2018届高考二轮复习鲁科版专题11电解质溶液与离子平衡学案1

2018届高考二轮复习鲁科版专题11电解质溶液与离子平衡学案1

专题十一 电解质溶液与离子平衡 学习目标： 1、了解电解质、强电解质和弱电解质的概念。 2、了解弱电解质在水溶液中的电离平衡、水的电离及离子积常数、盐类水解的原理、影响因素及应用。 3、了解溶液 pH 的定义，能进行溶液 pH 的简单计算。 4、了解水的电离及离子积常数。 5、能正确分析电解质溶液中离子浓度比较。 6、酸碱中和滴定的原理及误差分析。 学习重难点： 1、 电离平衡与水解平衡的原理、影响因素及应用。 2、 电解质溶液中离子浓度比较。 自主学习： 考点一：溶液的酸碱性及 pH 【知识梳理】 1．一个基本不变 相同温度下，不论是纯水还是稀溶液，水的离子积常数不变。应用这一原则时需要注意两个条件：水溶 液必须是稀溶液；温度必须相同。 2．两种测量方法 溶液的 pH 值可以用 pH 试纸测定(精确到整数，且只能在 1～14 的范围内)，也可以用 pH 计(精确到 0.1) 测定。 3．三个重要比较 水溶液可分为酸性溶液、中性溶液和碱性溶液，下表是常温下这三种溶液的比较： 溶液的酸碱性 c(H＋)与 c(OH－)比较 c(H＋)大小 pH 酸性溶液 c(H＋)>c(OH－) c(H＋)>1×10－7 mol·L－1 <7 中性溶液 c(H＋)＝c(OH－) c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1 ＝7 碱性溶液 c(H＋)7 4.pH 使用中的几个误区 (1)pH＝7 的溶液不一定呈中性。只有在常温下 pH＝7 的溶液才呈中性；当在 100 ℃时，水的离子积常数为 1×10－12，此时 pH＝6 的溶液为中性溶液，pH>6 时为碱性溶液，pH<6 时为酸性溶液。 (2)使用 pH 试纸测溶液 pH 时，若先用蒸馏水润湿，测量结果不一定偏小。若先用蒸馏水润湿，相当于将待 测液稀释了，若待测液为碱性溶液，则所测结果偏小；若待测液为酸性溶液，则所测结果偏大；若待测 液为中性溶液，则所测结果没有误差。 5．溶液中的 c(H＋)和水电离出来的 c(H＋)的区别 (1)室温下水电离出的 c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，若某溶液中水电离出的 c(H＋)<1×10－7 mol·L－1，则可判 断该溶液呈酸性或碱性；若某溶液中水电离出的 c(H＋)>1×10－7 mol·L－1，则可判断出该溶液中存在能水 解的盐，从而促进了水的电离。 (2)室温下，溶液中的 c(H＋)>1×10－7 mol·L－1，说明该溶液是酸性溶液或水解呈酸性的盐溶液；溶液中的 c(H＋)<1×10－7 mol·L－1，说明该溶液是碱性溶液或水解呈碱性的盐溶液。 6．pH 和等于 14 的酸碱混合问题的判断 pH 和等于 14 的意义：酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的氢氧根离子的浓度。 (1)已知酸、碱溶液的 pH 之和为 14，则等体积混合时： 强酸、强碱 ――→恰好中和pH＝7 强酸、弱碱 ――→碱过量pH>7 弱酸、强碱 ――→酸过量pH<7 (2)已知酸、碱溶液的 pH 之和为 14，若混合后溶液的 pH 为 7，溶液呈中性，则 强酸、强碱 ―→V 酸∶V 碱＝1∶1 强酸、弱碱 ―→V 酸∶V 碱>1∶1 弱酸、强碱 ―→V 酸∶V 碱<1∶1 (3)强酸、强碱等体积混合后溶液酸、碱性的判断： 7．溶液 pH 计算的一般思维模型 【题组集训】 题组一 走出溶液稀释与混合的误区 1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)常温下，将 pH＝3 的醋酸溶液稀释到原体积的 10 倍后，溶液的 pH＝4(×) (2)常温下 pH 为 2 的盐酸与等体积 pH＝12 的氨水混合后所得溶液呈酸性(×) (3)常温下 pH 为 2 的盐酸由 H2O 电离出的 c(H＋)＝1.0×10－12 mol·L－1(√) (4)同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后，溶液的 pH＝7(×) (5)100 ℃时，将 pH＝2 的盐酸与 pH＝12 的 NaOH 溶液等体积混合，溶液呈中性(×) 【走出误区】 误区一：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。 误区二：不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律 溶液 稀释前溶液 pH 加水稀释到体积 为原来的 10n 倍 稀释后溶液 pH 酸 强酸 pH＝a pH＝a＋n 弱酸 a＜pH＜a＋n 碱 强碱 pH＝b pH＝b－n 弱碱 b－n＜pH＜b 误区三：不能正确掌握混合溶液的定性规律 pH＝n(n＜7)的强酸和 pH＝14－n 的强碱溶液等体积混合，pH＝7；pH＝n(n＜7)的醋酸和 pH＝14－n 的 氢氧化钠溶液等体积混合，混合溶液 pH＜7；pH＝n(n＜7)的盐酸和 pH＝14－n 的氨水溶液等体积混合， 混合溶液 pH＞7。 题组二 一强一弱比较的图像分析 2．相同体积、相同 pH 的 HCl(a)和 CH3COOH(b)，按要求画出图像。 分别与足量的锌粉发生反应。 (1)产生 H2 的体积(V)随时间(t)的变化图像。 (2)产生 H2 的速率 v(H2)随时间(t)的变化图像。 (3)溶液的 pH 随时间(t)的变化图像。 【答案】(1) (2) (3) 3．pH＝2 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下图所示。分别滴加 NaOH 溶液(c＝0.1 mol·L－1)至 pH＝7，消耗 NaOH 溶液的体积为 Vx、Vy，则( ) A．x 为弱酸，VxVy C．y 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ΔpHx＝1，ΔpHy<1，所以 x 为强酸，而 y 为 弱酸。pH＝2 时弱酸 y 的浓度大，滴加 NaOH 至 pH＝7 时需 NaOH 溶液的体积则 y 要比 x 大。 【方法技巧】图像法理解一强一弱的稀释规律 1．相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸 (1)加水稀释相同的倍数，醋酸的 pH 大。 (2)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 (1)加水稀释相同的倍数，盐酸的 pH 大。 (2)加水稀释到相同的 pH，醋酸加入的水多。 题组三 理解换算关系，突破 pH 的计算 4．在 T ℃时，Ba(OH)2 的稀溶液中 c(H＋)＝10－a mol·L－1，c(OH－)＝10－b mol·L－1，已知 a＋b＝12。向该 溶液中逐滴加入 pH＝4 的盐酸，测得混合溶液的部分 pH 如表所示： 序号 氢氧化钡溶 液的体积/mL 盐酸的体 积/mL 溶液的 pH ① 22.00 0.00 8 ② 22.00 18.00 c ③ 22.00 22.00 d 假设溶液混合前后的体积变化可忽略不计，则下列说法不正确的是( ) A．a＝8 B．b＝4 C．c＝9 D．d＝6 【答案】C 【解析】本题考查了 pH 的综合计算和从表中获取关键信息的能力。Ba(OH)2 溶液的 pH＝8，即 a＝8，再根据 a＋b＝12，则 b＝4，c(OH－)＝10－4 mol·L－1。Ba(OH)2 溶液中氢氧根离子的浓度与盐酸的浓度相等，该 温度下 Kw＝10－12，当加入 22.00 mL 盐酸时恰好中和，溶液的 pH＝6，即 d＝6；当加入 18.00 mL 盐酸 时，氢氧化钡过量，c(OH－)＝(10－4×22.00－10－4×18.00)÷(22.00＋18.00)＝10－5 (mol·L－1)，所以 此时 c(H＋)＝10－7 mol·L－1，pH＝7，故 c＝7。 【方法归纳】 室温下，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14，则 pKw＝14。 考点二：溶液中的“两大平衡” 【知识精讲】 电离平衡、水解平衡是溶液中的两大平衡。这两种平衡都遵循勒夏特列原理——当只改变体系的一个条 件时，平衡向能够减弱这种改变的方向移动。 1．对比分析电离平衡和水解平衡 电离平衡及水解平衡均属于化学平衡，均遵循勒夏特列原理，外界条件对两平衡的影响如表所示： 电离平衡(如 CH3COOH 溶液) 水解平衡(如 CH3COONa 溶液) 升高温度 促进电离，离子浓度增大，Ka 增大 促进水解，Kh 增大 加水稀释 促进电离，离子浓度(除 OH－外)减小， Ka 不变 促进水解，离子浓度(除 H＋外) 减小，Kh 不变 加入相应 离子 加入 CH3COONa 固体，抑制电离，Ka 不变 加入 NaOH 固体，抑制水解，Kh 不变 加入反应 离子 加入 NaOH 固体，促进电离，Ka 不变 加入盐酸，促进水解，Kh 不变 Ka、Kh、Kw 的关系 Kw＝Ka·Kh 2.强化记忆弱酸弱碱盐、酸式盐溶液的酸碱性 (1)弱酸弱碱盐双水解，其溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。当 Ka＝Kb 时，溶液显中性，如 CH3COONH4；当 Ka>Kb 时，溶液显酸性，如 HCOONH4；当 Kac(HS－)>c(OH－)>c(H2S) B．Na2C2O4 溶液：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HC2O－ 4 )＋2c(H2C2O4) C．Na2CO3 溶液：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO2－ 3 )＋c(OH－) D．CH3COONa 和 CaCl2 混合溶液：c(Na＋)＋c(Ca2＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＋2c(Cl－) 【答案】B 【解析】A 项，Na2S 溶液中微粒关系为 c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H2S)，错误；B 项，Na2C2O4 溶液中， 由电荷守恒得： c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(C2O2－ 4 )＋c(HC2O－ 4 )＋c(OH－)① 由物料守恒得：c(Na＋)＝2c(C2O2－ 4 )＋2c(HC2O－ 4 )＋2c(H2C2O4)② 由①－②得：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HC2O－ 4 )＋2c(H2C2O4)，正确； C 项，Na2CO3 溶液中，由电荷守恒得：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO2－ 3 )＋c(HCO－ 3 )＋c(OH－)，错误； D 项，CH3COONa 和 CaCl2 混合溶液中存在：c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)① 2c(Ca2＋)＝c(Cl－)② ①＋②得：c(Na＋)＋2c(Ca2＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＋c(Cl－)，错误。 2．25 ℃时，下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系不正确的是( ) A．0.1 mol·L－1 CH3COONa 溶液与 0.1 mol·L－1 HCl 溶液等体积混合： c(Na＋)＝c(Cl－)＞c(CH3COO－)＞c(OH－) B．0.1 mol·L－1 NH4Cl 溶液与 0.1 mol·L－1 氨水等体积混合(pH＞7)： c(NH3·H2O)＞c(NH＋ 4 )＞c(Cl－)＞c(OH－) C．0.1 mol·L－1 Na2CO3 溶液与 0.1 mol·L－1 NaHCO3 溶液等体积混合： 2 3 c(Na＋)＝c(CO2－ 3 )＋c(HCO－ 3 )＋c(H2CO3) D．0.1 mol·L－1 Na2C2O4 溶液与 0.1 mol·L－1 HCl 溶液等体积混合(H2C2O4 为二元弱酸)： 2c(C2O2－ 4 )＋c(HC2O－ 4 )＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)＋c(Cl－) 【答案】B 【解析】A 项，二者恰好反应生成 CH3COOH 和 NaCl，CH3COOH 发生电离：CH3COOH CH3COO－＋H＋，溶液显 酸性，正确；B 项，NH4Cl 与 NH3·H2O 等浓度等体积混合显碱性，说明 NH3·H2O 的电离程度大于 NH ＋ 4 的 水解程度，故 c(NH＋ 4 )>c(NH3·H2O)，错误；C 项，等浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液中，根据物料守恒，可 知 2c(Na＋)＝3c(CO2－ 3 )＋3c(HCO－ 3 )＋3c(H2CO3)，正确；D 项，根据电荷守恒，正确。 题组二 化学反应过程中“粒子”浓度关系判断 3．20 ℃时向 20 mL 0.1 mol·L－1 醋酸溶液中不断滴入 0.1 mol·L－1 NaOH(aq)，溶液 pH 变化如图所示。 此过程溶液中离子浓度的关系错误的是( ) A．a 点：c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－) B．b 点：c(Na＋)＝c(CH3COO－)＞c(H＋)＝c(OH－) C．c 点：c(H＋)＝c(CH3COOH)＋c(OH－) D．d 点：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋) 【答案】C 【解析】a 点是 CH3COOH 和 CH3COO Na 的等量混合，离子浓度关系为 c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)； b 点，溶液呈中性，溶质为 CH3COONa 和少量 CH3COOH，根据电荷守恒判断；c 点，正好生成 CH3COONa 溶 液，根据质子守恒得 c(OH－)＝c(CH3COOH)＋c(H＋)；d 点是 CH3COONa 和 NaOH 的混合，其中 CH3COONa 的 物质的量是 NaOH 的 2 倍，正确。 【方法技巧】巧抓“四点”，突破“粒子”浓度关系 1．抓反应“一半”点，判断是什么溶质的等量混合。 2．抓“恰好”反应点，生成什么溶质，溶液呈什么性，是什么因素造成的。 3．抓溶液“中性”点，生成什么溶质，哪种反应物过量或不足。 4．抓反应“过量”点，溶质是什么，判断谁多、谁少还是等量。 考点五：酸碱中和滴定及“迁移”应用 【知识精讲】 “中和滴定”考点归纳 (1)“考”实验仪器 酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹(带铁架台)、锥形瓶。其中常考的是滴定管，如正确选择滴定管(包 括量程)，滴定管的检漏、洗涤和润洗，滴定管的正确读数方法等。 (2)“考”操作步骤 ①滴定前的准备；查漏、洗涤、润洗、充液(赶气泡)、调液面、读数；②滴定：移液、滴加指示剂、滴定 至终点、读数；③计算。 (3)“考”指示剂的选择 ①强酸强碱相互滴定，可选用甲基橙或酚酞；②若反应生成的强酸弱碱盐溶液呈酸性，则选用酸性变色范 围的指示剂(甲基橙)，若反应生成强碱弱酸盐，溶液呈碱性，则选用碱性变色范围的指示剂(酚酞)；③ 石蕊试液因颜色变化不明显，且变色范围过宽，一般不作指示剂。 (4)“考”误差分析 写出计算式，分析操作对 V 标的影响，由计算式得出对最终测定结果的影响，切忌死记硬背结论。此外对 读数视线问题要学会画图分析。 (5)“考”数据处理 正确“取舍”数据，计算“平均”体积，根据反应式确定标准液与待测液浓度和体积的关系，从而列出 公式进行计算。 【题组集训】 题组一 中和滴定的基本操作 1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)酸式滴定管装标准溶液前，必须先用该溶液润洗(√) (2)酸碱滴定实验中，用待滴定溶液润洗锥形瓶以减小实验误差(×) (3)欲测定 NaOH 溶液浓度，可选用滴定管、锥形瓶、烧杯、NaOH 溶液、0.100 0 mol·L－1 盐酸达到实验目 的(×) (4)滴定前滴定管内无气泡，终点读数时有气泡，所测体积偏小(√) (5)中和滴定实验时，用待测液润洗锥形瓶(×) (6)“中和滴定”实验中，容量瓶和锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用，滴定管和移液管用蒸馏水洗净后， 须经干燥或润洗后方可使用(√) (7) 读数为 22.30(×) (8)酸碱滴定时，若加入待测液前用待测液润洗锥形瓶，将导致测定结果偏高(√) (9) (√) (10) (×) (11)可用 25 mL 碱式滴定管量取 20.00 mL KMnO4 溶液(×) (12)读取滴定管内液体的体积，俯视读数导致读数偏小(√) 题组二 滴定终点的描述 2．用 a mol·L － 1 的 HCl 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，滴定终点现象是____________________。 【答案】滴入最后一滴标准液，溶液由红色变为无色，且半分钟内不恢复红色 当滴入最后一滴标准液， 溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复黄色 3．用标准碘溶液滴定溶有 SO2 的水溶液，以测定水中 SO2 的含量，应选用____________作指示剂，达到滴定 终点的现象是________________________________。 【答案】淀粉溶液 当滴入最后一滴标准液，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色 4．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 当滴入最后一滴酸性 KMnO4 溶液，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色 5．用氧化还原滴定法测定 TiO2 的质量分数：一定条件，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 __________________________，达到滴定终点时的现象是__________________________。 【答案】Ti3＋＋Fe3＋===Ti4＋＋Fe2＋ 当滴入最后一滴标准液，溶液变成血红色，且半分钟内不褪色 题组三 “滴定法”的迁移应用 6．中华人民共和国国家标准(GB27602011)规定葡萄酒中 SO2 最大使用量为 0.25 g·L－1。某兴趣小组用题 图 1 装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中 SO2，并对其含量进行测定。 (1)仪器 A 的名称是____________，水通入 A 的进口为____________。 (2)B 中加入 300.00 mL 葡萄酒和适量盐酸，加热使 SO2 全部逸出并与 C 中 H2O2 完全反应，其化学方程式为 ________________________________。 (3)除去 C 中过量的 H2O2，然后用 0.090 0 mol·L－1NaOH 标准溶液进行滴定，滴定前排气泡时，应选择题图 2 中的________；若滴定终点时溶液的 pH＝8.8，则选择的指示剂为________；若用 50 mL 滴定管进行 实验，当滴定管中的液面在刻度“10”处，则管内液体的体积(填序号)________(①＝10 mL，②＝40 mL， ③<10 mL，④>40 mL)。 (4)滴定至终点时，消耗 NaOH 溶液 25.00 mL，该葡萄酒中 SO2 含量为________g·L－1。 (5)该测定结果比实际值偏高，分析原因并利用现有装置提出改进措施___________________ __________________________________________________。 【答案】(1)冷凝管(或冷凝器) b (2)SO2＋H2O2===H2SO4 (3)③ 酚酞 ④ (4)0.24 (5)原因：盐酸的挥发；改进措施：用不挥发的强酸如硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比 实验，扣除盐酸挥发的影响 【解析】(1)A 仪器的名称为冷凝管或冷凝器；为使冷却效果好，应将冷却水从处于低处的 b 口通入。 (2)SO2 具有强还原性，H2O2 具有强氧化性，二者发生氧化还原反应：SO2＋H2O2===H2SO4。 (3)NaOH 盛装在碱式滴定管中，应将橡皮管向上弯曲排出气泡，故选③；滴定至终点时溶液的 pH＝8.8， 在酚酞的变色范围内，故可选用酚酞作指示剂；液面在 10 mL 时滴定管中有刻度的液体为 40 mL，因滴 定管的下端有一段无刻度，故滴定管内液体的体积大于 40 mL。 (4)SO2 与 NaOH 存在如下关系： SO2 ～ H2SO4 ～ 2NaOH 64 g 2 mol m(SO2) 0.090 0 mol·L－1×0.025 L 解得：m(SO2)＝64 g×0.090 0 mol·L－1×0.025 L 2 mol ＝0.072 g，故葡萄酒中 SO2 的含量为0.072 g 0.3 L ＝0.24 g·L－1。 (5)盐酸为挥发性酸，挥发出的 HCl 消耗 NaOH，使测量值偏大。可以用难挥发的稀硫酸代替盐酸进行该 实验。