微专题3 离子浓度大小比较图像 课件(共48张PPT) 2023-2024学年高二化学苏教版选择性必修1
文档属性
| 名称 | 微专题3 离子浓度大小比较图像 课件(共48张PPT) 2023-2024学年高二化学苏教版选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-08 14:59:17 | ||
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文档简介
(共48张PPT)
专题3
微专题3 离子浓度大小比较图像
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
目录索引
素养 目标 理解酸碱中和滴定、分布系数等图像特点,掌握曲线上一些特殊点的含义,结合三个守恒关系,建立正确的解题模型,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
重难探究·能力素养全提升
探究一 中和滴定曲线
方法突破
1.中和滴定曲线“5点”
解决酸碱中和滴定曲线类问题的关键是巧抓“5点”,即曲线的起点、恰好反应点、中性点、反应一半点和过量点,先判断出各个点中的溶质及溶液的酸碱性,以室温时用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液为例(如图),总结如何抓住滴定曲线的5个关键点:
关键点 离子浓度关系
起点 (点①) 起点为HA的单一溶液,根据该点,可定性判断HA酸性强弱。若0.1 mol·L-1HA溶液pH>1说明HA是弱酸;粒子浓度:c(HA)>c(H+)>c(A-) >c(OH-);若已知0.1 mol·L-1HA溶液的pH=a,可定量计算Ka(HA)=
101-2a
反应一 半点 (点②) 此时为等物质的量的NaA和HA的混合溶液,电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-);元素质量守恒:2c(Na+)=c(HA)+c(A-);质子守恒:2c(H+)+c(HA)=2c(OH-)+c(A-)。
此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A-的水解程度,粒子浓度: c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
关键点 离子浓度关系
中性点 (点③) 此时溶液pH=7,溶液显中性,酸没有完全被中和,电荷守恒同点②,离子浓度:c(Na+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-)。
若该点加入NaOH溶液体积为V mL,可计算
恰好完 全反应 点(点④) 此时恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液呈碱性。电荷守恒同点②,元素质量守恒:c(Na+)=c(HA)+c(A-);质子守恒: c(H+)+c(HA)=c(OH-)。
粒子浓度:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+)
过量点 (点⑤) 此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性。电荷守恒同点②,元素质量守恒:c(Na+)=2c(HA)+2c(A-);质子守恒:c(H+)+2c(HA)+c(A-)=c(OH-)。离子浓度:c(Na+)>c(OH-) >c(A-)>c(H+)
2.酸碱中和滴定曲线图示
氢氧化钠溶液滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸溶液的滴定曲线 盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠溶液、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pH=7不一定是终点:强碱与强酸反应时,终点是pH=7;强碱与弱酸反应终点是pH>7;强酸与弱碱反应终点是pH<7
应用体验
视角1一元酸碱的滴定曲线
1.常温下,用0.10 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液和20.00 mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液,得
到两条滴定曲线,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.图2是滴定盐酸的曲线
B.a与b的关系是aC.E点对应离子浓度由大到小的顺序可能为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
D.这两次滴定都可以用甲基橙作为指示剂
C
解析 如果酸为强酸,则0.10 mol·L-1酸的pH为1,根据酸的初始pH知,图1为盐酸的滴定曲线,故A错误。根据图1知,a点氢氧化钠溶液的体积是20.00 mL,酸和碱的物质的量相等,二者恰好反应生成强酸强碱盐,其溶液呈中性;醋酸溶液中滴入氢氧化钠溶液,醋酸钠溶液呈碱性,所以b点氢氧化钠溶液的体积小于20.00 mL,a>b,故B错误。E点溶液的成分为CH3COONa和CH3COOH,溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度,盐类水解程度较小,则溶液中离子浓度可能为c(CH3COO-)>c(Na+) >c(H+)>c(OH-),故C正确。氢氧化钠和盐酸恰好反应呈中性,可以选择甲基橙或酚酞作为指示剂;氢氧化钠和醋酸恰好反应生成醋酸钠溶液呈碱性,只能选择酚酞,故D错误。
2.室温下向10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
D
解析 a点时NaOH与HA恰好完全反应,溶液的pH为8.7,呈碱性,说明HA为弱酸,NaA发生水解反应,则溶液中粒子浓度:c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+),A错误;a点NaA发生水解反应,促进了水的电离,b点时为NaA和HA的混合溶液,溶液显酸性,则HA抑制了水的电离,所以a点水的电离程度大于b点,B错误;根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(A-),pH=7,则c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-),C错误;b点HA过量,溶液呈酸性,HA的电离程度大于NaA的水解程度,所以c(A-)>c(HA),D正确。
方法点拨 滴定曲线分析的方法
(1)分析步骤:首先看纵坐标,搞清楚是酸入碱中,还是碱入酸中;其次看起点,起点可以看出酸性或碱性的强弱,这在判断滴定终点时至关重要;再次找滴定终点和pH=7的中性点,判断滴定终点的酸碱性,然后确定中性点(pH=7)的位置;最后分析其他的特殊点(如滴定一半点,过量一半点等),分析酸、碱过量情况。
(2)滴定过程中的定量关系:①电荷守恒关系在任何时候均存在;②元素质量守恒可以根据加入酸的物质的量和加入碱的物质的量进行确定,但不一定为等量关系。
视角2多元弱酸的滴定曲线
3.298 K时,向20.0 mL 0.10 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程应该选择石蕊溶液作指示剂
B.W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+2OH- ══ A2-+2H2O
C.Y点对应的溶液中c(Na+)+c(H+)=3c(A2-)
D.反应H2A+A2- 2HA-的平衡常数K=1.0×107.4
D
【变式设问】
(1)H2A的pKa1和pKa2分别为多少 溶液中c(H2A)=c(A2-)时,溶液的pH是多少
(2)当溶液中反应生成的Na2A和NaHA浓度相等时,写出该点的元素质量守恒关系式,并比较该点溶液中离子浓度的大小。
提示 元素质量守恒:2c(Na+)=3[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)];离子浓度: c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(OH―)>c(H+)。
探究二 分布系数图像
方法突破
分布系数图像简称分布曲线,是指以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,分布系数与溶液pH之间的关系曲线。
pH增大的过程,其实质就是酸溶液中加入碱液或固态碱,不断发生中和反应,酸和酸根离子的物质的量分数变化的曲线,根据分布系数可以书写一定pH时发生反应的离子方程式,也应注意在书写溶液中的电荷守恒时,不要忽略阳离子还有加入的碱的阳离子(如Na+等)。
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH时的分布系数和酸的浓度,就可以计算出各成分在该pH时的平衡浓度。
应用体验
视角1一元弱酸分布系数图像
1.25 ℃,醋酸溶液中CH3COOH、CH3COO-的分布系数δ与pH的关系如图。其中,
A.曲线2代表δ(CH3COO-)
B.25 ℃,CH3COOH的电离常数Ka=10-4.74
D.pH=3.74时,溶液中存在:
c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
D
视角2二元弱酸分布系数图像
2.H2X为二元弱酸,常温下,现配制一组c(H2X)+c(HX-)+c(X2-)=0.01 mol·L-1的溶液,在不同pH环境下,不同形态的粒子(H2X、HX-、X2-)的组成分数(平衡时某种含X元素微粒的物质的量占含X元素微粒物质的量之和的分数)如图所示,下列说法中正确的是( )
A.c点对应的溶液中存在c(H+)=c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-)
B.在NaHX溶液中存在c(H+)>c(OH-)
C.室温下,将Na2X与NaHX按物质的量1∶1混合加入纯水中,此时pH=11
D.室温下,a、b、c三点对应的溶液中,由水电离的c(H+)水与c(OH-)水的乘积数值由大到小顺序:c>b>a
D
解析 假设加入NaOH来调节溶液的pH,则随着NaOH的加入,c(H2X)逐渐减小,c(HX-)先增大后减小,c(X2-)逐渐增大,则曲线①、②、③分别代表H2X、HX-和X2-。根据电荷守恒可知,c点对应的溶液中存在c(H+)+c(Na+)=c(HX-) +2c(X2-)+c(OH-),A错误;b点对应的溶液中HX-最大,pH=9.3,所以NaHX溶液显碱性,即在NaHX溶液中存在c(H+)b>a,D正确。
【变式设问】
(1)a点的pH是多少 请计算H2X的Ka1。
(2)当pH=7时,请写出溶液中含X元素微粒浓度由大到小的顺序。
提示 设a、b、c三点的pH分别为pHa、pHb、pHc,则有2pHb=pHa+pHc,pHa=2pHb-pHc=2×9.3-11=7.6,Ka1=10-7.6。
提示 c(H2X)>c(HX-)>c(X2-)。
探究三 对数图像
方法突破
1.负对数图像
pH 图像 将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH越小
pOH 图像 将溶液中c(OH-)取负对数,即pOH=-lg c(OH-),反映到图像中是c(OH-)越大,则pOH越小
pC 图像 将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小
2.对数图像
应用体验
视角1负对数图像
1.常温下,将NaOH溶液滴加到某一元酸(HA)溶液中,测得混合溶液的pH与离子浓度变化关系如下图所示 。
下列叙述不正确的是( )
A.Ka(HA)的数量级为10-5
B.滴加NaOH溶液过程中, 保持不变
C.m点所示溶液中:c(H+)=c(HA)+c(OH-)-c(Na+)
D.n点所示溶液中:c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D
视角2对数图像
2.常温下,二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.M表示pH与
B.Ka2(H2Y)=10-4.3
C.a点溶液中:c(H+)-c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)-c(K+)
D.交点c的溶液中:c(H2Y)=c(Y2-)>c(HY-)>c(H+)
D
视角3对数负对数混合图像
3.常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.N表示pH与 的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,
c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
D
学以致用·随堂检测全达标
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1.常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液,有关微粒的物质的量变化如图,根据图示判断,下列说法正确的是( )
A.在P点时,c(H2A)+c(HA-)+c(A2-) +c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
B.当V(NaOH溶液)=20 mL时,c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+2c(H2A)
C.当V(NaOH溶液)=30 mL时,3c(Na+)=2[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)]
D.当V(NaOH溶液)=40 mL时,c(Na+)>c(A2-)>c(HA-)>c(H2A)>c(OH-)>c(H+)
A
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3
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解析 H2A与NaOH的混合溶液中,有电荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)= c(Na+)+c(H+),图中P点时c(H2A)=c(A2-),故c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)+c(OH-)= c(Na+)+c(H+),A项正确;V(NaOH溶液)=20 mL时,混合溶液中溶质只有NaHA,满足电荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),元素质量守恒c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=c(Na+),则质子守恒c(A2-)+c(OH-)=c(H2A)+c(H+),B项错误;V(NaOH溶液)=30 mL时,混合溶液溶质为等物质的量的NaHA和Na2A,其元素质量守恒为2c(Na+)=3[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)],C项错误;V(NaOH溶液)=40 mL时,混合溶液中溶质为Na2A,依次考虑Na2A完全电离、A2-分步水解、水的电离,得c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H2A)>c(H+),D项错误。
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2.用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的盐酸和醋酸,滴定曲线如下图所示,下列说法正确的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ分别表示盐酸和醋酸的滴定曲线
B.pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH溶液)大于醋酸消耗的V(NaOH溶液)
C.V(NaOH溶液)=20.00 mL时,两溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-)
D.V(NaOH溶液)=10.00 mL时,醋酸溶液中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
B
解析 0.100 0 mol·L-1的盐酸和醋酸,盐酸的pH=1,醋酸的pH>1,因此Ⅰ、Ⅱ分别表示醋酸和盐酸的滴定曲线,故A错误;pH=7时,滴定盐酸消耗的NaOH溶液体积为20.00 mL,滴定醋酸消耗的NaOH溶液体积为20.00 mL时,溶质为醋酸钠,溶液显碱性,要使得溶液的pH=7,则加入的NaOH溶液体积小于20.00 mL,因此pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH溶液)大于醋酸消耗的V(NaOH溶液),故B正确;V(NaOH溶液)=20.00 mL时,两溶液溶质分别为NaCl和CH3COONa,由于CH3COO-水解,因此溶液中c(CH3COO-)1
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3.某二元酸H2X在水中的电离方程式是H2X══H++HX-,HX- H++X2-,常温下,向20.00 mL 0.1 mol·L-1 H2X溶液中滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,pOH水与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。已知pOH水表示溶液中由水电离出的OH-浓度的负对数,即pOH水=-lg c(OH-)水。下列说法错误的是( )
A.常温下,0.1 mol·L-1 H2X溶液的pH为1.4
B.溶液中水的电离程度:d>c>b
C.e点溶液呈碱性
D.d点溶液中存在:2c(Na+)=c(HX-)+c(X2-)
D
解析 酸和碱都会抑制水的电离。向20.00 mL 0.1 mol·L-1 H2X溶液中滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,滴加NaOH溶液20.00 mL恰好生成NaHX,对应图像b点;滴加NaOH溶液40.00 mL恰好生成Na2X,此时由于X2-的水解对水的电离的促进作用最大,对应图像d点;此后氢氧化钠过量,水的电离又受到抑制;由H2X ══ H++HX-,HX- H++X2-可知,H2X的一级电离完全、二级电离部分进行。由图可知,常温下,0.1 mol·L-1 H2X溶液的pOH溶液=pOH水=12.6,则pH为1.4,A正确。b点溶质为NaHX,pOH水=11.2,溶液中c(H+)=10-2.8 mol·L-1,则溶液为酸性,水的电离受到抑制;d点溶质为NaHX、Na2X,pOH水=7,溶液中c(OH-)=10-7 mol·L-1,则溶液为中性;c点溶质为Na2X,水的电离受到促进,电离程度最大,故水的电离程度d>c>b,B正确。e点溶质为NaOH、Na2X,Na2X水解、NaOH电离,均使溶液中c(OH-)>10-7 mol·L-1,溶液显碱性,C正确。d点溶质为Na2X,根据元素质量守恒可知,c(Na+)=2c(HX-)+2c(X2-),D错误。
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4.M(OH)2是一种可溶于水的二元弱碱,在水中能电离出M(OH)+、M2+。已知pOH=-lg c(OH-)。常温下,向M(OH)2溶液中滴加某浓度的硫酸溶液,调节
pOH的值,测得溶液的pOH随 的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
C
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本 课 结 束
专题3
微专题3 离子浓度大小比较图像
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
目录索引
素养 目标 理解酸碱中和滴定、分布系数等图像特点,掌握曲线上一些特殊点的含义,结合三个守恒关系,建立正确的解题模型,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
重难探究·能力素养全提升
探究一 中和滴定曲线
方法突破
1.中和滴定曲线“5点”
解决酸碱中和滴定曲线类问题的关键是巧抓“5点”,即曲线的起点、恰好反应点、中性点、反应一半点和过量点,先判断出各个点中的溶质及溶液的酸碱性,以室温时用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液为例(如图),总结如何抓住滴定曲线的5个关键点:
关键点 离子浓度关系
起点 (点①) 起点为HA的单一溶液,根据该点,可定性判断HA酸性强弱。若0.1 mol·L-1HA溶液pH>1说明HA是弱酸;粒子浓度:c(HA)>c(H+)>c(A-) >c(OH-);若已知0.1 mol·L-1HA溶液的pH=a,可定量计算Ka(HA)=
101-2a
反应一 半点 (点②) 此时为等物质的量的NaA和HA的混合溶液,电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-);元素质量守恒:2c(Na+)=c(HA)+c(A-);质子守恒:2c(H+)+c(HA)=2c(OH-)+c(A-)。
此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A-的水解程度,粒子浓度: c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
关键点 离子浓度关系
中性点 (点③) 此时溶液pH=7,溶液显中性,酸没有完全被中和,电荷守恒同点②,离子浓度:c(Na+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-)。
若该点加入NaOH溶液体积为V mL,可计算
恰好完 全反应 点(点④) 此时恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液呈碱性。电荷守恒同点②,元素质量守恒:c(Na+)=c(HA)+c(A-);质子守恒: c(H+)+c(HA)=c(OH-)。
粒子浓度:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+)
过量点 (点⑤) 此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性。电荷守恒同点②,元素质量守恒:c(Na+)=2c(HA)+2c(A-);质子守恒:c(H+)+2c(HA)+c(A-)=c(OH-)。离子浓度:c(Na+)>c(OH-) >c(A-)>c(H+)
2.酸碱中和滴定曲线图示
氢氧化钠溶液滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸溶液的滴定曲线 盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠溶液、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pH=7不一定是终点:强碱与强酸反应时,终点是pH=7;强碱与弱酸反应终点是pH>7;强酸与弱碱反应终点是pH<7
应用体验
视角1一元酸碱的滴定曲线
1.常温下,用0.10 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液和20.00 mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液,得
到两条滴定曲线,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.图2是滴定盐酸的曲线
B.a与b的关系是a
D.这两次滴定都可以用甲基橙作为指示剂
C
解析 如果酸为强酸,则0.10 mol·L-1酸的pH为1,根据酸的初始pH知,图1为盐酸的滴定曲线,故A错误。根据图1知,a点氢氧化钠溶液的体积是20.00 mL,酸和碱的物质的量相等,二者恰好反应生成强酸强碱盐,其溶液呈中性;醋酸溶液中滴入氢氧化钠溶液,醋酸钠溶液呈碱性,所以b点氢氧化钠溶液的体积小于20.00 mL,a>b,故B错误。E点溶液的成分为CH3COONa和CH3COOH,溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度,盐类水解程度较小,则溶液中离子浓度可能为c(CH3COO-)>c(Na+) >c(H+)>c(OH-),故C正确。氢氧化钠和盐酸恰好反应呈中性,可以选择甲基橙或酚酞作为指示剂;氢氧化钠和醋酸恰好反应生成醋酸钠溶液呈碱性,只能选择酚酞,故D错误。
2.室温下向10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
D
解析 a点时NaOH与HA恰好完全反应,溶液的pH为8.7,呈碱性,说明HA为弱酸,NaA发生水解反应,则溶液中粒子浓度:c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+),A错误;a点NaA发生水解反应,促进了水的电离,b点时为NaA和HA的混合溶液,溶液显酸性,则HA抑制了水的电离,所以a点水的电离程度大于b点,B错误;根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(A-),pH=7,则c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-),C错误;b点HA过量,溶液呈酸性,HA的电离程度大于NaA的水解程度,所以c(A-)>c(HA),D正确。
方法点拨 滴定曲线分析的方法
(1)分析步骤:首先看纵坐标,搞清楚是酸入碱中,还是碱入酸中;其次看起点,起点可以看出酸性或碱性的强弱,这在判断滴定终点时至关重要;再次找滴定终点和pH=7的中性点,判断滴定终点的酸碱性,然后确定中性点(pH=7)的位置;最后分析其他的特殊点(如滴定一半点,过量一半点等),分析酸、碱过量情况。
(2)滴定过程中的定量关系:①电荷守恒关系在任何时候均存在;②元素质量守恒可以根据加入酸的物质的量和加入碱的物质的量进行确定,但不一定为等量关系。
视角2多元弱酸的滴定曲线
3.298 K时,向20.0 mL 0.10 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程应该选择石蕊溶液作指示剂
B.W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+2OH- ══ A2-+2H2O
C.Y点对应的溶液中c(Na+)+c(H+)=3c(A2-)
D.反应H2A+A2- 2HA-的平衡常数K=1.0×107.4
D
【变式设问】
(1)H2A的pKa1和pKa2分别为多少 溶液中c(H2A)=c(A2-)时,溶液的pH是多少
(2)当溶液中反应生成的Na2A和NaHA浓度相等时,写出该点的元素质量守恒关系式,并比较该点溶液中离子浓度的大小。
提示 元素质量守恒:2c(Na+)=3[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)];离子浓度: c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(OH―)>c(H+)。
探究二 分布系数图像
方法突破
分布系数图像简称分布曲线,是指以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,分布系数与溶液pH之间的关系曲线。
pH增大的过程,其实质就是酸溶液中加入碱液或固态碱,不断发生中和反应,酸和酸根离子的物质的量分数变化的曲线,根据分布系数可以书写一定pH时发生反应的离子方程式,也应注意在书写溶液中的电荷守恒时,不要忽略阳离子还有加入的碱的阳离子(如Na+等)。
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH时的分布系数和酸的浓度,就可以计算出各成分在该pH时的平衡浓度。
应用体验
视角1一元弱酸分布系数图像
1.25 ℃,醋酸溶液中CH3COOH、CH3COO-的分布系数δ与pH的关系如图。其中,
A.曲线2代表δ(CH3COO-)
B.25 ℃,CH3COOH的电离常数Ka=10-4.74
D.pH=3.74时,溶液中存在:
c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
D
视角2二元弱酸分布系数图像
2.H2X为二元弱酸,常温下,现配制一组c(H2X)+c(HX-)+c(X2-)=0.01 mol·L-1的溶液,在不同pH环境下,不同形态的粒子(H2X、HX-、X2-)的组成分数(平衡时某种含X元素微粒的物质的量占含X元素微粒物质的量之和的分数)如图所示,下列说法中正确的是( )
A.c点对应的溶液中存在c(H+)=c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-)
B.在NaHX溶液中存在c(H+)>c(OH-)
C.室温下,将Na2X与NaHX按物质的量1∶1混合加入纯水中,此时pH=11
D.室温下,a、b、c三点对应的溶液中,由水电离的c(H+)水与c(OH-)水的乘积数值由大到小顺序:c>b>a
D
解析 假设加入NaOH来调节溶液的pH,则随着NaOH的加入,c(H2X)逐渐减小,c(HX-)先增大后减小,c(X2-)逐渐增大,则曲线①、②、③分别代表H2X、HX-和X2-。根据电荷守恒可知,c点对应的溶液中存在c(H+)+c(Na+)=c(HX-) +2c(X2-)+c(OH-),A错误;b点对应的溶液中HX-最大,pH=9.3,所以NaHX溶液显碱性,即在NaHX溶液中存在c(H+)
【变式设问】
(1)a点的pH是多少 请计算H2X的Ka1。
(2)当pH=7时,请写出溶液中含X元素微粒浓度由大到小的顺序。
提示 设a、b、c三点的pH分别为pHa、pHb、pHc,则有2pHb=pHa+pHc,pHa=2pHb-pHc=2×9.3-11=7.6,Ka1=10-7.6。
提示 c(H2X)>c(HX-)>c(X2-)。
探究三 对数图像
方法突破
1.负对数图像
pH 图像 将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH越小
pOH 图像 将溶液中c(OH-)取负对数,即pOH=-lg c(OH-),反映到图像中是c(OH-)越大,则pOH越小
pC 图像 将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小
2.对数图像
应用体验
视角1负对数图像
1.常温下,将NaOH溶液滴加到某一元酸(HA)溶液中,测得混合溶液的pH与离子浓度变化关系如下图所示 。
下列叙述不正确的是( )
A.Ka(HA)的数量级为10-5
B.滴加NaOH溶液过程中, 保持不变
C.m点所示溶液中:c(H+)=c(HA)+c(OH-)-c(Na+)
D.n点所示溶液中:c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D
视角2对数图像
2.常温下,二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.M表示pH与
B.Ka2(H2Y)=10-4.3
C.a点溶液中:c(H+)-c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)-c(K+)
D.交点c的溶液中:c(H2Y)=c(Y2-)>c(HY-)>c(H+)
D
视角3对数负对数混合图像
3.常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.N表示pH与 的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,
c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
D
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1.常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液,有关微粒的物质的量变化如图,根据图示判断,下列说法正确的是( )
A.在P点时,c(H2A)+c(HA-)+c(A2-) +c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
B.当V(NaOH溶液)=20 mL时,c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+2c(H2A)
C.当V(NaOH溶液)=30 mL时,3c(Na+)=2[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)]
D.当V(NaOH溶液)=40 mL时,c(Na+)>c(A2-)>c(HA-)>c(H2A)>c(OH-)>c(H+)
A
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解析 H2A与NaOH的混合溶液中,有电荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)= c(Na+)+c(H+),图中P点时c(H2A)=c(A2-),故c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)+c(OH-)= c(Na+)+c(H+),A项正确;V(NaOH溶液)=20 mL时,混合溶液中溶质只有NaHA,满足电荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),元素质量守恒c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=c(Na+),则质子守恒c(A2-)+c(OH-)=c(H2A)+c(H+),B项错误;V(NaOH溶液)=30 mL时,混合溶液溶质为等物质的量的NaHA和Na2A,其元素质量守恒为2c(Na+)=3[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)],C项错误;V(NaOH溶液)=40 mL时,混合溶液中溶质为Na2A,依次考虑Na2A完全电离、A2-分步水解、水的电离,得c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H2A)>c(H+),D项错误。
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2.用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的盐酸和醋酸,滴定曲线如下图所示,下列说法正确的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ分别表示盐酸和醋酸的滴定曲线
B.pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH溶液)大于醋酸消耗的V(NaOH溶液)
C.V(NaOH溶液)=20.00 mL时,两溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-)
D.V(NaOH溶液)=10.00 mL时,醋酸溶液中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
B
解析 0.100 0 mol·L-1的盐酸和醋酸,盐酸的pH=1,醋酸的pH>1,因此Ⅰ、Ⅱ分别表示醋酸和盐酸的滴定曲线,故A错误;pH=7时,滴定盐酸消耗的NaOH溶液体积为20.00 mL,滴定醋酸消耗的NaOH溶液体积为20.00 mL时,溶质为醋酸钠,溶液显碱性,要使得溶液的pH=7,则加入的NaOH溶液体积小于20.00 mL,因此pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH溶液)大于醋酸消耗的V(NaOH溶液),故B正确;V(NaOH溶液)=20.00 mL时,两溶液溶质分别为NaCl和CH3COONa,由于CH3COO-水解,因此溶液中c(CH3COO-)
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3.某二元酸H2X在水中的电离方程式是H2X══H++HX-,HX- H++X2-,常温下,向20.00 mL 0.1 mol·L-1 H2X溶液中滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,pOH水与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。已知pOH水表示溶液中由水电离出的OH-浓度的负对数,即pOH水=-lg c(OH-)水。下列说法错误的是( )
A.常温下,0.1 mol·L-1 H2X溶液的pH为1.4
B.溶液中水的电离程度:d>c>b
C.e点溶液呈碱性
D.d点溶液中存在:2c(Na+)=c(HX-)+c(X2-)
D
解析 酸和碱都会抑制水的电离。向20.00 mL 0.1 mol·L-1 H2X溶液中滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,滴加NaOH溶液20.00 mL恰好生成NaHX,对应图像b点;滴加NaOH溶液40.00 mL恰好生成Na2X,此时由于X2-的水解对水的电离的促进作用最大,对应图像d点;此后氢氧化钠过量,水的电离又受到抑制;由H2X ══ H++HX-,HX- H++X2-可知,H2X的一级电离完全、二级电离部分进行。由图可知,常温下,0.1 mol·L-1 H2X溶液的pOH溶液=pOH水=12.6,则pH为1.4,A正确。b点溶质为NaHX,pOH水=11.2,溶液中c(H+)=10-2.8 mol·L-1,则溶液为酸性,水的电离受到抑制;d点溶质为NaHX、Na2X,pOH水=7,溶液中c(OH-)=10-7 mol·L-1,则溶液为中性;c点溶质为Na2X,水的电离受到促进,电离程度最大,故水的电离程度d>c>b,B正确。e点溶质为NaOH、Na2X,Na2X水解、NaOH电离,均使溶液中c(OH-)>10-7 mol·L-1,溶液显碱性,C正确。d点溶质为Na2X,根据元素质量守恒可知,c(Na+)=2c(HX-)+2c(X2-),D错误。
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4.M(OH)2是一种可溶于水的二元弱碱,在水中能电离出M(OH)+、M2+。已知pOH=-lg c(OH-)。常温下,向M(OH)2溶液中滴加某浓度的硫酸溶液,调节
pOH的值,测得溶液的pOH随 的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
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本 课 结 束