高2下册鲁科版化学 第三章 第2节 弱电解质的电离 盐类的水解(第2课时) 逐字稿-4,377字

  师:同学们好,今天我们一起来学习选修四第三章第二节第二课时——影响弱电解质建立平衡的因素。首先,来看今天的学习目标:一、理解并掌握影响弱电解质电离平衡的因素;二、学会用所学知识分析弱电解质电离平衡过程中的各量变化;三、进一步理解强弱电解质的差别,能从不同角度比较一元强酸与一元弱酸。

  那什么是弱电解质的电离平衡呢?在一定条件下,当弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这就是电离平衡。我们也可以用速率 - 时间图像来表征。电离平衡和我们学过的化学平衡一样,有逆、等、动、定、变五个特征。“逆”指弱电解质的电离是可逆过程;“等”指电离速率等于结合速率且不为零;“动”指电离平衡是一种动态平衡;“定”指条件不变时,溶液中各分子、离子的浓度不变,溶液里既有离子又有分子;“变”指条件改变时,电离平衡发生移动。

  哪些条件改变会使电离平衡发生移动呢?我们先回顾一下影响化学平衡的因素,有温度、浓度、压强。温度对化学平衡的影响是:升温向吸热方向移动,降温向放热方向移动。浓度的影响是:增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆向移动。压强对化学平衡的影响是:增大压强向气体体积减小方向移动,减小压强向气体体积增大方向移动。

  思考一下,影响弱电解质电离平衡的因素有哪些呢?因为弱电解质的电离在水溶液中进行,压强对其电离平衡影响很小,主要因素是温度和浓度。我们把温度和浓度归结为影响弱电解质电离平衡的外因,而弱电解质内部结构和性质是内因。

  下面以 0.1 摩尔每升的醋酸溶液为例,具体分析外因如何影响醋酸的电离平衡。醋酸电离过程吸热,ΔH>0。升温时,醋酸的解离平衡向右移动,这会使氢离子的物质的量增大、浓度增大,醋酸根离子浓度也增大。氢离子浓度增大,pH 值减小,电离常数 Ka 随温度升高而增大。溶液中离子浓度增大,导电能力增强,电离程度增大。

  向醋酸溶液中加入冰醋酸(纯净醋酸),增大了醋酸分子浓度,平衡向右移动,导致氢离子、醋酸根离子物质的量和浓度都增大,pH 值减小。因为温度不变,Ka 不变。溶液离子浓度增大,导电能力增强。那电离程度增大吗?电离程度可表示为已电离的溶质分子数比上原有溶质分子总数乘以百分之百,在醋酸溶液中可进一步表达为醋酸根离子浓度与醋酸分子浓度的比值。加入冰醋酸,醋酸分子浓度增大,平衡右移使醋酸根离子浓度增大,但根据勒夏特列原理,醋酸分子浓度的增大值超过醋酸根离子浓度的增大值,该比值减小,所以加入冰醋酸后,醋酸电离程度减小。

  向醋酸溶液中通入氯化氢气体,氯化氢溶于水完全电离出氢离子,溶液中氢离子物质的量和浓度增大,pH 值减小。氢离子浓度增大使平衡向左移动,醋酸根离子浓度减小,温度不变 Ka 不变。有强电解质加入,溶液导电能力增强,电离程度减小。

  向醋酸溶液中加入醋酸钠固体,其溶于水完全电离出醋酸根离子,醋酸根离子浓度增大,平衡向左移动,氢离子物质的量和浓度减小,pH 值增大,温度不变 Ka 不变。有强电解质醋酸钠加入,导电能力增强,电离程度减小。通过这两项分析可知,向醋酸溶液中加入氢离子或醋酸根离子,会使醋酸电离平衡向左移动,电离程度减小,这就是同离子效应。

  向醋酸溶液中加入氢氧化钠固体,氢氧化钠固体溶水电离出氢氧根离子,氢氧根离子与醋酸电离出的氢离子反应,溶液中氢离子物质的量和浓度减小,pH 值增大,平衡向右移动,醋酸根离子浓度增大。忽略温度影响,Ka 不变。溶液溶质由弱电解质醋酸变为强电解质醋酸钠,导电能力增强,电离程度增大。向醋酸溶液中加入镁粉,镁粉与醋酸电离出的氢离子反应,与加入氢氧化钠固体现象相同。这两项分析表明,加入与弱电解质离子反应的物质,平衡向右移动,电离程度增大。

  向醋酸溶液中加水稀释,氢离子、醋酸根离子浓度减小,pH 值增大。温度不变,Ka 不变,溶液离子浓度减小,导电能力减弱。那醋酸电离平衡向哪个方向移动呢?加水稀释一倍时,列出醋酸溶液浓度商的表达式。加水稀释一倍,物质浓度减半,浓度商为 1/2 倍的氢离子浓度乘以 1/2 倍的醋酸根离子浓度,再比上 1/2 倍的醋酸分子浓度,提取 1/2 后,氢离子浓度乘以醋酸根离子浓度比上醋酸分子浓度刚好是醋酸的电离常数 Ka,所以 QC 最终化简结果为 1/2 倍的 Ka,即 QC<Ka。根据化学平衡理论,浓度商小于化学平衡常数时,平衡向右移动。所以加水稀释,醋酸电离平衡向右移动,电离程度增大,氢离子物质的量增大。由此可见,醋酸浓度越小,电离程度越大;浓度越大,电离程度越小,这也能解释加入冰醋酸时电离程度减小的情况。

  通过上述七种不同情况分析,影响弱电解质电离平衡的因素可归纳为四个方面:温度,升温平衡右移,电离度增大,总结为“越热越电离”;浓度,加水平衡右移,电离度增大,总结为“越稀越电离”;同离子效应,加入与弱电解质相同的离子,平衡左移,电离度减小;反应效应,加入与弱电解质离子反应的物质,平衡右移,电离度增大。

  下面请同学们思考几个问题:

  稀醋酸加水稀释时,溶液中所有离子浓度都减小吗?醋酸溶液中有氢离子、醋酸根离子和水电离出的氢氧根离子。加水稀释,醋酸根离子和氢离子浓度减小。根据水溶液知识,温度一定时,水的离子积 Kw 是定值,氢离子浓度减小,必然导致氢氧根离子浓度增大。所以稀醋酸加水稀释时,不是所有离子浓度都减小,氢氧根离子浓度增大。

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