2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第八章第5课时 溶液中粒子浓度关系分析.docx
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1、第5课时溶液中粒子浓度关系分析1.认识盐类水解的原理。2.认识影响盐类水解的主要因素。3.了解水溶液中的平衡在化学反应规律研究中的应用。比较溶液中粒子浓度关系的思维方法1.理解两大平衡(1)电离平衡弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。如在稀醋酸溶液中存在:CH3COOHCH3COO-+H+,H2OOH-+H+,溶液中粒子浓度由大到小的顺序为c(CH3COOH)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-)。(2)水解平衡弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的。如稀的CH3COONa溶液中存在:CH3COONaCH3COO-+Na+,CH3COO-+H
2、2OCH3COOH+OH-,H2OH+OH-,溶液中粒子浓度由大到小的顺序为c(Na+)c(CH3COO-)c(OH-)c(CH3COOH)c(H+)。2.巧用守恒思想(1)电解质溶液中遵循的三个守恒电荷守恒电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。如NaHCO3溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)。物料守恒电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其他离子或分子,但离子或分子中某种特定元素原子的总数不变。如在NaHCO3溶液中,n(Na)n(C)=11,推出c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO3
3、2-)+c(H2CO3)。质子守恒质子守恒是指电解质溶液中的分子或离子得到或失去的质子的物质的量相等。质子守恒也可根据电荷守恒和物料守恒联合求出。如NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物,NH3H2O、OH-、CO32-为失去质子后的产物,故有c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3H2O)+c(OH-)+c(CO32-)。(2)根据题给粒子浓度关系,套用合适守恒式粒子浓度关系套用公式一边全为阴离子,另一边全为阳离子电荷守恒式一边粒子全含有一种元素,另一边粒子全含有另一种元素物料守恒式一边粒子能电离出H+,另一边粒子能结合H+质子守恒式两边没有明显特征三守恒式结合理解辨
4、析做一做1.0.1 molL-1的NaHCO3溶液中各粒子浓度的关系:(1)物料守恒:。(2)电荷守恒:。(3)质子守恒:。(4)离子大小关系:。答案:(1)c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)(2)c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)(3)c(OH-)+c(CO32-)=c(H2CO3)+c(H+)(4)c(Na+)c(HCO3-)c(OH-)c(H+)c(CO32-)2.浓度均为0.1 molL-1的NH4Cl和氨水的混合溶液中粒子浓度关系:(1)物料守恒:。(2)电荷守恒:。(3)质子守恒:。(4)离子大小关系:。答案
5、:(1)c(NH4+)+c(NH3H2O)=2c(Cl-)(2)c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)(3)c(NH4+)+2c(H+)=c(NH3H2O)+2c(OH-)(4)c(NH4+)c(Cl-)c(OH-)c(H+) 单一溶液中粒子浓度关系1.常温下,浓度均为0.1 molL-1的下列溶液中,粒子的物质的量浓度关系正确的是(C)A.氨水中,c(NH4+)=c(OH-)=0.1 molL-1B.NH4Cl溶液中,c(NH4+)c(Cl-)C.Na2SO4溶液中,c(Na+)c(SO42-)c(OH-)=c(H+)D.Na2SO3溶液中,c(Na+)=2c(SO32-)+
6、c(HSO3-)+c(H2SO3)解析:氨水为弱碱溶液,NH3H2O只能部分电离出OH-,结合电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)可得c(NH4+)c(OH-)0.1 molL-1,A错误;NH4Cl溶液中,NH4+部分水解,Cl-浓度不变,则溶液中c(NH4+)c(SO42-)c(OH-)=c(H+),C正确;根据Na2SO3溶液中的物料守恒可得c(Na+)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3),D错误。2.(2022安徽蚌埠测试)常温下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是(B)A.pH=10的NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c
7、(CO32-)+c(OH-)B.pH=1的NaHSO4溶液中:c(H+)=c(SO42-)+c(OH-)C.0.1 molL-1的Na2CO3溶液中:n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=0.1 molD.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合所得的溶液中,各离子浓度关系为c(Cl-)c(NH4+)c(H+)c(OH-)解析:pH=10的NaHCO3溶液中,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),A错误;pH=1的NaHSO4溶液中,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-),根据物料守恒有c
8、(Na+)=c(SO42-),则有 c(H+)=c(SO42-)+c(OH-),B正确;0.1 molL-1的Na2CO3溶液没有给出溶液的体积,则不能计算n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)的物质的量,C错误;pH=11的氨水中氢氧根离子浓度为0.001 molL-1,NH3H2O的浓度大于0.001 molL-1,而pH=3的盐酸中氢离子浓度为0.001 molL-1,氯化氢的浓度为0.001 molL-1,两者等体积混合后氨水过量,反应后的溶液显示碱性,离子浓度关系为c(NH4+)c(Cl-)c(OH-)c(H+),D错误。 不同溶液中粒子浓度关系3.(2021湖北新高考
9、适应性考试,15)25 时,按下表配制两份溶液。一元弱酸溶液加入的NaOH溶液混合后所得溶液HA 10.0 mL0.20 molL-15.0 mL0.20 molL-1溶液pH=5.0HB 10.0 mL0.20 molL-15.0 mL0.20 molL-1溶液pH=4.0下列说法错误的是(B)A.溶液中,c(A-)c(Na+)c(H+)c(OH-)B.和的pH相差1.0,说明Ka(HA)Ka(HB)=10C.混合和:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(OH-)D.混合和:c(HA)c(HB)解析:由电荷守恒可知溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),pH
10、=5.0,则c(H+)c(OH-),因此c(A-)c(Na+)c(H+)c(OH-),A正确;溶液的pH=5.0,溶液的pH=4.0,则HB的电离常数大于HA的电离常数,Ka(HA)Ka(HB)1c(HB),D正确。4.有等物质的量浓度、等体积的下列溶液:H2CO3Na2CO3NaHCO3NH4HCO3(NH4)2CO3下列关系或者说法正确的是(A)A.c(CO32-)的大小关系:B.c(HCO3-)的大小关系:C.将溶液蒸干灼烧只有不能得到对应的原有物质D.既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应解析:NH4+与CO32-水解相互促进,c(CO32-)的大小关系为,HCO3-既水解又电离,水解程
11、度大于电离程度,c(CO32-)的大小关系为、,c(CO32-)的大小关系也是,B错误;将各溶液蒸干灼烧后,都分解,得不到原来的物质,C错误;Na2CO3只能与盐酸反应,而与NaOH溶液不反应,D错误。5.已知室温下H2S的电离平衡常数Ka1(H2S)=9.110-8,Ka2(H2S)=1.110-12。设H2S溶液中c(总)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-),室温下向25.00 mL 0.100 0 molL-1 H2S溶液中逐滴滴入NaOH溶液,关于该过程,下列说法正确的是(D)A.随着NaOH溶液滴入,溶液中水的电离程度不断增大B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)c(S
12、2-)c(H2S)c(H+)C.pH=7的溶液:c(Na+)c(S2-)c(HS-)c(OH-)=c(H+)D.c(H+)=9.110-8 molL-1时:c(H2S)+2c(S2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)解析:A项,H2S是二元弱酸,在溶液中抑制水的电离,室温下向25.00 mL 0.100 0 molL-1 H2S溶液中逐滴滴入NaOH溶液,H2S与NaOH反应生成的NaHS、Na2S均会发生水解,促进水的电离,溶液中水的电离程度不断增大,当H2S完全反应后,再滴入NaOH溶液,则过量的NaOH抑制水的电离,水的电离程度又逐渐减小,错误;B项,c(Na+)=c(总)时溶液
13、中溶质为NaHS,室温下NaHS的水解常数Kh=KwKa11.110-7Ka2=1.110-12,溶液中HS-的水解程度大于其电离程度,则c(H2S)c(S2-),错误;C项,由B项可知NaHS溶液中HS-的水解程度大于其电离程度,所以溶质仅为NaHS的溶液呈碱性,pH=7的溶液为H2S与NaHS的混合溶液,HS-发生微弱电离,则溶液中c(HS-)c(S2-),错误;D项,由Ka1=c(HS-)c(H+)c(H2S)=9.110-8可知,c(H+)=9.110-8 molL-1时,溶液中c(H2S)=c(HS-),由电荷守恒可得c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+
14、),则c(H2S)+2c(S2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),正确。 比较溶液中粒子浓度关系的解题流程粒子分布分数图像及双对数坐标图像分析1.分布系数图像(1)图像分析分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。一元弱酸(以CH3COOH为例)二元弱酸(以H2C2O4为例)0为CH3COOH分布系数1为CH3COO-分布系数0为H2C2O4分布系数1为HC2O4-分布系数2为C2O42-分布系数随着pH增大,溶质分子浓度逐渐减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式同一pH条件下可以存在
15、多种溶质微粒。根据在一定pH时的微粒分布系数和酸的浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度(2)解题要点明标要想理清溶液中粒子浓度关系,首先看各纵、横坐标表示的含义,尤其多维坐标图像更应注意理线根据坐标内曲线的变化趋势,理清每条曲线、每部分表示的含义,判断曲线所代表的粒子求点要注意图像内的各种交点,通过交点建立不同粒子间的等量关系,由已知量代替未知量,简化求解过程2.以对数或负对数为坐标的图像(1)图像分析对数图像将溶液中某一微粒的浓度如c(A)或某些微粒浓度的比值如c(A)c(B)取常用对数,即lgc(A)或lg c(A)c(B),反映到图像中:a.若c(A)=1或c(A)c(B)=1时,
16、lgc(A)=0或lg c(A)c(B)=0。b.若c(A)1或c(A)c(B)1时,lgc(A)或lg c(A)c(B)取正值且c(A)或c(A)c(B)越大,lgc(A)或lg c(A)c(B)越大。c.若c(A)1或c(A)c(B)0时,溶液呈酸性;AG=0时,溶液呈中性;AG10后不变C.pH=7时,存在的阳离子仅有Pb2+、Pb(OH)+和H+D.溶液中Pb2+与Pb(OH)2浓度相等时,氨主要以NH4+的形式存在解析:随着pH的增大,Pb2+的浓度分数逐渐减小,当pH=10时,Pb2+的浓度分数减小为0,A错误;NO3-与Pb2+在同一溶液中,c(NO3-)与c(Pb2+)的比值等
17、于其物质的量之比,滴加氨水过程中,随着pH的增大,n(Pb2+)逐渐减小,n(NO3-)不变,n(NO3-)与n(Pb2+)的比值增大,故c(NO3-)与c(Pb2+)的比值增大,pH10,c(Pb2+)减小为0时,比值无意义,B错误;当pH=7时,根据图示可知,溶液中存在的阳离子有Pb2+、Pb(OH)+、H+以及NH4+,C错误;由图可知,当溶液中Pb2+与Pb(OH)2浓度相等时,此时溶液pH约等于8,由NH3H2O的电离常数Kb=c(NH4+)c(OH-)c(NH3H2O)=1.7410-5,则c(NH4+)c(NH3H2O)=Kbc(OH-)=17.4,故溶液中氨主要以NH4+形式存
18、在,D正确。2.(2021山东烟台一模)Al3+与F-具有很强的亲和性,当F-的浓度过大时,还会形成AlF63-。AlF3在一定溶剂中存在分步电离,常温下向某浓度的AlF3溶液中加入NaF,实验测定Al3+、AlF2+、AlF2+、AlF3在所有含铝元素微粒中的百分含量随pFpF=-lg c(F-)变化如图所示,下列说法错误的是(C)A.曲线b表示AlF2+B.pF=4时,c(AlF2+)c(AlF3)c(AlF2+)C.pF=6.6时,3c(Al3+)+2c(AlF2+)+c(AlF2+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-)D.常温下,Al3+3F-AlF3的化学平衡常数为1015.6解析
19、:由题图分析可知,从左到右pF越来越大,则c(F-)越来越小,AlF3在溶液中存在分步电离,所以图中a、b、c、d分别代表AlF3、AlF2+、AlF2+、Al3+变化曲线,A正确;a、b、c、d分别代表AlF3、AlF2+、AlF2+、Al3+变化曲线,图中pF=4时,根据图中信息得到c(AlF2+)c(AlF3)c(AlF2+),B正确;pF=6.6时,根据电荷守恒得到c(Na+)+3c(Al3+)+2c(AlF2+)+c(AlF2+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-),C错误;由图可知,pF=-lgc(F-)=3.8时,c(AlF3)=c(AlF2+),AlF2+F-AlF3的平衡常
20、数K1=c(AlF3)c(F-)c(AlF2+)=1c(F-)=110-3.8=103.8,根据pF=-lgc(F-)=5.2时,c(AlF2+)=c(AlF2+),AlF2+F-AlF2+的平衡常数K2=c(AlF2+)c(F-)c(AlF2+)=1c(F-)=110-5.2=105.2,根据pF=-lgc(F-)=6.6时,c(Al3+)=c(AlF2+),Al3+F-AlF2+的平衡常数K3=c(AlF2+)c(F-)c(Al3+)=1c(F-)=110-6.6=106.6,常温下,Al3+3F-AlF3的化学平衡常数为K=K1K2K3=103.8105.2106.6=1015.6,D正
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