高考化学考点必练专题16电离平衡知识点讲解.docx
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高考化学考点必练专题16电离平衡知识点讲解
考点十六电离平衡知识点讲解
【知识讲解】
一、弱电解质的电离
1、定义:
电解质:
在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物,叫电解质。
非电解质:
在水溶液中和熔化状态下都不能导电的化合物。
强电解质:
在水溶液里全部电离成离子的电解质。
弱电解质:
在水溶液里只有一部分分子电离成离子的电解质。
电解质——离子化合物和部分共价化合物非电解质——大多数共价化合物
注意:
①电解质、非电解质都是化合物
②SO2、NH3、CO2等属于非电解质
③强电解质不等于易溶于水的化合物(如BaSO4不溶于水,但溶于水的BaSO4全部电离,故BaSO4为强电解质)
2、弱电解质的电离平衡:
在一定的条件下,当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,电离过程就达到了平衡状态,这叫电离平衡。
3、影响电离平衡的因素:
①温度:
电离一般吸热,升温有利于电离。
②浓度:
浓度越大,电离程度越小;溶液稀释时,电离平衡向着电离的方向移动。
③同离子效应:
在弱电解质溶液里加入与弱电解质具有相同离子的电解质,会抑制电离。
④其他外加试剂:
加入能与弱电解质的电离产生的某种离子反应的物质时,则促进电离。
4、电离方程式的书写:
用可逆符号,多元弱酸的电离要分步写(第一步为主)
5、电离平衡常数:
在一定条件下,弱电解质在达到电离平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积,跟溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数。
叫做电离平衡常数,
(一般用Ka表示酸,Kb表示碱。
)
表示方法:
AB
A++B-K=
电离平衡常数的影响因素:
a、电离常数的大小主要由物质的本性决定。
b、电离常数受温度变化影响,不受浓度变化影响。
c、同一温度下,不同弱酸,电离常数越大,其电离程度越大,酸性越强。
典例1(2018届山西省大同市第一中学高三11月月考)常温下,有盐酸和醋酸两种溶液,c(Cl-)=c(CH3COO-),下列叙述正确的是
A.用该醋酸和盐酸做导电性实验,盐酸的灯泡更亮。
B.用水稀释相同倍数后醋酸溶液的pH小于盐酸
C.分别用水稀释相同倍数后,所得溶液中:
c(Cl-)=c(CH3COO-)
D.醋酸溶液的pH大于盐酸
【答案】B
典例2(2019届浙江省杭州市建人高复高三上学期第一次月考)25℃时,甲、乙两烧杯分别盛有5mLpH=1的盐酸和硫酸,下列描述中不正确的是
A.物质的量浓度:
c甲=2c乙
B.水电离出的OH-浓度:
c(OH-)甲=c(OH-)乙
C.若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,所得溶液的pH:
甲=乙
D.将甲、乙烧杯中溶液混合后(不考虑体积变化),所得溶液的pH>1
【答案】D
【解析】盐酸是一元强酸,硫酸是二元强酸,其pH相等说明氢离子浓度相等。
A.盐酸和硫酸溶液中氢离子浓度相等时,盐酸浓度为硫酸浓度的2倍,即c甲=2c乙,故A正确;B.pH相等说明氢离子浓度相等,则氢氧根离子浓度也相等,故B正确;C.pH相等说明氢离子浓度相等,若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,所得溶液的pH都为7,故C正确;D.甲、乙烧杯中溶液混合时,若不考虑体积变化,氢离子浓度不变,故D错误。
典例3(2018届河北省邯郸市高三上学期摸底考试)亚氯酸(HClO2)是一种中强酸,易分解,亚氯酸及其盐类在工业生产和环境治理等方面用途非常广泛。
回答下列问题:
(1)HClO2中氯元素的化合价为_______;亚氯酸不稳定,易分解为Cl2、ClO2和H2O,分解后的氧化产物与还原产物的物质的量之比为__________________。
(2)已知常温下Ka(HClO2)=1.1×10-2,则反应HClO2+OH-
ClO2-+H2O在常温下的平衡常数K=_________________。
(3)亚氯酸盐可用于脱除氮氧化物和硫氧化物,当其他条件不变时,测得脱除率与吸收液pH的关系如图所示。
已知:
C12和ClO2溶于水后更易与SO2和NO反应。
①亚氯酸盐脱除SO2的离子方程式为________________________。
②pH越小,脱除率越大,其原因是____________________________________________。
【答案】+36∶11.1×10122SO2+C1O2-+2H2O==2SO42-+C1-+4H+亚氯酸盐的氧化性在酸性条件下较强,pH较小时有利于释放出C1O2及Cl2,C1O2和Cl2溶于水可提高脱除率
化成SO42-,因此离子反应方程式为2SO2+C1O2-+2H2O=2SO42-+C1-+4H+;②根据题中信息,亚氯酸盐的氧化性在酸性条件下较强,pH较小时有利于释放出ClO2及Cl2,C1O2和Cl2溶于水可提高脱除率。
二、水的电离和溶液的酸碱性
1、水电离平衡:
H2O
H++OH-
水的离子积:
KW=c(H+)·c(OH-)
25℃时,c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L;KW=c(H+)·c(OH-)=10-14
注意:
KW只与温度有关,温度一定,则KW值一定;KW不仅适用于纯水,适用于任何稀溶液(酸、碱、盐)。
2、水电离特点:
(1)可逆
(2)吸热(3)极弱
3、影响水电离平衡的外界因素:
①酸、碱:
抑制水的电离c(H+)H2O=c(OH-)H2O<10-7
②温度:
升温促进水的电离(水的电离是吸热的)
③易水解的盐:
促进水的电离c(H+)H2O=c(OH-)H2O>10-7
4、溶液的酸碱性和pH:
(1)pH=-lgc(H+)
(2)pH的测定方法:
.
酸碱指示剂——甲基橙、石蕊、酚酞
变色范围:
甲基橙3.1~4.4(橙色)石蕊5.0~8.0(紫色)酚酞8.2~10.0(浅红色)
pH试纸测定PH的操作:
玻璃棒蘸取待测液体点在试纸上,然后与标准比色卡对比颜色。
注意:
①不能用水湿润PH试纸;②广泛pH试纸只能读取整数值或范围
典例4(2019届湖北省部分重点中学高三上学期起点考试)下列有关滴定操作的说法正确的是()
A.用25mL滴定管进行中和滴定时,用去标准液的体积为21.7mL
B.用标准的KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取标准KOH溶液进行滴定,则测定结果偏低
C.用标准的KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,配制标准溶液的固体KOH中含有NaOH杂质,则测定结果偏高
D.用未知浓度的盐酸滴定标准的KOH溶液时,若读取读数时,滴定前仰视,滴定到终点后俯视,会导致测定结果偏高
【答案】D
【解析】A.滴定管精确值为0.01mL,读数应保留小数点后2位,A错误;B.用标准KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取标准KOH溶液进行滴定,由于没有润洗,标准液浓度减小,消耗标准液体积增加,则测定结果偏高,B错误;C.所用的固体KOH中混有NaOH,相同质量的氢氧化钠和氢氧化钾,氢氧化钠的物质的量大于氢氧化钾的物质的量,故所配的溶液的OH-浓度偏大,导致消耗标准液的体积V(碱)偏小,根据c(酸)=c(碱)×V(碱)/V(酸)可知c(酸)偏小,C错误;D.用未知浓度的盐酸滴定标准的KOH溶液时,若滴定前仰视读数,滴定至终点后俯视读数,导致消耗的盐酸体积偏小,依据c(酸)=c(碱)×V(碱)/V(酸)可知测定结果偏高,D正确。
典例5(天津市2017-2018学年高三年级第二学期化学试题)I.某工厂废水中含游离态氯,通过下列实验测定其浓度。
①取水样10.0mL于锥形瓶中,加入10.0mL的KI溶液(足量),发生的反应为:
Cl2+2KI=2KCl+I2,滴入指示剂2~3滴。
②取一滴定管依次用自来水、蒸馏水洗净后,再用0.01mol·L-1Na2S2O3溶液润洗,然后装入0.01mol·L-1Na2S2O3溶液到0刻度以上,排出下端尖嘴内的气泡,调整液面至0刻度或0刻度下某一位置,记下读数。
③将锥形瓶置于滴定管下进行滴定,发生的反应为:
I2+2Na2S2O3=2NaI+2Na2S4O6。
试回答下列问答:
(1)步骤①加入的指示剂是_______________________________。
(2)步骤②应使用________式滴定管。
(3)判断达到滴定终点的实验现象是___________________________________。
Ⅱ.(4)若用0.1032mol/LHCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液,下列情况对实验结果无影响的是____________。
A.酸式滴定管未用标准盐酸溶液润洗
B.锥形瓶未用待测液润洗
C.滴定前滴定管尖嘴中有一气泡,滴定后气泡消失了
D.滴定时将标准液溅出锥形瓶外
(5)碳酸H2CO3,K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11,草酸H2C2O4K1=5.9×10-2,K2=6.4×10-5。
0.1mol/LNa2CO3溶液的pH____________0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合,溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____________。
A.c(H+)>c(HC2O4-)>c(HCO3-)>c(CO32-)
B.c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)
C.c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)
D.c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(CO32-)
【答案】淀粉溶液碱滴入最后一滴标准液,溶液由蓝色变成无色且半分钟内不恢复B大于AC
【解析】
(1)溶液中有单质碘,加入淀粉溶液呈蓝色,碘与亚硫酸钠发生氧化还原反应,当反应终点时,蓝色褪去;故答案为:
淀粉溶液;
据c(待测)=
可知,测定c(待测)无影响,故B正确;C、滴定前滴定管尖嘴中有一气泡,滴定后气泡消失了,造成V(标准)偏大,根据c(待测)=
可知,测定c(待测)偏大,故C错误;D、滴定时将标准液溅出锥形瓶外,造成V(标准)偏小,根据c(待测)=
可知,测定c(待测)偏小,故D错误;故选B;
(5)草酸的二级电离常数等于碳酸的二级电离常数,说明草酸氢根的酸性比碳酸氢根的强,则0.1mol/LNa2CO3溶液中碳酸根的水解程度大于0.1mol/LNa2C2O4溶液中草酸根的水解程度,故0.1mol/LNa2CO3溶液碱性更强,即0.1mol/LNa2CO3溶液的pH大于0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH,草酸的一级、二级电离常数均大于碳酸的一级电离常数,草酸、碳酸的一级电离远大于二级电离,第一步电离为主,因此溶液中c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-),则AC正确,BD错误,故答案为:
大于;AC。
典例6(2019届甘肃省甘谷县第一中学高三上学期第二次检测考试)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol−1)可用作定影剂、还原剂。
回答下列问题:
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。
测定步骤如下:
①溶液配制:
称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在__________中溶解,完全溶解后,全部转移至100mL的_________中,加蒸馏水至____________。
②滴定:
取0.00950mol·L−1的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:
Cr2O72−+6I−+14H+=3I2+2Cr3++7H2O然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定,发生反应:
I2+2S2O32−=S4O62−+2I−。
加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液_________________,即为终点。
平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80mL,则样品纯度为_________%(保留1位小数)。
【答案】烧杯容量瓶刻度蓝色褪去95.0
典例7(2019届江苏省东台市创新学校高三9月月考)某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质。
实验室以此样品为主要原料制取重铭酸钾(K2Cr2O7)的流程如下:
已知:
2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O。
(1)上述氧化过程中,若将1molCr2O3转化成Na2CrO4,消耗氧气的体积(标准状况)是__________。
(2)称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入稀硫酸和足量碘化钾(铬被还原为Cr3+)并放于暗处6min左右,然后加入适量水和数滴淀粉指示剂,用0.24mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(发生反应:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,杂质不参与反应),共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL。
求所得产品中重铬酸钾的质量分数(写出计算过程)。
【答案】33.6L98%
【解析】
(1)根据氧化还原反应得失电子守恒,1molCr2O3转化成Na2CrO4,需要失去6mole-,需要
mol的氧气得到电子,所以消耗氧气的体积(标准状况)是22.4L/mol×
mol=33.6L;
(2)称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入稀硫酸和足量碘化钾(铬被还原为Cr3+)并放于暗处6min左右,反应为:
Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O,然后加入适量水和数滴淀粉指示剂,用0.24mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,(发生反应:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,杂质不参与反应),共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL,依据反应的定量关系为:
Cr2O72-~3I2~6Na2S2O3
16
0.24mol/L×0.020Ln
n=0.0008mol,称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液K2Cr2O7的质量,m(K2Cr2O7)=0.0008mol×294g/mol×
=2.352g,产品中K2Cr2O7的质量分数:
×100%=98.0%。
典例8(2019届甘肃省酒泉市敦煌中学高三二诊)铬是人体必需元素,如含量不足会影响糖类和脂类的代谢,过高则会引起急性中毒。
工业上往往采取下列循环工艺防止铬的污染:
完成下列填空:
(1)含Cr2O72-离子的废水在酸性条件下用Fe3O4处理,反应的离子方程式如下,配平该离子反应方程式:
_____Cr2O72-+Fe3O4+H+→Cr3++Fe3++H2O,_________________
(2)反应⑤是可逆反应,在Na2CrO4溶液中加入稀硫酸,溶液由黄色逐渐变成橙色,写出该反应的离子方程式:
______________________
(3)向上述反应后的溶液中加入碱溶液,让废水的pH升至8~10,控制适当的温度,使产物中的金属阳离子全部转变为沉淀。
回收所得的Cr(OH)3,经处理后又可转变成K2Cr2O7。
纯净的K2Cr2O7常用于准确测定Na2S2O3溶液的物质的量浓度,方法如下:
①Cr2O72-+6I-+14H+→3I2+2Cr3++7H2O②2S2O32-+I2→S4O62-+2I-,准确称取纯净的K2Cr2O70.294g,配成溶液,加足量KI,用Na2S2O3溶液滴定,消耗Na2S2O3溶液25.00mL。
①回收所得的Cr(OH)3在处理之前需要先进行洗涤,洗涤沉淀的方法为____________________;
②滴定时加入的指示剂通常为________________,滴定至终点的现象是________________;
③Na2S2O3溶液的物质的量浓度为_____________________(保留四位有效数字)。
【答案】1,6,62,2,18,312CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水,使蒸馏水完全浸没沉淀,待蒸馏水自然流尽后,重复操作2~3次淀粉溶液溶液的颜色由蓝色变为无色,且半分钟内溶液的颜色不再改变0.2400mol·L-1
【解析】
(1)反应中Cr2O72-→Cr3+,Cr元素由+6价降低为+3价,共降低6价,Fe3O4→Fe3+,Fe元素由平均化合价+
价升高为+3价,共升高1价,化合价最小公倍数为6,Cr2O72-的系数为1,Fe3O4的系数为6,再根据原子守恒、电荷守恒配平其它物质系数,配平得反应方程式为1Cr2O72-+6Fe3O4+62H+→2Cr3++18Fe3++31H2O;
三、一元强酸与一元弱酸的比较:
1、浓度相同、体积相同的一元强酸与一元弱酸的比较
c(H+)
pH
与金属V开始
与金属V过程
产生H2
的量
中和碱的量
加水稀释后PH同
加相同水稀释后PH
HCl
大
小
快
快
相同
相同
多
小
HAc
小
大
慢
慢
少
大
2、pH相同的一元强酸与一元弱酸的比较:
c(H+)
c
与金属V开始
与金属V过程
产生H2
的量
中和碱的量
加水稀释后PH同
加相同水稀释后PH
HCl
相同
小
相同
小
少
少
少
大
HAc
大
大
多
多
多
小
典例9(2018届山东省临沂市临沭第一中学高三10月学情调研测试)常温下,部分酸的电离平衡常数如下:
化学式
HK
HCN
H2CO3
电离常数
Ka=3.5×10-4
Ka=5.0×10-10
Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11
(1)c(H+)相同的三种酸,其酸的浓度从大到小为____________________。
(2)若HCN酸的起始浓度为0.0lmol/L,平衡时c(H+)约为____________mol/L。
若使此溶液中HCN的电离程度增大且c(H+)也增大的方法是____________。
(3)中和等量的NaOH,消耗等pH的氢氟酸和硫酸的体积分别为aL、bL,则a______b(填“大于”、“小于”或“等于”)。
中和等浓度、等体积的氢氟酸和硫酸需要NaOH的物质的量为n1、n2,则n1_________n2(填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)向NaCN中通入少量的CO2,发生的离子方程式为_________________________。
(5)设计实验证明氢氟酸比盐酸的酸性弱___________________________________________________。
【答案】c(HCN)>c(H2CO3)>c(HF)
×10-6升高温度小于小于CN-+CO2+H2O=HCN+HCO3-测定等浓度的两种酸的pH,氢氟酸的pH大或等浓度的两种酸分别与Zn反应,初始氢氟酸冒气泡慢(其它合理也给分)
(3)中和等量的NaOH,需要消耗等物质的量的氢离子,当氢氟酸和硫酸的pH相等时,由于硫酸是强酸,氢氟酸为弱酸,需要氢氟酸和硫酸的体积比小于1:
1,即a小于b。
氢氟酸为一元酸、硫酸为二元酸,中和等浓度、等体积的氢氟酸和硫酸需要NaOH的物质的量为1:
2,即n1小于n2,故答案为:
小于;小于;
(4)酸性:
HF>H2CO3>HCN>HCO3-。
向NaCN中通入少量的CO2反应生成HCN和NaHCO3,反应的离子方程式为CN-+CO2+H2O=HCN+HCO3-,故答案为:
CN-+CO2+H2O=HCN+HCO3-;
(5)证明氢氟酸比盐酸的酸性弱可以使用的方法有:
①测定等浓度的两种酸的pH,氢氟酸的pH大;②等浓度的两种酸分别与Zn反应,初始氢氟酸冒气泡慢;③测定等物质的量浓度的两种溶液的导电性,盐酸的灯泡较亮、氢氟酸的灯泡较暗等,故答案为:
测定等浓度的两种酸的pH,氢氟酸的pH大或等浓度的两种酸分别与Zn反应,初始氢氟酸冒气泡慢。
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