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新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习专题11水溶液中的离子平衡课件
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这是一份新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习专题11水溶液中的离子平衡课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，专项突破•素能提升，真题示例，MnO2，苯甲酸升华而损失，重结晶，2仪器的选择，H2SO4，对点演练，题型突破等内容，欢迎下载使用。
考点一 溶液中的“三大平衡”
考点二 溶液中的“四大常数”
考点三 酸碱中和滴定及迁移应用
【考情分析•定向备考】
【要点归纳•夯基提能】
微点拨①外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但任何时候水电离出的c(H+)和c(OH-)总是相等的。②只要温度不变,KW不变。25 ℃时KW=10-14适用于任何稀酸、稀碱或盐溶液。
(3)外界条件对盐类水解平衡的影响。
微点拨若酸式盐的电离程度大于其水解程度,溶液显酸性,如NaHSO3溶液;若酸式盐的水解程度大于其电离程度,则溶液显碱性,如NaHCO3溶液。
微点拨溶度积(Ksp)的大小只与难溶电解质本身和溶液的温度有关,相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶。
2.基于“守恒思想”,比较电解质溶液中的粒子浓度(1)利用“守恒思想”,建立粒子浓度的定量关系。①电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。例如,NaHCO3溶液中电荷守恒:
一般不考虑H、O元素②元素守恒:电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其他离子或分子,但离子或分子中某种特定元素原子的总数不变。例如,在NaHCO3溶液中,n(Na)∶n(C)=1∶1,推出
可根据电荷守恒和元素质量守恒联合求出③质子守恒:质子守恒是指电解质溶液中的分子或离子得到或失去的质子的物质的量相等。例如,在NH4HCO3溶液中,H+、H2CO3为得到质子后的产物,NH3·H2O、OH-、 为失去质子后的产物,故有
(2)熟知溶液中粒子浓度的“不等式关系”。
【明确考向•真题演练】
考向1 电离平衡、盐类水解及影响因素
A.Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2+2NH3B.SiCl4+8NH3(l)═Si(NH2)4+4NH4ClC.3Cl2+8NH3═6NH4Cl+N2D.PCl3+3H2O═H3PO3+3HCl
1- 2.(2022浙江6月选考)25 ℃时,苯酚(C6H5OH)的Ka=1.0×10-10,下列说法正确的是( )。A.相同温度下,等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中,c(C6H5O-)>c(CH3COO-)B.将浓度均为0.1 ml·L-1的C6H5ONa和NaOH溶液加热,两种溶液的pH均变大C.25 ℃时,C6H5OH溶液与NaOH溶液混合,测得pH=10.00,则此时溶液中c(C6H5O-)=c(C6H5OH)D.25 ℃时,0.1 ml·L-1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体,水的电离程度变小
方法技巧“四步法”突破溶液中的“两大平衡”难题。电离平衡、盐类的水解平衡是溶液中的“两大平衡”,此类试题大多以电解质溶液的有关图像为载体,依据“勒夏特列原理”分析外界条件对上述平衡的影响,具体步骤如下:
对点演练1- 1. 常温下,向20 mL 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaOH溶液,溶液中水电离的c(OH-)随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是( )A.B、D两点溶液的pH相同B.从A到E,水的电离程度一直增大C.从A→C的过程中,溶液的导电能力逐渐增强D.E点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)=0.1 ml·L-1
解析 由图可知,C点时,V(NaOH溶液)=20 mL时恰好完全反应生成CH3COONa,B点溶液呈酸性,D点溶液呈碱性,A项错误。A→C过程中水的电离程度逐渐增大,C→E过程中NaOH过量,抑制水的电离,水的电离程度逐渐减小,B项错误。A→C过程CH3COOH→CH3COONa,C点恰好完全反应生成CH3COONa,该过程溶液中离子浓度增大,溶液导电能力逐渐增强,C项正确。E点时加入40 mL NaOH溶液,此时n(NaOH)=2n(CH3COOH),根据质量守恒可知,c(Na+)=2c(CH3COOH)+2c(CH3COO-),溶液的总体积为60 mL,则有c(Na+)=0.1 ml·L-1×40 mL÷60 mL=0.067 ml·L-1,D项错误。
1- 2.测定0.1 ml·L-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
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( )。
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
考向2 沉淀溶解平衡及影响因素真题示例(2022山东卷)工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s),对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1 ml·L-1、1.0 ml·L-1 Na2CO3溶液,含SrSO4(s)的0.1 ml·L-1、1.0 ml·L-1 Na2SO4溶液。在一定pH范围内,四种溶液中lg[c(Sr2+)/ml·L-1]随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )。
B.a=-6.5C.曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 ml·L-1 Na2CO3溶液的变化曲线D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 ml·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
解析 本题属于沉淀溶解平衡图像题,重点考查学生分析图像的能力、平衡常数的表达式及相关计算。
方法技巧1.“曲线”溶解平衡图像的分析(1)阳离子-阴离子单曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子
(2)阴阳离子浓度-温度双曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子,两条曲线为不同温度
2.“对数直线”溶解平衡图像的分析对数图像:将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]取常用对数,即lg c(A),反映到图像中是:①若c(A)=1时,lg c(A)=0;②若c(A)>1时,lg c(A)取正值,且c(A)越大,lg c(A)越大;③若c(A)<1时,lg c(A)取负值,且c(A)越大,lg c(A)越大,但|lg c(A)|越小;④当坐标表示浓度的对数时,要注意离子浓度的换算,如lg c(X)=a,则c(X)=10a;⑤当坐标表示浓度的负对数(-lg X=pX)时,pX越大,c(X)越小,c(X)=10-pX。
(1)正对数[lg c(M+)-lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的正对数
(2)负对数[-lg c(M+)--lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的负对数
3.“pM-浓度”溶解平衡图像的分析:纵坐标为阳离子的负对数,横坐标为滴加阴离子的溶液的体积
对点演练2- 1.向10.00 mL 0.50 ml·L-1 NaHCO3溶液中滴加不同浓度的CaCl2溶液,观察到明显产生浑浊时,停止滴加;取少量所得浑浊液加热,记录实验现象。下列说法不正确的是( )。
2- 2.常温下,Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(FeS)=6.3×10-18。FeS和MnS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(X2+表示Fe2+或Mn2+),下列说法错误的是( )
解析 由于Ksp(MnS)>Ksp(FeS),结合图像可知,曲线Ⅰ表示的是MnS的沉淀溶解平衡曲线,曲线Ⅱ表示的是FeS的沉淀溶解平衡曲线,A项正确。升高温度,Ksp(FeS)增大,曲线Ⅱ上的C点可沿虚线向E点方向平移,B项正确。
【易错易混•防范失分】
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)25 ℃时,1.0 ml·L-1醋酸溶液加水稀释至原体积的10倍,醋酸的电离程度、溶液中c(H+)和电离常数(Ka)均逐渐增大。( )(2)升高温度,促进水的电离,水中c(H+)和水的离子积(KW)均增大,但仍呈中性。( )(3)Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体, 的水解程度减小,pH减小。( )(4)向Na[Al(OH)4]溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成。( )
1.水的离子积常数(KW)及应用 KW随着温度升高而逐渐增大(1)水溶液中水的离子积常数为KW=c(H+)·c(OH-),KW只与温度有关,与水溶液的酸碱性无关。(2)25 ℃时,水的离子积常数为KW=1×10-14。微点拨KW是联系c(H+)、c(OH-)的“纽带”,加入酸时,c(H+)增大,但c(OH-)减小;加入碱时,c(OH-)增大,但c(H+)减小。
2.电离平衡常数(Ka或Kb)的计算及应用(1)已知c(HX)和c(H+),求HX的电离平衡常数Ka(HX):
应用前提——相同温度下(2)电离平衡常数的应用。①判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离常数越大,酸性(或碱性)越强。②判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱,盐中离子对应酸或碱的电离常数越大,盐的水解程度越小,盐溶液的碱性(或酸性)越弱。
3.利用电离常数(Ka或Kb)计算水解常数(Kh)(1)对于一元弱酸HA,Ka与Kh的关系:
微点拨25 ℃时,若一元弱酸(HA)的Ka>1.0×10-7,则A-的水解常数Kh<1.0×10-7,此时等物质的量浓度的HA和NaA溶液等体积混合,HA的电离程度大于A-的水解程度,溶液呈酸性,反之,混合液呈碱性。
4.溶度积常数(Ksp)及相关计算(2)建立Ksp与沉淀转化平衡常数(K)的关系:建立Ksp与K的关系,一般是在K的表达式分子分母中同乘以某个离子的浓度,将分子分母转化为不同物质的Ksp。
真题示例1- 1.(2022全国乙)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
考向1 电离常数、水解常数及应用
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )。A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
A.在等浓度的Na2A、NaHA溶液中,水的电离程度前者小于后者B.向0.1 ml·L-1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH=3,则H2A的电离度约为0.013%C.向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11,则c(A2-)>c(HA-)D.取pH=a的H2A溶液10 mL,加蒸馏水稀释至100 mL,则该溶液pH=a+1
1- 3.(2022湖南卷改编)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下:
(2)两类盐类水解常数(Kh)的计算。
考向2 溶度积常数及应用真题示例2- 1.(2023全国甲)下图为Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的pM-pH关系图(pM=-lg[c(M)/(ml·L-1)];c(M)≤10-5 ml·L-1可认为M离子沉淀完全)。下列叙述正确的是( )。
2- 2.(2021广东卷节选)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(M)、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:
对点演练2- 1. 常温下,向10 mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1 ml·L-1的氨水,反应过程中-lg c(Ag+)或-lg c([Ag(NH3)2]+)与加入氨水体积的关系如图。下列说法错误的是( )
解析 由图可知,加入10 mL 氨水时,-lg c(Ag+)达到最大值,此时溶液c(Ag+)最小,恰好完全反应生成AgOH沉淀,则有c(AgNO3)=0.1 ml·L-1,A项正确。B点存在AgOH的沉淀溶解平衡,-lg c(Ag+)=4,此时c(Ag+)=c(OH-)=10-4 ml·L-1,则Ksp(AgOH)=c(Ag+)·c(OH-)=10-4×10-4=10-8,B项正确。B点对应溶液中溶质为NH4NO3,B点AgOH完全溶解,溶液中主要存在[Ag(NH3)2]+,
2- 2. (1)常温下,若在含Cd2+、Te4+滤液中加入NaOH溶液调节pH为7,溶液中c(Cd2+)的最大值为 。{已知:Ksp[Cd(OH)2]=5.3×10-15} (2)溶液中C2+的浓度为0.33 ml·L-1,通过计算说明,常温下除铝控制溶液pH为4.5,是否造成C2+的损失? {列出算式并给出结论,已知: Ksp[C(OH)2]=5.9×10-15 }
0.53 ml·L-1
方法技巧根据沉淀溶解平衡曲线计算Ksp。(1)根据沉淀溶解平衡图像中处于曲线上平衡点的坐标,计算溶度积常数(Ksp)的值,要注意看清横坐标、纵坐标是c还是lg c(或-lg c)。(2)结合沉淀溶解平衡,确定Ksp的表达形式,根据图中沉淀溶解平衡曲线上点的信息,计算Ksp的值。(3)当溶液中离子浓度≤10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全,可结合Ksp确定此时另一离子的浓度。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中,升高温度,电离平衡正向移动,则KW、Ka(CH3COOH)均增大。( )(2)0.1 ml·L-1 CH3COONa溶液中,滴加浓NaOH溶液,水解平衡逆向移动,溶液中c(OH-)增大,但Kh(CH3COO-)减小。( )(3)在0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液中,存在定量关系:KW=Kb(NH3·H2O)·Kh( )。( )
1.酸碱中和滴定实验操作要点
微点拨酸碱恰好中和(即滴定终点)时溶液不一定呈中性,最终溶液的酸碱性取决于生成盐的性质。
2.氧化还原滴定的原理及应用(1)滴定原理:依据氧化还原反应中定量关系,以氧化剂(或还原剂)为滴定剂,滴定一些具有还原性(或氧化性)的物质。(2)常用试剂。①常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7、I2等;②常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、Na2S2O3等。
(3)应用实例。①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液。
②Na2S2O3溶液滴定碘液(碘量法)。
3.沉淀滴定法及应用(1)沉淀滴定法是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-的浓度。(2)沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液滴定溶液中的Cl-的含量时常以 为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。
考向1 酸碱中和滴定及应用真题示例(2020全国Ⅱ)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸,其反应原理简示如下:
实验步骤:(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约0.03 ml)高锰酸钾,慢慢开启搅拌器,并加热回流至回流液不再出现油珠。(2)停止加热,继续搅拌,冷却片刻后,从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,并将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液,置于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤,用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0 g。(3)纯度测定:称取0.122 g粗产品,配成乙醇溶液,加入100 mL容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液,用0.010 00 ml·L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50 mL的KOH标准溶液。
回答下列问题。(1)根据上述实验试剂的用量,三颈烧瓶的最适宜规格为 (填字母)。 A.100 mLB.250 mLC.500 mLD.1 000 mL(2)在反应装置中应选用 (填“直形”或“球形”)冷凝管,当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成,其判断理由是 。 (3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是 ;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,请用反应的离子方程式表达其原理: 。
无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化
除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气
(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是 。 (5)干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现的结果是 。(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为 ;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于 (填字母)。 A.70%B.60%C.50%D.40%(7)若要得到纯度更高的苯甲酸,可通过在水中 的方法提纯。
【解题思路】(1)仪器的选择。
根据物质性质分析判断:甲苯沸点低,且不溶于水,因此当回流液没有油珠时,说明不溶于水的甲苯已经完全被氧化。
(3)分析试剂的作用。
陌生氧化还原反应方程式的书写。
(4)判断物质的组成——元素转化思想。
(5)根据题给信息分析判断。
(7)物质提纯的方法。苯甲酸中含有被氧化生成的硫酸钠和硫酸锰等盐类物质,可利用苯甲酸微溶于冷水、易溶于热水的性质通过重结晶的方法提纯。
方法技巧酸碱中和滴定实验数据的处理。(1)根据题意写出酸碱中和反应的原理,建立酸与碱的定量关系。例如,C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O,则有n(C6H5COOH)=n(KOH)。(2)分析实验数据确定每次滴定实验消耗标准溶液的体积,看是否存在明显错误的数据,若存在,舍去错误数据,根据其他实验数据求出消耗标准溶液的平均体积。(3)结合酸、碱的定量关系进行计算,计算物质的量浓度、产品的纯度(或产率)等。
对点演练现使用酸碱中和滴定法测定市售白醋的总酸量(每100 mL白醋中含有醋酸的质量单位为g/100 mL)。Ⅰ.实验步骤(1)配制待测白醋溶液,用 (填仪器名称)量取10.00 mL食用白醋,在 (填仪器名称)中用水稀释后转移到100 mL (填仪器名称)中定容,摇匀即得待测白醋溶液。 (2)量取待测白醋溶液20.00 mL置于锥形瓶中,向其中滴加2滴酚酞作指示剂。(3)读取盛装0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液的碱式滴定管的初始读数。(4)滴定。判断滴定终点的现象是 ,达到滴定终点,停止滴定,并记录NaOH溶液的最终读数,重复滴定3次。 (5)如图是某次滴定时的滴定管中的液面,其读数为 mL。
Ⅱ.实验记录Ⅲ.数据处理与讨论(6)甲同学在处理数据时计算得:平均消耗NaOH溶液的体积①指出他计算的不合理之处: 。 ②按正确数据处理,得出c(市售白醋)= ml·L-1,市售白醋总酸量= g/100 mL。
答案 (1)酸式滴定管 烧杯 容量瓶(4)溶液由无色变成浅红色,且半分钟内不褪色(5)22.60(6)①第1组实验数据误差明显大,属异常值,应舍去②0.75 4.5
解析 (1)配制待测白醋溶液,用酸式滴定管准确量取10.00 mL食用白醋,在烧杯中加蒸馏水稀释,再转移到100 mL容量瓶中进行定容。(4)待测白醋中滴加酚酞作指示剂,开始时溶液无色,达到滴定终点时,溶液由无色变成浅红色,且半分钟内不褪色。(5)滴定管的0刻度在上方,图中滴定管1 mL分成10个小格,每个小格代表0.10 mL,故图中滴定管中液面读数为22.60 mL。
易错提醒第(6)小题易忽视实验数据的分析,未判断是否存在明显错误数据,直接计算市售白醋的浓度及白醋的总酸量。
考向2 酸碱中和滴定的迁移应用真题示例(2021浙江卷节选)某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体,流程如下:
(1)为了测定K2Cr2O7产品的纯度,可采用氧化还原滴定法。下列关于滴定分析的操作,不正确的是 。 A.用量筒量取25.00 mL待测液转移至锥形瓶B.滴定时要适当控制滴定速率C.滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化D.读数时应将滴定管从架上取下,捏住管上端无刻度处,使滴定管保持垂直E.平行滴定时,须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下(2)该小组用滴定法准确测得产品中K2Cr2O7的质量分数为98.50%。某同学还用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例),但测得的质量分数明显偏低。分析其原因,发现该同学配制K2Cr2O7待测液时少加了一种试剂。该试剂是 ,添加该试剂的理由是 。
解析 (1)量筒属于粗量器,不能用量筒量取25.00 mL溶液,由于K2Cr2O7具有强氧化性,量取25.00 mL待测液应用酸式滴定管,A项错误。滴定时要适当控制滴定的速率,确保反应物之间充分反应,同时防止滴加过快使得滴加试剂过量,B项正确。滴定时应一直观察锥形瓶中溶液颜色的变化,以便准确判断滴定的终点,C项错误。读数时应将滴定管从架上取下,捏住管上端无刻度处,使滴定管保持垂直,平视读取读数,D项正确。为了确保每次滴定时滴定管中的溶液充足,平行滴定时,须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下,并记录初始读数,E项正确。
2- 1.(2022湖南卷)室温时,用0.100 ml·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示[忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5 ml·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17]。下列说法正确的是( )。
A.A点:有白色沉淀生成B.原溶液中I-的浓度为0.100 ml·L-1C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀D.B点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
2- 2. 用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。Ⅰ.准备标准溶液a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 ml)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。b.配制并标定100 mL 0.100 0 ml·L-1 NH4SCN标准溶液,备用。
Ⅱ.滴定的主要步骤a.取待测NaI溶液25.00 mL加入锥形瓶中。b.加入25.00 mL 0.100 0 ml·L-1 AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。d.用0.100 0 ml·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。e.重复上述操作两次。三次测定数据如下表:f.数据处理。
回答下列问题。(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 。 (2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 。(3)滴定应在pH<0.5的条件下进行,其目的是 。 (4)b和c两步操作是否可以颠倒? (填“是”或“否”),说明理由: 。 (5)所消耗的NH4SCN标准溶液的平均体积为 mL,测得c(I-)= ml·L-1。
(6)在滴定管用蒸馏水洗净后,装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为 。 (7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果 。 ②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果 。
答案 (1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管(2)避免AgNO3见光分解(3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe3+的水解)(4)否 若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点(5)10.00 0.060 0(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗(7)①偏高 ②偏高
(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液之前,要先用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。(7)①在配制AgNO3标准溶液时,若烧杯中溶液有少量溅出,配制的AgNO3标准溶液的浓度偏低,则滴定时消耗的NH4SCN标准溶液的体积偏小,测得的c(I-)偏高。②滴定管0刻度在上,读数时从上往下读数,读取体积偏小,计算所用NH4SCN的物质的量偏小,测得的c(I-)偏高。
方法技巧滴定实验操作中指示剂的选择。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)滴定管用蒸馏水洗涤后,直接装入NaOH标准液,滴定未知浓度的稀盐酸。( )(2)滴定过程中,眼睛要注视滴定管中液面变化,准确判断滴定终点。( )(3)滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,对测定结果无影响。( )(4)用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,甲基橙作指示剂,达到滴定终点时,溶液呈中性。( )
十一、水溶液中离子平衡的图像分析
【热点专攻】1.两种常见中和滴定曲线及分析
(1)曲线起点不同:强碱滴定等物质的量浓度的一元强酸、一元弱酸,强酸起点低(pH小);强酸滴定等物质的量浓度的一元强碱、一元弱碱,强碱起点高(pH大)。(2)突跃范围不同:强碱与强酸反应时,达到滴定终点的突跃变化范围大于强酸与弱碱(或强碱与弱酸)反应的突跃范围。
2.中和滴定中直线图像及分析常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示:
3.分布系数图像(高考新热点)分布系数图像是酸碱中和滴定曲线的一种变式,常以pH、分布系数(δ)为横、纵坐标,结合滴定实验数据绘制出关系曲线,这里分布系数(δ)代表组分的平衡浓度占总浓度的比值。
【解法导引】“三步法”突破分布系数图像题(1)读图:通过观察弄清纵坐标的含义及单位,弄清各粒子浓度变化。(2)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。根据曲线交点的pH确定电离常数。(3)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,在总览信息的基础上进行逻辑推理或运用数据计算分析。
4.沉淀溶解平衡曲线及分析(以氯化银为例)(1)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Q=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(沉淀析出),此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)C.点b:c(CH3COOH)
【应考训练】1. 10 mL 0.10 ml·L-1的NH4Cl溶液的pH分别随温度升高或加水后溶液体积的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.升温KW增大,NH4Cl溶液中c(H+)增大,pH减小B.曲线a表示NH4Cl溶液pH随加水量的变化C.将NH4Cl溶液加水稀释100倍,溶液pH的变化值小于2D.25 ℃时Kb(NH3·H2O)的数量级约为10-4
2.(2023山西名校联考)图1为CdCO3和Cd(OH)2在25 ℃时的沉淀溶解平衡曲线,图2为向两份等体积等浓度的CdCl2溶液中分别滴加等浓度的NaOH溶液和Na2CO3溶液滴定关系图(图1中横坐标为阴离子浓度的负对数,pCd2+为Cd2+浓度的负对数)。下列说法正确的是( )。
A.X为Cd(OH)2对应直线,Ksp[Cd(OH)2]=1×10-14B.M为向CdCl2溶液中滴加NaOH溶液对应的曲线C.图1中a点对应的溶液为CdCO3的不饱和溶液D.图2中c点、b点对应取值分别为c=6,b>5
A.A~B~D曲线代表c(F-)随pH的变化B.25 ℃时,HF电离平衡常数的数值Ka=10-3.6C.从B点到C点发生的反应离子方程式是HF+OH- === H2O+F-D.图中A点对应溶液中粒子浓度大小是c(HF)>c(H+)>c(F-)>c(OH-)
3. 25 ℃时,用氢氧化钠调节浓度为2.0×10-3 ml·L-1的氢氟酸的pH (忽略体积变化),溶液中c(HF)、c(F-)与pH的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
(1)A点溶液中c(H+)为 ,pH约为 。 (2)A、B、C、D四点中水的电离程度最大的是 点,滴定过程中宜选用 作指示剂,滴定终点在 (填“C点以上”或“C点以下”)。
4.已知某温度下CH3COOH的电离常数Ka=1.6×10-5。该温度下向20 mL 0.01 ml·L-1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 ml·L-1的KOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。请回答下列有关问题:(已知lg 4=0.6)
4×10-4ml·L-1
(3)若向20 mL稀氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,则下列变化趋势正确的是 (填字母)。
考点一 溶液中的“三大平衡”
考点二 溶液中的“四大常数”
考点三 酸碱中和滴定及迁移应用
【考情分析•定向备考】
【要点归纳•夯基提能】
微点拨①外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但任何时候水电离出的c(H+)和c(OH-)总是相等的。②只要温度不变,KW不变。25 ℃时KW=10-14适用于任何稀酸、稀碱或盐溶液。
(3)外界条件对盐类水解平衡的影响。
微点拨若酸式盐的电离程度大于其水解程度,溶液显酸性,如NaHSO3溶液;若酸式盐的水解程度大于其电离程度,则溶液显碱性,如NaHCO3溶液。
微点拨溶度积(Ksp)的大小只与难溶电解质本身和溶液的温度有关,相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶。
2.基于“守恒思想”,比较电解质溶液中的粒子浓度(1)利用“守恒思想”,建立粒子浓度的定量关系。①电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。例如,NaHCO3溶液中电荷守恒:
一般不考虑H、O元素②元素守恒:电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其他离子或分子,但离子或分子中某种特定元素原子的总数不变。例如,在NaHCO3溶液中,n(Na)∶n(C)=1∶1,推出
可根据电荷守恒和元素质量守恒联合求出③质子守恒:质子守恒是指电解质溶液中的分子或离子得到或失去的质子的物质的量相等。例如,在NH4HCO3溶液中,H+、H2CO3为得到质子后的产物,NH3·H2O、OH-、 为失去质子后的产物,故有
(2)熟知溶液中粒子浓度的“不等式关系”。
【明确考向•真题演练】
考向1 电离平衡、盐类水解及影响因素
A.Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2+2NH3B.SiCl4+8NH3(l)═Si(NH2)4+4NH4ClC.3Cl2+8NH3═6NH4Cl+N2D.PCl3+3H2O═H3PO3+3HCl
1- 2.(2022浙江6月选考)25 ℃时,苯酚(C6H5OH)的Ka=1.0×10-10,下列说法正确的是( )。A.相同温度下,等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中,c(C6H5O-)>c(CH3COO-)B.将浓度均为0.1 ml·L-1的C6H5ONa和NaOH溶液加热,两种溶液的pH均变大C.25 ℃时,C6H5OH溶液与NaOH溶液混合,测得pH=10.00,则此时溶液中c(C6H5O-)=c(C6H5OH)D.25 ℃时,0.1 ml·L-1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体,水的电离程度变小
方法技巧“四步法”突破溶液中的“两大平衡”难题。电离平衡、盐类的水解平衡是溶液中的“两大平衡”,此类试题大多以电解质溶液的有关图像为载体,依据“勒夏特列原理”分析外界条件对上述平衡的影响,具体步骤如下:
对点演练1- 1. 常温下,向20 mL 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaOH溶液,溶液中水电离的c(OH-)随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是( )A.B、D两点溶液的pH相同B.从A到E,水的电离程度一直增大C.从A→C的过程中,溶液的导电能力逐渐增强D.E点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)=0.1 ml·L-1
解析 由图可知,C点时,V(NaOH溶液)=20 mL时恰好完全反应生成CH3COONa,B点溶液呈酸性,D点溶液呈碱性,A项错误。A→C过程中水的电离程度逐渐增大,C→E过程中NaOH过量,抑制水的电离,水的电离程度逐渐减小,B项错误。A→C过程CH3COOH→CH3COONa,C点恰好完全反应生成CH3COONa,该过程溶液中离子浓度增大,溶液导电能力逐渐增强,C项正确。E点时加入40 mL NaOH溶液,此时n(NaOH)=2n(CH3COOH),根据质量守恒可知,c(Na+)=2c(CH3COOH)+2c(CH3COO-),溶液的总体积为60 mL,则有c(Na+)=0.1 ml·L-1×40 mL÷60 mL=0.067 ml·L-1,D项错误。
1- 2.测定0.1 ml·L-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
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( )。
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
考向2 沉淀溶解平衡及影响因素真题示例(2022山东卷)工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s),对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1 ml·L-1、1.0 ml·L-1 Na2CO3溶液,含SrSO4(s)的0.1 ml·L-1、1.0 ml·L-1 Na2SO4溶液。在一定pH范围内,四种溶液中lg[c(Sr2+)/ml·L-1]随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )。
B.a=-6.5C.曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 ml·L-1 Na2CO3溶液的变化曲线D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 ml·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
解析 本题属于沉淀溶解平衡图像题,重点考查学生分析图像的能力、平衡常数的表达式及相关计算。
方法技巧1.“曲线”溶解平衡图像的分析(1)阳离子-阴离子单曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子
(2)阴阳离子浓度-温度双曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子,两条曲线为不同温度
2.“对数直线”溶解平衡图像的分析对数图像:将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]取常用对数,即lg c(A),反映到图像中是:①若c(A)=1时,lg c(A)=0;②若c(A)>1时,lg c(A)取正值,且c(A)越大,lg c(A)越大;③若c(A)<1时,lg c(A)取负值,且c(A)越大,lg c(A)越大,但|lg c(A)|越小;④当坐标表示浓度的对数时,要注意离子浓度的换算,如lg c(X)=a,则c(X)=10a;⑤当坐标表示浓度的负对数(-lg X=pX)时,pX越大,c(X)越小,c(X)=10-pX。
(1)正对数[lg c(M+)-lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的正对数
(2)负对数[-lg c(M+)--lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的负对数
3.“pM-浓度”溶解平衡图像的分析:纵坐标为阳离子的负对数,横坐标为滴加阴离子的溶液的体积
对点演练2- 1.向10.00 mL 0.50 ml·L-1 NaHCO3溶液中滴加不同浓度的CaCl2溶液,观察到明显产生浑浊时,停止滴加;取少量所得浑浊液加热,记录实验现象。下列说法不正确的是( )。
2- 2.常温下,Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(FeS)=6.3×10-18。FeS和MnS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(X2+表示Fe2+或Mn2+),下列说法错误的是( )
解析 由于Ksp(MnS)>Ksp(FeS),结合图像可知,曲线Ⅰ表示的是MnS的沉淀溶解平衡曲线,曲线Ⅱ表示的是FeS的沉淀溶解平衡曲线,A项正确。升高温度,Ksp(FeS)增大,曲线Ⅱ上的C点可沿虚线向E点方向平移,B项正确。
【易错易混•防范失分】
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)25 ℃时,1.0 ml·L-1醋酸溶液加水稀释至原体积的10倍,醋酸的电离程度、溶液中c(H+)和电离常数(Ka)均逐渐增大。( )(2)升高温度,促进水的电离,水中c(H+)和水的离子积(KW)均增大,但仍呈中性。( )(3)Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体, 的水解程度减小,pH减小。( )(4)向Na[Al(OH)4]溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成。( )
1.水的离子积常数(KW)及应用 KW随着温度升高而逐渐增大(1)水溶液中水的离子积常数为KW=c(H+)·c(OH-),KW只与温度有关,与水溶液的酸碱性无关。(2)25 ℃时,水的离子积常数为KW=1×10-14。微点拨KW是联系c(H+)、c(OH-)的“纽带”,加入酸时,c(H+)增大,但c(OH-)减小;加入碱时,c(OH-)增大,但c(H+)减小。
2.电离平衡常数(Ka或Kb)的计算及应用(1)已知c(HX)和c(H+),求HX的电离平衡常数Ka(HX):
应用前提——相同温度下(2)电离平衡常数的应用。①判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离常数越大,酸性(或碱性)越强。②判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱,盐中离子对应酸或碱的电离常数越大,盐的水解程度越小,盐溶液的碱性(或酸性)越弱。
3.利用电离常数(Ka或Kb)计算水解常数(Kh)(1)对于一元弱酸HA,Ka与Kh的关系:
微点拨25 ℃时,若一元弱酸(HA)的Ka>1.0×10-7,则A-的水解常数Kh<1.0×10-7,此时等物质的量浓度的HA和NaA溶液等体积混合,HA的电离程度大于A-的水解程度,溶液呈酸性,反之,混合液呈碱性。
4.溶度积常数(Ksp)及相关计算(2)建立Ksp与沉淀转化平衡常数(K)的关系:建立Ksp与K的关系,一般是在K的表达式分子分母中同乘以某个离子的浓度,将分子分母转化为不同物质的Ksp。
真题示例1- 1.(2022全国乙)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
考向1 电离常数、水解常数及应用
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )。A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
A.在等浓度的Na2A、NaHA溶液中,水的电离程度前者小于后者B.向0.1 ml·L-1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH=3,则H2A的电离度约为0.013%C.向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11,则c(A2-)>c(HA-)D.取pH=a的H2A溶液10 mL,加蒸馏水稀释至100 mL,则该溶液pH=a+1
1- 3.(2022湖南卷改编)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下:
(2)两类盐类水解常数(Kh)的计算。
考向2 溶度积常数及应用真题示例2- 1.(2023全国甲)下图为Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的pM-pH关系图(pM=-lg[c(M)/(ml·L-1)];c(M)≤10-5 ml·L-1可认为M离子沉淀完全)。下列叙述正确的是( )。
2- 2.(2021广东卷节选)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(M)、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:
对点演练2- 1. 常温下,向10 mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1 ml·L-1的氨水,反应过程中-lg c(Ag+)或-lg c([Ag(NH3)2]+)与加入氨水体积的关系如图。下列说法错误的是( )
解析 由图可知,加入10 mL 氨水时,-lg c(Ag+)达到最大值,此时溶液c(Ag+)最小,恰好完全反应生成AgOH沉淀,则有c(AgNO3)=0.1 ml·L-1,A项正确。B点存在AgOH的沉淀溶解平衡,-lg c(Ag+)=4,此时c(Ag+)=c(OH-)=10-4 ml·L-1,则Ksp(AgOH)=c(Ag+)·c(OH-)=10-4×10-4=10-8,B项正确。B点对应溶液中溶质为NH4NO3,B点AgOH完全溶解,溶液中主要存在[Ag(NH3)2]+,
2- 2. (1)常温下,若在含Cd2+、Te4+滤液中加入NaOH溶液调节pH为7,溶液中c(Cd2+)的最大值为 。{已知:Ksp[Cd(OH)2]=5.3×10-15} (2)溶液中C2+的浓度为0.33 ml·L-1,通过计算说明,常温下除铝控制溶液pH为4.5,是否造成C2+的损失? {列出算式并给出结论,已知: Ksp[C(OH)2]=5.9×10-15 }
0.53 ml·L-1
方法技巧根据沉淀溶解平衡曲线计算Ksp。(1)根据沉淀溶解平衡图像中处于曲线上平衡点的坐标,计算溶度积常数(Ksp)的值,要注意看清横坐标、纵坐标是c还是lg c(或-lg c)。(2)结合沉淀溶解平衡,确定Ksp的表达形式,根据图中沉淀溶解平衡曲线上点的信息,计算Ksp的值。(3)当溶液中离子浓度≤10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全,可结合Ksp确定此时另一离子的浓度。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中,升高温度,电离平衡正向移动,则KW、Ka(CH3COOH)均增大。( )(2)0.1 ml·L-1 CH3COONa溶液中,滴加浓NaOH溶液,水解平衡逆向移动,溶液中c(OH-)增大,但Kh(CH3COO-)减小。( )(3)在0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液中,存在定量关系:KW=Kb(NH3·H2O)·Kh( )。( )
1.酸碱中和滴定实验操作要点
微点拨酸碱恰好中和(即滴定终点)时溶液不一定呈中性,最终溶液的酸碱性取决于生成盐的性质。
2.氧化还原滴定的原理及应用(1)滴定原理:依据氧化还原反应中定量关系,以氧化剂(或还原剂)为滴定剂,滴定一些具有还原性(或氧化性)的物质。(2)常用试剂。①常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7、I2等;②常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、Na2S2O3等。
(3)应用实例。①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液。
②Na2S2O3溶液滴定碘液(碘量法)。
3.沉淀滴定法及应用(1)沉淀滴定法是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-的浓度。(2)沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液滴定溶液中的Cl-的含量时常以 为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。
考向1 酸碱中和滴定及应用真题示例(2020全国Ⅱ)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸,其反应原理简示如下:
实验步骤:(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约0.03 ml)高锰酸钾,慢慢开启搅拌器,并加热回流至回流液不再出现油珠。(2)停止加热,继续搅拌,冷却片刻后,从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,并将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液,置于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤,用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0 g。(3)纯度测定:称取0.122 g粗产品,配成乙醇溶液,加入100 mL容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液,用0.010 00 ml·L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50 mL的KOH标准溶液。
回答下列问题。(1)根据上述实验试剂的用量,三颈烧瓶的最适宜规格为 (填字母)。 A.100 mLB.250 mLC.500 mLD.1 000 mL(2)在反应装置中应选用 (填“直形”或“球形”)冷凝管,当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成,其判断理由是 。 (3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是 ;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,请用反应的离子方程式表达其原理: 。
无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化
除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气
(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是 。 (5)干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现的结果是 。(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为 ;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于 (填字母)。 A.70%B.60%C.50%D.40%(7)若要得到纯度更高的苯甲酸,可通过在水中 的方法提纯。
【解题思路】(1)仪器的选择。
根据物质性质分析判断:甲苯沸点低,且不溶于水,因此当回流液没有油珠时,说明不溶于水的甲苯已经完全被氧化。
(3)分析试剂的作用。
陌生氧化还原反应方程式的书写。
(4)判断物质的组成——元素转化思想。
(5)根据题给信息分析判断。
(7)物质提纯的方法。苯甲酸中含有被氧化生成的硫酸钠和硫酸锰等盐类物质,可利用苯甲酸微溶于冷水、易溶于热水的性质通过重结晶的方法提纯。
方法技巧酸碱中和滴定实验数据的处理。(1)根据题意写出酸碱中和反应的原理,建立酸与碱的定量关系。例如,C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O,则有n(C6H5COOH)=n(KOH)。(2)分析实验数据确定每次滴定实验消耗标准溶液的体积,看是否存在明显错误的数据,若存在,舍去错误数据,根据其他实验数据求出消耗标准溶液的平均体积。(3)结合酸、碱的定量关系进行计算,计算物质的量浓度、产品的纯度(或产率)等。
对点演练现使用酸碱中和滴定法测定市售白醋的总酸量(每100 mL白醋中含有醋酸的质量单位为g/100 mL)。Ⅰ.实验步骤(1)配制待测白醋溶液,用 (填仪器名称)量取10.00 mL食用白醋,在 (填仪器名称)中用水稀释后转移到100 mL (填仪器名称)中定容,摇匀即得待测白醋溶液。 (2)量取待测白醋溶液20.00 mL置于锥形瓶中,向其中滴加2滴酚酞作指示剂。(3)读取盛装0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液的碱式滴定管的初始读数。(4)滴定。判断滴定终点的现象是 ,达到滴定终点,停止滴定,并记录NaOH溶液的最终读数,重复滴定3次。 (5)如图是某次滴定时的滴定管中的液面,其读数为 mL。
Ⅱ.实验记录Ⅲ.数据处理与讨论(6)甲同学在处理数据时计算得:平均消耗NaOH溶液的体积①指出他计算的不合理之处: 。 ②按正确数据处理,得出c(市售白醋)= ml·L-1,市售白醋总酸量= g/100 mL。
答案 (1)酸式滴定管 烧杯 容量瓶(4)溶液由无色变成浅红色,且半分钟内不褪色(5)22.60(6)①第1组实验数据误差明显大,属异常值,应舍去②0.75 4.5
解析 (1)配制待测白醋溶液,用酸式滴定管准确量取10.00 mL食用白醋,在烧杯中加蒸馏水稀释,再转移到100 mL容量瓶中进行定容。(4)待测白醋中滴加酚酞作指示剂,开始时溶液无色,达到滴定终点时,溶液由无色变成浅红色,且半分钟内不褪色。(5)滴定管的0刻度在上方,图中滴定管1 mL分成10个小格,每个小格代表0.10 mL,故图中滴定管中液面读数为22.60 mL。
易错提醒第(6)小题易忽视实验数据的分析,未判断是否存在明显错误数据,直接计算市售白醋的浓度及白醋的总酸量。
考向2 酸碱中和滴定的迁移应用真题示例(2021浙江卷节选)某兴趣小组用铬铁矿[Fe(CrO2)2]制备K2Cr2O7晶体,流程如下:
(1)为了测定K2Cr2O7产品的纯度,可采用氧化还原滴定法。下列关于滴定分析的操作,不正确的是 。 A.用量筒量取25.00 mL待测液转移至锥形瓶B.滴定时要适当控制滴定速率C.滴定时应一直观察滴定管中溶液体积的变化D.读数时应将滴定管从架上取下,捏住管上端无刻度处,使滴定管保持垂直E.平行滴定时,须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下(2)该小组用滴定法准确测得产品中K2Cr2O7的质量分数为98.50%。某同学还用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例),但测得的质量分数明显偏低。分析其原因,发现该同学配制K2Cr2O7待测液时少加了一种试剂。该试剂是 ,添加该试剂的理由是 。
解析 (1)量筒属于粗量器,不能用量筒量取25.00 mL溶液,由于K2Cr2O7具有强氧化性,量取25.00 mL待测液应用酸式滴定管,A项错误。滴定时要适当控制滴定的速率,确保反应物之间充分反应,同时防止滴加过快使得滴加试剂过量,B项正确。滴定时应一直观察锥形瓶中溶液颜色的变化,以便准确判断滴定的终点,C项错误。读数时应将滴定管从架上取下,捏住管上端无刻度处,使滴定管保持垂直,平视读取读数,D项正确。为了确保每次滴定时滴定管中的溶液充足,平行滴定时,须重新装液并调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下,并记录初始读数,E项正确。
2- 1.(2022湖南卷)室温时,用0.100 ml·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示[忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5 ml·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17]。下列说法正确的是( )。
A.A点:有白色沉淀生成B.原溶液中I-的浓度为0.100 ml·L-1C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀D.B点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
2- 2. 用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。Ⅰ.准备标准溶液a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 ml)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。b.配制并标定100 mL 0.100 0 ml·L-1 NH4SCN标准溶液,备用。
Ⅱ.滴定的主要步骤a.取待测NaI溶液25.00 mL加入锥形瓶中。b.加入25.00 mL 0.100 0 ml·L-1 AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。d.用0.100 0 ml·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。e.重复上述操作两次。三次测定数据如下表:f.数据处理。
回答下列问题。(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 。 (2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 。(3)滴定应在pH<0.5的条件下进行,其目的是 。 (4)b和c两步操作是否可以颠倒? (填“是”或“否”),说明理由: 。 (5)所消耗的NH4SCN标准溶液的平均体积为 mL,测得c(I-)= ml·L-1。
(6)在滴定管用蒸馏水洗净后,装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为 。 (7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果 。 ②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果 。
答案 (1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管(2)避免AgNO3见光分解(3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe3+的水解)(4)否 若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点(5)10.00 0.060 0(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗(7)①偏高 ②偏高
(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液之前,要先用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。(7)①在配制AgNO3标准溶液时,若烧杯中溶液有少量溅出,配制的AgNO3标准溶液的浓度偏低,则滴定时消耗的NH4SCN标准溶液的体积偏小,测得的c(I-)偏高。②滴定管0刻度在上,读数时从上往下读数,读取体积偏小,计算所用NH4SCN的物质的量偏小,测得的c(I-)偏高。
方法技巧滴定实验操作中指示剂的选择。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)滴定管用蒸馏水洗涤后,直接装入NaOH标准液,滴定未知浓度的稀盐酸。( )(2)滴定过程中,眼睛要注视滴定管中液面变化,准确判断滴定终点。( )(3)滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,对测定结果无影响。( )(4)用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,甲基橙作指示剂,达到滴定终点时,溶液呈中性。( )
十一、水溶液中离子平衡的图像分析
【热点专攻】1.两种常见中和滴定曲线及分析
(1)曲线起点不同:强碱滴定等物质的量浓度的一元强酸、一元弱酸,强酸起点低(pH小);强酸滴定等物质的量浓度的一元强碱、一元弱碱,强碱起点高(pH大)。(2)突跃范围不同:强碱与强酸反应时,达到滴定终点的突跃变化范围大于强酸与弱碱(或强碱与弱酸)反应的突跃范围。
2.中和滴定中直线图像及分析常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示:
3.分布系数图像(高考新热点)分布系数图像是酸碱中和滴定曲线的一种变式,常以pH、分布系数(δ)为横、纵坐标,结合滴定实验数据绘制出关系曲线,这里分布系数(δ)代表组分的平衡浓度占总浓度的比值。
【解法导引】“三步法”突破分布系数图像题(1)读图:通过观察弄清纵坐标的含义及单位,弄清各粒子浓度变化。(2)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。根据曲线交点的pH确定电离常数。(3)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,在总览信息的基础上进行逻辑推理或运用数据计算分析。
4.沉淀溶解平衡曲线及分析(以氯化银为例)(1)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Q=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(沉淀析出),此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)C.点b:c(CH3COOH)
【应考训练】1. 10 mL 0.10 ml·L-1的NH4Cl溶液的pH分别随温度升高或加水后溶液体积的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.升温KW增大,NH4Cl溶液中c(H+)增大,pH减小B.曲线a表示NH4Cl溶液pH随加水量的变化C.将NH4Cl溶液加水稀释100倍,溶液pH的变化值小于2D.25 ℃时Kb(NH3·H2O)的数量级约为10-4
2.(2023山西名校联考)图1为CdCO3和Cd(OH)2在25 ℃时的沉淀溶解平衡曲线,图2为向两份等体积等浓度的CdCl2溶液中分别滴加等浓度的NaOH溶液和Na2CO3溶液滴定关系图(图1中横坐标为阴离子浓度的负对数,pCd2+为Cd2+浓度的负对数)。下列说法正确的是( )。
A.X为Cd(OH)2对应直线,Ksp[Cd(OH)2]=1×10-14B.M为向CdCl2溶液中滴加NaOH溶液对应的曲线C.图1中a点对应的溶液为CdCO3的不饱和溶液D.图2中c点、b点对应取值分别为c=6,b>5
A.A~B~D曲线代表c(F-)随pH的变化B.25 ℃时,HF电离平衡常数的数值Ka=10-3.6C.从B点到C点发生的反应离子方程式是HF+OH- === H2O+F-D.图中A点对应溶液中粒子浓度大小是c(HF)>c(H+)>c(F-)>c(OH-)
3. 25 ℃时,用氢氧化钠调节浓度为2.0×10-3 ml·L-1的氢氟酸的pH (忽略体积变化),溶液中c(HF)、c(F-)与pH的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
(1)A点溶液中c(H+)为 ,pH约为 。 (2)A、B、C、D四点中水的电离程度最大的是 点,滴定过程中宜选用 作指示剂,滴定终点在 (填“C点以上”或“C点以下”)。
4.已知某温度下CH3COOH的电离常数Ka=1.6×10-5。该温度下向20 mL 0.01 ml·L-1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 ml·L-1的KOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。请回答下列有关问题:(已知lg 4=0.6)
4×10-4ml·L-1
(3)若向20 mL稀氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,则下列变化趋势正确的是 (填字母)。
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