模块3 主题3 第2讲 水的电离平衡及应用 课件 2025高考化学一轮复习
展开1. 掌握水的电离及水的离子积常数,能分析外界条件对水的电离平衡的影响。2. 掌握水溶液酸碱性的本质,能进行溶液中有关pH的计算。3. 掌握pH计算在酸碱中和滴定中的应用。4. 掌握酸碱中和滴定的基本实验及误差分析。
1. 在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示,回答有关问题。
活动一 回顾水的电离及水的离子积常数,分析不同条件下水的电离平衡的移动
(1) 纯水具有非常微弱的导电性,用电离方程式表示其原因。
(2) 写出水的离子积常数Kw的表达式,计算b点处的c(OH-),并比较a、b、c、d四点处的Kw。
2. 分析下列条件下水的电离平衡。
c(H+)>c(OH-)
c(H+)
3. 25 ℃时有下列四种溶液: ①0.1 ml·L-1 NaOH溶液、 ②0.1 ml·L-1 NaCl溶液、③0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液、④0.1 ml·L-1 CH3COONa溶液。(1) 比较四种溶液中水的电离程度的大小。【答案】 ④>②>③>①(2) 计算0.1 ml·L-1 HCl溶液中由水电离出的c(H+)和c(OH-)。【答案】 水电离出的c(H+)=1×10-13 ml·L-1,c(OH-)= 1×10-13 ml·L-1
1. pH的计算公式是什么?pH=7的溶液一定呈中性吗?什么条件下可用pH与7的比较来判断溶液的酸碱性?溶液酸碱性的本质是什么?【答案】 pH=-lgc(H+)。pH=7的溶液不一定呈中性。室温条件下可用pH与7的比较来判断溶液的酸碱性。溶液酸碱性的本质是c(H+)与c(OH-)的相对大小。
活动二 掌握常见的pH计算
2. 室温下,完成下列各题。(1) 0.01 ml·L-1 HCl溶液的pH=________;pH=12的Ba(OH)2溶液的物质的量浓度=________ ml·L-1。(2) 将pH=2的盐酸用水稀释100倍,pH=________,稀释108倍,pH________;将pH=2的硫酸用水稀释100倍,pH=________,稀释108倍,pH________。
(3) 将V1 mL pH=2的盐酸与V2 mL pH=4的盐酸混合,所得溶液中c(H+)=________________ ml·L-1(忽略混合时溶液体积的变化,用含V1、V2的表达式表示)。(4) 将V1 mL pH=2的盐酸与V2 mL pH=12的NaOH溶液混合,若所得溶液pH=3,则V1∶V2=_______;若所得溶液pH=10,则V1∶V2=_________。
3. 已知Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,在浓度为 1.3 ml·L-1 的AlCl3溶液中,若Al3+开始沉淀,则溶液所需的pH=____________; 若pH=6,则Al3+________(填“已”或“未”)沉淀完全(当溶液中离子浓度≤1.0×10-5 ml·L-1,即认为该离子沉淀完全)。
1. 现用浓度为0.100 0 ml·L-1的NaOH溶液滴定25.00 mL浓度为0.100 0 ml·L-1的盐酸。(1) 滴定刚好达到终点时,所滴加NaOH溶液的体积为多少? 【答案】 25.00 mL(2) 当滴定到溶液pH=2时,所滴加NaOH溶液的体积为多少?当滴定到溶液pH=3时,所滴加NaOH溶液的体积为多少?【答案】 当pH=2时,V(NaOH)≈20.45 mL;当pH=3时,V(NaOH)≈24.50 mL。
活动三 酸碱性测定在中和滴定中的应用
(3) 滴定时允许误差±0.1%(比理论体积少0.1%或多0.1%),当滴定的体积少0.1%时,所得溶液的pH为多少?当滴定的体积多0.1%时,所得溶液的pH又为多少?(已知lg2=0.3,lg5=0.7)【答案】 当滴定的体积少0.1%时,所得溶液的pH=4.3;当滴定的体积多0.1%时,所得溶液的pH=9.7。(4) 根据计算分析,滴定时溶液pH的变化随滴加NaOH溶液的体积的变化趋势是什么?【答案】 滴定开始时溶液pH变化缓慢,随加入的NaOH体积增多,到达滴定终点附近,滴加一滴氢氧化钠溶液时,pH发生突跃。
2. 下表所示为常用于酸碱中和滴定的指示剂及变色范围。
(1) 哪些指示剂可用于活动三1中实验的指示剂?如果使用了该指示剂,则滴定终点的现象是什么?【答案】 甲基橙、甲基红、酚酞 甲基橙:溶液由橙色变为黄色 甲基红:溶液由红色变为黄色 酚酞:溶液由无色变为浅红色(2) 除用酸碱指示剂判断溶液的酸碱性外,还可用什么方法测定溶液的pH?其中哪种方法的精度高?【答案】 pH试纸、pH计都可测定溶液的pH,pH计的精度较高。
3. 滴定操作。(1) 关于滴定管的使用。①滴定管使用前应检查什么?【答案】 检查活塞是否漏水。
②量取一定体积的下列液体时,哪些必须使用如图所示滴定管盛装?a.氨水b.醋酸钠溶液c.氯化铵溶液d.硫酸钠溶液 e.高锰酸钾溶液 f.四氯化碳【答案】 cef。
③洁净的滴定管在加入酸、碱溶液之前,应如何处理?该处理过程是如何操作的?【答案】 用所要盛装的酸或碱溶液润洗2~3遍。从滴定管上口加入3~5 mL所要盛装的酸(或碱)溶液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后一手轻轻转动活塞(碱式滴定管轻轻挤压玻璃球),将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中。④滴定管在加入酸、碱溶液之后,应如何处理再读取初始读数?【答案】 使滴定管的尖嘴部分充满溶液并无气泡,调节液面至零或零刻度以下。⑤滴定过程中,用哪一只手控制滴定管?【答案】 左手。
(2) 关于锥形瓶的使用。①锥形瓶用蒸馏水洗净后,能否用待测液润洗?【答案】 不能。②中和滴定实验中,锥形瓶内盛放什么物质?【答案】 待测液或标准液、指示剂。(3) 关于滴定过程。①测定NaOH溶液的物质的量浓度,若将滴有2滴酚酞的待测液置于锥形瓶中,滴定终点时,锥形瓶内颜色变化如何?若将滴有2滴酚酞的标准液置于锥形瓶中,描述滴定终点现象。【答案】 红色变为无色。 当滴入最后一滴标准溶液时,溶液由无色变为红色,30 s内不褪去。
②用0.1 ml·L-1 NaOH溶液滴定100 mL 0.1 ml·L-1盐酸时,如果滴定允许误差为±0.1%,则终点时溶液pH的范围是多少?【答案】 4.3~9.7③若为了测定酸碱反应曲线,中和反应开始和反应达到终点之后,测试和记录锥形瓶中溶液的pH对滴定间隔有何要求?反应终点附近,测试和记录锥形瓶中溶液的pH对滴定间隔有何要求?【答案】 中和反应开始和反应达到终点之后,测试和记录pH 的间隔可稍大些,如加入5~10 mL酸(或碱)测试和记录一次。 反应终点附近,测试和记录pH 的间隔要小,每加一滴测试和记录一次。
4. 滴定误差分析。以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例,分析下列操作将对测得的c(NaOH)产生怎样的影响。(1) 未用标准液润洗滴定管。(2) 滴定前,用待测液润洗锥形瓶。(3) 未用待测液润洗碱式滴定管(碱式滴定管用于移取待测液)。(4) 滴定过程中用蒸馏水冲洗锥形瓶的内壁。(5) 滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失。(6) 滴定管尖嘴部分滴定前无气泡,滴定终点时有气泡。(7) 滴定前读数正确,滴定后俯视读数。(8) 滴定前仰视读数,滴定后读数正确。【答案】 (1) 偏高 (2) 偏高 (3) 偏低 (4) 无影响 (5) 偏高 (6) 偏低 (7) 偏低 (8) 偏低
1 (浙江卷)已知25 ℃时二元酸H2A的Ka1=1.3×10-7 , Ka2=7.1×10-15。下列说法正确的是( )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【答案】 B
2 水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )A. 图中对应点的温度关系为a>b>cB. 纯水仅升高温度,可从a点变到c点C. 水的离子积常数Kw数值大小关系为b>c>dD. 在b点对应温度下,0.5 ml·L-1的H2SO4溶液与1 ml·L-1的KOH溶液等体积混合,混合后c(H+)=1×10-7 ml·L-1 【答案】 C
D. 根据实验结果可以推知:Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)>Kw
4 室温下,向10 mL 0.1 ml·L-1NaOH溶液中加入0.1 ml·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )A. a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)B. a、b两点所示溶液中水的电离程度相同C. pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)D. b点所示溶液中c(A-)>c(HA)【答案】 D
A. Ka(CH3COOH)约为10-4.76B. a点:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)C. b点:c(CH3COOH)
水的电离吸热,温度升高,平衡正向移动,Kw增大
(2) t1 ℃时,测得纯水中的c(H+)=2.4×10-7 ml·L-1,则c(OH-)为______________________。(3) t2 ℃时,0.01 ml·L-1的氢氧化钠溶液的pH=________。
2.4×10-7 ml·L-1
7 (江苏卷)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3,其部分实验过程如下:
(1) “酸浸”时CeO2与H2O2反应生成Ce3+并放出O2,该反应的离子方程式为 。(2) pH约为7的CeCl3溶液与NH4HCO3溶液反应可生成Ce2(CO3)3沉淀,该沉淀中Cl-含量与加料方式有关。得到含Cl-量较少的Ce2(CO3)3的加料方式为________(填字母)。A. 将NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中B. 将CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中
(3) 通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程,可制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3。已知Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取,其萃取原理可表①加氨水“中和”去除过量盐酸,使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是_________________________________________________。②反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。使Ce3+尽可能多地发生上述转移,应选择的实验条件或采取的实验操作有________________ _______(填两项)。③与“反萃取”得到的水溶液比较,过滤Ce2(CO3)3溶液的滤液中,物质的量减小的离子有________(填化学式)。
降低溶液中氢离子的浓度,有利于提高Ce3+的萃取率
(4) 实验中需要测定溶液中Ce3+的含量。已知水溶液中Ce4+可用准确浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定。以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂,滴定终点时溶液由紫红色变为亮黄色,滴定反应为Fe2++Ce4+===Fe3++Ce3+。请补充完整实验方案:①准确量取25. 00 mL Ce3+溶液[c(Ce3+)约为0.2 ml·L-1],加氧化剂将Ce3+完全氧化并去除多余氧化剂后,用稀硫酸酸化,将溶液完全转移到250 mL容量瓶中后定容;②按规定操作分别将0. 020 00 ml·L-1(NH4)2Fe(SO4)2和待测Ce4+溶液装入如图所示的滴定管中;③______________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
从左侧滴定管中放出一定体积的待测Ce4+溶液,加入指示剂苯代邻氨基苯甲酸,用0.020 00 ml·L-1(NH4)2Fe(SO4)2来滴定,当滴入最后半滴标准液时,溶液由紫红色变为亮黄色,且30 s内不变色,即达到滴定终点,记录标准液的体积,重复以上操作2~3次
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