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文档简介
第一节弱电解质的电离平衡
1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应,如酸碱性、导电性等。2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡,了解电离平衡常数的含义。3.能运用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。目录CONTENTS1.夯实·必备知识2.突破·关键能力3.形成·学科素养4.体现·核心价值5.评价·核心素养01夯实·必备知识
考点一
弱电解质的电离平衡
1.电离平衡的概念在一定条件下(如温度、压强等),当
弱电解质分子电离成离子
的速率和
离子结合成分子
的速率相等时,电离过程达到平衡状态。弱电解质分子电离成离子
离子结合成分子
2.电离平衡的建立与特征(1)开始时,v(电离)
最大
,而v(结合)为
0
。(2)平衡的建立过程中,v(电离)
>
v(结合)。(3)当v(电离)
=
v(结合)时,电离过程达到平衡状态。最大
0
>
=
改变条件移动方向n(H+)c(H+)c(CH3COO-)电离程度加水稀释
正向
增大
减小
减小
增大
加冰醋酸
正向
增大
增大
增大
减小
通入HCl(g)
逆向
增大
增大
减小
减小
加醋酸钠固体
逆向
减小
减小
增大
减小
升高温度
正向
增大
增大
增大
增大
正向
增大
减小
减小
增大
正向
增大
增大
增大
减小
逆向
增大
增大
减小
减小
逆向
减小
减小
增大
减小
正向
增大
增大
增大
增大
3.外界条件对电离平衡的影响
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)CaCO3难溶于水,其属于弱电解质。(
)答案:×
(2)强电解质的导电能力一定比弱电解质的导电能力强。(
)答案:×
(3)离子化合物一定是强电解质,共价化合物一定是弱电解质。(
)答案:×
答案:×
(5)弱电解质的电离平衡右移,电解质分子的浓度一定减小,离子浓度一定增大。(
)答案:×
答案:×
A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大B.通入过量SO2气体,平衡向左移动,溶液pH增大C.滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液pH减小D.加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),溶液中所有离子浓度都减小
3.常温下,①100mL0.01mol·L-1的CH3COOH溶液,②10mL0.1mol·L-1的CH3COOH溶液。用“>”“=”或“<”回答下列问题。(1)c(CH3COO-):①
②。
答案:<
(2)电离程度:①
②。
答案:>
(3)在上述两种溶液中加入足量锌片。开始时的反应速率:①
②,反应结束生成相同状况下H2的体积:①
②。
答案:<
=
(4)与同浓度的NaOH溶液完全反应消耗NaOH溶液的体积:①
②。
答案:=考点二
电离平衡常数1.概念在一定条件下,当弱电解质达到电离平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度(幂次方)的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数,用K(弱酸用Ka,弱碱用Kb)表示。2.表达式一元弱酸HA一元弱碱BOH电离方程式电离常数表达式3.特点(1)电离平衡常数与温度有关,与浓度无关,升高温度,K增大。(2)电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱,K越大,表示弱电解质越易电离。(3)多元弱酸的各步电离常数的大小关系是Ka1≫Ka2≫Ka3……,故其酸性取决于第一步的电离。
小
大
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
答案:×
(2)弱电解质的电离平衡右移,电离平衡常数一定增大。(
)答案:×
(3)电离平衡常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离平衡常数小的酸溶液中的c(H+)大。(
)答案:×
答案:×
(5)某一弱电解质,电离度越大,电离常数就越大。(
)答案:×(4)向CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水,
2.下列关于电解质的说法正确的是(
)
3.部分弱酸的电离平衡常数如表:弱酸电离平衡常数(25℃)HCOOHKa=1.77×10-4H2SKa1=1.1×10-7Ka2=1.3×10-13H2CO3Ka1=4.5×10-7Ka2=4.7×10-11HClOKa=4.0×10-8按要求回答下列问题:(1)HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为
。
答案:HCOOH>H2CO3>H2S>HClO
答案:①②④(3)运用上述电离常数及物质的特性判断下列化学方程式不正确的是
(填序号)。
1.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目酸
c(H+)pH中和碱的能力与活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率盐酸大小相同相同大醋酸溶液小大小考点三
强酸(碱)与弱酸(碱)的比较(2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较
比较项目酸
c(H+)c(酸)中和碱的能力与足量活泼金属反应产生H2的量开始与金属反应的速率盐酸相同小小少相同醋酸溶液大大多2.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多(2)相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多
1.相同温度下,关于盐酸和醋酸两种溶液的比较,下列说法正确的是(
)A.pH相等的两溶液中:c(CH3COO-)=c(Cl-)B.分别中和pH相等、体积相等的两溶液,所需NaOH的物质的量相同C.相同浓度的两溶液,分别与金属镁反应,反应速率相同D.相同浓度的两溶液,分别与NaOH固体反应后呈中性的溶液中(忽略溶液体积变化):c(CH3COO-)=c(Cl-)解析:A
在盐酸中存在电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),可推得c(Cl-)=c(H+)-c(OH-),同理在醋酸溶液中存在:c(CH3COO-)=c(H+)-c(OH-),由于两者pH相等,即c(H+)-c(OH-)相同,故c(Cl-)=c(CH3COO-),A项正确;由于盐酸为强酸,在水溶液中完全电离,醋酸为弱酸,在水溶液中部分电离,故pH相等、体积相等的两溶液,n(CH3COOH)>n(HCl),故醋酸溶液所需NaOH的物质的量较大,B项错误;相同浓度的两溶液中醋酸溶液的c(H+)小于盐酸的c(H+),故与金属镁反应,反应速率不同,C项错误;当醋酸恰好与NaOH反应时,CH3COO-水解使溶液呈碱性,则中性溶液为CH3COOH和CH3COONa,则c(CH3COO-)<c(Cl-),D项错误。2.关于pH相同的醋酸和盐酸,下列叙述不正确的是(
)A.取等体积的醋酸和盐酸分别稀释至原溶液的m倍和n倍,结果两溶液的pH仍然相同,则m>nB.取等体积的两种酸溶液分别与完全一样的足量锌粒反应,开始时反应速率盐酸大于醋酸C.取等体积的两种酸溶液分别中和NaOH溶液,醋酸消耗NaOH的物质的量比盐酸多D.两种酸溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-)解析:B
A项,由于弱酸溶液中存在电离平衡,故稀释相同倍数时,弱酸的pH变化小,现pH变化相等,则弱酸稀释的倍数大,正确;B项,由于两者的pH相同,故开始时反应速率相等,不正确;C项,pH相同的情况下,醋酸的浓度远大于盐酸,故等体积时醋酸消耗的氢氧化钠多,正确;D项,根据电离关系可知,正确。3.已知常温时HClO的Ka=3.0×10-8,HF的Ka=3.5×10-4,现将pH和体积都相同的次氯酸和氢氟酸溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示,下列叙述正确的是(
)A.曲线Ⅱ为氢氟酸稀释时pH变化曲线B.取a点的两种酸溶液,中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,消耗氢氟酸的体积较小C.b点溶液中水的电离程度比c点溶液中水的电离程度小
4.电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。常温下,将相同体积的盐酸和氨水分别加水稀释,溶液的电导率随加入水的体积V(H2O)变化的曲线如图所示,下列说法正确的是(
)A.曲线Ⅰ表示盐酸加水稀释过程中溶液电导率的变化B.a、b、c三点溶液的pH:a>b>c
02突破·关键能力
A.甘氨酸具有两性B.曲线c代表NH2CH2COO-
电离常数的相关计算
B.M点,c(Cl-)+c(OH-)+c(R-)=2c(H2R+)+c(Na+)+c(H+)D.P点,c(Na+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
1.关于电离平衡常数的计算(以弱酸HX为例)
起始/(mol·L-1)
c(HX)
0
0平衡/(mol·L-1)
c(HX)-c(H+)c(H+)
c(H+)
(1)已知c(HX)和c(H+),求电离平衡常数
2.分布系数图像中K的计算分布曲线指以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(以草酸H2C2O4为例)
1.已知室温时,0.1mol·L-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述错误的是(
)A.该溶液的pH=4B.升高温度,溶液的pH增大C.此酸的电离平衡常数约为1×10-7D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
2.已知常温下二元弱酸H2A溶液中,H2A、HA-、A2-的分布分数(δ)随pH变化如图所示
A.曲线x代表H2A,曲线z代表A2-C.n点对应的溶液中水电离出的c(H+)=10-12.7mol·L-1D.将浓度均为0.05mol·L-1的NaHA溶液与Na2A溶液等体积混合后,所得溶液pH>4.3
3.常温下,向20mL0.2mol·L-1H2X溶液中滴加0.2mol·L-1NaOH溶液,溶液中各微粒的物质的量分数随pH的变化如图所示,以下说法不正确的是(
)A.由图可推测,H2X为弱酸C.水的电离程度:a点与b点大致相等
03形成·学科素养
某离子化合物MCl(s)在水中溶解并发生电离,该过程的微观示意图如图。已知NA为阿伏加德罗常数的值。下列相关说法正确的是(
)A.1molMCl中含有NA对共用电子对B.MCl为弱电解质,在水中仅部分电离C.M+和Cl-均与水分子中的氧原子结合形成水合离子D.MCl在水作用下的溶解和电离过程是物理变化解析:D
MCl为离子化合物,通过阴、阳离子之间的静电作用形成化学键,不存在共用电子对,A错误;MCl为离子化合物,故MCl为强电解质,在水中完全电离,B错误;M+带正电荷,与水分子中的显负电性的氧原子结合形成水合离子,Cl-带负电荷,与水分子中显正电性的氢原子结合形成水合离子,C错误;MCl在水作用下的溶解和电离过程中没有新物质生成,是物理变化,D正确。
在两个密闭的锥形瓶中,0.05g形状相同的镁条(过量)分别与2mL2mol·L-1的盐酸和醋酸反应,测得容器内压强随时间的变化曲线如图。下列说法正确的是(
)A.①代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线B.任意相同时间段内,盐酸与Mg反应的化学反应速率均快于醋酸与Mg反应的化学反应速率C.反应中醋酸的电离被促进,两种溶液最终产生的氢气总量基本相等D.1mol·L-1NaOH溶液完全中和上述两种酸溶液,盐酸消耗NaOH溶液的体积更大解析:C
盐酸为一元强酸,醋酸为一元弱酸,则2
mL
2
mol·L-1的盐酸和醋酸中,盐酸中c(H+)大,与镁条反应的速率大,相同时间内产生的氢气多,容器内压强大,反应速率快,反应先结束,故②代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线,A错误;可以通过曲线的斜率比较二者的反应速率,从图像可以看出,100
s后,醋酸与镁条的反应速率更大,此时盐酸与镁条的反应已接近结束,c(H+)较小,反应速率小,B错误;由于盐酸和醋酸的浓度和体积均相同,则二者物质的量相同,故反应结束时,产生的氢气总量基本相等,C正确;由于盐酸和醋酸的物质的量相同,故用1
mol·L-1
NaOH溶液完全中和上述两种酸溶液时,盐酸与醋酸消耗NaOH溶液的体积相等,D错误。04体现·核心价值
C.NH3>N2H4>CH3COO-
2.(2022·海南高考)NaClO溶液具有漂白能力,已知25℃时,Ka(HClO)=4.0×10-8。下列关于NaClO溶液说法不正确的是(
)A.0.01mol·L-1溶液中,c(ClO-)<0.01mol·L-1B.长期露置在空气中,释放Cl2,漂白能力减弱D.25℃,pH=7.0的NaClO和HClO的混合溶液中,c(HClO)>c(ClO-)=c(Na+)
3.(2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是(
)
溶液Ⅰ
膜
溶液ⅡA.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
4.(2021·浙江6月选考)某同学拟用pH计测定溶液pH以探究某酸HR是否为弱电解质。下列说法正确的是(
)A.25℃时,若测得0.01mol·L-1NaR溶液pH=7,则HR是弱酸B.25℃时,若测得0.01mol·L-1HR溶液pH>2且pH<7,则HR是弱酸C.25℃时,若测得HR溶液pH=a,取该溶液10.0mL,加蒸馏水稀释至100.0mL,测得pH=b,b-a<1,则HR是弱酸D.25℃时,若测得NaR溶液pH=a,取该溶液10.0mL,升温至50℃,测得pH=b,a>b,则HR是弱酸解析:B
25
℃时,若测得0.01
mol·L-1
NaR溶液pH=7,可知NaR为强酸强碱盐,则HR为强酸,A错误;25
℃时,若测得0.01
mol·L-1HR溶液pH>2且pH<7,可知溶液中c(H+)<0.01
mol·L-1,所以HR未完全电离,HR为弱酸,B正确;假设HR为强酸,取pH=6的该溶液10.0
mL,加蒸馏水稀释至100.0
mL测得此时溶液pH<7,C错误;假设HR为强酸,则NaR为强酸强碱盐,溶液呈中性,升温至50
℃,促进水的电离,水的离子积常数增大,pH减小,D错误。05评价·核心素养
一、选择题:本题包括11个小题,每小题仅有1个选项符合题意。1.常温下,下列实验事实能证明醋酸是一元酸的是(
)A.0.1mol·L-1醋酸溶液pH=3B.向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红C.完全中和25mL0.1mol·L-1醋酸溶液需要25mL0.1mol·L-1NaOH溶液D.等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于盐酸解析:C
0.1
mol·L-1醋酸溶液pH=3只能说明醋酸的一级电离不完全,不能说明其为几元酸,A不符合题意;向醋酸钠溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红,水解呈碱性,只能说明醋酸为弱酸,不能说明其为几元酸,B不符合题意;完全中和25
mL
0.1
mol·L-1醋酸溶液需要25
mL
0.1
mol·L-1
NaOH溶液,说明醋酸和NaOH按物质的量1∶1混合恰好完全反应,说明醋酸为一元酸,C符合题意;等物质的量浓度时,醋酸溶液的导电性弱于盐酸,只能说明醋酸为弱酸,不能说明其为几元酸,D不符合题意。
A.加入少量NaOH固体,平衡正向移动B.加水,平衡逆向移动C.滴加少量0.1mol·L-1HCl溶液,溶液中c(H+)减小D.加入少量NaCN固体,平衡正向移动解析:A
加入NaOH固体,NaOH和H+反应而使溶液中c(H+)减小,从而促进HCN电离,则平衡正向移动,A正确;加水稀释促进弱电解质的电离,所以平衡正向移动,B错误;加入少量相同浓度的HCl溶液,HCl是强电解质,完全电离,导致溶液中c(H+)增大,C错误;加入少量NaCN固体,导致溶液中c(CN-)增大,平衡逆向移动,D错误。3.溴甲基蓝(用HBb表示)指示剂是一元弱酸,HBb为黄色,Bb-为蓝色。下列叙述正确的是(
)A.0.01mol·L-1HBb溶液的pH=2B.HBb溶液的pH随温度升高而减小C.向NaOH溶液中滴加HBb指示剂,溶液显黄色D.0.01mol·L-1NaBb溶液中,c(H+)+c(Na+)=c(Bb-)+c(HBb)解析:B
由于HBb为弱酸,0.01
mol·L-1
HBb溶液中氢离子浓度小于0.01
mol·L-1,故溶液的pH>2,A错误;升温促进电离,HBb溶液的pH随温度升高而减小,B正确;向NaOH溶液中滴加HBb指示剂,溶液含有Bb-为蓝色,C错误;0.01
mol·L-1
NaBb溶液中,存在物料守恒c(Na+)=c(Bb-)+c(HBb),D错误。4.相同温度下,根据下列三种酸的电离常数,以下说法正确的是(
)酸HXHYHZ电离常数Ka9×10-79×10-61×10-2A.三种酸的强弱关系:HX>HY>HZC.相同温度下,0.1mol·L-1的NaX、NaY、NaZ溶液,NaZ溶液pH最大D.相同温度下,1mol·L-1HX溶液的电离常数大于0.1mol·L-1HX溶液的电离常数解析:B
表中电离常数大小关系:HZ>HY>HX,所以三种酸的酸性强弱为HZ>HY>HX,A、C不正确;电离常数只与温度有关,与溶液浓度无关,D不正确。5.醋酸为一元弱酸,25℃时,其电离常数Ka=1.75×10-5。下列说法错误的是(
)A.0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH在2~3范围内B.CH3COONa溶液中,c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-)D.等体积的0.1mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1CH3COOH溶液混合后,溶液pH>7,且c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
6.室温下,向10mLpH=3的CH3COOH溶液中加入下列物质,对所得溶液的分析正确的是(
)加入的物质对所得溶液的分析A90mLH2O由水电离出的c(H+)=10-10mol·L-1B0.1molCH3COONa固体c(OH-)比原CH3COOH溶液中的大C10mLpH=1的H2SO4溶液CH3COOH的电离程度不变D10mLpH=11的NaOH溶液c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)解析:B
向10
mL
pH=3的CH3COOH溶液中加入90
mL
H2O,醋酸的电离平衡正向移动,则c(H+)>10-4
mol·L-1,故由水电离出的c(H+)<10-10
mol·L-1,A错误;向10
mL
pH=3的CH3COOH溶液中加入0.1
mol
CH3COONa固体,醋酸根离子浓度增大,酸的电离平衡逆向移动,c(H+)减小,故c(OH-)比原CH3COOH溶液中的大,B正确;向10
mL
pH=3的CH3COOH溶液中加入10
mL
pH=1
的H2SO4溶液,氢离子浓度增大,抑制醋酸的电离,CH3COOH的电离程度减小,C错误;向10
mL
pH=3的CH3COOH溶液中加入10
mL
pH=11的NaOH溶液,醋酸过量,所得溶液呈酸性,故c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),D错误。
7.二甲胺[(CH3)2NH]可用作橡胶硫化促进剂,是一元弱碱,在水中的电离与氨相似,可与盐酸反应生成(CH3)2NH2Cl。下列说法错误的是(
)A.常温下,0.001mol·L-1二甲胺溶液的pH=11B.向二甲胺溶液中加入NaOH固体会抑制二甲胺的电离
8.根据下表提供的数据,判断下列离子方程式或化学方程式正确的是(
)化学式电离常数HClOKa=3×10-8H2CO3Ka1=4×10-7
Ka2=6×10-11
A.ROH为强碱,MOH是弱碱B.稀释104倍后对应两溶液中水的电离程度:a<bC.0.10mol·L-1的RCl溶液中存在:c(Cl-
)=c(R+)+c(ROH)
10.利用电导法测定某浓度醋酸电离的ΔH。Ka随温度变化曲线如图所示。已知整个电离过程包括氢键断裂、醋酸分子解离、离子水合。下列有关说法中不正确的是(
)A.理论上ΔH=0时,Ka最大B.25℃时,c(CH3COOH)最大C.电离的热效应较小是因为分子解离吸收的能量与离子水合放出的能量相当D.CH3COOH溶液中存在氢键是ΔH随温度升高而减小的主要原因解析:B
理论上ΔH=0时,电离程度最大,H+和CH3COO-浓度最大,Ka最大,A项正确;25
℃时,Ka最大,电离程度最大,平衡时醋酸分子的浓度最小,B项错误;分子解离吸收的能量与离子水合放出的能量相当时,即拆开化学键吸收的能量与水合放出的能量相当,电离的热效应较小,C项正确;拆开氢键需要吸收能量,但随温度的升高,氢键的作用越来越小,CH3COOH溶液中存在氢键是ΔH随温度升高而减小的主要原因,D项正确。11.常温下向20mL均为0.1mol·L-1的HCl、CH3COOH混合液中滴加0.1mol·L-1的氨水,测得混合液的导电能力与加入的氨水溶液的体积(V)关系如图所示,下列说法错误的是(
)B.b→d过程溶液中水的电离程度:先增大后减小D.c点溶液呈中性
二、非选择题:本题包括3个小题。12.磷能形成多种含氧酸。
①写出H3PO2溶液与足量NaOH溶液反应后形成的正盐的化学式:
,该正盐溶液中各离子浓度由大到小的顺序为
。
②若25℃时,K(H3PO2)=1×10-2,则0.02mol·L-1的H3PO2溶液的pH=
。
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸,25℃时亚磷酸的电离常数为Ka1=1×10-2、Ka2=2.6×10-7。①试从电离平衡移动的角度解释Ka1、Ka2数据的差异
。
②NaH2PO3溶液显
性(填“酸”“碱”或“中”)。
答案:①H3PO3第一步电离出的H+对第二步电离起到抑制作用
②酸(3)25℃时,HF的电离常数为Ka=3.6×10-4;H3PO4的电离常数为Ka1=7.5×10-3,Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.4×10-13。足量NaF溶液和H3PO4溶液反应的离子方程式为
。
(4)相同温度下,等物质的量浓度的上述三种磷的含氧酸中。c(H+)由大到小的顺序为
(用酸的分子式表示)。
解析:H3PO4的第一步电离常数为Ka1=7.5×10-3;亚磷酸是二元酸,第一步电离常数为Ka1=1×10-2;次磷酸的电离平衡常数是Ka(H3PO2)=1×10-2,所以酸性:亚磷酸>次磷酸>磷酸;所以相同温度下,等物质的量浓度的三种磷的含氧酸中,c(H+)由大到小的顺序为H3PO3>H3PO2
>H3PO4。答案:H3PO3>H3PO2
>H3PO413.食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。(1)某小组研究25℃下HAc电离平衡的影响因素。[提出假设]
稀释HAc溶液或改变Ac-浓度,HAc电离平衡会发生移动。[设计方案并完成实验]
用浓度均为0.1mol·L-1的HAc和NaAc溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定pH,记录数据。①根据表中信息,补充数据:a=
,b=
。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释HAc溶液,电离平衡
(填“正”或“逆”)向移动;结合表中数据,给出判断理由:
。
③由实验Ⅱ~Ⅷ可知,增大Ac-浓度,HAc电离平衡逆向移动。[实验结论]
假设成立。
对比数据发现,实验Ⅷ中pH=4.65与资料数据Ka=10-4.76存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。①移取20.00mLHAc溶液,加入2滴酚酞溶液,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定至终点,消耗体积为22.08mL,则该HAc溶液的浓度为
mol·L-1。画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点。
②用上述HAc溶液和0.1000mol·L-1NaOH溶液,配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。解析:NaOH
与HAc以物质的量为1∶1反应,则c(HAc)·V(HAc)=c(NaOH)·V(NaOH),c(HAc)=0.100
0
mol·L-1×22.08
mL÷20.00
mL=0.110
4
mol·L-1。NaOH与HAc完全反应时,生成强碱弱酸盐(NaAc),滴定终点时,溶液显碱性,所以加入22.08
mL
NaOH溶液时,对应的滴定终点溶液的pH>7。答案:0.1104(3)小组进一步提出:如果只有浓度均约为0.1mol·L-1的HAc和NaOH溶液,如何准确测定HAc的Ka?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。Ⅰ移取20.00mLHAc溶液,用NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液V1mLⅡ
,测得溶液的pH为4.76
[实验总结]
得到的结果与资料数据相符,方案可行。
14.已知:酸电离平衡常数KaH2C2O4Ka1=5.9×10-2Ka2=6.4×10-5HF未知H2CO3Ka1=4.2×10-7Ka2=5.6×10-11H3BO35.8×10-10①甲同学取一定体积的HF溶液,滴入2滴紫色石蕊试液,显红色,再加入NaF固体观察到的现象是
,则证明HF为弱酸。
②乙同学取10mL未知浓度的HF溶液,测其pH为a,然后用蒸馏水稀释至1000mL。再测其pH为b,若要认为HF为弱酸,则a、b应满足的关系是b<
(用含a的代数式表示)。
③丙同学用pH试纸测得室温下0.10mol·L-1的HF溶液的pH为2,则测定HF为弱酸,由丙同学的实验数据可得室温下HF的电离平衡常数约为
。
(1)为了证明HF是弱酸,甲、乙、丙三位同学分别设计以下实验进行探究。
答案:①红色变浅
②a+2
③1.1×10-3(2)25℃时,调节2.0×10-3mol·L-1氢氟酸水溶液的pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系如图所示。请结合图中信息回答下列问题:HF电离平衡常数的表达式:Ka=
。室温下,向HF溶液中滴加NaOH溶液至pH=3.4时,c(F-)∶c(HF)=
。HF的电离常数值为
。
感谢您的观看!第二节水的电离和溶液的酸碱性
1.认识水的电离,了解水的离子积常数,认识溶液的酸碱性及pH,掌握检测溶液pH的方法。2.能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液的pH,能调控溶液的酸、碱性。能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。目录CONTENTS1.夯实·必备知识2.突破·关键能力3.形成·学科素养4.体现·核心价值5.评价·核心素养01夯实·必备知识
考点一
水的电离
1.水的电离方程式
(2)25℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=
1×10-7mol·L-1
;任何水溶液中,由水电离出的c(H+)与c(OH-)都相等。
1×10-7mol·L-1
2.水的离子积常数(1)常温下:Kw=c(H+)·c(OH-)=
1×10-14
。(2)影响因素:只与
温度
有关,升高温度,Kw
增大
。(3)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质溶液。(4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。1×10-14
温度
增大
体系变化条件
移动方向Kw电离程度c(OH-)c(H+)加HCl
逆
不变
减小
减小
增大
加NaOH
逆
不变
减小
增大
减小
加可水解的盐Na2CO3
正
不变
增大
增大
减小
NH4Cl
正
不变
增大
减小
增大
温度升温
正
增大
增大
增大
增大
降温
逆
减小
减小
减小
减小
其他:如加入Na
正
不变
增大
增大
减小
逆
不变
减小
减小
增大
逆
不变
减小
增大
减小
正
不变
增大
增大
减小
正
不变
增大
减小
增大
正
增大
增大
增大
增大
逆
减小
减小
减小
减小
正
不变
增大
增大
减小
3.影响水电离平衡的因素
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变。(
)答案:×
(2)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同。(
)答案:×
(3)25℃与60℃时,水的pH相等。(
)答案:×
(5)室温下,0.1mol·L-1的HCl溶液与0.1mol·L-1的NaOH溶液中水的电离程度不同。(
)答案:×(4)25℃时NH4Cl溶液的Kw小于100℃时NaCl溶液的Kw。(
)答案:√
A.向水中滴入少量稀盐酸,平衡逆向移动,Kw减小B.将水加热,Kw增大,pH减小C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c(H+)降低D.向水中加入少量固体硫酸钠,c(H+)=10-7mol·L-1,Kw不变解析:B
A项,温度不变,Kw应不变,错误;C项,平衡应正向移动,错误;D项,由于没有指明温度,c(H+)不一定等于10-7
mol·L-1,错误。3.水的电离平衡曲线如图所示,回答下列问题。(1)图中A、B、C、D、E五点Kw间的关系:
。
答案:B>C>A=E=D
(2)在水中加少量酸,可实现A点向
点移动。
答案:D
(3)ABE形成的区域中的点都呈现
性。
答案:碱(4)若在B点温度下,pH=2的硫酸溶液中,c水(H+)=
mol·L-1。
答案:1×10-104.室温下,计算下列溶液中水电离出的c水(H+)。(1)0.01mol·L-1的盐酸中,c水(H+)=
。
答案:1×10-12mol·L-1
(2)pH=4的亚硫酸溶液中,c水(H+)=
。
答案:1×10-10mol·L-1
(3)pH=10的KOH溶液中,c水(H+)=
。
答案:1×10-10mol·L-1
(4)pH=4的NH4Cl溶液中,c水(H+)=
。
答案:1×10-4mol·L-1(5)pH=10的CH3COONa溶液中,c水(H+)=
。
答案:1×10-4mol·L-1
溶液中c水(H+)或c水(OH-)的计算及应用(以室温为例)(1)酸、碱抑制水的电离,酸溶液中求c(OH-),即c水(H+)=
c水(OH-)=c(OH-),碱溶液中求c(H+),即c水(OH-)=
c水(H+)=c(H+)。(2)水解的盐促进水的电离,故c水(H+)等于显性离子的浓度。(3)酸式盐溶液酸式酸根离子以电离为主:c水(H+)=c水(OH-)=c(OH-)。酸式酸根离子以水解为主:c水(H+)=c水(OH-)=c(OH-)。
1.溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。(1)c(H+)
>
c(OH-),溶液呈酸性,常温下pH
<
7。(2)c(H+)
=
c(OH-),溶液呈中性,常温下pH
=
7。(3)c(H+)
<
c(OH-),溶液呈碱性,常温下pH
>
7。>
<
=
=
<
>
考点二
溶液的酸碱性和pH2.pH及其测量(1)定义式:pH=-lgc(H+)。(2)测量方法①酸碱指示剂法:该法只能测其pH的大致范围,常见指示剂变色范围如表:指示剂变色范围的pH石蕊<5.0红色5.0~8.0紫色>8.0蓝色甲基橙<3.1红色3.1~4.4橙色>4.4黄色酚酞<8.2无色8.2~10.0浅红色>10.0红色②pH试纸法:把小片试纸放在一洁净的玻璃片或表面皿上,用
玻璃棒
蘸取待测溶液点在干燥的pH试纸的中央,试纸变色后,与
标准比色卡
对照即可确定溶液的pH。③pH计测量法。玻璃棒
标准比色卡
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)某溶液的pH=7,该溶液一定显中性。(
)答案:×
(2)用湿润的pH试纸测稀碱液的pH,测定值偏大。(
)答案:×
(3)用广泛pH试纸测得0.10mol·L-1NH4Cl溶液的pH=5.2。(
)答案:×
(4)用pH试纸测定氯水的pH为3。(
)答案:×
(5)一定温度下,pH=a的氨水,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1。(
)答案:×2.常温下,两种溶液混合后酸碱性的判断(在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”)。(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合。(
)答案:中性
(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合。(
)答案:碱性
(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合。(
)答案:酸性
(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合。(
)答案:中性(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合。(
)答案:酸性
(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合。(
)答案:碱性
(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合。(
)答案:酸性
(8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等体积混合。(
)答案:碱性3.计算25℃时下列溶液的pH(忽略溶液混合时体积的变化)。(1)0.005mol·L-1的H2SO4溶液的pH=
。
解析:c(H2SO4)=0.005
mol·L-1,c(H+)=2×c(H2SO4)=0.01
mol·L-1,pH=2。答案:2
(2)0.001mol·L-1的NaOH溶液的pH=
。
答案:11
(3)pH=2的盐酸加水稀释到1000倍,溶液的pH=
。
解析:pH=2的盐酸加水稀释到1
000倍,所得溶液的pH=5。答案:5
(4)将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH=
。
答案:9.7
(5)常温下,将0.1mol·L-1氢氧化钠溶液与0.06mol·L-1硫酸溶液等体积混合,溶液的pH=
。
答案:24.按要求计算下列各题(常温下,忽略溶液混合时体积的变化)。(1)25℃时,pH=3的硝酸和pH=12的氢氧化钡溶液按照体积比为9∶1混合,混合溶液的pH=
。
答案:10
(2)在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是
。
答案:1∶4
答案:10
溶液pH计算的一般思维模型考点三
酸碱中和滴定
1.实验原理用已知浓度的酸(或碱)滴定未知浓度的碱(或酸),根据中和反应的等量关系来测定酸(或碱)的浓度。(1)仪器:
酸滴定管(如图1)、
碱式滴定管(如图2)、滴定管夹、铁架台、
锥形瓶
、烧杯。酸式碱式
锥形瓶
2.实验用品(2)试剂:标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。(3)滴定管的使用试剂性质滴定管原因
酸性、氧化性
酸式
滴定管氧化性物质易腐蚀橡胶管
碱性
碱式
滴定管碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开酸式
碱式
3.实验操作(以标准盐酸溶液滴定待测NaOH溶液为例)(1)滴定前的准备(2)滴定操作(3)终点判断若
滴入最后半滴标准液,溶液由红色变为无色,且在半分钟内不变色
,视为滴定终点并记录标准液的体积。滴入最后半滴标准液,溶液由红色变为无色,且在半分钟内不变色
1.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考如图,从下表中选出正确的指示剂和仪器(
)选项锥形瓶中溶液滴定管中溶液选用指示剂选用滴定管A碱酸石蕊乙B酸碱酚酞甲C碱酸甲基橙乙D酸碱酚酞乙解析:D
解答本题的关键:①明确酸、碱式滴定管使用时的注意事项;②明确指示剂的变色范围。酸式滴定管不能盛装碱性溶液,而碱式滴定管不能盛装酸性溶液,指示剂应选择颜色变化明显的酚酞或甲基橙,不能选用石蕊,另外还要注意在酸碱中和滴定中,无论是标准液滴定待测液,还是待测液滴定标准液,只要操作正确,都能得到正确的结果。2.滴定终点的规范描述(1)用amol·L-1的HCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞作指示剂,达到滴定终点的现象是
;若用甲基橙作指示剂,滴定终点的现象是
。
答案:当滴入最后半滴标准液,溶液由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色
当滴入最后半滴标准液,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复黄色(2)用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,是否需要选用指示剂?
(填“是”或“否”),达到滴定终点的现象是
。
答案:否
当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液,溶液由无色变为浅紫红色,且半分钟内不褪色(3)用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再用KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+,滴定Ti3+时发生反应的离子方程式为
,达到滴定终点的现象是
。
3.以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例,分析实验误差(填“偏低”“偏高”或“无影响”):步骤操作c(NaOH)洗涤未用标准溶液润洗酸式滴定管锥形瓶用待测溶液润洗未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管锥形瓶洗净后瓶内还残留少量蒸馏水取液取碱液的滴定管尖嘴部分有气泡且取液结束前气泡消失滴定滴定完毕后立即读数,半分钟后颜色又变红滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失滴定过程中振荡时有液滴溅出滴定过程中,向锥形瓶内加少量蒸馏水读数滴定前仰视读数或滴定后俯视读数滴定前俯视读数或滴定后仰视读数偏高偏高偏低无影响偏低偏低偏高偏低无影响偏低偏高
关于量器读数的误差分析(1)平视读数(如图1):实验室中用量筒或滴定管量取一定体积的液体,读取液体体积时,视线应与凹液面最低点保持水平,视线与刻度的交点即为读数(即凹液面定视线,视线定读数)。(2)俯视读数(如图2):当用量筒测量液体的体积时,由于视线向下倾斜,寻找切点的位置在凹液面的上侧,读数高于正确的刻度线位置,即读数偏大。(3)仰视读数(如图3):当用滴定管量取一定量液体的体积时,由于视线向上倾斜,寻找切点的位置在液面的下侧,读数低于正确的刻度线位置,因滴定管刻度标法与量筒不同,这样仰视读数偏大。02突破·关键能力
酸碱中和滴定的拓展应用(2020·江苏高考)次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。(1)NaClO溶液可由低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中而制得。制备NaClO的离子方程式为
;用于环境杀菌消毒的NaClO溶液须稀释并及时使用,若在空气中暴露时间过长且见光,将会导致消毒作用减弱,其原因是
。
解析:Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O。HClO的酸性弱于H2CO3,则NaClO溶液露置于空气中,与空气中CO2反应产生HClO,HClO见光易分解,故会导致消毒作用减弱。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
准确称取1.1200g样品,用容量瓶配成250.0mL溶液;取25.00mL上述溶液于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5min;用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色,加入淀粉指示剂,继续滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
②若在检测中加入稀硫酸的量过少,将导致样品的有效氯测定值
(填“偏高”或“偏低”)。
②偏低
1.原理:以氧化剂(或还原剂)为滴定剂,直接滴定一些具有还原性(或氧化性)的物质。2.试剂常用于滴定的氧化剂酸性KMnO4溶液、K2Cr2O7溶液等常用于滴定的还原剂亚铁盐、草酸、维生素C等氧化还原指示剂①自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点为溶液由无色变为浅红色②专用指示剂,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘变蓝3.实例(1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液原理指示剂酸性KMnO4溶液本身呈紫色,不用另外选择指示剂终点判断当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后,溶液由无色变浅红色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点(2)Na2S2O3溶液滴定碘液原理指示剂用淀粉溶液作指示剂终点判断当滴入最后半滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色,说明到达滴定终点
答案:酸式
当滴入最后半滴标准液,锥形瓶内溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色
90.50%2.测定亚硝酰硫酸NOSO4H的纯度:准确称取1.500g产品放入250mL的碘量瓶中,加入0.1000mol·L-1、60.00mL的KMnO4标准溶液和10.00mL25%H2SO4溶液,然后摇匀。用0.2500mol·L-1草酸钠标准溶液滴定,消耗草酸钠溶液的体积为20.0mL。
达到滴定终点时的现象为
,亚硝酰硫酸的纯度为
(精确到0.1%)。
答案:当滴入最后半滴草酸钠标准溶液,溶液恰好由紫红色变为无色,且半分钟内不恢复
84.7%3.“消洗灵”是具有消毒、杀菌、漂白和洗涤等综合功效的固体粉末,消毒原理与“84消毒液”相似,化学组成可以表示为Na10P3O13Cl·5H2O(磷酸三钠次氯酸钠)。实验室利用氯气与Na3PO4、Na2HPO4的混合液反应,制得Na10P3O13Cl·5H2O粗品。已知:Na10P3O13Cl·5H2O的摩尔质量为656.5g·mol-1,产品纯度测定操作如下:(1)取ag待测试样溶于蒸馏水配成250mL溶液。
03形成·学科素养1.人体内的液体由水及溶解在水中的无机盐、有机化合物一起构成,统称体液。保持体液容量、分布和组成的动态平衡,是保证细胞正常代谢、维持各种器官生理功能的必需条件。
A.当强酸性物质进入体液后,上述平衡向左移动,以维持体液pH的相对稳定B.当强碱性物质进入体液后,上述平衡向右移动,以维持体液pH的相对稳定C.若静脉滴注大量生理盐水,则体液的pH减小D.进行呼吸活动时,如果CO2进入血液,会使体液的pH减小解析:C
若静脉滴注大量生理盐水,则血液被稀释,平衡虽然正向移动,但根据勒夏特列原理,c(H+)减小,c(OH-)增大,故体液的pH增大。2.亚硝酸钠(NaNO2)是一种无色、无味晶体,具有防腐和抗氧化作用,常用作食品添加剂。已知:HNO2是一种弱酸,酸性比醋酸略强,性质不稳定,易分解生成NO和NO2;能被常见强氧化剂氧化;但在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把I-氧化成I2。为了测定某样品中NaNO2的含量,某同学进行如下实验:①称取样品ag,加水溶解,配制成100mL溶液;②取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.0200mol·L-1KMnO4标准溶液(酸性)进行滴定,滴定结束后消耗KMnO4溶液VmL。(1)上述实验①所需玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、量筒之外还有
。
解析:上述实验①是配制一定物质的量浓度的溶液,所需玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、量筒之外还有烧杯、100
mL容量瓶。答案:烧杯、100mL容量瓶
(2)在进行滴定操作时,KMnO4溶液盛装在
(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。当滴入最后半滴溶液,
时到达滴定终点。
解析:在进行滴定操作时,因酸性KMnO4溶液具有强氧化性,会腐蚀橡皮管,所以应盛装在酸式滴定管内;当滴入最后半滴溶液,锥形瓶中无色溶液变成浅紫(红)色,且半分钟内不褪色,到达滴定终点。答案:酸式
锥形瓶中无色溶液变成浅紫(红)色,且半分钟内不褪色(3)滴定过程中发生反应的离子方程式是
;测得该样品中NaNO2的质量分数为
。
(4)若滴定过程中刚出现颜色变化就停止滴定,则测定结果
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
解析:若滴定过程中刚出现颜色变化就停止滴定,则KMnO4的用量偏小,测定结果偏小。答案:偏小04体现·核心价值1.(2021·广东高考)测定浓硫酸试剂中H2SO4含量的主要操作包括:①量取一定量的浓硫酸,稀释;②转移定容得待测液;③移取20.00mL待测液,用0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定。上述操作中,不需要用到的仪器为(
)解析:B
该实验操作中涉及溶液的配制,需要用到容量瓶;移取待测液,用0.100
0
mol·L-1
NaOH溶液滴定,需要用到锥形瓶和碱式滴定管,不需要用到分液漏斗。2.(2022·山东高考)实验室用基准Na2CO3配制标准溶液并标定盐酸浓度,应选甲基橙为指示剂,并以盐酸滴定Na2CO3标准溶液。下列说法错误的是(
)A.可用量筒量取25.00mLNa2CO3标准溶液置于锥形瓶中B.应选用配带塑料塞的容量瓶配制Na2CO3标准溶液C.应选用烧杯而非称量纸称量Na2CO3固体D.达到滴定终点时溶液显橙色解析:A
量筒的精确度不高,不可用量筒量取Na2CO3标准溶液,应该用碱式滴定管或移液管量取25.00
mL
Na2CO3标准溶液置于锥形瓶中,A错误。3.(2022·北京高考)25℃时,向20mL浓度均为0.1mol·L-1的盐酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的NaOH溶液(醋酸的Ka=1.8×10-5;用0.1mol·L-1的
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