《电离平衡》教学案
授课人:江苏省东海高级中学 张允淼
【考纲要求】
1.了解电解质和非电解质、强电解质和弱电解质的概念
2.理解电解质的电离平衡原理
3.了解水的电离、溶液的pH等概念,掌握有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算
4.了解强酸强碱中和滴定的原理
5.理解盐类水解的原理,了解盐溶液的酸碱性
【知识归纳】
一、弱电解质的判断
1.利用溶液的成分进行分析
是否含有弱电解质分子。如判断水是否完全电离,只需利用无水硫酸铜判断溶液中含有水分子。
2.利用起始浓度与平衡浓度的关系分析
通常我们所说的某电解质的浓度都是指起始浓度,不管它是强电解质还是弱电解质。如醋酸溶液,我们通常所说的浓度就是指醋酸未溶于水时的物质的量与溶液体积的商,实际上是醋酸溶液中醋酸分子浓度与醋酸根离子的浓度之和。
3.利用电离方程式分析
看反应物与生成物之间是等号还是可逆符号。
4.利用反应方程式进行分析
从分析反应发生的条件入手,判断物质表现的性质。
5.利用溶液的导电性分析
使用此法时,我们需注意使用前提,那就是与同浓度的强电解质进行比较,若导电能力相同,则为强电解质;若导电能力不同,则为弱电解质。需要注意的是,若题目中只说灯泡的明亮程度,则不能确定电解质的强弱,因为我们不知道浓度。在不同浓度时,强电解质的导电能力可能比弱电解质弱。
6.利用其对应的盐溶液的性质进行分析
对于弱酸来说,看其对应的强碱的正盐溶液的酸碱性。若呈中性,则该酸为强酸;若呈碱性,则该酸为弱酸。
二、溶液的酸碱性及离子浓度大小关系
1.溶液的酸碱性判断
用好两个定量关系:Kw== c(H+)aq·c(OH-)aq,c(H+)H2O == c(OH-)H2O 。
2.离子浓度大小比较
⑴ 明确电离与水解的先后次序,这是判断离子浓度大小关系的关键性操作。
⑵用好三个守恒,即物料守恒、电荷守恒、质子守恒。
3.混合溶液的pH计算
先计算出溶液中的c(H+)还是c(OH-),需由溶液的酸碱性决定。
三、中和滴定操作
关键取决于已知浓度与读数的准确度。要想读数准确,一是终点判断准确,二是读数方法正确。分析误差,通常也从这两个方面入手。
【热身训练】
1.下列说法错误的是 ( )
A.配制FeCl3溶液时,可将FeCl3晶体先溶解在较浓的盐酸中,后加水稀释至所需浓度
B.硫酸钡难溶于水,所以硫酸钡为弱电解质
C.利用某醋酸溶液做导电性实验,发现灯泡不明亮,由此证明醋酸为弱电解质
D.将碳酸钠溶液蒸发至干,可获得碳酸钠固体
2.25℃时,测得某NH4Cl和NaOH溶液的pH分别为5和10,则两溶液中由水电离出的c(H+)之比为 ( )
A.1:10 B.2:1 C.105:1 D.5:1
3.下列说法中错误的是 ( )
A.在相同温度下,2mol/L氨水溶液与1mol/L氨水溶液中,c(OH-)之比为2:1
B.一定浓度的氨水中加入氯化铵固体,将促进一水合氨的电离
C.已知pOH=-lg{c(OH-)},则pH=pOH的任何溶液都呈中性
D.中和滴定操作,需保持滴定管内溶液浓度不变,锥形瓶内原溶质物质的量不变
4.下列各溶液中,微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.向1mol/LNaNO3溶液中滴加盐酸,使溶液pH=5,此时混合液c(Na+)=c(NO3-)
B.0.1mol/LpH为4的NaHB溶液中:c(HB-)>c(H2B)>c(B2-)
C.在NaHA溶液中一定有:c(Na+)+c(H+) = c(HA-)+c(A2-)+c(OH-)
D.c(NH4+)相等的(NH4)2SO4溶液、(NH4)2CO3溶液和NH4Cl溶液中:
c[(NH4)2SO4]【题干解读】
1.已知硫酸铅难溶于水,也难溶于硝酸,却可溶于醋酸铵溶液,其化学方程式是PbSO4+2CH3COONH4 == (CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4 。试根据反应进行分析,指出下列结论正确的是 ( )
A.醋酸铅难溶于水 B.硫酸铵能与醋酸铅发生反应
C.醋酸铅为弱电解质 D.醋酸铅易溶于水并且易电离
2.常温下,取0.2mol/LHX溶液与0.2mol/LNaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化,下同)得溶液甲;另取0.2mol/LHX溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合得溶液乙。测得溶液甲的pH=8,溶液乙的pH>7。下列结论错误的是 ( )
A.甲溶液中由水电离出的c(OH-)大于0.2mol/LHX溶液中由水电离出的c(H+)
B.甲溶液中c(Na+)—c(X-) = 1.0×10-8mol/L
C.甲溶液中c(OH-)—c(HX) = 1.0×10-8mol/L
D.相同条件下,HX的电离程度大于NaX的水解程度
3.常温下,某pH=1的一元酸HA溶液中,HA的电离百分数为10%,某0.1mol / L的一元碱BOH溶液中c(OH-)与c(H+)之比为1012。将上述两种溶液等体积混合后,溶液显酸性,若混合时体积变化忽略不计,下列推论错误的是 ( )
A.BOH是一元强碱 B.混合后,HA的电离百分数仍为10%
C.混合溶液中c(A-)>c(B+) D.在混合溶液中,水的电离将受到抑制
【错解探因】
1.将一元酸HA的溶液与一元碱BOH的溶液等体积混合,若所得溶液显酸性,下列有关判断正确的是 ( )
A.若混合前酸、碱pH之和等于14,则HA肯定是弱酸
B.若混合前酸、碱物质的量浓度相同,则HA肯定是弱酸
C.溶液中水的电离程度:混合溶液>纯水>BOH溶液
D.混合溶液中离子浓度一定满足:c(A-)>c(B+)>c(H+)>c(OH-)
2.25℃时,能在指定环境中大量共存的离子组是 ( )
A.在中性溶液中:Na+、Fe3+、SO42-、NO3-
B.在pH=7的溶液中:Na+、NH4+、CH3COO-、Cl-
C.能将铝转化为AlO2-的溶液中:K+、Ba2+、SO32-、MnO4-
D.在pH=0的溶液中:Cu2+、Al3+、ClO-、SO42-
3.已知一种pH=3的酸溶液和另一种pH=11的碱溶液等体积混合后,溶液呈碱性,其原因可能是 ( )
A.稀的强酸溶液和浓的强碱溶液反应 B.浓的弱碱溶液和稀的强酸溶液反应
C.等浓度的强碱和弱酸溶液反应 D.混合后生成了一种强碱弱酸盐
4.某二元酸H2A在水中发生电离:H2A==H++HA- ,HA-H++A2-。下列叙述中一定正确的是 ( )
A.在NaHA溶液中:c(Na+)> c(HA-)> c(OH-)>c(H+)
B.在Na2A溶液中:c(Na+)> c(A2-)> c(OH-)>c(H+)
C.在NaHA溶液中:c(H+)=c(A2-)+2 c(OH-)
D.在H2A溶液中:c(H+)= c(HA-)+ c(OH-)+c(A2-)
5.有人认为,冰醋酸中不断加水稀释,溶液的导电能力随水的加入量发生变化的曲线如下图所示,请帮其找出错因。
【能力展示】
1.发射航天飞机的火箭常用肼(N2H4)作燃料。在结构上N2H4和NH3的关系有如H2O2与H2O的关系,N2H4能发生下列反应:
N2H4+H3O+N2H5++H2O N2H4+H2ON2H5++OH-
N2H5++H2ON2H62++OH- N2H5++H2ON2H4+H3O+
据此你可得出的结论是 ( )
A.肼水解显酸性 B.肼在水中电离出H+
C.肼是二元弱碱 D.肼是二元弱酸
2.常温下将0.01molCH3COONa和0.004molHCl溶于水,配制成0.5L混合溶液。试判断:
⑴溶液中有_____ _种离子。
⑵溶液中____ ___和 (用符号表示)两种粒子的物质的量之和一定等于0.01mol。
⑶溶液中n(CH3COO-)+n(OH-)—n(H+)=___ ___mol。
3.已知5.000g样品内含Fe3O4、Fe2O3与惰性物质,此样品用过量的HI溶液处理后,能使所有的铁还原成Fe2+。然后把溶液稀释到50.00mL,从50.00mL此溶液中取出10.00mL溶液,其中的碘要用5.50mL 1.000mol/L的Na2S2O3溶液滴定(即完全反应)。另取25.00mL上述溶液,先除去碘,然后,溶液中的Fe2+可以被3.20mL l.000mol/L的KMnO4溶液在酸性介质中滴定。试求原来样品中含Fe3O4与Fe2O3的质量百分数。
4.金属钠和金属铅的2︰5(摩尔比)的合金可以部分地溶解于液态氨,得到深绿色的溶液A,残留的固体是铅,溶解的成分和残留的成分的质量比为9.45︰1,溶液A可以导电,摩尔电导率的测定实验证实,溶液A中除液氨原有的少量离子(NH4+和NH2-)外只存在一种阳离子和一种阴离子(不考虑溶剂合,即氨合的成分),而且它们的个数比是4︰1,阳离子只带一个电荷。通电电解,在阳极上析出铅,在阴极上析出钠。用可溶于液氨并在液氨中电离的盐PbI2配制的PbI2的液氨溶液来滴定溶液A,达到滴定终点时,溶液A的绿色褪尽,同时溶液里的铅全部以金属铅的形式析出。回答下列问题:
⑴写出溶液A中的电解质的化学式;
⑵写出上述滴定反应的配平的离子方程式;
⑶已知用于滴定的碘化铅的浓度为0.0100mol/L,达到滴定终点时消耗掉碘化铅溶液20.00毫升,问共析出金属铅多少毫克?
附:铅的相对原子质量207;钠的相对原子质量23 。
【跟踪反馈】
1.经测定某溶液中只有Na+、Ac-、H+、OH-四种离子,且离子浓度大小的排列顺序为:
c(Ac-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),其可能的情形是 ( )
A.该溶液由pH=3的HAc与pH=11的NaOH溶液等体积混合而成
B.0.2mol/L的HAc与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合
C.在上述溶液中加入适量的NaOH,可能使溶液中离子浓度大小改变为:
c(Ac-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
D.该溶液由0.1mol/L的HAc溶液与等物质的量浓度等体积的NaOH溶液混合而成
2.将pH为5的硫酸溶液稀释500倍,稀释后溶液中 c(SO42-)和c(H+)之比约为( )
A.1:1 B.1:2 C.1:10 D.10:1
3.向pH=1的某酸溶液和pH=13的氢氧化钠溶液中,加入足量的铝片,放出H2的物质的量之比为3:1,其原因可能是 ( )
A.两溶液的体积相同,酸是多元强酸
B.若酸为一元强酸,酸溶液的体积是碱溶液体积的3倍
C.两溶液的体积相同,酸是弱酸
D.酸是强酸,且酸溶液的浓度比NaOH溶液浓度大
4.室温下,下列混合溶液中,各离子浓度的关系正确的是 ( )
A.pH=12的氨水溶液与pH=2的盐酸溶液等体积混合
c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.浓度均为0.1mol·L-1的硫酸氢铵溶液与氢氧化钠溶液等体积混合
c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
C.浓度均为0.1mol·L-1的小苏打溶液与烧碱溶液等体积混合
c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)
D.浓度均为0.1mol·L-1的醋酸溶液与氢氧化钠溶液等体积混合
c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
5.常温下,已知pH=2的高碘酸(HIO4)溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,所得溶液显酸性;0.01mol/L的碘酸(HIO3)或高锰酸(HMnO4)溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,所得溶液显中性,请回答下列问题:
⑴高碘酸是 (填“强酸”或“弱酸”),理由是
。
⑵0.01mol/L的碘酸溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,所得溶液中IO3-与Na+浓度关系是 (填“大于”、“小于”、或“等于”)。
⑶已知高碘酸和硫酸锰在溶液中反应生成高锰酸、碘酸和硫酸,该反应的离子方程式可表示为 。
6.聚合氯化铝晶体的化学式为[Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m,它是一种高效无机水处理剂,它的制备原理是通过调节并增大AlCl3溶液的pH,促进其水解而结晶析出。其制备原料主要是铝加工行业的废渣——铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质。聚合氯化铝生产的工艺流程如下:
⑴搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式
⑵生产过程中操作B和D的名称分别是 和 (B和D均为简单操作)
⑶反应中副产品a是 。
⑷生产过程中可循环使用的物质是 (用化学式表示)
⑸调节pH 至4.0~4.5的目的是
⑹实验室要测定水处理剂产品中n和x的值。为使测定结果更准确,需得到的晶体较纯净,生产过程中C物质可选用
A.NaOH B.Al C.Al2O3 D.NaAlO2
V(H2O)
0
V
导电性
清洗
搅拌加热(95℃)
溶液降温熟化
调节pH到4.0~4.5
用水喷淋,吸收气体
B
固体产品
D
铝灰
H2O
HCl(aq)
e (aq)
a (aq)
C