲]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。 [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(ionization equilibrium)。 [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。 [板书]3、电离平衡的特征: (1) 逆--弱电解质的电离是可逆的 (2) 等--V 电离=V 结合≠ 0 (3) 动--电离平衡是一种动态平衡 (4) 定--条件不变,溶液中各分子、离子 的浓度不变,溶液里既有离子又 有分子 (5) 变--条件改变时,电离平衡发生移动。 [问]哪些条件改变可引起化学平衡移动? [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 [讲]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。 [板书]4、影响因素: (1)内因:电解质本身的性质。通常电解质越弱,电离程度越小。 [讲]由于弱电解质的电离是吸热的,因此升高温度,电离平衡将向电离 方向移动,弱电解质的电离程度将增大。 [板书](2) 外因: ① 浓度:温度升高,平衡向电离方向移动。 [讲]同一弱电解质,增大溶液的物质的量浓度,电离平衡将向电离方向 移动, 但电解质的电离程度减小; 稀释溶液时, 电离平衡将向电离方向移动, 且电解质的电离程度增大。但是虽然电离程度变大,但溶液中离子浓度不一 定变大。 [板书] ② 浓度:溶液稀释有利于电离 [讲]增大弱电解质电离出的某离子的浓度,电离平衡向将向离子结合成 弱电解质分子的方向移动,弱电解质的电离程度将减小;减小弱电解质电离 出的离子的浓度, 电离平衡将向电离方向移动, 弱电解质的电离程度将增大。 3 同离子效应: [板书]○ 在弱电解质溶液中加入同弱电解质具有相同离子的强
+ - + -

电解质,使电离平衡向逆方向移动 [讲]除此之外,我们还可以通过化学反应影响平衡移动,在弱电解质溶 液中加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时, 可以使电离平衡 向电离方向移动。 [思考与交流]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。 [投影]HA 电离过程中体系各离子浓度变化 C(H ) HA 初溶于水时 达到电离平衡前 达到电离平衡时 小 变大 不再变化
+

C(A ) 小 变大 不再变化



C(HA) 大 变小 不再变化

BOH 电离过程中体系各离子浓度变化 C(OH ) 等体积等浓度的 B 、OH 混和时 达到电离平衡前
+ - -

C( B ) 小 变大 不再变化



C(HA) 大 变小 不再变化

小 变大 不再变化

[随堂练习]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、H2CO3 2、H2S 3、 NaHCO3 [投影]1、H2CO3 2、H2S H +HS
+ + - +

4、NaHSO4 5、HClO
? HCO 3


? H +HCO 3

2? H +CO 3
+ + 2-

HS
? HCO 3

H +S
2? H +CO 3


? 3、NaHCO3====Na +HCO 3
+ +

? 4、NaHSO4====Na +H +SO 2 4

5、HClO

H +ClO





[小结]强电解完全电离,用“==” ,弱电解质部分电离,用“

” ,多

元弱酸的电离是分步进行的,以第一步电离为主。而多元弱碱则不分步。对 于酸式盐的电离要格外注意,强酸的酸式盐要完全电离,弱酸的酸式盐电离 的是酸式酸根 [投影]NaHSO4 (水溶液)== Na +H +SO4 NaHSO4(熔融)== Na +HSO4 NaHCO3== Na +HCO3
+ ― + ― + + 2―

[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]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]1、定义:在一定条件下,弱电解质的电离达到平衡时,溶液中电 离所生成的各种离子浓度的乘积嗖溶液中未电离的分子浓度的比是一个常 数,这个常数叫做电离平衡常数,用 K 表示。

2、表示方法:AB

A +B

+



K 电离

c( A ? ) ? c( B- ) ? c(AB)

[讲]弱电解质的电离常数表达式中的 C(A+)、C(B-)和 C(AB)均为达到电离 平衡后各粒子在溶液中的浓度值,并不是直接指溶质的物质的量浓度值。并 且,在温度一定时,其电离常数就是一个定值。 [讲]电离常数随着温度而变化,但由于电离过程热效应较小。温度改变对 电离常数影响不大,所以室温范围内可忽略温度对电离常数的影响。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, 电离常数是不会改变的。 [板书]3、同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时,其电离常数不变。 [讲]弱酸的电离平衡常数一般用 Ka 表示,弱碱用 Kb 表示。请写出 CH3COOH 和 NH3·H2O 的电离平衡常数表达式

c(CH 3 COO - ) ? c(H ? ) [投影]K = c(CH 3 COOH)
a

c( NH ? ) ? c(OH - ) 4 K= c( NH 3 ? H 2 O)
b

[讲]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? [板书]4、K 值越大,电离程度越大,相应酸 (或碱)的酸(或碱)性越强。 K 值只随温度变化。 [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。 [投影]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。 [板书]5、同一温度下,不同种弱酸,电离常数越大,其电离程度越大, 酸性越强。 BD

[讲]弱电解质的电离常数越大,只能说明其分子发生电离的程度越大,但 不一定其溶液中离子浓度大,也不一定溶液的导电性强。 [讲]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。 [板书]6、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]电离难的原因: a、一级电离出 H 增加了对 H H
+ + +

(1) 向 电 离 后,剩下的酸根阴离子带负电荷, 方向移动 , 增大 (2) 向 电 离 方向移动 , 减小 (3) 向 离 子 结合成分子 的方向移动, 增大 (4) 向 电 离 方向移动 , 减小

的吸引力,使第二个 H



离子电离困难的多;b、一级电离出的

抑制了二级的电离。

[学生活动]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。 草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸。 [投影]

[讲]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。 [投影]知识拓展------电离度 1、定义:弱电解质在水中的电离达到平衡状态时,已电离的溶质的分子数

3.量度弱电解质电离程度的化学量: 占原有溶质分子总数 (包括已电离的和未电离的)百分率,称为电离度,通常
用α 表示。

(2)弱电解质的电离度α : α =
= 已电离的弱电解质浓度 弱电解质的初始浓度 已电离的分子数 弱电解质分子总数

2、表达式: 3、意义:

弱电解质浓度越大,电离程度越小。 (1) 电离度实质上是一种平衡转化率。表示弱电解质在水中的电离程度

(2) 温度相同,浓度相同时,不同弱电解质的电离度不同的,α 越大,表示 酸类的酸性越强。 (3) 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。

[随堂练习]
1、某浓度的氨水中存在下列平衡:NH3·H2O
+ ―

NH4



+OH



,若想增大 NH4

的浓度,而不增大 OH 的浓度,应采取的措施是( A、适当升高温度 C、通入 NH3 B、加入 NH4Cl 固体 D、加入少量盐酸

)

2 、 (06I) 在 0.1mol/L CH3COOH 溶 液 中 存 在 如 下 电 离 平 衡 : CH3COOH CH3COO +H
― +

,对于该平衡,下列叙述正确的是(

)

A、加入水时,平衡逆反应方向移动 B、加入少量的 NaOH 固体,平衡向正反应方向移动 C、加入少量 0.1 mol/L HCl 溶液,溶液中 C(H )减少 D、加入少量 CH3COONa 固体,平衡向正反应方向移动 3、 25℃时, 50mL 0.10mol/L 的醋酸中存在着如下平衡: CH3COOH +H 。若分别作如下改变,对上述平衡有何影响? (1) 加入少量冰醋酸,平衡将______,溶液中 C(H )将_______ (2) 加入一定量蒸馏水,平衡将______,溶液中 C(H )将_____ (3) 加入少量 0.10mol/L 盐酸,平衡将______,溶液中 C(H )将_____ (4) 加入 20 mL 0.10mol/L 的 NaCl 溶液,平衡将______,溶液中 C(H )将 _____
+ + + + + +

CH3COO



教学回顾:


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