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選擇性必修1(人教版2019)
第三章 水溶液中的離子反應(yīng)與平衡
水溶液中的三類離子反應(yīng)圖像
酸堿滴定曲線是以酸堿中和滴定為載體，通過酸堿滴定過程的分析，綜合考查指示劑的選擇、水的電離程度變化、溶液導(dǎo)電性變化、溶液溫度變化、電離常數(shù)計算、離子濃度大小比較、離子濃度守恒關(guān)系等。
一、過程分析
以向20 mL 0.1 mol·L－1的HA酸溶液中加入0.1 mol·L－1NaOH溶液為例，對滴定過程的分析，要根據(jù)酸堿用量，抓住五個特殊點(diǎn)，確定溶質(zhì)組成、分析平衡體系。
突破點(diǎn)1:滴定曲線分析
二、解題策略
1．抓住五個特殊點(diǎn)
對滴定過程的分析，要注意根據(jù)酸堿滴定過程中酸堿用量，抓住起點(diǎn)、半點(diǎn)、中和點(diǎn)、中性點(diǎn)及倍點(diǎn)5個特殊點(diǎn)，分析溶質(zhì)組成、平衡體系。
2．判斷四個變化
(1)溶液pH變化：向HA溶液滴加NaOH溶液過程中，溶液pH經(jīng)歷酸性→中性→堿性變化，特別是五個關(guān)鍵點(diǎn)的pH。
(2)水的電離程度變化：滴加NaOH溶液過程中，溶液中溶質(zhì)組成及水的電離程度經(jīng)歷如下變化：HA(抑制，起點(diǎn))→HA和NaA(正常，中性點(diǎn))→NaA(促進(jìn)，中和點(diǎn)，A－水解)→NaA和NaOH(正常)→NaA和NaOH(抑制)。
(3)溶液導(dǎo)電性(電導(dǎo)率)變化：滴加NaOH溶液過程中，溶液導(dǎo)電性逐漸增大。
(4)溶液溫度變化：滴加NaOH溶液過程中，中和點(diǎn)之前主要為酸堿中和，放出熱量，溶液溫度升高；中和點(diǎn)之后主要為鹽類水解，吸收熱量，溶液溫度降低。
例如：向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液，溶液pH與加入NaOH溶液的關(guān)系如圖所示：
(注：a點(diǎn)為反應(yīng)一半點(diǎn)，b點(diǎn)呈中性，c點(diǎn)恰好完全反應(yīng)，d點(diǎn)NaOH過量一倍)
分析：a點(diǎn)，溶質(zhì)為CH3COONa　CH3COOH
離子濃度關(guān)系：c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)
b點(diǎn)，溶質(zhì)為CH3COONa　CH3COOH
離子濃度關(guān)系：c(CH3COO－)＝c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－)
c點(diǎn)，溶質(zhì)為CH3COONa
離子濃度關(guān)系：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)
d點(diǎn)，溶質(zhì)為CH3COONa　NaOH
離子濃度關(guān)系：c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)
【典型例題1】常溫下,在20 mL a mol·L-1鹽酸中滴加a mol·L-1 MOH (一元堿)溶液,混合溶液中由水電離的c(H+)與MOH溶液體積的關(guān)系如圖所示
下列說法正確的是(　　)。
A.a=0.01
B.Y點(diǎn)溶液中:c(M+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)
C.微熱Z點(diǎn)對應(yīng)的溶液,溶液的pH增大
D.若R點(diǎn)時V[MOH(aq)]=x mL,則常溫下MOH的電離常數(shù)
答案:D
解析:Z點(diǎn)對應(yīng)溶液中水的電離程度最大,則Z點(diǎn)時酸和堿恰好完全反應(yīng):MOH+HCl══MCl+H2O,又水電離的c(H+)大于1×10-7 mol·L-1,說明MOH是弱堿。Y點(diǎn)對應(yīng)的溶液中溶質(zhì)是MCl和HCl,溶液呈酸性,Z點(diǎn)之后繼續(xù)加入MOH溶液,R點(diǎn)對應(yīng)的溶液呈中性。A項,X點(diǎn)對應(yīng)的溶液為a mol·L-1鹽酸, c(H+)= =0.1 mol·L-1,c(HCl)=0.1 mol·L-1,錯誤;B項,Y點(diǎn)對應(yīng)的溶液呈酸性,則c(Cl-)>c(M+),c(H+)>c(OH-),錯誤;
C項,Z點(diǎn)對應(yīng)的溶液呈酸性,加熱時M+的水解程度增大,溶液酸性增強(qiáng),pH減小,錯誤;D項,R點(diǎn)對應(yīng)的溶液中
規(guī)律總結(jié)
(1)一元酸HA、一元堿BOH的混合溶液中只含有H+、A-、B+、OH- 4種離子,不可能出現(xiàn)兩種陽(陰)離子濃度同時大于兩種陰(陽)離子濃度的情況。如c(B+)>c(A-) >c(H+)>c(OH-)等肯定錯誤。
(2)將物料守恒式代入電荷守恒式中,即可得出質(zhì)子守恒式。
[提升1]常溫下,向50 mL溶有0.1 mol Cl2的氯水中滴加2 mol·L-1的NaOH溶液,得到溶液pH隨所加NaOH溶液體積的變化圖像如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.若a點(diǎn)pH=4,且c(Cl-)=m·c(ClO-),則Ka(HClO)=
B.若x=100,b點(diǎn)對應(yīng)溶液中:c(OH-)>c(H+),可用pH試紙
測定其pH
C. b～c段,隨NaOH溶液的滴入, 逐漸增大
D.若y=200,c點(diǎn)對應(yīng)溶液中:c(OH-)-c(H+)=2c(Cl-)+c(HClO)
選D。
【解析】若a點(diǎn)pH=4,(H+)=10-4mol·L-1,溶液呈酸性,根據(jù)方程式知c(HClO)=c(Cl-)-c(ClO-),c(Cl-)= mc(ClO-),則c(HClO)=(m-1)c(ClO-),
Ka(HClO)= = ,A錯誤;若x=100,氯水恰好與NaOH溶液完全反應(yīng)生成NaCl、NaClO,NaClO水解生成次氯酸,溶液呈堿性,但次氯酸具有漂白性,不能用pH試紙測pH,應(yīng)選pH計測量,B錯誤;b～c段,隨NaOH溶液的滴入,溶液的pH不斷增大,溶液中c(H+)減小,溫度不變則Ka(HClO)= 不變,所以
減小,C錯誤;若y=200,c點(diǎn)對應(yīng)溶液中存在0.1 mol NaCl、0.1 mol NaClO、0.2 mol NaOH,根據(jù)電荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)①,物料守恒
[提升2]工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO2廢氣常用NaOH吸收。25℃時，用0.1 mol·L－1NaOH 溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1H2SO3，溶液pH的滴定曲線如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A.若a點(diǎn)時c(H2SO3)＝c(HSO3－)，則Ka1(H2SO3)＝10－1.85
B．滴定時，可用甲基橙作為b點(diǎn)的終點(diǎn)判斷指示劑
C．若c點(diǎn)時c(HSO3－)＝c(SO32－)，則c(Na＋)<3c(HSO3－)
D．若10－0.7＝0.2，則根據(jù)d點(diǎn)可以計算出Ka2(H2SO3)的數(shù)量級為10－8
C
D
突破點(diǎn)2:對數(shù)圖象
[要點(diǎn)歸納]
例如，有關(guān)沉淀溶解平衡的對數(shù)圖像分析如下：
已知：
pM＝－lg c(M)(M：Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋)，p(CO32 -)＝－lg c(CO32 -)
含義
橫坐標(biāo)數(shù)值越大，c(CO)越小
縱坐標(biāo)數(shù)值越大，c(M)越小
線上方的點(diǎn)為不飽和溶液
線上的點(diǎn)為飽和溶液
線下方的點(diǎn)表示有沉淀生成
線上任意點(diǎn)，坐標(biāo)數(shù)值越大，其對應(yīng)的離子濃度越小
【例】用0.100 mol·L－1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L－1Cl－溶液的滴定曲線如圖所示。下列有關(guān)描述錯誤的是(　　)
A．根據(jù)曲線數(shù)據(jù)計算可知Ksp(AgCl)的數(shù)量級為10－10
B．曲線上各點(diǎn)的溶液滿足關(guān)系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)
C．相同實驗條件下，若改為0.040 0 mol·L－1Cl－，反應(yīng)終點(diǎn)c移到點(diǎn)a
D．相同實驗條件下，若改為0.050 0 mol·L－1Br－，反應(yīng)終點(diǎn)c向點(diǎn)b方向移動
C
[圖解過程]
　[根據(jù)滴定曲線，當(dāng)加入25 mLAgNO3溶液時，Ag＋與Cl－剛好完全反應(yīng)，AgCl處于沉淀溶解平衡狀態(tài)，此時溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝10－4.75 mol·L－1，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝10－9.5≈3.16×10－10，A項正確；曲線上各點(diǎn)都處于沉淀溶解平衡狀態(tài)，故符合c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B項正確；根據(jù)圖示，Cl－濃度為0.050 0 mol·L－1時消耗25 mLAgNO3溶液，則Cl－濃度為0.040 0 mol·L－1時消耗20 mLAgNO3溶液，a點(diǎn)對應(yīng)AgNO3溶液體積為15 mL，所以反應(yīng)終點(diǎn)不可能由c點(diǎn)移到a點(diǎn)，C項錯誤；由于AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp，初始c(Br－)與c(Cl－)相同時，反應(yīng)終點(diǎn)時消耗的AgNO3溶液體積相同，但Br－濃度小于Cl－濃度，即反應(yīng)終點(diǎn)從曲線上的c點(diǎn)向b點(diǎn)方向移動，D項正確。]
B
突破點(diǎn)3:分布系數(shù)圖像
【典型例題1】改變0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)δ(X)隨pH的變化如圖所示。
下列敘述錯誤的是(　　)。
A.pH=1.2時,c(H2A)=c(HA-)
B.lg[K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7時,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2時,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
答案:D
解析:A項,根據(jù)圖像,pH=1.2時,H2A和HA-物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同,則有c(H2A)=c(HA-),A正確;B項,pH=4.2時, K2(H2A)=
=c(H+)=10-4.2,B正確;C項,根據(jù)圖像,pH=2.7時,HA-物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最大,H2A和A2-物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同,則有c(HA-) >c(H2A)=c(A2-),C正確;D項,根據(jù)pH=4.2時,c(HA-) =c(A2-),且物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)約為0.48,而c(H+)=10-4.2 mol·L-1,可知c(HA-) =c(A2-)>c(H+),D錯誤。
【典型例題2】(2020全國卷Ⅰ)以酚酞為指示劑,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知濃度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系數(shù)δ隨滴加NaOH溶液體積V(NaOH)的變化關(guān)系如下圖所示。
下列敘述正確的是(　　)。
A.曲線①代表δ(H2A),曲線②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的濃度為0.200 0 mol·L-1
C.HA-的電離常數(shù)Ka=1.0×10-2
D.滴定終點(diǎn)時,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
答案:C
解析:由圖示滴定曲線中只有一個明顯的滴定終點(diǎn)且終點(diǎn)時消耗氫氧化鈉溶液的體積為40 mL,以及起點(diǎn)時溶液pH=1,可確定酸H2A第一步是完全電離的,其濃度是0.100 0 mol·L-1,所以曲線①代表δ(HA-)、曲線②代表δ(A2-),A、B兩項錯誤。C項,曲線①、②交點(diǎn)時δ(HA-)=δ(A2-),此時V(NaOH)=25 mL,
再根據(jù)曲線③可知此時溶液pH=2,由 ,得
Ka=1.0×10-2,C項正確。利用電荷守恒,因為是強(qiáng)堿滴定弱酸,滴定終點(diǎn)時溶液呈堿性,c(H+)2c(A2-) +c(HA-),D項錯誤。
【提升1】　常溫下，0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三者所占物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(分布系數(shù))隨pH變化的關(guān)系如圖所示。下列表述不正確的是(　　)
H2C2O4溶液中三種微粒分布曲線
B

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