专题11+水溶液中的离子平衡(教学案)-2019年高考化学二轮复习精品资料+Word版含解析.pdf
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1、 1.了解弱电解质在水溶液中存在电离平衡。2.了解水的电离、离子积常数。3.了解溶液 pH 的定义,能进行 pH 的简单计算。4.了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。5.了解难溶电解质的溶解平衡。了解溶度积的含义,能用平衡移动原理分析沉淀溶解、生成和转化过程。水溶液中的离子平衡是化学平衡的延伸和应用,也是高考中考点分布较多的内容之一。其中沉淀溶解平衡是新课标中新增的知识点,题型主要是选择题和填空题,其考查主要内容有:电离平衡。酸、碱混合溶液酸碱性的判断及 pH 的简单计算。盐对水电离平衡的影响及盐溶液蒸干(或灼烧)后产物的判断。电解质溶液中离子浓度的大小比较。沉淀的
2、溶解平衡及沉淀的转化。从高考命题的变化趋势来看,溶液中离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化是主流试题。此类题目考查的内容既与盐的水解有关,又与弱电解质的电离平衡有关。题目不仅偏重考查粒子的浓度大小顺序,而且还侧重溶液中的各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)关系的考查,从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。一、电解质 1.强、弱电解质与物质分类的关系 2.强、弱电解质与化学键的关系 一般电解质的键型不同,电离程度就不同,已知典型的离子化合物,如强碱(NaOH、KOH 等)、大部分盐类(如 NaCl、CaCl2)以及强极性共价化合物(如 HCl、H2SO4),在水分子作用下能够全部电
3、离,我们称这种在水溶液中能够完全电离的物质为强电解质。而含弱极性键的共价化合物如 CH3COOH、NH3H2O、H2O 等,在水中仅部分电离,为弱电解质。但是,仅从键型来区分强、弱电解质是不全面的,即使强极性共价化合物也有属于弱电解质的情况,如 HF。3.弱电解质的判断 在中学化学电解质溶液这一知识点的学习中,常常需要根据一些性质对强弱电解质进行有关判断和分析,属于高考的热点。现以弱酸为例进行分析,常见的判断方法有:(1)测定已知物质的量浓度的弱酸的 pH。如已知酸 HB,物质的量浓度为 0.01 molL1,若为强酸,则完全电离,c(H)0.01 molL1,pH2;若为弱酸,则部分电离,c
4、(H)2。(2)取一定体积的酸 HB 溶液(设取 1 体积),测定其 pH,稀释至体积扩大 100 倍,再测定其 pH。若pH 增大 2 个单位,则为强酸;若 pH 增大小于 2 个单位,则为弱酸。二、酸碱稀释时 pH 的变化 1强酸、强碱的稀释 在稀释时,当它们的浓度大于 105molL1时,不考虑水的电离;当它们的浓度小于 105molL1时,应考虑水的电离。例如:(1)pH=6 的 HCl 溶液稀释 100 倍,混合液 pH7(不能大于 7);(2)pH=8 的 NaOH 溶液稀释 100 倍,混合液 pH7(不能小于 7);(3)pH=3 的 HCl 溶液稀释 100 倍,混合液 pH
5、=5;(4)pH=10 的 NaOH 溶液稀释 100 倍,混合液 pH=8。2弱酸、弱碱的稀释 在稀释过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体数值,只能确定其 pH 范围。例如:(1)pH=3 的 CH3COOH 溶液,稀释 100 倍,稀释后 3pH5;(2)pH=10 的 NH3H2O 溶液,稀释 100 倍,稀释后 8pH10;(3)pH=3 的酸溶液,稀释 100 倍,稀释后 3pH5;(4)pH=10 的碱溶液,稀释 100 倍,稀释后 8pHbc Ca 点的 Kw值比 b 点的 Kw值大 Da 点水电离的 n(H)大于 c 点水电离的 n(H)【答案】D 【解析】A
6、项,稀释前,两种溶液的导电能力相同,所以溶液中离子浓度相同,醋酸是弱电解质,所以醋酸的浓度大于盐酸的浓度,错误。B 项,导电能力越强,氢离子浓度越大,而溶液的 pH 越小,错误。C 项,温度不变,水的离子积常数不变,错误。【变式探究】pH2 的两种一元酸 x 和 y,体积均为 100 mL,稀释过程中 pH 与溶液体积的关系如图所示。分别滴加 NaOH 溶液(c0.1 molL1)至 pH7,消耗 NaOH 溶液的体积为 Vx、Vy,则()Ax 为弱酸,VxVy Cy 为弱酸,VxVy【答案】C 【解析】由图知:将一元酸 x 和 y 分别稀释 10 倍,pH 的变化量 pHx1,pHy盐酸,错
7、误;B 项,混合溶液的 c(H)31052molL15.05 104molL1,pH3.3,错误;C 项,混合溶液的 c(OH)51032 molL15.05104 molL1,c(H)10145.05104molL11.981011 molL1,pH10.7,错误;D 项,橙汁和西瓜汁中 c(H)的比值103.6105.6 100,正确。【误区警示】警惕溶液稀释、混合的 3 个误区 误区 1 不能正确理解酸、碱的无限稀释规律 常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的 pH 都不可能大于 7 或小于 7,只能接近 7。误区 2 不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律 溶液 稀释前溶液 pH 加水稀释到
8、 体积为原来 的 10n倍 稀释后溶液 pH 酸 强酸 pHa pHan 弱酸 apHan 碱 强碱 pHb pHbn 弱碱 bnpHb 误区 3 不能正确掌握混合溶液的定性规律 pHn(n7)的强酸和 pH14n 的强碱溶液等体积混合,pH7;pHn(n7)的醋酸和 pH14n 的氢氧化钠溶液等体积混合,混合溶液 pH7;pHn(n7。高频考点三 水的电离与溶液 pH 的判断与计算 例 3(2018 年天津卷)LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下,LiH2PO4溶液的 pH 随 c初始(H2PO4)的变化如图 1 所示,H3PO4溶液中 H2PO4的分布分数 随 pH 的变化如图 2
9、所示,下列有关 LiH2PO4溶液的叙述正确的是 A.溶液中存在 3 个平衡 B.含 P 元素的粒子有 H2PO4、HPO42、PO43 C.随 c初始(H2PO4)增大,溶液的 pH 明显变小 D.用浓度大于 1 molL-1的 H3PO4溶液溶解 Li2CO3,当 pH 达到 4.66 时,H3PO4几乎全部转化为 LiH2PO4【答案】D 【变式探究】【2017 新课标 2 卷】改变 0.11mol L二元弱酸2H A溶液的 pH,溶液中的2H A、HA、2A的物质的量分数(X)随pH 的变化如图所示已知。下列叙述错误的是 ApH=1.2 时,B CpH=2.7 时,DpH=4.2 时,
10、【答案】D 【变式探究】一定温度下,水溶液中 H和 OH的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是()A升高温度,可能引起由 c 向 b 的变化 B该温度下,水的离子积常数为 1.01013 C该温度下,加入 FeCl3可能引起由 b 向 a 的变化 D该温度下,稀释溶液可能引起由 c 向 d 的变化【答案】C 【解析】A 项,c 点溶液中 c(OH)c(H),溶液呈碱性,升温,溶液中 c(OH)不可能减小。B 项,由b 点对应 c(H)与 c(OH)可知,Kwc(H)c(OH)1.01071.01071.01014。C 项,FeCl3溶液水解显酸性,溶液中 c(H)增大,因一定温度下水的离子积是常
11、数,故溶液中 c(OH)减小,因此加入 FeCl3溶液可能引起由 b 向 a 的变化。D 项,c 点溶液呈碱性,稀释时 c(OH)减小,同时 c(H)应增大,故稀释溶液时不可能引起由 c 向 d 的转化。【变式探究】下列说法正确的是()A25 时,在 pH4 的盐酸和 NH4Cl 溶液中,由水电离出的 H浓度相等 B25 时,pH3 和 pH5 的盐酸等体积混合后,溶液的 pH4 C25 时,pH9 和 pH11 的 NaOH 溶液等体积混合后,溶液的 pH10 D25 时,pH3.6 的某橙汁中的 c(H)是 pH5.6 的某西瓜汁中的 c(H)的 100 倍【答案】D 高频考点四 盐类水解
12、及其应用 例 4(2018 年北京卷)测定 0.1 molL-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的 pH,数据如下。时刻 温度/25 30 40 25 pH 9.66 9.52 9.37 9.25 实验过程中,取时刻的溶液,加入盐酸酸化的 BaCl2溶液做对比实验,产生白色沉淀多。下列说法不正确的是 A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:+H2O+OH B.的 pH 与不同,是由于浓度减小造成的 C.的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致 D.与的 Kw值相等【答案】C 【变式探究】化学在日常生活和生产中有着重要的应用。下列说法不正确的是()A明矾水解形成的 Al(OH)3胶体能吸
13、附水中悬浮物,可用于水的净化 B某雨水样品采集后放置一段时间,pH 由 4.68 变为 4.28,是因为溶液中的 SO23水解 C将饱和 FeCl3溶液滴入沸水中可制备 Fe(OH)3胶体,利用的是盐类水解原理 D纯碱溶液呈碱性的原因是 CO23H2OHCO3OH【答案】B 【解析】雨水中 pH 变小的原因是:2H2SO3O2=2H2SO4,与 SO23水解无关。【变式探究】在氯化铁溶液中存在下列平衡:FeCl33H2OFe(OH)33HCl H0(1)将饱和 FeCl3溶液,滴入沸腾的蒸馏水中可得到一种红褐色透明液体。向这种液体中加入稀 H2SO4产生的现象为_。(2)不断加热 FeCl3溶
14、液,蒸干其水分并灼烧得到的固体可能是_。(3)在配制 FeCl3溶液时,为防止产生浑浊,应_。(4)FeCl3净水的原理是_。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除 H作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)_。【答案】(1)先生成红褐色沉淀,又逐渐溶解生成黄色溶液(2)Fe2O3(3)加入少许浓盐酸(4)Fe3水解生成的 Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 2Fe3Fe=3Fe2【解析】(1)将饱和 FeCl3溶液滴入沸腾的蒸馏水中,得到 Fe(OH)3胶体,加入稀 H2SO4则胶体聚沉而得到红褐色沉淀,当 H2SO4过量时沉淀又溶解生成黄色溶液。(2)加热可促进盐类水解,由于 HCl 挥
15、发,可使水解进行彻底,得到 Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3受热分解,最终产物为 Fe2O3。(3)为防止 FeCl3水解,应加入浓盐酸抑制 FeCl3水解。【特别提醒】1.锁定 3 种情况,判断溶液酸碱性(1)电离能力大于水解能力,如 CH3COOH 的电离程度大于 CH3COO的水解程度,所以等浓度的 CH3COOH与 CH3COONa 溶液等体积混合后溶液显酸性;同理 NH3H2O 的电离程度大于 NH4的水解程度,等浓度的NH3H2O 和 NH4Cl 溶液等体积混合后溶液显碱性。【变式探究】下列叙述中不正确的是()A0.1 molL1NH4HS 溶液中有:c(NH4)【答案】D 【变
16、式探究】常温条件下,将 0.01 molL1Na2CO3溶液与 0.01 molL1KHCO3溶液等体积混合。若忽略混合后体积的变化,则下列判断正确的是()A两种溶液混合前,Na2CO3溶液中由水电离出的 c(H)小于 KHCO3溶液中由水电离出的 c(H)B混合后溶液中存在关系:c(CO23)c(HCO3)c(H2CO3)0.02 molL1 C混合后溶液中存在关系:c(K)c(Na)c(H)c(CO23)c(HCO3)c(OH)D混合后溶液中存在关系:c(K)c(H2CO3)c(H)c(CO23)c(OH)【答案】D【解析】温度相同,Na2CO3的水解程度比 KHCO3大,由水电离出的 c
17、(H)较大,选项 A 错误;混合后溶液中存在物料守恒:c(Na)c(CO23)c(HCO3)c(H2CO3)0.01 molL1,选项 B 错误;溶液中还存在电荷守恒:c(K)c(Na)c(H)2c(CO23)c(HCO3)c(OH),选项 C 错误;将电荷守恒式与 Na的物料守恒式联合,消去 c(Na),得:c(K)c(H2CO3)c(H)c(CO23)c(OH),选项 D 正确。高频考点六“滴定法”的综合考查 例 6(2017全国卷)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:.取样、氧的固定 用溶解氧瓶采集水样。记录大
18、气压及水体温度。将水样与 Mn(OH)2碱性悬浊液(含有 KI)混合,反应生成 MnO(OH)2,实现氧的固定。.酸化、滴定 将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被 I还原为 Mn2,在暗处静置 5 min,然后用标准 Na2S2O3溶液滴定生成的 I2(2S2O23I2=2IS4O26)。回答下列问题:(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是_。(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_。(3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和_;蒸馏水必须经过煮沸,冷却后才能使用,其目的是杀菌、除_及二氧化碳。(4)取 100.0
19、0 mL 水样经固氧、酸化后,用 a molL1 Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为_;若消耗 Na2S2O3溶液的体积为 b mL,则水样中溶解氧的含量为_ mgL1。(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏_(填“高”或“低”)。【答案】(1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差(2)O22Mn(OH)2=2MnO(OH)2(3)量筒 氧气(4)蓝色刚好褪去 80ab(5)低【解析】(1)取水样时避免扰动水体表面,这样能保证所取水样中溶解氧量与水体中实际溶解氧量基本相同,以减小实验误差。(2)根据水样与 Mn(OH)2碱性悬浊液反应生成 M
20、nO(OH)2,可写出固氧的反应为 O22Mn(OH)2=2MnO(OH)2。(3)由于Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定,配制该溶液时无需用容量瓶,只需粗略配制,故配制Na2S2O3溶液时,还需要用到的玻璃仪器为量筒;所用蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,这样能除去水中溶解的氧气和 CO2,且能杀菌。【变式探究】某小组以 CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体 X。为确定其组成,进行如下实验。氨的测定:精确称取 w g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量 10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用
21、 V1 mL c1 molL1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用 c2 molL1 NaOH 标准溶液滴定过剩的 HCl,到终点时消耗 V2 mL NaOH 溶液。氯的测定:准确称取样品 X,配成溶液后用 AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题:(1)装置中安全管的作用原理是_。(2)用 NaOH 标准溶液滴定过剩的 HCl 时,应使用_式滴定管,可使用的指示剂为_。(3)样品中氨的质量分数表达式为_。(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将_(填“偏高”或“偏低”)。(5)测定氯
22、的过程中,使用棕色滴定管的原因是_;滴定终点时,若溶液中 c(Ag)2.0105 molL1,c(CrO24)为_molL1。已知:Ksp(Ag2CrO4)1.121012(6)经测定,样品 X 中钴、氨和氯的物质的量之比为 163,钴的化合价为_。制备 X 的化学方程式为_;X 的制备过程中温度不能过高的原因是_。【答案】(1)当 A 中压力过大时,安全管中液面上升,使 A 瓶中压力稳定(2)碱 酚酞(或甲基橙)(3)c1V1c2V2317w100%(4)偏低(5)防止硝酸银见光分解 2.8103(6)3 2CoCl22NH4Cl10NH3H2O2=2Co(NH3)6Cl32H2O 温度过高
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