专题04 电离平衡 水的电离和溶液的pH(解析版).docx
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- 专题04 电离平衡 水的电离和溶液的pH解析版 专题 04 电离 平衡 溶液 pH 解析
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1、专题04 电离平衡 水的电离和溶液的pH目录 考点聚焦:复习要点+知识网络,有的放矢 重点速记:知识点和关键点梳理,查漏补缺 题型归纳:归纳常考热点题型,高效解题 难点强化:难点内容标注与讲解,能力提升 学以致用:真题感知+提升专练,全面突破复习要点聚焦1.弱电解质在水溶液中的电离平衡。2.电离常数的含义,电离常数的应用及相关计算。3.水的电离、离子积常数(Kw)。4.溶液pH的含义及其测定方法,进行pH的简单计算。知识网络聚焦一、强电解质和弱电解质1、电解质:在水溶液中或 熔融状态下 能导电的化合物。2、非电解质:在水溶液中和 熔融状态下 均以分子形式存在,因而不能导电的化合物。3、强电解质
2、和弱电解质(1)实验探究盐酸和醋酸的电离程度酸0.1 molL1盐酸0.1 molL1醋酸pH较 小 较 大 导电能力较 强 较 弱 与镁条反应的现象产生无色气泡 较快 产生无色气泡 较慢 实验结论实验表明盐酸中c(H) 更大 ,说明盐酸的电离程度 大于 醋酸的电离程度(2)强电解质与弱电解质的比较强电解质弱电解质概念在水溶液中能 全部 电离的电解质在水溶液中只能 部分 电离的电解质电解质在溶液中的存在形式只有 阴、阳离子 既有 阴、阳离子 ,又有电解质 分子 化合物类型离子化合物、部分共价化合物共价化合物实例多数盐(包括难溶性盐); 强酸 ,如HCl、H2SO4等; 强碱 ,如KOH、Ba(
3、OH)2等 弱酸 ,如CH3COOH、HClO等; 弱碱 ,如NH3H2O等;水二、弱电解质的电离平衡1、电离平衡状态(1)概念:在一定条件(如温度、浓度)下,弱电解质分子 电离成离子的速率 与 离子结合成弱电解质分子的速率 相等,溶液中各分子和离子的 浓度 都不再发生变化,电离过程就达到了电离平衡状态。(2)建立过程2、电离方程式的书写(1)强电解质:完全电离,在写电离方程式时,用“=”。(2)弱电解质:部分电离,在写电离方程式时,用“”。3、电离平衡的影响因素(1)温度:弱电解质的电离一般是 吸热 过程,升高温度使电离平衡向 电离 的方向移动,电离程度 增大 。(2)浓度:在一定温度下,同
4、一弱电解质溶液,浓度越小,离子相互碰撞结合为分子的几率 越小 ,电离程度 越大 。(3)同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动,电离程度 减小 。(4)化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时,电离平衡向 电离 方向移动。三、电离平衡常数1、概念:在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,溶液中弱电解质电离所生成的 各种离子浓度的乘积 ,与溶液中 未电离分子的浓度 之比是一个常数,简称电离常数,用K表示。2、电离平衡常数的表示方法ABABK3、弱电解质的电离能力。一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度越 大 ,酸(或碱)性越
5、 强 。4电离常数的影响因素(1)内因:同一温度下,不同的弱电解质的电离常数 不同 ,说明电离常数首先由物质的 本性 所决定。(2)外因:对于同一弱电解质,电离平衡常数只与 温度 有关,由于电离为 吸热 过程,所以电离平衡常数随 温度升高 而增大。5、电离常数的计算三段式法例:25 a molL1的CH3COOHCH3COOH CH3COOH起始浓度/molL1 : a 0 0变化浓度/molL1 : x x x平衡浓度/molL1 : ax x x则Ka四、水的电离1、水的电离(1)水是一种极弱的电解质。(2)水的电离方程式为H2OH2O H3OOH,简写为H2O HOH。(3)水的电离平衡
6、常数K电离。2、水的离子积常数(1)含义:因为水的浓度可看作常数,所以水中的 c(H)c(OH) 可看作常数,称为水的 离子积常数 ,简称水的离子积,用KW表示。(2)表达式与数值:表达式KW c(H)c(OH) ,室温时,KW1.01014。(3)影响因素:KW只受温度影响,由于水的电离是 吸热 过程,温度升高,KW增大。五、溶液的酸碱性与pH125 时,分析下列溶液的氢离子和氢氧根离子浓度纯水0.1 molL1 NaOH溶液0.1 molL1盐酸c(H)/molL1 1107 11013 0.1 c(OH)/molL1 1107 0.1 11013 c(H) 、c(OH)的相对大小 c(H
7、)c(OH) c(H) c(OH)溶液的酸碱性 中性 碱性 酸性 2、溶液的酸碱性与溶液中c(H)、c(OH)的关系c(H)与c(OH)的关系c(H)的范围(室温下)酸性溶液c(H)c(OH)c(H) 1107 molL1中性溶液c(H)c(OH)c(H) 1107 molL1碱性溶液c(H)c(OH)c(H) 1107 molL1任何水溶液中都有H和OH。3溶液的pH与c(H)及酸碱性的关系计算公式pH lg_c(H) 意义pH越大,溶液的碱性 越强 ;pH越小,溶液的酸性 越强 溶液酸碱性与pH的关系(常温下)pH7,为 酸性 溶液;pH7,为中性溶液;pH7,为 碱性 溶液适用范围110
8、14 molL1c(H)1 molL1特别提醒pH计算公式中c(H):强酸溶液:c(H)nc(HnA) ;若强碱溶液:c(H)。4、溶液酸碱性的测定方法(1)利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小块pH试纸于干燥洁净的 玻璃片或表面皿上 ,用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上,当试纸颜色变化稳定后迅速与 标准比色卡 对照,读出pH。广泛pH试纸:其pH范围是 114 (最常用),可以识别的pH差约为 1 。精密pH试纸:可判别0.2或0.3的pH差值。专用pH试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用 pH试纸 。(2)用pH计测量。pH计也叫 酸度计 ,该仪器可精密测量溶液的pH。其量程
9、为 014 。5、pH的应用pH在医疗、生活、环保、农业生产和 科学实验 中都有重要的应用。溶液pH的控制常常是影响实验结果或 产品质量、产量 的一个关键因素。六、酸碱中和滴定实验1、概念和原理(1)概念:依据中和反应,用已知浓度的 酸(或碱) 来测定未知浓度的 碱(或酸) 的方法。(2)原理:在中和反应中,酸提供的H与碱提供的OH之间的 物质的量 相等 。即: c(H)V酸c(OH)V碱 ,则c(H)或c(OH)。2、主要仪器使用(1)仪器:滴定管,铁架台,滴定管夹, 锥形瓶 , 烧杯 。仪器a是 酸式滴定管 ,仪器b是 碱式滴定管 。精密度: 0.01 mL。(2)滴定管的使用方法检查仪器
10、:使用前先检查滴定管活塞是否漏水。润洗仪器:在加入溶液之前,洁净的滴定管要用所要盛装的溶液 润洗 23遍。加入溶液:分别将溶液加入到相应滴定管中,使液面位于滴定管 0 刻度线以上。调节起始读数:在滴定管下放一烧杯,调节活塞,使滴定管尖嘴部分充满溶液,然后调节滴定管液面使其处于 “0”刻度 或 “0”刻度以下的某一刻度 。准确读取数值并记录。3、主要试剂(1)待测液;(2)标准液;(3)指示剂(一般用 酚酞或甲基橙 ,一般不用石蕊,颜色改变不明显)。4、指示剂的选择(1)原理:由曲线可以看出,在酸、碱中和滴定过程中,溶液的pH在接近滴定终点时有一个突变过程,在此范围内,滴加很少的酸(或碱),溶液
11、的pH就有很大的变化,能使指示剂的颜色变化明显,所以即使酚酞、甲基橙的变色不在恰好中和的pH7的点上,但体积差距很小,可以忽略不计。(2)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)指示剂变色范围(颜色与pH的关系)石蕊8.0 蓝 色酚酞10.0 红 色甲基橙4.4 黄 色5、滴定操作(1)滴速:先快后慢,当接近终点时,应一滴一摇,甚至半滴一摇,利用锥形瓶内壁承接尖嘴处悬挂的半滴溶液。(2)终点的判断:滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在 半分钟 内不变回原色,视为 滴定 终点。6、数据处理为减少实验误差,重复实验 23 次,求出所用标准溶液体积的 平均值 ,然后再计算待测液的 物质的量 浓度。题型
12、一 强电解质与弱电解质典例1 1(2023上广东深圳高二深圳市罗湖外语学校校考期中)下列各组关于强电解质、弱电解质、非电解质的归类,完全正确的是选项ABCD强电解质CuNaClCaCO3HNO3弱电解质CH3COOHBaSO4HClOAl(OH)3非电解质蔗糖NH3酒精H2O【答案】C【解析】ACu是金属单质,既不是电解质也不是强电解质,故A错误;BBaSO4溶于水的部分都完全电离,属于强电解质,故B错误;CCaCO3溶于水的部分都完全电离,属于强电解质,HClO是弱酸,属于弱电解质,酒精是非电解质,故C正确;DH2O是弱电解质,故D错误;故选C。题型二 弱电解质的电离平衡典例2 2(2023
13、上广东深圳高二深圳市罗湖外语学校校考期中)下列方法中不能使0.10mol/L氨水中NH3H2O电离程度增大的是A加水稀释B微热溶液C滴加少量浓盐酸D加入少量氯化铵晶体【答案】D【解析】A加水稀释会促进氨水中NH3H2O电离,NH3H2O电离程度增大,故A不选;BNH3H2O电离吸热,微热溶液,NH3H2O电离程度增大,故B不选;C滴加少量浓盐酸,溶液中OH-浓度减小,NH3H2O电离平衡正向移动,NH3H2O电离程度增大,故C不选;D加入少量氯化铵晶体,溶液中NH浓度增大,NH3H2O电离平衡逆向移动,NH3H2O电离程度减小,故D选;故选D。题型三 电离平衡常数典例3 3(2024全国高二假
14、期作业)、和都是强酸,它们的酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:酸下列说法中不正确的是A在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离B在冰醋酸中是这四种酸中最强的酸C水不能区分这四种酸的强弱,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱D在冰醋酸中的电离方程式为【答案】D【解析】A根据电离平衡常数知,在醋酸中这几种酸都不完全电离,故A正确;B在醋酸中,高氯酸的电离平衡常数最大,则高氯酸的酸性最强,故B正确;C这四种酸在水中都完全电离,在冰醋酸中电离程度不同,即水对于这四种酸的强弱没有区分能力,但醋酸可以区分这四种酸的强弱,故C正确;D在冰醋酸中硫酸是分步电离的,故D错误;故选D。题型四
15、水的电离典例4 4(2023上新疆高二八一中学校考期中)在纯水中存在平衡:H2OH+OH-,若使水的电离平衡正向移动,并使OH-的浓度增大,则应加入的物质是ACH3COOHBKOHCKHSO4DNa【答案】D【解析】ACH3COOH是酸,电离生成氢离子,加入水中抑制水的电离,水的电离逆向移动,A错误;BKOH是碱,电离产生氢氧根,加入水中抑制水的电离,水的电离逆向移动,B错误;CKHSO4在水溶液中能电离产生氢离子,加入KHSO4相当于引入氢离子,水的电离逆向移动,C错误;D往纯水中加入Na,Na会与水剧烈反应,放出大量的热,促进水的电离,且钠与水反应生成氢氧化钠,使OH-的浓度增大,D正确;
16、故选D。题型五 溶液的酸碱性与PH典例5 5(2023上浙江台州高二路桥中学校考期中)在室温下,下列叙述正确的是A醋酸的电离平衡正向移动时,电离常数一定增大B等浓度等体积的醋酸溶液和盐酸分别与氢氧化钠溶液反应,耗碱量相同C用pH=1盐酸分别中和等体积pH=13氢氧化钠溶液和氨水,NaOH消耗盐酸的体积大DpH=2的盐酸与pH=1的硫酸比较,【答案】B【解析】A醋酸的电离平衡正向移动,电离常数不一定增大,如温度不变的情况下,加水稀释醋酸,醋酸的电离平衡正向移动,但是电离常数不变,A错误;B醋酸和盐酸都是一元酸,等浓度等体积的醋酸溶液和盐酸溶液分别与NaOH溶液反应,耗碱量相同,B正确;CpH均为
17、13的氢氧化钠溶液和氨水,氨水的浓度远大于NaOH,等体积的情况下,氨水消耗的盐酸的体积更多,C错误;DpH=2的盐酸中,c(H+)=c(Cl-)=0.01mol/L,pH=1的硫酸中,c()=0.5c(H+)=0.05mol/L,则5c(Cl-)= c(),D错误;故答案选B。题型六 酸碱中和滴定典例6 6(2023上北京高一北京育才学校校考期中)用溶液滴定未知浓度的溶液。该实验说法中,不正确的是A本实验可选用酚酞或甲基橙作指示剂B用酸式滴定管盛装溶液C用未知浓度的溶液润洗锥形瓶23次D滴定结束时俯视酸式滴定管读数,测量结果偏低【答案】C【解析】A滴定终点时生成NaCl,溶液呈中性,可选用酚
18、酞或甲基橙作指示剂,A正确;BHC溶液呈酸性,中和滴定时,需要用酸式滴定管盛装溶液,B正确;C用未知浓度的NaOH溶液润洗锥形瓶23次,导致锥形瓶中氢氧化钠的物质的量偏大,滴定时消耗标准液的体积偏大,测定结果偏高,所以锥形瓶不能润洗,C错误;D滴定结束时俯视酸式滴定管读数,读出的标准液体积偏小,导致测量结果偏低,D正确;答案选C。强化一 判断溶液中微粒浓度比值的三种方法(1)将浓度之比转化为物质的量之比进行比较,这样分析起来可以忽略溶液体积的变化,只需分析微粒数目的变化即可。(2)“假设法”,如上述问题(3),假设无限稀释,c(CH3COO)趋近于0,c(H)趋于107molL1,故比值变小。
19、(3)“凑常数”,解题时将某些粒子的浓度比值乘以或除以某种粒子的浓度,转化为一个常数与某种粒子浓度的乘积或相除的关系。强化二 溶液中(H)或(OH)的计算及应用(以室温为例)(1)酸、碱抑制水的电离,酸溶液中求c(OH),即(H)(OH)c(OH),碱溶液中求c(H),即(OH)(H)c(H)。(2)水解的盐促进水的电离,故(H)等于显性离子的浓度。(3)酸式盐溶液酸式酸根以电离为主:(H)(OH)c(OH)。酸式酸根以水解为主:(H)(OH)c(OH)。强化三 正确理解水的电离平衡曲线(1)曲线上的任意点的Kw都相同,即c(H)c(OH)相同,温度相同。(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的K
20、w不同,温度不同。(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度相同,改变酸碱性;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。强化四 酸碱溶液混合后酸碱性的判断规律(1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液“谁强显谁性,同强显中性”。(2)室温下c酸(H)c碱(OH),即pH之和等于14时,一强一弱等体积混合“谁弱谁过量,谁弱显谁性”。(3)已知强酸和强碱的pH,等体积混合(25 时):pH之和等于14,呈中性;pH之和小于14,呈酸性;pH之和大于14,呈碱性。强化五 混合溶液pH的计算思维模型(1)两种强酸混合:直接求出c混(H),再据此求pHc混(H)。(2)两种强碱混合:先求出c混(OH)
21、,再根据Kw求出c混(H),最后求pHc混(OH)。(3)强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H或OH的浓度若酸过量:c混(H)若碱过量:c混(OH)最后根据pHlg c(H),求pH。真题感知一、单选题1(2023广东统考高考真题)下列陈述与陈述均正确,且具有因果关系的是选项陈述陈述A将浓硫酸加入蔗糖中形成多孔炭浓硫酸具有氧化性和脱水性B装有的密闭烧瓶冷却后颜色变浅转化为的反应吸热C久置空气中的漂白粉遇盐酸产生漂白粉的有效成分是D溶液导电性比同浓度醋酸强溶液的比醋酸的高【答案】A【解析】A蔗糖在浓硫酸作用下形成多孔炭主要是蔗糖在浓硫酸作用下脱水,得到碳和浓硫酸反应生成二氧化
22、碳、二氧化硫和水,体现浓硫酸具有氧化性和脱水性,故A符合题意;B装有的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,降低温度,平衡向生成方向移动,则转化为的反应为放热,故B不符合题意;C久置空气中的漂白粉遇盐酸产生是由于次氯酸钙变质,次氯酸钙和空气中二氧化碳、水反应生成碳酸钙,碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳,故C不符合题意;D溶液导电性比同浓度醋酸强,氯化钠是强电解质,醋酸是弱电解质,导电性强弱与溶液的比醋酸的高无关系,故D不符合题意。综上所述,答案为A。2(2023山东统考高考真题)一定条件下,乙酸酐醇解反应可进行完全,利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量,实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下:配制一定浓度的乙酸
23、酐-苯溶液。量取一定体积乙酸酐-苯溶液置于锥形瓶中,加入样品,充分反应后,加适量水使剩余乙酸酐完全水解:。加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。在相同条件下,量取相同体积的乙酸酐-苯溶液,只加适量水使乙酸酐完全水解;加指示剂并用-甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。根据上述实验原理,下列说法正确的是A可以用乙酸代替乙酸酐进行上述实验B若因甲醇挥发造成标准溶液浓度发生变化,将导致测定结果偏小C步骤滴定时,不慎将锥形瓶内溶液溅出,将导致测定结果偏小D步骤中,若加水量不足,将导致测定结果偏大【答案】B【分析】步骤消耗的物质的量为,即乙酸酐的总物质的量为,步骤消耗的物质的量为,即醇解反应
24、和水解反应生成的乙酸物质的量为,由醇解反应和水解反应生成乙酸的比例关系可知,n(ROH)+ -n(ROH)2=,解得n(ROH)=,因此ROH的物质的量为。【解析】A乙酸与醇的酯化反应可逆,不能用乙酸代替乙酸酐进行上述实验,A错误;B若甲醇挥发,NaOH-甲醇溶液的浓度将偏大,滴定时消耗NaOH-甲醇溶液的体积偏小,使随NaOH-甲醇溶液浓度增大而减小,ROH的物质的量为也随之减小,故将导致测定结果偏小,B正确;C步骤滴定时,不慎将锥形瓶内溶液溅出,消耗NaOH-甲醇溶液的体积偏小即V1偏小,而ROH的物质的量为,故将导致测定结果偏大,C错误;D步骤中,若加水量不足,乙酸酐未完全水解,生成乙酸
25、的物质的量偏小,消耗NaOH-甲醇溶液的体积偏小即V2偏小,而ROH的物质的量为,故将导致测定结果偏小,D错误;故选B。3(2023山东统考高考真题)一定条件下,乙酸酐醇解反应可进行完全,利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量,实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下:配制一定浓度的乙酸酐-苯溶液。量取一定体积乙酸酐-苯溶液置于锥形瓶中,加入样品,充分反应后,加适量水使剩余乙酸酐完全水解:。加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。在相同条件下,量取相同体积的乙酸酐-苯溶液,只加适量水使乙酸酐完全水解;加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。对于上述实验,下列做法正确的是A进行容
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