高考化学命题热点提分攻略专题10平衡原理的应用难点突破学案.docx
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高考化学命题热点提分攻略专题10平衡原理的应用难点突破学案
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专题10平衡原理的应用
全国卷
年份
题号
考点分布
化学平衡
电离平衡
水解平衡
溶解平衡
I
2018
13
★
28
★
2017
13
★
★
27
★
28
★
2016
12
★
★
27
★
★
II
2018
27
★
2017
12
★
27
★
2016
13
★
27
★
III
2018
12
★
28
★
2017
13
★
★
28
★
2016
13
★
★
★
27
★
北京卷
2018
11
★
27
★
天津卷
2018
4
10
★
★
江苏卷
2018
12、13
★
14
★
15
★
化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数位于选修四《化学反应原理》部分,从近几年的高考中发现,化学平衡常数已成为了高考命题的热点;电离平衡常数和沉淀溶解平衡常数也渐有“升温”的表现,因此,可以预测平衡常数在今后的高考中,将继续成为高考的重点及热点
考点一四大平衡的共同点
1.所有的平衡都建立在可逆“反应”的基础上
平衡类别
化学平衡
电离平衡
水解平衡
溶解平衡
研究对象
可逆反应
弱电解质
盐中的“弱”离子
溶质与其饱和溶液的
共存体系
平衡特点
逆、等、定、动、变
2.都能用勒夏特列原理解释平衡的移动
影响因素:
温度(升温促进吸热过程进行)
浓度(单一物质、所有物质)
化学平衡中的改变压强相当于同等倍数的改变所有气体的浓度。
【典例1】【2018全国1】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如图所示,其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:
①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时,下列叙述错误的是
A.阴极的电极反应:
CO2+2H++2e-=CO+H2O
B.协同转化总反应:
CO2+H2S=CO+H2O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性
【答案】C
C、石墨烯电极为阳极,与电源的正极相连,因此石墨烯上的电势比ZnO石墨烯电极上的高,C错误;
D、由于铁离子、亚铁离子均易水解,所以如果采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需要酸性,D正确。
答案选C。
点睛:
准确判断出阴阳极是解答的关键,注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应,进而得出阴阳极。
电势高低的判断是解答的难点,注意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。
【典例2】【2018天津】由下列实验及现象推出的相应结论正确的是
实验
现象
结论
A.某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液
产生蓝色沉淀
原溶液中有Fe2+,无Fe3+
B.向C6H5ONa溶液中通入CO2
溶液变浑浊
酸性:
H2CO3>C6H5OH
C.向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液
生成黑色沉淀
Ksp(CuS) D.①某溶液中加入Ba(NO3)2溶液 ②再加足量盐酸 ①产生白色沉淀 ②仍有白色沉淀 原溶液中有SO42- A.AB.BC.CD.D 【答案】B 【解析】分析: 本题是化学实验的基本问题,主要考查物质检验和性质比较实验的问题。 根据题目表述,与课上讲解的实验进行对比,比较异同,就可以判断了。 详解: A.某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中有Fe2+,但是无法证明是否有Fe3+。 选项A错误。 B.向C6H5ONa溶液中通入CO2,溶液变浑浊,说明生成了苯酚,根据强酸制弱酸的原则,得到碳酸的酸性强于苯酚。 选B正确。 C.向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液,虽然有ZnS不溶物,但是溶液中还有Na2S,加入硫酸铜溶液以后,Cu2+一定与溶液中的S2-反应得到黑色的CuS沉淀,不能证明发生了沉淀转化。 选项C错误。 D.向溶液中加入硝酸钡溶液,得到白色沉淀(有很多可能),再加入盐酸时,溶液中就会同时存在硝酸钡电离的硝酸根和盐酸电离的氢离子,溶液具有硝酸的强氧化性。 如果上一步得到的是亚硫酸钡沉淀,此步就会被氧化为硫酸钡沉淀,依然不溶,则无法证明原溶液有硫酸根离子。 选项D错误。 点睛: 在解决本题中选项C的类似问题时,一定要注意判断溶液中的主要成分。 当溶液混合进行反应的时候,一定是先进行大量离子之间的反应(本题就是进行大量存在的硫离子和铜离子的反应),然后再进行微量物质之间的反应。 例如,向碳酸钙和碳酸钠的悬浊液中通入二氧化碳,二氧化碳先和碳酸钠反应得到碳酸氢钠,再与碳酸钙反应得到碳酸氢钙。 【典例3】【2018江苏】根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清 苯酚的酸性强于H2CO3的酸性 B 向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色 I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度 C 向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出 Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性 D 向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) A.AB.BC.CD.D 【答案】B 详解: A项,向苯酚浊液中加入Na2CO3溶液,浊液变清,发生反应 +Na2CO3→ +NaHCO3,酸性: H2CO3 HCO3-,A项错误;B项,向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色,说明CCl4将I2从碘水中萃取出来,I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,B项正确;C项,向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出,发生的反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu,根据同一反应中氧化性: 氧化剂 氧化产物,氧化性Cu2+ Fe2+,C项错误;D项,向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,说明先达到AgI的溶度积,但由于NaCl、NaI的浓度未知,不能说明AgCl、AgI溶度积的大小,D项错误;答案选B。 点睛: 本题考查苯酚与碳酸酸性强弱的探究、萃取的原理、氧化性强弱的判断、沉淀的生成。 易错选D项,产生错误的原因是: 忽视NaCl、NaI的浓度未知,思维不严谨。 【典例4】【2018江苏】根据下列图示所得出的结论不正确的是 A.图甲是CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0 B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小 C.图丙是室温下用0.1000mol·L−1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L−1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸 D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO42−)的关系曲线,说明溶液中c(SO42−)越大c(Ba2+)越小 【答案】C 弱酸;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小。 详解: A项,升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH 0,A项正确;B项,根据图像,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B项正确;C项,根据图像,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH 1,HX为一元弱酸,C项错误;D项,根据图像可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D项正确;答案选C。 点睛: 本题考查图像的分析,侧重考查温度对化学平衡常数的影响、化学反应速率、酸碱中和滴定pH曲线的分析、沉淀溶解平衡曲线的分析,掌握有关的原理,明确图像中纵、横坐标的含义和曲线的变化趋势是解题的关键。 考点二 四大平衡常数的应用 化学平衡常数(K) 电离常数(Ka、Kb) 水的离子积常数(KW) 难溶电解质的溶度积常数(Ksp) 概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数 在一定条件下达到电离平衡时,弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数,这个常数称为电离常数 水或稀的水溶液中c(OH-)与c(H+)的乘积 在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之乘积为一常数 表达式 对于一般的可逆反应: mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时: K= (1)对于一元弱酸HA: HA H++A-,电离常数Ka= (2)对于一元弱碱BOH: BOH B++OH-,电离常数Kb= KW=c(OH-)·c(H+) MmAn的饱和溶液: Ksp=cm(Mn+)·cn (Am-) 影响因素 只与温度有关 只与温度有关,升温,K值增大 只与温度有关,温度升高,KW增大 只与难溶电解质的性质和温度有关 1.化学平衡常数 常考题型 1.求解平衡常数; 2.由平衡常数算初始(或平衡)浓度; 3.计算转化率(或产率); 4.应用平衡常数K判断平衡移动方向(或放热、吸热等情况)。 对策 从基础的地方入手,如速率计算、“三阶段式”的运用、阿伏加德罗定律及其推论的应用、算转化率等,这些都与化学平衡常数密不可分(严格讲电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡也是化学平衡,只是在溶液中进行的特定类型的反应而已),要在练习中多反思,提高应试能力。 2.电离常数 常考 题型 1.直接求电离平衡常数; 2.由电离平衡常数求弱酸(或弱碱)的浓度; 3.由Ka或Kb求pH。 试题一般难度不大,是在化学平衡基础上派生出来的。 对策 注意平衡体系中同种离子的浓度是同一个浓度,当两个量相加或相减时,若相差100倍以上,要舍弃小的等一些基本的近似处理能力。 3.水的离子积常数 常考 题型 1.计算温度高于室温时的KW; 2.通过KW的大小比较相应温度的高低; 3.溶液中c(H+)与c(OH-)相互换算;Ⅳ.酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算。 对策 KW只与温度有关,升高温度,KW增大;在稀溶液中,c(H+)·c(OH-)=KW,其中c(H+)、c(OH-)是溶液中的H+、OH-浓度;水电离出的H+数目与OH-数目相等。 4.难溶电解质的溶度积常数 常考 题型 1.溶解度与Ksp的相关转化与比较; 2.沉淀先后的计算与判断; 3.沉淀转化相关计算; 4.金属沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算; 5.与其他平衡(如氧化还原平衡、配位平衡)综合的计算; 6.数形结合的相关计算等。 对策 应用Ksp数值大小比较物质的溶解度大小时,一定是在组成上属于同一类型的难溶电解质才能进行比较,否则,不能比较;在判断沉淀的生成或转化时,把离子浓度数值代入Ksp表达式,若数值大于Ksp,沉淀可生成或转化为相应难溶物质;利用Ksp可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。 【典例5】【2018全国3】用0.100mol·L-1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示。 下列有关描述错误的是 A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10 B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl) C.相同实验条件下,若改为0.0400mol·L-1Cl-,反应终点c移到a D.相同实验条件下,若改为0.0500mol·L-1Br-,反应终点c向b方向移动 【答案】C B.由于KSP(AgCl)极小,所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出,溶液一直是氯化银的饱和溶液,所以c(Ag+)·c(Cl-)=KSP(AgCl),选项B正确。 C.滴定的过程是用硝酸银滴定氯离子,所以滴定的终点应该由原溶液中氯离子的物质的量决定,将50mL0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL0.04mol/L的Cl-溶液,此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的0.8倍,所以滴定终点需要加入的硝酸银的量也是原来的0.8倍,因此应该由c点的25mL变为25×0.8=20mL,而a点对应的是15mL,选项C错误。 D.卤化银从氟化银到碘化银的溶解度应该逐渐减小,所以KSP(AgCl)应该大于KSP(AgBr),将50mL0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL0.05mol/L的Br-溶液,这是将溶液中的氯离子换为等物质的量的溴离子,因为银离子和氯离子或溴离子都是1: 1沉淀的,所以滴定终点的横坐标不变,但是因为溴化银更难溶,所以终点时,溴离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小,所以有可能由a点变为b点。 选项D正确。 点睛: 本题虽然选择了一个学生不太熟悉的滴定过程——沉淀滴定,但是其内在原理实际和酸碱中和滴定是一样的。 这种滴定的理论终点都应该是恰好反应的点,酸碱中和滴定是酸碱恰好中和,沉淀滴定就是恰好沉淀,这样就能判断溶液发生改变的时候,滴定终点如何变化了。 【典例6】【2018北京】测定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。 时刻 ① ② ③ ④ 温度/℃ 25 30 40 25 pH 9.66 9.52 9.37 9.25 实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。 下列说法不正确的是 A.Na2SO3溶液中存在水解平衡: +H2O +OH− B.④的pH与①不同,是由于 浓度减小造成的 C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致 D.①与④的Kw值相等 【答案】C 温度相同,④与①对比,SO32-浓度减小,溶液中c(OH-),④的pH小于①;C项,盐类水解为吸热过程,①→③的过程,升高温度SO32-水解平衡正向移动,c(SO32-)减小,水解平衡逆向移动;D项,Kw只与温度有关。 详解: A项,Na2SO3属于强碱弱酸盐,SO32-存在水解平衡: SO32-+H2O HSO3-+OH-、HSO3-+H2O H2SO3+OH-,A项正确;B项,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多,说明实验过程中部分Na2SO3被氧化成Na2SO4,①与④温度相同,④与①对比,SO32-浓度减小,溶液中c(OH-),④的pH小于①,即④的pH与①不同,是由于SO32-浓度减小造成的,B项正确;C项,盐类水解为吸热过程,①→③的过程,升高温度SO32-水解平衡正向移动,c(SO32-)减小,水解平衡逆向移动,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响相反,C项错误;D项,Kw只与温度有关,①与④温度相同,Kw值相等;答案选C。 点睛: 本题考查盐类水解离子方程式的书写、外界条件对盐类水解平衡的影响、影响水的离子积的因素、SO32-的还原性。 解题时注意从温度和浓度两个角度进行分析。 【典例7】【2018江苏】H2C2O4为二元弱酸,Ka1(H2C2O4)=5.4×10−2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10−5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O4−)+c(C2O42−)。 室温下用NaOH溶液滴定25.00mL0.1000mol·L−1H2C2O4溶液至终点。 滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是 A.0.1000mol·L−1H2C2O4溶液: c(H+)=0.1000mol·L−1+c(C2O42−)+c(OH−)−c(H2C2O4) B.c(Na+)=c(总)的溶液: c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O42−)>c(H+) C.pH=7的溶液: c(Na+)=0.1000mol·L−1+c(C2O42−)−c(H2C2O4) D.c(Na+)=2c(总)的溶液: c(OH−)−c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O4−) 【答案】AD (H2C2O4),HC2O4-的电离程度大于水解程度,则c(C2O42-) c(H2C2O4);C项,滴入NaOH溶液后,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),室温pH=7即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)=c(总)+c(C2O42-)-c(H2C2O4),由于溶液体积变大,c(总) 0.1000mol/L;D项,c(Na+)=2c(总)时溶液中溶质为Na2C2O4,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),物料守恒为c(Na+)=2[c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)],两式整理得c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O4-)。 详解: A项,H2C2O4溶液中的电荷守恒为c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),0.1000mol·L−1H2C2O4溶液中0.1000mol/L=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-),两式整理得c(H+)=0.1000mol/L-c(H2C2O4)+c(C2O42-)+c(OH-),A项正确;B项,c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为NaHC2O4,HC2O4-既存在电离平衡又存在水解平衡,HC2O4-水解的离子方程式为HC2O4-+H2O H2C2O4+OH-,HC2O4-水解常数Kh= = = = =1.85 10-13 Ka2(H2C2O4),HC2O4-的电离程度大于水解程度,则c(C2O42-) c(H2C2O4),B项错误;C项,滴入NaOH溶液后,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),室温pH=7即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)=c(总)+c(C2O42-)-c(H2C2O4),由于溶液体积变大,c(总) 0.1000mol/L,c(Na+) 0.1000mol/L+c(C2O42-)-c(H2C2O4),C项错误;D项,c(Na+)=2c(总)时溶液中溶质为Na2C2O4,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),物料守恒为c(Na+)=2[c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)],两式整理得c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O4-),D项正确;答案选AD。 点睛: 本题考查溶液中粒子浓度的大小关系。 确定溶液中粒子浓度大小关系时,先确定溶质的组成,分析溶液中存在的平衡,弄清主次(如B项),巧用电荷守恒、物料守恒和质子守恒(质子守恒一般可由电荷守恒和物料守恒推出)。 注意加入NaOH溶液后,由于溶液体积变大,c(总) 0.1000mol/L。
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