微型专题重点突破(三) 教案及习题(高中化学 选修4 步步高).docx
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1、微型专题重点突破微型专题重点突破(三三) 核心素养发展目标 1.证据推理与模型认知:建立弱电解质的电离及其平衡,酸碱溶液中 水的电离,酸碱中和滴定等知识应用的方法思维模型,并运用模型解答相关问题。2.科学探 究与创新意识:知道酸碱中和滴定的主要仪器及使用。知道酸碱中和滴定的实验操作、数据 处理、误差分析等在氧化还原滴定中的迁移应用。 一、强电解质和弱电解质的比较与判断 例 1 (2018 贵阳质检)甲酸(HCOOH)是一种一元弱酸,下列性质中可以证明它是弱电解质 的是( ) A常温下,1 mol L 1 甲酸溶液中的 c(H )约为 1102 mol L1 B甲酸能与碳酸钠反应放出二氧化碳 C
2、10 mL 1 mol L 1 甲酸溶液恰好与 10 mL 1 mol L 1 NaOH 溶液完全反应 D甲酸溶液与锌反应比强酸溶液与锌反应缓慢 答案 A 解析 1 mol L 1 甲酸溶液中 c(H )1102 mol L1,说明甲酸部分电离,所以能证明甲酸 是弱电解质,故 A 正确;甲酸能与碳酸钠反应放出二氧化碳说明甲酸酸性强于碳酸,但不能 说明甲酸为弱电解质,故 B 错误;10 mL 1 mol L 1 甲酸溶液恰好与 10 mL 1 mol L 1 NaOH 溶液完全反应,说明甲酸是一元酸,不能证明甲酸是弱电解质,故 C 错误;甲酸和强酸溶液 中氢离子浓度大小未知,不能证明甲酸是弱电解
3、质,故 D 错误。 弱电解质的判断方法 要证明某电解质是弱电解质,关键在于一个“弱”字,即证明它只是部分电离或其溶液中存 在电离平衡。以一元弱酸 HA 为例,证明它是弱电解质的常用方法有: (1)酸溶液中 c(H )的大小 0 1 mol L 1 HA 溶液中 c(H)0.1 mol L1; 将 c(H)1102 mol L1 的 HA 溶液稀释 100 倍,稀释后溶液中 110 4 mol L1c(H)1102 mol L1。 (2)溶液导电能力的强弱 01 mol L 1 HCl 溶液和 0.1 mol L1 HA 溶液,前者的导电能力明显强。 (3)与活泼金属反应速率的大小 相同物质的量
4、浓度的 HCl 溶液和 HA 溶液,与(形状、颗粒大小)相同的活泼金属反应,前者 的反应速率大。 (4)典型化学反应 将二氧化碳通入 NaA 溶液中有 HA 生成,或 HA 溶液与 NaHCO3溶液不反应。 变式 1 某化学兴趣小组为比较稀盐酸和稀 CH3COOH 溶液酸性的相对强弱,设计了如下实 验方案,实验装置如图所示(夹持仪器已略去)。 实验方案:在两试管中分别加入过量镁条,同时将两注射器中的溶液注入相应试管中,观察 产生氢气的速率和体积。 请回答下列问题: (1)在上述实验方案中有一明显缺陷,该缺陷是_ _。 (2)在缺陷已经得到改正的前提下,反应起始时_(填“a”或“b”)中产生氢气
5、的速率 较快;最终产生氢气的体积_(填“相等”或“不相等”)。 (3)最终发现,实验中产生氢气的体积比理论值大,可能原因是_ _。 (4)通过比较起始反应速率可得出的结论是_ _。 答案 (1)没有说明两种酸的物质的量浓度相等 (2)a 相等 (3)反应放热,过量的镁与水反 应产生了部分氢气 (4)等物质的量浓度的稀盐酸的酸性强于稀 CH3COOH 溶液的酸性 解析 (1)题干中没有指明实验所用稀盐酸与稀 CH3COOH 溶液的物质的量浓度相等, 因此无 法通过观察产生氢气的速率和体积判断两种酸酸性的相对强弱。(2)当实验所用两种酸的物质 的量浓度相等时,两种酸的物质的量相等,与过量镁条反应放
6、出氢气的体积相等;但 HCl 是 强电解质, 等物质的量浓度的盐酸中的 c(H )大于 CH 3COOH 溶液中的 c(H ), 故反应起始时, a 中产生氢气的速率较快。(3)镁在加热条件下能够与水反应,故金属与酸反应放热,导致过 量的镁与水反应产生部分氢气。(4)通过比较起始反应速率可知,等物质的量浓度的稀盐酸的 酸性强于稀 CH3COOH 溶液的酸性。 二、弱电解质的电离平衡及其移动 例2 在0.1 mol L 1 NH 3 H2O溶液中存在如下平衡: NH3H2O NH3 H2ONH 4OH 。下列有关该溶液的叙述正确的是( ) A向其中加入少量浓盐酸,盐酸与 NH3反应生成 NH4C
7、l,使 NH3浓度减小,NH 4浓度增大, 平衡逆向移动 B向其中加入少量 NaOH 固体,OH 与 NH 4结合生成 NH3 H2O,使 NH 4浓度减小,平衡正 向移动 C向其中加入少量 0.1 mol L 1 NH 4Cl 溶液,电离平衡常数不变,溶液中 c(OH )减小 D向其中加入少量 MgSO4固体,溶液中 c(OH )增大 答案 C 解析 A 项,加入少量浓盐酸,首先发生反应 H OH=H 2O,使 OH 浓度减小,平衡正 向移动;B 项,加入少量 NaOH 固体,使 OH 浓度增大,平衡逆向移动;C 项,加入少量 0.1 mol L 1 NH 4Cl 溶液,使 NH 4浓度增大
8、,平衡逆向移动,溶液中 c(OH )减小;D 项,加 入少量 MgSO4固体发生反应 Mg2 2OH=Mg(OH) 2,溶液中 c(OH )减小。 从定性和定量两个角度分析电离平衡移动 (1)从定性角度分析:用化学平衡理论分析弱电解质的电离平衡问题时,考虑的主要因素有稀 释、改变温度、加入能电离出相同离子的物质等。在分析这类问题时,易出现的错误是认为 平衡移动的方向和平衡混合物中各组分的浓度变化总一致。应该深刻地理解勒夏特列原理: 平衡向“削弱”这种改变的方向移动,但移动结果不能“抵消”这种改变。 (2)从定量角度分析:当改变影响电离平衡的条件后分析两种微粒浓度之比的变化时,若不能 通过平衡移
9、动的方向作出判断,应采用电离平衡常数进行定量分析。 变式 2 水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A图中对应点的温度关系为 abc B纯水仅升高温度,可从 a 点变到 c 点 C水的离子积常数 Kw数值大小关系为 bcd D在 b 点对应温度下,0.5 mol L 1 的 H2SO4溶液与 1 mol L 1 的 KOH 溶液等体积混合,混 合后 c(H )1107 mol L1 答案 C 解析 水的电离是吸热过程,温度升高,水的离子积常数增大,根据图中数据得出的水的离 子积常数 Kw数值大小关系为 bcad,温度关系为 bcad,C 项正确、A 项错误; 若纯水仅升高温度,c(
10、OH )与 c(H)都增大,B 项错误;b 点的 K w110 12,0.5 mol L1的 H2SO4溶液与 1 mol L 1 的 KOH 溶液等体积混合,充分反应后所得溶液显中性,c(H )1 10 6 mol L1,D 项错误。 三、混合溶液的酸碱性与 pH 计算 例 3 已知 t 时水的离子积常数为 Kw。该温度下,将浓度为 a mol L 1 的一元酸 HA 溶液 与 b mol L 1 的一元碱 BOH 溶液等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是( ) Aab B混合溶液的 pH7 C混合溶液中,c(H ) K w mol L 1 D混合溶液中,c(H )c(B)c(OH)c(A
11、) 答案 C 解析 溶液呈中性,即c(H )c(OH),结合水的离子积常数可知c(H)c(OH) K w mol L 1, 故 C 项正确。 酸、碱混合后溶液 pH 的判断技巧 已知酸和碱的 pH 之和,判断二者等体积混合后溶液的 pH(25 ): (1)pH 之和为 14 的酸和碱等体积混合 若为强酸与强碱,则pH7 若为强酸与弱碱,则pH7 若为弱酸与强碱,则pH7 规律:谁弱谁过量,谁弱显谁性。 原因:酸碱已电离出的 H 和 OH恰好中和,谁弱谁的 H或 OH有“储备”(有未电离的酸 或碱),中和后还能继续电离。 (2)强酸(pHa)与强碱(pHb)等体积混合 若混合前ab14,则溶液呈
12、碱性,pH混7 若混合前ab14,则溶液呈中性,pH混7 若混合前ab14,则溶液呈酸性,pH混7 其依据为 cH cOH 10 a 10 14b1014 ab。 (3)强酸(pHa)与强碱(pHb)混合后溶液呈中性 若ab14,则V酸V碱11 若ab14,则V酸V碱10a b141 若ab14,则V酸V碱11014 ab 依据为 10 aV 酸10 (14b)V 碱 V 酸 V碱10 ab14。 变式 3 已知在 25 和 100 时,水溶液中 c(H )与 c(OH)的关系如图所示: (1)表示 25 时的曲线应为_(填“A”或“B”),请说明理由:_ _。 (2)25 时, 将 pH9
13、的 NaOH 溶液与 pH4 的 H2SO4溶液混合, 若所得混合溶液的 pH7, 则 NaOH 溶液与 H2SO4溶液的体积比为_。 (3)100 时, 若 100 体积 pHa 的某强酸溶液与 1 体积 pHb 的某强碱溶液混合后溶液呈中 性,则混合前,该强酸的 pH 与强碱的 pH 之间应满足的关系是_。 (4)在曲线 B 对应的温度下,pH2 的 HA 溶液和 pH10 的 NaOH 溶液等体积混合后,混合 溶液的 pH5。请分析原因:_ _ _。 答案 (1)A 水的电离是吸热过程,温度降低时,电离程度减小,c(H ) c(OH)减小 (2)101 (3)ab14 (4)曲线 B 对
14、应的温度是 100 ,此时水的离子积为 110 12,HA 若为强酸,最后应为 pH 6,现 pH5,说明 HA 为弱酸,HA 中和 NaOH 后,混合溶液中还剩余较多的 HA,可继 续电离出 H 解析 (2)25 时所得混合溶液的 pH7,溶液呈中性,即酸、碱恰好完全反应,n(OH ) n(H ),则 V(NaOH)105 mol L1V(H 2SO4)10 4 mol L1,V(NaOH)V(H 2SO4)101。 四、中和滴定 pH 曲线 例 4 (2018 泉州质检)常温下,用某浓度的 NaOH 溶液滴定 20.00 mL 等浓度的 CH3COOH 溶液,所得滴定曲线如图。下列说法正确
15、的是( ) Aa 点醋酸溶液的浓度为 1.010 3 mol L1 Ba、b 两点对应的醋酸的电离平衡常数:ab Cc 点溶液中 c(Na )c(CH 3COO )11 D升高温度,d 点溶液 pH 不变 答案 C 解析 a 点醋酸溶液的 pH3,c(H )1.0103 mol L1,但醋酸不完全电离,所以醋酸溶 液的浓度大于 1.010 3 mol L1,A 项错误;醋酸的电离平衡常数只与温度有关,温度一定 时,a、b 两点对应的醋酸的电离平衡常数相等,B 项错误;c 点溶液中存在电荷守恒:c(Na ) c(H )c(CH 3COO )c(OH),因 c 点对应溶液的 pH7,c(H)c(O
16、H),所以 c(Na) c(CH3COO ),即 c(Na)c(CH 3COO )11,C 项正确;d 点溶液是醋酸钠溶液,升高 温度,促进 CH3COO 水解,溶液 pH 增大,D 项错误。 酸碱中和滴定 pH 曲线分析的关键点 (1)起点:利用起点可确定酸、碱的强弱和谁滴定谁。 (2)恰好反应点(中和点):利用此点可确定酸碱的体积和浓度。 (3)中性点:溶液的 c(H )c(OH),利用中性点和中和点确定酸、碱的强弱。 变式 4 (2018 北京昌平调研)常温时,用 0.10 mol L 1 NaOH 溶液滴定 25.00 mL 0.10 mol L1 一元弱酸 HX 的溶液,滴定过程中
17、pH 变化曲线如图所示。若忽略反应过程中因液体密度变 化而导致的体积变化,则下列判断正确的是( ) A弱酸 HX 的电离常数 Ka1.010 4 BV(NaOH 溶液)12.50 mL 时,混合溶液相当于等量的 NaX 和 HX 的混合液 C溶液 pH7 时,HX 和 NaOH 恰好完全反应 DV(NaOH 溶液)25.00 mL 时,c(Na )c(X)c(HX)0.10 mol L1 答案 B 解析 由图像可知,0.10 mol L 1 HX 溶液的 pH2,即 c(H)0.01 mol L1,故 HX 的电离 常数 KacH cX cHX 0.010.01 0.100.011.1110
18、3,A 项错误;V(NaOH 溶液)12.50 mL 时, 溶液中一半的 HX 参与中和反应,即为等量的 NaX 和 HX 的混合液,B 项正确;溶液 pH7 时,V(NaOH 溶液)25.00 mL,HX 未反应完,C 项错误;V(NaOH 溶液)25.00 mL 时,溶 液体积为 50.00 mL,故 c(Na )c(X)c(HX)0.05 mol L1,D 项错误。 相关链接 滴定曲线解题方法 (1)注意纵横坐标含义:一般横坐标为滴加酸碱溶液的体积,纵坐标为溶液的 pH。 (2)注意起点时的 pH:可以通过起点时的 pH 判断溶液的浓度。 (3)注意“滴定终点”“恰好中和”“呈中性”的不
19、同。 滴定终点:指示剂变色时即“达到了滴定的终点”,通常与理论终点存在着一定的误差(允 许误差),而指示剂变色点都不是 pH7 的情况。 恰好中和:指酸和碱恰好完全反应生成盐和水的时刻,此时的溶液不一定呈中性。 呈中性:溶液中的氢离子浓度等于氢氧根离子浓度(常温下 pH7)。 五、滴定原理的迁移应用 例 5 废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜 帽(Cu、Zn 总含量约为 99%)回收 Cu 并制备 ZnO 的部分实验过程如图所示: (1)铜帽溶解时加入 H2O2的目的是_ _ (用化学方程式表示)。 铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的 H2O2除去。除去
20、H2O2的简便方法是_。 (2)为确定加入锌灰(主要成分为 Zn、 ZnO, 杂质为铁及其氧化物)的量, 实验中需测定除去 H2O2 后溶液中 Cu2 的含量。实验操作:准确量取一定体积的含有 Cu2的溶液于带塞锥形瓶中, 加适量水稀释,调节溶液 pH34,加入过量的 KI,用 Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上 述过程中反应的离子方程式如下: 2Cu2 4I=2CuI(白色)I 2 2S2O2 3I2=2I S 4O 2 6 滴定选用的指示剂为_, 滴定终点观察到的现象为_。 若滴定前溶液中的 H2O2没有除尽,所测定的 Cu2 含量将会_(填“偏高”“偏低” 或“不变”)。 答案 (1)
21、CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O 加热(至沸腾) (2)淀粉溶液 蓝色褪 去,且半分钟内不恢复原色 偏高 解析 (1)铜与稀硫酸不反应,加入 H2O2可以将铜氧化为 CuO,CuO 与稀硫酸反应。H2O2不 稳定,受热分解生成水和氧气,氧气逸出。(2)根据淀粉遇碘变蓝色的性质,可用淀粉溶液作 指示剂。在锥形瓶中加入淀粉溶液,溶液变为蓝色,滴入 Na2S2O3标准溶液至溶液的蓝色褪 去,且半分钟内不恢复原色,即证明 I2全部反应。若溶液中的 H2O2没有除尽,H2O2具有强 氧化性, 会氧化 I 生成 I 2, 导致 Na2S2O3标准溶液使用量偏多, 从而使算出的 Cu 2含量偏高。
22、 氧化还原滴定的原理及应用 (1)原理 与酸碱中和滴定的原理相似,氧化还原滴定的原理是以氧化剂(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。 例如:酸性 KMnO4溶液作氧化剂常用于滴定含 H2C2O4、HC2O 4、Fe 2的溶液,其反应原理 分别是 2MnO 45H2C2O46H =2Mn210CO 28H2O 2MnO 45HC2O 411H =2Mn210CO 28H2O MnO 45Fe 28H=Mn25Fe34H 2O 又如,测定碘盐中碘含量的反应原理是 5KIKIO33H2SO4=3K2SO43I23H2O I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6 (2)
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