高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡本单元综合与测试课文配套课件ppt

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【归纳整合】1.三种常见图像(1)强、弱电解质溶液加水稀释的变化曲线
(2)强、弱电解质溶液加水稀释的变化曲线①思路分析
②巧抓“四点”,突破“粒子”浓度关系a.抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。b.抓“恰好”反应点,生成什么溶质,溶液呈什么性,是什么因素造成的。c.抓溶液“中性”点,生成什么溶质,哪种反应物过量或不足。
d.抓反应“过量”点,溶质是什么,判断谁多、谁少还是等量。
2.对数图像的解决办法(1)破解对数图像的数据①运算法则:lgab= lga+lgb、1g =lga-lgb、lg1=0,若K= (K只与温度有关) ,得lgK= mlgc1+nlgc2。②运算突破点:如lg =0的点有c(A)=c(B);lgc(D)=0的点有c(D)=1 ml·L-1。
③巧用pH与电离平衡常数相互运算:pH=- lgc(H+)中的c(H+)可用含电离平衡常数的表达式换算。
(2)破解对数图像的规律①选点:两线的交点、零点等。②借助图中曲线:用物料守恒或电荷守恒解答。
【典例示范】【典例】改变0.1 ml·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)]=-时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
【思维建模】解答水溶液中图像题的解题流程
【解析】选D。因为δ(X)= ,根据物料守恒c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 ml·L-1为定值。根据图像,pH=1.2时,H2A和HA-两曲线相交,因此有c(H2A)=c(HA-),故A项正确;在pH=4.2时,A2-和HA-两曲线相交,即c(A2-)=c(HA-),因此K2(H2A)= =c(H+)=10-4.2,故B项正确;根据图像,在pH=2.7时,H2A和
A2-两曲线相交,且HA-的物质的量分数最大,故有c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),故C项正确;根据图像在pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-),根据电荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)=c(H+),因此有c(H+)>c(HA-)=c(A2-),故D项错误。
【延伸探究】(1)该二元弱酸H2A的第一步电离平衡常数是多少?提示:由图像知pH=1.2时, c(H2A)= c(HA-),K1(H2A)= =c(H+)=10-1.2。
(2)pH=4时, 为多少?提示:K2(H2A)= ,则
【素养训练】(2020·蚌埠高二检测)常温下,向20 mL 0.05 ml·L-1的某稀酸H2B溶液中滴入0.1 ml·L-1氨水,溶液中由水电离出的氢离子浓度随滴入氨水体积变化如图。下列分析正确的是(　　)
A.NaHB溶液可能为酸性,也可能为碱性B.A、B、C三点溶液的pH是逐渐减小的,D、E、F三点溶液的pH是逐渐增大的C.E溶液中离子浓度大小关系:c( )>c(B2-)>c(OH-)>c(H+)D.F点溶液c( )=2c(B2-)
【解析】选D。未加入氨水前,溶液的水电离出的OH-浓度为10-13ml·L-1,所以溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,该酸的浓度为0.05 ml·L-1,所以该酸为二元强酸。酸、碱对水的电离起抑制作用,可水解的盐对水的电离起促进作用,随着氨水的不断滴入,溶液中水电离的c(H+)逐渐增大,当两者恰好完全反应生成(NH4)2B时,水的电离程度达最大(图中D点),继续加入氨水,水电离的c(H+)
逐渐减小。NaHB属于强酸的酸式盐,NaHB溶液应该呈酸性,A项错误;向酸溶液中逐渐加入碱发生中和反应,混合液溶液的pH是逐渐增大的,B项错误; E点溶液由(NH4)2B和氨水混合而成,由于水电离的c(H+)>1×10-7ml·L-1,溶液中H+全部来自水电离,则E点水溶液显酸性,所以c(H+)>c(OH-),C项错误; F点溶液由(NH4)2B和氨水混合
而成,由于水电离的c(H+)=1×10-7ml·L-1,溶液中H+全部来自水电离,则F点水溶液呈中性,此时溶液中的电荷守恒有:c( )+c(H+)=c(OH-)+2c(B2-),因c(H+)=c(OH-),所以有c( )=2c(B2-),D项正确。
【补偿训练】1.(2020·莆田高二检测)常温下,向50 mL溶有0.1 ml Cl2的氯水中滴加2 ml·L-1的NaOH溶液,得到溶液pH随所加NaOH溶液体积的变化图像如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.若a点pH=4,且c(Cl-)=m·c(ClO-),则Ka(HClO)= B.若x=100,b点对应溶液中:c(OH-)>c(H+),可用pH试纸测定其pHC. b～c段,随NaOH溶液的滴入, 逐渐增大D.若y=200,c点对应溶液中:c(OH-)-c(H+)=2c(Cl-)+c(HClO)
【解析】选D。若a点pH=4,(H+)=10-4ml·L-1,溶液呈酸性,根据方程式知c(HClO)=c(Cl-)-c(ClO-),c(Cl-)= mc(ClO-),则c(HClO)=(m-1)c(ClO-),Ka(HClO)= = ,A错误;若x=100,氯水恰好与NaOH溶液完全反应生成NaCl、NaClO,NaClO水解生成次氯酸,溶液呈碱性,但次氯酸具有漂白性,不能用
pH试纸测pH,应选pH计测量,B错误;b～c段,随NaOH溶液的滴入,溶液的pH不断增大,溶液中c(H+)减小,温度不变则Ka(HClO)= 不变,所以 减小,C错误;若y=200,c点对应溶液中存在0.1 ml NaCl、0.1 ml NaClO、0.2 ml NaOH,根据电荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)①,物料守恒
得:c(Cl-)= c(ClO-) +c(HClO)②,2c(Cl-)+2c(ClO-)+ 2c(HClO)=c(Na+)③,由①+③+②得:c(OH-)=2c(Cl-)+ c(HClO)+c(H+),D正确。
2.溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是(　　)A.溴酸银的溶解是放热过程B.温度升高时溴酸银溶解速度加快C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
【解析】选A。由溶解度随温度的变化关系可知:温度升高,该物质的溶解度增大,可见溴酸银(AgBrO3)溶解是吸热过程,A错误;温度升高,溴酸银溶解在水中的微粒运动速度加快,扩散更快,因此升高温度使其溶解速度加快,B正确;60℃溴酸银的溶解度大约是0.6 g,则c(AgBrO3)= (0.6 g÷236 g·ml-1)÷0.1 L≈0.025 ml·L-1,
Ksp=c(Ag+)·c(Br )=0.025×0.025≈6×10-4,C正确;由于硝酸钾的溶解度比较大,而溴酸银的溶解度较小,所以若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯,D正确。
课题任务:以水溶液中的离子平衡为载体,解决污水处理问题 情境创设2019年12月15日,陕西西咸新区沣西新城大王污水处理厂正式达标投运,极大扩宽了原污水处理站收水范围,经过处理后的水流入新河,促进新河流域水环境及人居环境进一步提升。
绿色是沣西的底色,大王污水处理厂建成投运是新河治理工程重要一环,对践行“乡村振兴”战略,改善区域生态环境,提升区域价值,建设美丽沣西具有重要意义。大王污水处理厂“花园式”厂区,采用立体生态处理工艺,在生物池上方设置阳光棚,种植有各类植物,并同步实施了“除臭加盖”系统,使整座污水厂无异味。现场还
设置了植草沟、雨水花园、屋顶绿化等,充分“留住”雨水。项目产生尾水按照100%再生利用设计,将全部排至项目北侧大王活水公园进行补水,用于公园绿地喷灌、道路洒水等。
素养解读1.核心素养:(1)科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的问题,能从问题和假设出发,依据研究目的,设计探究方案。(2)科学态度与社会责任:具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。
2.素养目标:通过课题的探究学习,掌握水溶液中的离子平衡的知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。
素养探究【探究一】1.如图甲所示,某河流经工业城市Y市,a处为上游、d处为下游,经对河水检测绘制出图乙,请回答:
(1)构成该河的污染主要分布在哪一段?提示:bc段。(2)对c处水样进行检测,发现其中含有Cu2+,要把Cu2+变成铜单质回收,请写出两种可行的方法。提示:①加过量铁粉,过滤,后加盐酸,清洗干燥得铜单质。②用电解法,使用惰性电极电解,阴极上生成铜单质。
(3)化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,其反应原理为Cu2+(aq)+FeS(s) CuS(s)+Fe2+(aq)。①该反应的平衡常数与FeS、CuS的溶度积常数什么关系?提示:该反应平衡常数K= 。
②Ksp(FeS)和 Ksp(CuS)的大小如何?提示:溶解度小的沉淀易转化为溶解度更小的沉淀,故Ksp(FeS)> Ksp(CuS)。
③溶液中加入少量Na2S固体后,溶液中c(Fe2+)、c(Cu2+)如何变化?提示:都减小。加入少量Na2S,c(S2-)增大,使浓度积都大于各自的Ksp,故生成沉淀FeS、CuS,溶液中c(Fe2+)、c(Cu2+) 都减小。
【探究二】2.工业上用化学法除锅炉的水垢时,先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸除去[已知:Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5]。
(1)若升高温度,Na2CO3溶液的Kw和c(OH-)如何变化?提示:均会增大。升高温度,水的电离平衡正向移动,Kw增大,Na2CO3水解平衡正向移动,c(OH-)增大。
(2)写出沉淀转化的离子方程式。提示: (aq)+CaSO4(s)====CaCO3(s)+ (aq)。(3) CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中, 是多少?提示:CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中, =1.44×104。
【探究三】迁移应用3.工业上常用还原沉淀法处理含铬废水( 和 ),其流程为
已知步骤③生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq)Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32
(1)步骤①中存在反应2 +2H+ +H2O,若向K2Cr2O7溶液中加NaOH浓溶液,有什么现象?提示:向K2Cr2O7溶液中加NaOH浓溶液,c(H+)减小,平衡2 +2H+ +H2O向左进行,溶液可由橙色变黄色。
(2)步骤③中,当将溶液的pH调节至多少时,可认为废水中的铬元素已基本除尽。(当溶液中c(Cr3+)≤10-5ml·L-1时,可视作该离子沉淀完全)提示:Cr3+沉淀完全时,c(OH-)= ml·L-1=10-9 ml·L-1,则c(H+)= ml·L-1=10-5ml·L-1,pH=5。
素养评价1.社会责任——水平1:主动关心与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题,形成与环境和谐共处,合理利用自然资源的观念。
2.科学态度——水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。
3.证据推理与模型认知——水平3:能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论;能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的异同,能对模型和原型的关系进行评价以改进模型;能说明模型使用的条件和适用范围。
4.平衡思想——水平3:能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素,初步学会运用变量控制的方法研究化学反应。5.证据推理——水平4:能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型,能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题。