专题09 导电性及水的电离程度为关键设问的电解质溶液问题解析版.docx
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专题09 导电性及水的电离程度为关键设问的电解质溶液问题解析版.docx
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专题09导电性及水的电离程度为关键设问的电解质溶液问题解析版
导电性及水的电离程度为关键设问的电解质溶液问题
【考情解读】
电解质溶液类题几乎是每年必考的试题,重点考查电离常数与水解常数的相关计算,粒子浓度大小的比较,难溶电解质的溶解平衡与溶度积的计算等,涉及的图像有酸碱中和滴定图像、电解质溶液稀释图、像微粒分布图像等,考查考生“变化观念与平衡思想”化学学科核心素养。
【查缺补漏】
一、电离平衡和溶液的酸碱性
1.电离平衡中的三个易错点
(1)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。
(2)弱电解质在加水稀释的过程中,溶液中所有离子浓度不一定都减小,如氨水加水稀释时,c(H+)增大。
(3)由水电离出的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1的溶液不一定呈碱性。
2.水的电离和溶液的酸碱性
(1)水的电离
①任何条件下,水电离出的c(H+)=c(OH-);常温下,离子积常数KW=1.0×10-14。
②酸、碱抑制水的电离,能水解的正盐、活泼金属(如Na)则促进水的电离。
(2)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。
溶液的酸碱性
c(H+)与c(OH-)的大小
酸性溶液
c(H+)>c(OH-)
中性溶液
c(H+)=c(OH-)
碱性溶液
c(H+) ①当电离能力大于水解能力时,如何判断溶液酸碱性举例: a.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; b.NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,等浓度的NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合后溶液显碱性。 ②当水解能力大于电离能力时,如何判断溶液酸碱性举例: HClO的电离程度小于ClO-的水解程度,所以等浓度的HClO与NaClO溶液等体积混合后溶液显碱性。 ③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根的电离能力和水解能力哪一个更强。 如在NaHCO3溶液中,HCO的水解能力大于电离能力,故溶液显碱性;而在NaHSO3溶液中,HSO的电离能力大于水解能力,故溶液显酸性。 3.电离常数的计算与应用 (1)对于二元弱酸——H2A H2AH++HA-、HA-H++A2-。 ①电离常数: Ka1=、Ka2=。 ②对电离常数表达式的灵活变形及其应用 a.Ka1====Kh为HA-的水解常数,HA-+H2OH2A+OH- Kh=。 b.由Ka1=,得=,若=1,则Ka1=c(H+);同理若=1时,Ka2=c(H+)。 c.=/=/=。 (2)对于一元弱碱——BOH BOHB++OH-,电离常数Kb=。 二、电解质溶液中粒子浓度关系 1.四种典型电解质溶液中的粒子浓度关系 (1)CH3COONa与NH4Cl CH3COONa溶液中 NH4Cl溶液中 物料守恒 c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH) c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O) 电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-) c(OH-)+c(Cl-)=c(NH)+c(H+) 质子守恒 c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-) c(OH-)+c(NH3·H2O)=c(H+) 大小关系 c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-) (2)Na2CO3与NaHCO3 Na2CO3溶液中 NaHCO3溶液中 物料守恒 c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)] c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3) 电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO) 质子守恒 c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3) c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO) 大小关系 c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+) c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+) c(Na+)>c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO) 2.解粒子浓度关系题的思路 (1)巧用三大守恒,必须注意细节 ①电荷守恒 找全溶液中的阴、阳离子,分列等式两边,切勿漏写;离子所带电荷数不是1时,要在该离子物质的量浓度前乘以其所带的电荷数。 如一定温度下,pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液任意比例混合,浓度关系为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O)(注意C2O的化学计量数为2)。 ②物料守恒 以元素X、Y的物料关系书写守恒式时,分别找全含有X、Y的微粒,分列等式两边,切勿漏写;准确确定X与Y的物料关系,不要弄反两者的计量数之比,不要忽略新加入物质对溶液的影响。 如室温下,0.10mol·L-1Na2SO3溶液中存在c(Na+)=2[c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)](物料守恒),但当通入SO2时,使溶液中含有S元素的微粒增多,故: c(Na+)≠2[c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)]。 ③质子守恒 方法一: 找出所有能够提供H+的微粒,包括H2O,等式左边书写这些微粒失去H+后形成的微粒(注意若失去2个H+,则该微粒的物质的量浓度前要乘以计量数2,且不要漏掉OH-);右边书写与H+结合后形成的微粒(若结合2个H+,则该微粒的物质的量浓度前也要乘以计量数2,另外不要漏掉H+)。 如NaHCO3溶液中存在: c(OH-)+c(CO)=c(H+)+c(H2CO3)。 方法二: 代入法构建等式,即将物料守恒式与电荷守恒式联立,得出质子守恒式。 (2)根据粒子浓度关系式,套用合适守恒式 粒子浓度关系 思考套用公式 一边全为阴离子,另一边全为阳离子 式 一边微粒全含有一种元素,另一边微粒全含另一种元素 物料守恒式 一边微粒能电离H+,另一边微粒能结合H+ 质子守恒式 两边没有明显特征 三守恒式结合 (3)分清主次关系,不要片面考虑 某些混合溶液中可能同时存在水解平衡和电离平衡,需要根据题目提供的溶液酸碱性或一般规律判断究竟是哪一种因素起主导作用。 三、酸碱中和滴定图像 氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线 盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线 曲线起点不同: 强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高 突跃点变化范围不同: 强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应) 室温下,当等体积、等浓度的一元强碱和一元强酸反应时,pH=7;但当等体积、等浓度的一元强碱和一元弱酸(或一元强酸和一元弱碱)反应时,pH>7(或pH<7) 指示剂的选择: 强酸滴定弱碱用甲基橙,强碱滴定弱酸用酚酞,强酸与强碱的滴定,甲基橙和酚酞均可 四、分布系数图像 [说明: 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] 一元弱酸(以CH3COOH为例) 二元酸(以草酸H2C2O4为例) δ0为CH3COOH分布系数,δ1为CH3COO-分布系数 δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O分布系数、δ2为C2O分布系数 随着pH增大,溶质分子浓度不断减小,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条件下可以存在多种溶质微粒。 根据在一定pH的微粒分布系数和酸的分析浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度 五、五点破中和滴定图像 抓反应的“起始”点 判断酸、碱的相对强弱 抓反应的“一半”点 判断是哪种溶质的等量混合 抓溶液的“中性”点 判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足 抓“恰好”反应点 判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性 抓反应的“过量”点 判断溶液中的溶质,判断哪种物质过量 例如: 室温下,向20mL0.1mol·L-1HA溶液中逐滴加入0.1mol·L-1NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示: 六、建立溶液中粒子浓度关系的解题思维模型 【2020最新模拟题】 1.常温下,CH3COOH与NH3•H2O的电离常数均为1.8×10-5。 现向20mL浓度为0.1mol•L-1NH3•H2O的溶液中滴加等物质的量浓度的CH3COOH溶液,所得混合液的导电率与加入CH3COOH溶液的体积(V)的关系如图所示。 下列说法正确的是) A.a=20,A点溶液的pH=7 B.A、B两点中,B点溶液中水的电离程度最大 C.A点溶液中: c(CH3COO-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) D.B、C两点中溶液的pH相等 【答案】A 【解析】A点溶液导电性最大,CH3COOH与NH3•H2O恰好完全反应,因此a=20,由于CH3COOH与NH3•H2O的电离常数相等,A点显中性,溶液的pH=7,A正确;A点物质为醋酸铵,水的电离程度最大,B点CH3COOH过量,溶液显酸性,抑制水的电离,A点溶液中水的电离程度最大,B错误;A点溶液的pH=7,A点溶液中离子浓度大小关系为: c(CH3COO-)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH-),C错误;C点溶液显碱性,B点溶液显酸性,两点溶液的pH不相等,D错误。 2.室温下,向20mL浓度均为0.1mol•L−1的NaOH和MOH溶液中分别滴加0.1mol•L−1盐酸,溶液的pH随盐酸体积变化如图所示。 下列说法不正确的是 A.MOH的电离常数约为1×l0-5B.a点溶液中存在 C.b点和c点溶液混合后显碱性D.水的电离程度: d>b>a 【答案】D 【解析】据图知,0.1mol⋅L−1MOH溶液中pH=11,则c(OH−)=0.001mol•L−1,MOH电离程度较小,则c(M+)≈c(OH−)=0.001mol•L−1,c(MOH)≈0.1mol•L−1,常温下,MOH的电离常数,A正确;a点溶液呈碱性,则c(H+)<c(OH−),根据电荷守恒得c(M+)+c(H+)=c(OH−)+c(Cl−),所以得c(M+)>c(Cl−)≈,B正确;当盐酸的体积为10mL时,c点溶液为等物质的量浓度的NaCl和NaOH溶液,当盐酸的体积为20mL时,b点为0.05mol⋅L−1的MCl溶液,是强酸弱碱盐,水解过程微弱,所以b点和c点溶液混合后显碱性,C正确;a点有碱溶液、d点酸过量,水的电离均受到抑制,b点溶质是强酸弱碱盐,水解时促进水电离,从a到b点水的电离程度增大,从b到d点水的电离程度减小,故D错误。 3.298K时,向20mL浓度均为0.1mol·L-1的MOH和NH3·H2O混合液中滴加0.1mol的CH3COOH溶液,测得混合液的电阻率(表示电阻特性的物理量)与加入CH3COOH溶液的体积(V)的关系如图所示。 已知CH3COOH的Ka=1.8×10-5,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5。 下列说法错误的是 A.MOH是强碱 B.c点溶液中浓度: c(CH3COOH) C.d点溶液呈酸性 D.a→d过程中水的电离程度先增大后减小 【答案】B 【解析】溶液中离子浓度越小,溶液的导电率越小,电阻率越大,向混合溶液中加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液时,发生反应先后顺序是MOH+CH3COOH=CH3COOM+H2O,NH3·H2O+CH3COOH=CH3COONH4。 a-b溶液中电阻率增大,b点最大,因为溶液体积增
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