届高考化学一轮复习水溶液中的离子平衡图像学案Word版.docx
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届高考化学一轮复习水溶液中的离子平衡图像学案Word版.docx
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届高考化学一轮复习水溶液中的离子平衡图像学案Word版
水溶液图像题的突破方法
命题分析:
水溶液中的图像能把抽象的溶液中平衡理论形象地表述出来,借助图形可以更直观地认识到外界条件对溶液中离子平衡的影响。
纵观近年高考试题,常考的题型有酸、碱稀释图像,酸、碱中和滴定图像和沉淀溶解平衡图像,通过图像分析考查外界条件改变时,对Kw、K、Ksp的影响,某离子浓度的变化,更多地是考查溶液中离子浓度的守恒和大小关系以及运用Ksp进行的计算和判断等。
突破点1 酸、碱稀释图像
突破方法
(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸稀释图像
(2)相同体积、相同pH的盐酸、醋酸稀释图像
(2018·武汉市高三调研)浓度均为0.1mol/L、体积均为V0的HX、HY溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg
的变化关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.HX、HY都是弱酸,且HX的酸性比HY的弱
B.常温下,由水电离出的c(H+)·c(OH-):
a
C.相同温度下,电离常数K(HX):
a>b
D.lg
=3,若同时微热两种溶液(不考虑HX、HY和H2O的挥发),则
减小
解析 A项,由图像可知当lg
=0,即V=V0时,0.1mol/L的HX溶液和HY溶液的pH分别为2到3之间和1,所以HX是弱酸、HY是强酸,错误;B项,酸抑制水的电离,所以酸性越弱、水的电离程度越大,即pH越大,水电离出的c(H+)·c(OH-)越大,由图像可知,由水电离出的c(H+)·c(OH-):
a
增大,错误。
答案 B
(2018·湖南衡阳三模)室温下,pH相差1的两种一元碱溶液A和B,分别加水稀释时,溶液的pH变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.稀释前,c(A)=10c(B)
B.稀释前,A溶液中由水电离出的OH-的浓度大于10-7mol/L
C.用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH为7
D.在M点,A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等
答案 D
解析 由图知,B为弱碱,稀释前,设c(A)=0.1mol/L,则c(B)>0.01mol/L,则c(A)<10c(B),A错误;碱抑制水的电离,则A溶液中由水电离出的OH-的浓度小于10-7mol/L,B错误;用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,醋酸是弱酸,生成的醋酸根离子水解显碱性,pH不一定为7,C错误;M点A、B溶液pH相同,氢氧根离子浓度相同,所以M点A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等,D正确。
突破点2 酸、碱中和滴定曲线
突破方法:
巧抓“5点”突破中和滴定图像题
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,以下面室温时用0.1mol·L-1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1HA溶液为例(如图),总结如何抓住滴定曲线的5个关键点:
(2017·全国卷Ⅰ)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.曲线N表示pH与lg
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+)
解析 己二酸为二元弱酸,当横坐标为0.0时对应M、N两线的pH分别约为5.4和4.4,由第一步电离远远大于第二步电离可知第一步电离时己二酸pH更小,所以N为第一步电离,即曲线N表示pH与lg
的变化关系,B正确;由上述分析可知曲线M为己二酸的第二步电离,则当lg
=0.0时,Ka2(H2X)=
=c(H+)≈10-5.4=100.6×10-6,A正确;NaHX溶液中,
<1,则lg
<0,此时溶液pH<5.4,溶液呈酸性,所以c(H+)>c(OH-),C正确;由以上分析可知,HX-的电离程度大于其水解程度,故当溶液呈中性时,c(Na2X)>c(NaHX),溶液中各离子浓度大小关系为c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(OH-)=c(H+),D错误。
答案 D
(2018·齐齐哈尔市三模)常温下用0.1000mol/L的盐酸分别逐滴加入到20.00mL0.1000mol/L的三种一元碱XOH、MOH、YOH溶液中,溶液的pH随加入盐酸体积的变化如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.XOH为强碱,MOH、YOH均为弱碱
B.V[HCl(aq)]=15.00mL时,三种溶液中离子总浓度大小顺序:
XOH>MOH>YOH
C.V[HCl(aq)]=20.00mL时,三种溶液中水的电离程度:
XOH>MOH>YOH
D.V[HCl(aq)]=40.00mL时,YOH溶液中:
c(H+)=c(Y+)+c(OH-)+2c(YOH)
答案 C
解析 根据图示信息,在未滴加盐酸时,XOH的pH为13,为强碱,MOH、YOH的pH小于13,均为弱碱,A项正确;V[HCl(aq)]=15.00mL时,三种溶液中分别为XCl、XOH,MCl、MOH,YCl、YOH的混合物,因为碱性:
XOH>MOH>YOH,故三种溶液中离子总浓度大小顺序:
XOH>MOH>YOH,B项正确;V[HCl(aq)]=20.00mL时,三种溶液分别恰好是XCl、MCl、YCl溶液,水的电离程度为YOH>MOH>XOH,C项错误;V[HCl(aq)]=40.00mL时,YOH溶液中应为YCl、HCl的混合物,溶液中的电荷守恒为c(H+)+c(Y+)=c(OH-)+c(Cl-),物料守恒为2[c(Y+)+c(YOH)]=c(Cl-),将电荷守恒和物料守恒两式联立得:
c(H+)=c(Y+)+c(OH-)+2c(YOH),D项正确。
突破点3 沉淀溶解平衡图像
突破方法:
解沉淀溶解平衡图像题三步骤
第一步:
明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:
理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Qc=Ksp。
在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Qc>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Qc 第三步: 抓住Ksp的特点,结合选项分析判断 (1)溶液在蒸发时,离子浓度的变化分两种情况: ①原溶液不饱和时,离子浓度都增大; ②原溶液饱和时,离子浓度都不变。 (2)溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓 度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。 (2018·全国卷Ⅲ)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 解析 选取横坐标为50mL的点,此时向50mL0.0500mol·L-1的Cl-溶液中,加入了50mL0.100mol·L-1的AgNO3溶液,所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025mol·L-1(按照银离子和氯离子1∶1的比例沉淀,同时不要忘记溶液体积变为原来的2倍),由图示得到此时Cl-的浓度约为1×10-8mol·L-1(实际稍小),所以Ksp(AgCl)约为0.025×10-8=2.5×10-10,所以其数量级为10-10,A正确。 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,所以曲线上各点的溶液均满足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),B正确。 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50mL0.0500mol·L-1的Cl-溶液改为50mL0.0400mol·L-1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25mL×0.8=20mL,而a点对应的是15mL,C错误。 卤化银从氟化银到碘化银的溶解度逐渐减小,所以Ksp(AgCl)大于Ksp(AgBr),将50mL0.0500mol·L-1的Cl-溶液改为50mL0.0500mol·L-1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按比例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,所以有可能由点c向b方向移动,D正确。 答案 C (2018·商丘模拟)25℃时,用Na2S溶液沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)关系如图所示。 下列说法中不正确的是( ) A.Na2S溶液中: c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+) B.25℃时,Ksp(CuS)约为1×10-35 C.向100mL浓度均为10-5mol·L-1的Zn2+、Cu2+的混合溶液中逐滴加入1×10-4mol·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀 D.向Cu2+浓度为1×10-5mol·L-1废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出 答案 A 解析 Na2S溶液中存在物料守恒: 2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=c(Na+),A错误;Ksp(CuS)=10-25×10-10=1×10-35,B正确;向100mL浓度均为10-5mol·L-1的Zn2+、Cu2+的混合溶液中逐滴加入1×10-4mol·L-1的Na2S溶液,由于CuS、ZnS构型相同,且Ksp(CuS) 突破点4 分布分数类图像分析 突破方法 本类题纵坐标是溶液中存在的微粒的物质的量浓度或物质的量分数,横坐标是溶液的pH。 解答本类试题时也是一般分三步分析: 第一步总体读图,通过观察弄清纵坐标的含义及单位,弄清各微粒浓度变化;第二步是识图,分析特殊点的图像含义,如曲线的起点、终点、交叉点、极值点、转折点等,分析曲线的变化趋势如斜率的大小及升降;第三步是分析,进行信息提取,挖掘隐含信息、排除干扰信息、提炼有用信息,在统摄信息的基础上进行逻辑推理或运用数据计算分析。 (2017·全国卷Ⅱ)改变0.1mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示已知δ(X)= 。 下列叙述错误的是( ) A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-) B.lg[K2(H2A)]=-4.2 C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-) D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+) 解析 A对: 根据题给图像,pH=1.2时,H2A与HA-的物质的量分数相等,则有c(H2A)=c(HA-)。 B对: 根据题给图像,pH=4.2时,HA-与A2-的物质的量分数相等,K2(H2A)= =c(H+)=10-4.2,则lg[K2(H2A)]=-4.2。 C对: 根据题给图像,pH=2.7时,H2A与A2-的物质的量分数相等,且远小于HA-的物质的量分数,则有c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)。 D错: 根据题给图像,pH=4.2时,HA-与A2-的物质的量分数相等,c(HA-)=c(A2-),且c(HA-)+c(A2-)约为0.1mol·L-1,c(H+)=10-4.2mol·L-1,则c(HA-)=c(A2-)>c(H+)。 答案 D (2018·广东省二模)25℃时,改变0.1mol·L-1RCOOH溶液的pH,溶液中RCOOH、RCOO-的微粒分布分数α(X)= ;甲酸(HCOOH)与丙酸(CH3CH2COOH)中酸分子的分布分数与pH的关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A.丙酸的酸性比甲酸强 B.若0.1mol·L-1甲酸溶液的pH=2.33,则0.01mol·L-1甲酸溶液的pH=3.33 C.25℃时CH3CH2COOHCH3CH2COO-+H+的lgK=-4.88 D.将0.1mol·L-1的HCOOH溶液与0.1mol·L-1的HCOONa溶液等体积混合,所得溶液中: c(Na+)>c(HCOOH)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+) 答案 C 解析 根据图示,当甲酸、丙酸分子的分布分数α均为50%时,甲酸的pH=3.75,丙酸的pH=4.88。 则: Ka(HCOOH)= =10-3.75,Ka(CH3CH2COOH)= =10-4.88,HCOOH的酸性比丙酸强,A项错误,C项正确;甲酸是弱酸,稀释10倍时,pH变化小于1,若0.1mol·L-1甲酸溶液的pH=2.33,则0.01mol·L-1甲酸溶液的pH<3.33,B项错误;Ka(HCOOH)=10-3.75,则Kh(HCOO-)= = =10-10.25,可以看出,等浓度时,HCOOH电离大于HCOO-水解,故将0.1mol·L-1的HCOOH溶液与0.1mol·L-1的HCOONa溶液等体积混合,溶液呈酸性,溶液中微粒大小顺序为: c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-),D项错误。
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