2019届高考化学二轮复习第8讲水溶液中的离子平衡学案.docx
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1、1第 8 讲 水溶液中的离子平衡考纲要求1.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性;了解电解质的概念;了解强电解质和弱电解质的概念。2.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算。3.了解水的电离、离子积常数。4.了解溶液 pH 的定义及测定方法,能进行 pH 的简单计算。5.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。6.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡;理解溶度积( Ksp)的含义,能进行相关的计算。学科素养1.变化观念与平衡思想:认识弱电解质是存在电离平衡的,并会运用电离度、平衡常数多角度分析弱电解质的电离平衡;认识盐类水解的本质是中和反应的逆反应
2、,能多角度、动态地分析盐类水解和沉淀溶解平衡,并用相关理论解决实际问题。2.证据推理与模型认知:能运用平衡模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。3.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的弱电解质电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究;在探究中学会合作,面对“异常”现象敢于提出自己的见解。4.科学精神与社会责任:应具有严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡有关的社会热点问题做出正确的价值判断。网络构建2核心强化1证
3、明 HA 是弱酸的 2 种典型方法(1)测钠盐 NaA 溶液的 pH,若 pH7,则说明 HA 为弱酸。(2)测一定物质的量浓度的 HA 溶液,若 0.01 molL1 HA 溶液的 pH2,则说明 HA 为弱酸。2计算溶液的 pH 时的“3”个关注条件(1)外界条件是否为室温。(2)溶液中的 H 和水电离出的 H 的浓度不同。(3)是否为强酸、强碱的溶液。3必考的“1”个常数、 “2”个比较和“3”个守恒(1)水的离子积 Kw c(H )c(OH )(只与温度有关)。(2)盐溶液中阴、阳离子浓度比较; c(H )与 c(OH )的比较。(3)电荷守恒、物料守恒、质子守恒。4值得关注的热点难溶
4、电解质沉淀溶解平衡、沉淀的生成及转化、 Ksp的应用。5 “5”考酸碱中和滴定(1)“考”实验仪器。(2)“考”操作步骤。(3)“考”指示剂选择。(4)“考”误差分析。(5)“考”数据处理。考点一 电离平衡和溶液的酸碱性解析 水的电离吸热,温度升高,水的电离程度增大, Kw增大,图中 Q 点Kw10 14 ,P 点 Kw10 12 ,因此曲线 A 表示的是 25 时水的电离平衡曲线,A 项错误;25 时,pH 1 的稀硫酸中氢离子抑制了水的电离,逐滴滴入 pH11 的稀氨水,氢离子3浓度逐渐减小,水的电离程度逐渐增大,过量后氨水中的氢氧根离子抑制水的电离,水的电离程度又逐渐减小,B 项正确;Q
5、 点对应的溶液呈中性,Fe 3 水解生成氢氧化铁沉淀,不能大量存在,C 项错误;100 时, Kw10 12 ,pH2 的稀硫酸中 c(H )110 2 mol/L,pH12 的氢氧化钠溶液中 c(OH )1 mol/L,等体积混合,氢氧化钠过量,溶液显碱性,D 项错误。答案 B(1)外界条件对水的电离的影响:酸和碱抑制水的电离,强酸弱碱盐和强碱弱酸盐促进水的电离,升高温度促进水的电离。强酸弱碱盐和碱溶液中,H 均来自水的电离,故 c 水(OH ) c 水 (H ) c(H );强碱弱酸盐和酸溶液中,OH 均来自水的电离,故 c 水 (H ) c水 (OH ) c(OH )。酸式盐比较特殊,如
6、 NaHSO4完全电离,会抑制水的电离;NaHCO 3中 HCO以水解为主,呈碱性,促进水的电离。 3(2)溶液 pH 计算模板分点突破角度一:弱电质的电离平衡及影响因素1室温下,向 a molL1 氨水中逐滴加入盐酸至过量,下列描述不正确的是( )A溶液的 pH 减小4B. 增大cNH 4cOH C水的电离程度先减小后增大D Kb(NH3H2O)不变解析 A 项,氨水中存在 NH3H2ONH OH ,加入盐酸后 c(OH )减小,pH 减小, 4正确;B 项,加入盐酸后 c(OH )减小,电离平衡右移, c(NH )增大, 增大,正确; 4cNH 4cOH C 项,NH 3H2O 抑制水的电
7、离,随着盐酸的加入,浓度减小,抑制程度减弱,水的电离程度增大,但随着盐酸的过量,盐酸抑制水的电离,水的电离程度减小,故水的电离程度先增大后减小,错误;D 项,NH 3H2O 的电离常数只与温度有关,正确。答案 C2(2017全国卷)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是( )A氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以B氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸C0.10 molL 1 的氢硫酸和亚硫酸的 pH 分别为 4.5 和 2.1D氢硫酸的还原性强于亚硫酸解析 A 项,根据较强酸制备较弱酸原理,氢硫酸不和 NaHCO3反应,亚硫酸与NaHCO3反应,说明亚硫酸、碳酸、氢硫酸的酸性依
8、次减弱,正确;B 项,相同浓度,溶液的导电能力与离子总浓度有关,相同浓度下,氢硫酸溶液导电能力弱,说明氢硫酸的电离能力较弱,即电离出的 H 数较少,正确;C 项,相同浓度下,亚硫酸的 pH 较小,故它的酸性较强,正确;D 项,酸性强弱与还原性无关,酸性强调酸电离出 H 的难易,而还原性强调还原剂失电子的难易,错误。答案 D3在不同温度下,水溶液中 c(H )与 c(OH )有如图所示关系。下列说法中不正确的是( )A T25Bb 点溶液中 c(H )一定比 a 点大C要实现 a 点到 b 点,可以加入 CH3COONa 固体Dac 线上任意点对应的溶液均呈中性5解析 A 项,由题图可知,由 2
9、5 到 T,水的电离程度增大,由于升高温度,水的电离程度增大,故 T25,正确;B 项,由题图可知,b 点溶液中 c(H )110 6 molL1 ,a 点溶液中 c(H )110 7 molL1 ,正确; C 项,a 点到 b 点为中性溶液变为酸性溶液,若加入 CH3COONa 固体,则溶液因 CH3COO 水解而呈碱性,错误;D 项,ac 线上任意点对应的溶液中均存在 c(OH ) c(H ),正确。答案 C(1)电离平衡中的 3 个易错点电离平衡向正向移动,弱电解质的电离程度不一定增大,如向醋酸溶液中加入少量冰醋酸,平衡向电离方向移动,但醋酸的电离程度减小。弱电解质在加水稀释的过程中,溶
10、液中离子浓度不一定都减小,如氨水加水稀释时,c(H )增大。由水电离出的 c(H )1.010 13 molL1 的溶液不一定呈碱性。(2)利用电离常数( K)巧判溶液稀释中有关粒子浓度比值大小弱电解质(HA)加水稀释时,溶液中的 H 、HA、A 的浓度均是降低的,但稀释过程中温度不变,电离常数( K)不变。因此解答弱电解质溶液稀释时粒子浓度比值的变化,可借助电离常数 K 来解答。如 0.1 molL1 的 CH3COOH 溶液,加水稀释, 是增大还是减小?cCH3COO cCH3COOH因为加水稀释时,溶液中 c(CH3COOH)和 c(CH3COO )均是减小的,式中存在两个“变量”,不易
11、确定比值的变化情况,利用电离常数( K)将 变形为 cCH3COO cCH3COOH cCH3COO cCH3COOH ,由两个“变量”变成一个“变量” ,加水稀释时 K 不变,而cCH3COO cH cCH3COOHcH KcH c(H )减小,故比值增大。角度二:溶液的酸碱性和 pH 计算4某温度下,pH11 的氨水和 NaOH 溶液分别加水稀释 100 倍,溶液的 pH 随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断错误的是( )6A为氨水B a 一定大于 9C稀释后氨水中水的电离程度比 NaOH 溶液中水的电离程度大D恰好完全中和相同体积、pH11 的两溶液时,消耗相同浓度的稀硫酸的体积:V(
12、NaOH)9,正确;C 项,稀释后氨水电离出的 c(OH )大于 NaOH溶液电离出的 c(OH ),故氨水中水的电离程度小于 NaOH 溶液中水的电离程度,错误;D项,pH11 的氨水和 NaOH 溶液,NH 3H2O 的物质的量浓度大于 NaOH 的物质的量浓度,则恰好完全中和相同体积的两溶液时,消耗相同浓度的稀硫酸的体积: V(NaOH)盐酸,错误;B 项,混合溶液的 c(H ) 10 3 10 52molL1 5.0510 4 molL1 ,pH3.3,错误;C 项,混合溶液的 c(OH )molL1 5.0510 4 molL1 , c(H ) 10 5 10 32 110 145.
13、0510 4molL1 1.9810 11 molL1 ,pH10.7,错误;D 项,橙汁和西瓜汁中 c(H )的比值 100,正确。110 3.6110 5.6答案 D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、弱碱的稀释规律误区 3:不能正确掌握混合溶液的定性规律pH n(n7。考点二 盐类水解和粒子浓度大小的比较解析 在 a 点溶液中,NaOH 反应了一半,且碳酸根离子水解产生氢氧根离子,所以c(Na )c(CO )c(OH )c(Cl )c(
14、H ),A 不符合题意;在 b 点溶液中,根据电荷守恒23可推出 n(Na ) n(H )2 n(CO ) n(Cl ) n(OH ) n(HCO ),溶液 pH7,则 n(H )23 3 n(OH ),故 n(Na )2 n(CO ) n(Cl ) n(HCO ),则 2n(CO ) n(HCO )23 3 23 3 n(Na ) n(Cl )c(CH3COO ),D 不符合题意。答案 B电解质溶液中微粒浓度关系判断方法(1)判断思路9(2)“三大守恒”的应用:电荷守恒存在于所有电解质溶液中;水中含有 H、O 原子,因此利用物料守恒时,不考虑这两种原子的守恒,而选取其他有特定组成比或投料比的
15、原子;使用质子守恒过程中容易出错,在没有绝对把握的情况下,尽量先写出电荷守恒和物料守恒,消去相同物质得到质子守恒关系式。分点突破角度一:盐类水解的应用1Na 2CO3水溶液中存在平衡 CO H 2OHCO OH 。下列说法不正确的是( )23 3A稀释溶液, 增大cHCO 3cOH cCO23B通入 CO2,溶液 pH 减小C升高温度,平衡常数增大D加入 NaOH 固体, 减小cHCO 3cCO23解析 稀释溶液,平衡向正反应方向移动,但平衡常数不变,A 项错;通入 CO2,发生反应 CO22OH =CO H2O,溶液 pH 减小,B 项正确;升高温度,平衡正向移动,平23衡常数增大,C 项正
16、确;加入 NaOH 固体,溶液中 c(OH )增大,平衡逆向移动, c(HCO ) 3减小, c(CO )增大, 减小,D 项正确。23cHCO 3cCO23答案 A2某同学探究溶液的酸碱性对 FeCl3水解平衡的影响,实验方案如下:配制 50 mL 0.001 molL1 FeCl3溶液、50 mL 对照组溶液 X,向两种溶液中分别滴加 1 滴 1 molL1 HCl 溶液、1 滴 1 molL1 NaOH 溶液,测得溶液 pH 随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是( )10A依据 M 点对应的 pH,说明 Fe3 发生了水解反应B对照组溶液 X 的组成可能是 0.003 molL1
17、 KClC依据曲线 c 和 d 说明 Fe3 水解平衡发生了移动D通过仪器检测体系浑浊度的变化,可表征水解平衡移动的方向解析 FeCl 3溶液的 pH 小于 7,溶液显酸性,原因是 FeCl3是强酸弱碱盐,Fe 3 在溶液中发生了水解,故 A 项正确;对照组溶液 X 加碱后溶液的 pH 的变化程度比加酸后的 pH的变化程度大,而若对照组溶液 X 的组成是 0.003 molL1 KCl,则加酸和加碱后溶液的pH 的变化应呈现轴对称的关系,故 B 项错误;在 FeCl3溶液中加碱、加酸后,溶液的 pH 的变化均比对照组溶液 X 的变化小,因为加酸或加碱均引起了 Fe3 水解平衡的移动,故溶液的
18、pH 的变化比较缓和,故 C 项正确;FeCl 3溶液水解出 Fe(OH)3,故溶液的浑浊程度变大,则水解被促进,否则被抑制,故 D 项正确。答案 B警惕溶液中水解平衡的 3 个易错点(1)误认为水解平衡向正向移动,离子的水解程度一定增大。如向 FeCl3溶液中,加入少量 FeCl3固体,平衡向水解方向移动,但 Fe3 的水解程度减小。(2)误认为弱酸强碱盐都因水解而显碱性。如 NaHSO3溶液显酸性是因为 HSO 的电离 3强于水解。(3)误认为可水解的盐溶液在蒸干后都得不到原溶质。对于水解程度不大且水解产物不离开平衡体系的情况如 Al2(SO4)3来说,溶液蒸干仍得原溶质。角度二:粒子浓度
19、的比较3常温下,下列有关说法正确的是( )A0.1 molL 1 的 Na2S 溶液: c(OH ) c(H ) c(HS ) c(H2S)BpH11 的氨水与 pH3 的硫酸各 1 L 混合后, c(NH )2c(SO ) 4 24CpH11 的氨水与 pH11 的醋酸钠溶液,由水电离出的 c(H )相等DpH 相同的NaClO 溶液CH 3COONa 溶液中的 c(Na ):解析 A 项,Na 2S 溶液中质子守恒关系式为: c(OH ) c(H ) c(HS )2 c(H2S),11错误;B 项,pH11 的氨水与 pH3 的硫酸各 1 L 混合后,氨水过量,反应后为氨水、(NH4)2S
20、O4的混合溶液,其中 NH3H2O 电离产生 NH ,所以 c(NH )2c(SO ),正确;C 4 4 24项,NH 3H2O 是碱,电离产生的 OH 对水的电离起抑制作用,使水的电离程度减小,而CH3COONa 水解消耗水电离产生的 H ,使水的电离程度增大,两溶液中,由水电离出的c(H )后者大,前者小,错误;D 项,酸性 CH3COOHHClO,水解程度 ClO CH3COO ,相同pH 的 NaClO 和 CH3COONa 溶液,后者浓度大,即 c(Na ):c(HCO )2c(CO ) 3 23B等浓度的 HCN 溶液与 NaOH 溶液等体积混合,所得溶液 pH7,则溶液中离子浓度
21、:c(Na )c(CN )c(OH )c(H )C0.4 molL1 某一元酸 HA 溶液和 0.2 molL1 NaOH 溶液等体积混合的溶液中:2c(OH ) c(A )2 c(H ) c(HA)D两种弱酸 HX 和 HY 混合后,溶液中的 c(H )为( Ka为电离平衡常数) c(H ) c(OH )KaHXcHXcX KaHYcHYcY 解析 A 项,CO 2与水反应生成 H2CO3,H 2CO3发生两步电离:H2CO3H HCO ,HCO H CO ,第二步电离较第一步弱,所以 c(CO )远小于 3 3 23 23c(HCO ), c(H )c(HCO )2c(CO ),正确;B
22、项,二者恰好完全反应产生 NaCN,所得 3 3 23溶液 pH7, c(OH )c(H );CN 发生水解反应: c(Na )c(CN ),溶液中离子浓度:c(Na )c(CN )c(OH )c(H ),正确;C 项,二者发生反应产生 NaA,同时存在过量的HA,二者的物质的量的比是 11,根据物料守恒可得: c(A ) c(HA)2 c(Na ),根据电荷守恒可得 c(Na ) c(H ) c(OH ) c(A ),将第一个式子代入第二个式子,整理可得:2c(OH ) c(A )2 c(H ) c(HA),正确;D 项,两种弱酸 HX 和 HY 混合后,则根据电离常数及水的离子积常数的含义
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