
【2020·備考】
最新考綱:1.了解水的電離和水的離子積常數(shù)。2.了解溶液pH的定義。3.了解測(cè)定溶液pH的方法,能進(jìn)行pH的簡(jiǎn)單計(jì)算。
核心素養(yǎng):1.變化觀(guān)念與平衡思想:認(rèn)識(shí)水的電離有一定限度,是可以調(diào)控的。能多角度、動(dòng)態(tài)地分析水的電離,運(yùn)用平衡移動(dòng)原理解決實(shí)際問(wèn)題。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):能發(fā)現(xiàn)和提出酸堿中和滴定中有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題;能從問(wèn)題和假設(shè)出發(fā),確定探究目的,設(shè)計(jì)探究方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究;在探究中學(xué)會(huì)合作,面對(duì)“異常”現(xiàn)象敢于提出自己的見(jiàn)解,進(jìn)行誤差分析。
考點(diǎn)一 水的電離
(頻數(shù):★★☆ 難度:★★☆)
名師課堂導(dǎo)語(yǔ) 水的電離主要結(jié)合鹽類(lèi)的水解反應(yīng)進(jìn)行考查,主要角度有:(1)水的電離影響因素;(2)水的離子積常數(shù)的理解與應(yīng)用。
1.水的電離
水是極弱的電解質(zhì),水的電離方程式為H2O+H2OH3O++OH-或H2OH++OH-。
任何情況下水電離產(chǎn)生的c(H+)、c(OH-)總是相等的。
2.水的離子積常數(shù)
水的離子積常數(shù)Kw=c(H+)·c(OH-),其實(shí)質(zhì)是水溶液中的H+和OH-濃度的乘積,不一定是水電離出的H+和OH-濃度的乘積,所以與其說(shuō)Kw是水的離子積常數(shù),不如說(shuō)是水溶液中的H+和OH-的離子積常數(shù)。即Kw不僅適用于水,還適用于酸性或堿性的稀溶液。
3.影響水電離平衡的因素
(1)升高溫度,水的電離程度增大,Kw增大。
(2)加入酸或堿,水的電離程度減小,Kw不變。
(3)加入可水解的鹽(如FeCl3、Na2CO3),水的電離程度增大,Kw不變。
4.填寫(xiě)外界條件對(duì)水電離平衡的具體影響
體系變化
條件
平衡移
動(dòng)方向
Kw
水的電
離程度
c(OH-)
c(H+)
HCl
逆
不變
減小
減小
增大
NaOH
逆
不變
減小
增大
減小
可水解
的鹽
Na2CO3
正
不變
增大
增大
減小
NH4Cl
正
不變
增大
減小
增大
溫度
升溫
正
增大
增大
增大
增大
降溫
逆
減小
減小
減小
減小
其他:如加入Na
正
不變
增大
增大
減小
水屬于弱電解質(zhì),遵循弱電解質(zhì)電離平衡原理,水的電離是動(dòng)態(tài)平衡,也遵循勒夏特列原理。
[速查速測(cè)]
1.(易混點(diǎn)排查)正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”
(1)在蒸餾水中滴加濃H2SO4,Kw不變(×)
(2)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均顯中性,兩溶液中水的電離程度相同(×)
(3)室溫下,0.1 mol·L-1的HCl溶液與0.1 mol·L-1的NaOH溶液中水的電離程度相同(√)
(4)25 ℃和60 ℃的水的pH,前者大于后者,但都顯中性(√)
(5)室溫下,pH值相同的NaOH溶液與CH3COONa溶液,水的電離程度后者大(√)
2.(教材改編題)25 ℃時(shí),相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液:
①NaCl、②NaOH、③H2SO4、④(NH4)2SO4,其中水的電離程度按由大到小順序排列的一組是( )
A.④>③>②>① B.②>③>①>④
C.④>①>②>③ D.③>②>①>④
答案 C
3.(思維探究題)甲同學(xué)認(rèn)為,在水中加入H2SO4,水的電離平衡向左移動(dòng),解釋是加入H2SO4后c(H+)增大,平衡左移。乙同學(xué)認(rèn)為,加入H2SO4后,水的電離平衡向右移動(dòng),解釋為加入H2SO4后,c(H+)濃度增大,H+與OH-中和,平衡右移。你認(rèn)為哪種說(shuō)法正確?并說(shuō)明原因。水的電離平衡移動(dòng)后,溶液中c(H+)·c(OH-)是增大還是減?。?br />
答案 甲正確,溫度不變,Kw是常數(shù),加入H2SO4,c(H+)增大,c(H+)·c(OH-)>Kw,平衡左移。
c(H+)·c(OH-)不變,因?yàn)镵w僅與溫度有關(guān),溫度不變,則Kw不變,與外加酸、堿、鹽無(wú)關(guān)。
[A組 基礎(chǔ)知識(shí)鞏固]
1.(2019·泉州模擬)某溫度下,向c(H+)=1×10-6 mol·L-1的蒸餾水中加入NaHSO4晶體,保持溫度不變,測(cè)得溶液的c(H+)=1×10-2 mol·L-1。下列對(duì)該溶液的敘述不正確的是( )
A.該溫度高于25 ℃
B.由水電離出來(lái)的H+的濃度為1×10-10 mol·L-1
C.加入NaHSO4晶體抑制水的電離
D.取該溶液加水稀釋100倍,溶液中的c(OH-)減小
解析 該溫度下蒸餾水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,大于25 ℃時(shí)純水中c(H+),故溫度高于25 ℃,A項(xiàng)正確;此溫度下Kw=1×10-12,故該NaHSO4溶液中
c(OH-)==1×10-10 (mol·L-1),由水電離出的c(H+)與溶液中的c(OH-)相等,B項(xiàng)正確;加入NaHSO4后,NaHSO4電離出的H+抑制了水的電離,C項(xiàng)正確;加水稀釋時(shí),c(H+)減小,而Kw不變,故c(OH-)增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 D
2.(2018·雙鴨山模擬)在25 ℃時(shí),某稀溶液中由水電離產(chǎn)生的H+濃度為1×10-13 mol·L-1,下列有關(guān)該溶液的敘述,正確的是( )
A.該溶液可能呈酸性
B.該溶液一定呈堿性
C.該溶液的pH一定是1
D.該溶液的pH不可能為13
解析 在25 ℃時(shí),某稀溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H+)為1×10-13 mol·L-110-7mol·L-1,則該溶液呈酸性(×)
(3)用蒸餾水潤(rùn)濕的pH試紙測(cè)溶液的pH,一定會(huì)使結(jié)果偏低(×)
(4)一定溫度下,pH=a的氨水,稀釋10倍后,其pH=b,則a=b+1(×)
(5)常溫常壓時(shí),pH=11的NaOH溶液與pH=3的醋酸溶液等體積混合后,滴入石蕊溶液呈紅色(√)
2.(教材改編題)甲溶液的pH是2,乙溶液的pH是5,甲溶液與乙溶液的c(H+)之比為( )
A.1 000∶1 B.1∶1 000
C.2∶5 D.5∶2
答案 A
3.(思維探究題)用pH試紙測(cè)溶液的pH時(shí)如果濕潤(rùn)是否一定產(chǎn)生誤差?能否可用pH試紙測(cè)定氯水的pH?
答案 pH試紙使用前用蒸餾水潤(rùn)濕,相當(dāng)于對(duì)原溶液稀釋而產(chǎn)生誤差,但中性溶液的pH不變。不能用pH試紙測(cè)定氯水的pH,因?yàn)槁人瘸仕嵝杂殖尸F(xiàn)強(qiáng)氧化性(漂白性)。
[A組 基礎(chǔ)知識(shí)鞏固]
1.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.25 ℃時(shí)NH4Cl溶液的Kw大于100 ℃時(shí)NaCl的Kw
B.常溫下,pH均為5的醋酸和硫酸鋁兩種溶液中,由水電離出的氫離子濃度之比為1∶104
C.根據(jù)溶液的pH與酸堿性的關(guān)系,推出pH=6.8的溶液一定顯酸性
D.100 ℃時(shí),將pH=2的鹽酸與pH=12的NaOH溶液等體積混合,溶液顯中性
解析 水的離子積常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度越高,Kw越大,A錯(cuò);醋酸中水電離出的c(H+)=溶液中的c(OH-)=10-9mol·L-1,硫酸鋁溶液中水電離出的c(H+)等于溶液中的c(H+)=10-5mol·L-1,B正確;C選項(xiàng)不知溫度,無(wú)法判斷,錯(cuò)誤;100 ℃時(shí)Kw=1×10-12,所以將pH=2的鹽酸與pH=12的NaOH溶液等體積混合后,溶液顯堿性,D錯(cuò)。
答案 B
2.(2018·福建質(zhì)檢)常溫下,溶液的pH最大的是( )
A.0.02 mol·L-1氨水與水等體積混合后的溶液
B.pH=2的鹽酸與pH=12的NaOH溶液等體積混合后的溶液
C.0.02 mol·L-1鹽酸與0.02 mol·L-1氨水等體積混合后的溶液
D.0.01 mol·L-1鹽酸與0.03 mol·L-1氨水等體積混合后的溶液
解析 A項(xiàng)混合后得到0.01 mol·L-1氨水,NH3·H2O不能完全電離,則c(OH-)c(H+)
解析 中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),當(dāng)溫度達(dá)到最高時(shí)酸、堿恰好完全反應(yīng),此刻醋酸溶液的體積小于10 mL,所以n>1.0,A正確;a點(diǎn)溫度低于25 ℃,KW隨溫度的降低而減小,故a點(diǎn)KWc(OH-)>c(H+),D錯(cuò)誤。
答案 A
14.(2018·廈門(mén)質(zhì)檢)鋁錳合金可作煉鋼脫氧劑。某課外小組欲測(cè)定鋁錳合金中錳的含量。
Ⅰ.硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的濃度標(biāo)定
步驟1:取20.00 mL 0.015 mol/L K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)液于250 mL錐形瓶中,加入20 mL稀硫酸和5 mL濃磷酸,用硫酸亞鐵銨溶液滴定,接近終點(diǎn)時(shí)加2滴R溶液作指示劑,繼續(xù)滴定至終點(diǎn),消耗的體積為V1 mL。
步驟2:重復(fù)步驟1實(shí)驗(yàn),接近終點(diǎn)時(shí)加4滴R溶液,消耗的體積為V2 mL。
Ⅱ.過(guò)硫酸銨[(NH4)2S2O8]催化氧化滴定法測(cè)定錳含量。
取m g鋁錳合金于錐形瓶中,加入適量的濃磷酸,加熱至完全溶解,稀釋冷卻搖勻,再加入少量的硝酸銀溶液、過(guò)量的過(guò)硫酸銨溶液,加熱煮沸至無(wú)大量氣泡冒出,冷卻至室溫(此時(shí)溶液中錳的化合價(jià)為+7),用標(biāo)定的硫酸亞鐵溶液進(jìn)行滴定,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算鋁錳合金中錳的含量。
[查閱資料]①酸性條件下,Cr2O具有很強(qiáng)的氧化性,易被還原為綠色的Cr3+。
②R溶液的變色原理:
Q,(還原型,無(wú)色))
(1)Ⅰ中步驟1、2需要的玻璃儀器有錐形瓶、膠頭滴管、________、________。
(2)Ⅰ中滴定過(guò)程,主要反應(yīng)的離子方程式是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)Ⅰ中步驟2的主要作用是______________________________________________。
(4)Ⅱ中硫酸亞鐵銨溶液的標(biāo)定濃度是_____________________________________
mol/L(用含V1、V2的代數(shù)式表示)。
(5)Ⅱ中加入硝酸銀溶液的目的是________________________________________。
(6)Ⅱ中若未加熱煮沸無(wú)大量氣泡冒出,錳含量測(cè)定結(jié)果將________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
(7)為了提高該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和可靠度,需進(jìn)行________。
解析 (1)因?yàn)榱蛩醽嗚F銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液顯酸性,K2Cr2O7溶液有強(qiáng)氧化性,所以Ⅰ中滴定實(shí)驗(yàn)需要用到酸式滴定管,可使用量筒向滴定管中取液體,也可以使用移液管取用,故Ⅰ中需要的玻璃儀器除了錐形瓶、膠頭滴管外,還用酸式滴定管、量筒(或移液管)。(2)Ⅰ中滴定過(guò)程,酸性條件下用硫酸亞鐵銨溶液滴定K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)液,F(xiàn)e2+與Cr2O發(fā)生氧化還原反應(yīng),離子方程式為14H++Cr2O+6Fe2+===6Fe3++2Cr3++7H2O。(3)根據(jù)[查閱資料]②R溶液的變色原理可得,變色過(guò)程要消耗一定量的氧化劑或還原劑,所以對(duì)指示劑用量加以校正是提高準(zhǔn)確度的關(guān)鍵,因此Ⅰ中步驟2的主要作用是校正指示劑。(4)加2滴R溶液作指示劑時(shí)消耗硫酸亞鐵銨溶液V1 mL,為校正指示劑所造成的誤差,加4滴R溶液時(shí)消耗硫酸亞鐵銨溶液V2 mL,所以K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)液實(shí)際消耗的硫酸亞鐵銨溶液為(2V1-V2)mL,根據(jù)反應(yīng)離子方程式可得關(guān)系:Cr2O~6Fe2+,又根據(jù)已知20.00 mL 0.015 mol/L K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)液,所以硫酸亞鐵銨溶液的濃度為mol/L=mol/L。(5)由已知,催化氧化滴定法測(cè)定鋁錳合金中錳含量,過(guò)硫酸銨[(NH4)2S2O8]作氧化劑與錳在催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng),所以Ⅱ中加入硝酸銀溶液的目的是作為催化劑,加快氧化速率。(6)Ⅱ中過(guò)硫酸銨是過(guò)量的,存在反應(yīng)(NH4)2S2O8+2H2O===2NH4HSO4+H2O2,加熱煮沸至無(wú)大量氣泡冒出,是為了除去溶液中氧化性物質(zhì),若未加熱煮沸無(wú)大量氣泡冒出,則消耗還原劑硫酸亞鐵銨的物質(zhì)的量偏大,錳含量測(cè)定結(jié)果將偏大。
(7)為了提高該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和可靠度,需防止偶然誤差的產(chǎn)生,可取兩個(gè)以上相同的樣品,以完全一致的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),看其結(jié)果的一致性,即進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)
答案 (1)酸式滴定管 量筒(或移液管)
(2)14H++Cr2O+6Fe2+===6Fe3++2Cr3++7H2O
(3)校正指示劑
(4)1.8/(2V1-V2)
(5)作為催化劑,加快氧化速率
(6)偏大 (7)平行實(shí)驗(yàn)
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