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水溶液中的離子反應(yīng)

與平衡發(fā)展素養(yǎng)(十四)證據(jù)推理——電解

質(zhì)溶液的圖像分析探究點1

分布系數(shù)圖像分析探究點2

以對數(shù)或負對數(shù)為坐標(biāo)的圖像分析作業(yè)手冊探究命題角度發(fā)展核心素養(yǎng)電解質(zhì)溶液的圖像命題角度主要有酸堿中和滴定與溶解平衡的對數(shù)圖像、酸堿反應(yīng)中粒子的分布系數(shù)圖像,側(cè)重考查接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力及分析和解決化學(xué)問題的能力,要求學(xué)生通過對題干、圖形圖像的閱讀,獲得感性認識,運用化學(xué)原理加工、有序處理,形成理性認知,進而對試題作出合理解讀、解釋[證據(jù)推理與模型認知]通過分析、推理等方法認識電解質(zhì)溶液中的反應(yīng)的本質(zhì)特征,實現(xiàn)由反應(yīng)模型→圖像模型→思維模型的螺旋式遞進,強化模型意識,熟練運用模型解決與電解質(zhì)溶液相關(guān)的圖像問題。[變化觀念與平衡思想]認識電解質(zhì)溶液中的反應(yīng)是可以調(diào)控的,能多角度、動態(tài)地分析電解質(zhì)溶液中反應(yīng)的特點,并用之解決實際問題探究點1

分布系數(shù)圖像分析1.分布系數(shù)圖像(或分布曲線)含義分布曲線是指以pH為橫坐標(biāo),以分布系數(shù)(分布系數(shù)即組分的平衡濃度占總濃度的分數(shù))為縱坐標(biāo)的關(guān)系曲線。2.分布系數(shù)圖像示例分析舉例一元弱酸(以CH3COOH為例)二元酸(以草酸為例)三元酸(以H3PO4為例)弱電解質(zhì)分布系數(shù)圖像δ

δ0、δ1分別為CH3COOH、CH3COO-的分布系數(shù)

δ0為H2C2O4的分布系數(shù)、δ1為HC2的分布系數(shù)、δ2為C2的分布系數(shù)

δ0為H3PO4的分布系數(shù)、δ1為H2P的分布系數(shù)、δ2為HP的分布系數(shù)、δ3為P的分布系數(shù)舉例一元弱酸(以CH3COOH為例)二元酸(以草酸為例)三元酸(以H3PO4為例)含義當(dāng)pH<pKa時,主要存在形式是CH3COOH;當(dāng)pH>pKa時,主要存在形式是CH3COO-。δ0與δ1曲線相交在δ0=δ1=0.5處,此時c(CH3COOH)=c(CH3COO-),即pH=pKa當(dāng)溶液的pH=1.2時δ0=δ1;當(dāng)pH=4.2時δ1=δ2;當(dāng)pH<1.2時,H2C2O4占優(yōu)勢;當(dāng)1.2<pH<4.2時,HC2占優(yōu)勢;當(dāng)pH>4.2時,C2為主要存在形式當(dāng)溶液的pH=2時δ0=δ1,pH=7.1時δ1=δ2,pH=12.2時δ2=δ3;當(dāng)pH<2時,H3PO4占優(yōu)勢;當(dāng)2<pH<7.1時,H2P占優(yōu)勢;當(dāng)7.1<pH<12.2時,HP占優(yōu)勢;當(dāng)pH>12.2時,P為主要存在形式舉例一元弱酸(以CH3COOH為例)二元酸(以草酸為例)三元酸(以H3PO4為例)離子方程式

pH由2到6發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:CH3COOH+OH-

=CH3COO-+H2O

pH由4到6發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:HC2+OH-

=C2+H2O

pH由11到14發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:HP+OH-

=P+H2O舉例一元弱酸(以CH3COOH為例)二元酸(以草酸為例)三元酸(以H3PO4為例)求lgK

K(CH3COOH)=,由圖可知,c(CH3COO-)=c(CH3COOH)時pH=pKa=4.76。K(CH3COOH)=c(H+)=10-4.76,lgK(CH3COOH)=-4.76

K2(H2C2O4)=,由圖可知,c(C2)=c(HC2)時pH=4.2,K2=c(H+)=10-4.2,lgK2=-4.2K3(H3PO4)=,由圖可知,c(HP)=c(P)時pH=12.2,K3=c(H+)=10-12.2,lgK3=-12.2

B【信息解讀】信息解讀突破口1由HC2

?H++C2,可知Ka2=,當(dāng)pH=4.3時,c(C2)

c(HC2),所以Ka2=1×10-4.3

突破口2將等物質(zhì)的量的NaHC2O4和Na2C2O4溶于水中,HC2的電離程度

C2的水解程度,溶液中c(C2)

c(HC2),則溶液的pH大于4.3

=大于>信息解讀突破口3常H2C2O4的Ka1=1×10-1.3、Ka2=1×10-4.3,又因為HF的Ka=1×10-3.4,則酸性強弱關(guān)系:H2C2O4

HF

HC2,所以將少量H2C2O4溶液加入足量NaF溶液中,發(fā)生的反應(yīng)為H2C2O4+F-

=HF+HC2突破口4結(jié)合圖像可知:NaHC2O4溶液顯酸性,在溶液中HC2部分電離,且電離程度較小,則各離子濃度的大小關(guān)系為c(Na+)>c(HC2)>c(C2)>>

D

探究點2

以對數(shù)或負對數(shù)為坐標(biāo)的圖像分析

2.?？紝?shù)(或負對數(shù))圖像的類型圖像種類具體類型含義變化規(guī)律對數(shù)圖像lg生成物與反應(yīng)物離子濃度比的常用對數(shù)

lg越大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行的程度越大lg稀釋后與稀釋前體積比的常用對數(shù)

lg越大,稀釋程度越大AG=lg

H+與OH-濃度比的常用對數(shù)

AG越大,酸性越強,中性時,=1,

AG=0圖像種類具體類型含義變化規(guī)律負對數(shù)圖像pH=-lgc(H+)

H+濃度的常用負對數(shù)

pH越大,c(H+)越小,溶液的堿性越強pC=-lgc(C)

C離子濃度的常用負對數(shù)

pC越大,c(C)越小

D信息解讀首先判斷a和b代表lg還是lg隨pH的變化曲線:二元弱酸草酸的Ka1=

>Ka2=

,當(dāng)溶液的

相同時,

相同,lgX:a

b,則a表示

與pH的變化關(guān)系,b表示

與pH的變化關(guān)系

【信息解讀】

pHc(H+)>

信息解讀通過比較HC2的電離常數(shù)和水解常數(shù),得出H2C2O4第二步電離常數(shù)數(shù)量級,并判斷NaHC2O4溶液的酸堿性:判斷當(dāng)lg=

時,pH=

,則c(H+)=

mol·L-1,二元弱酸草酸的Ka1=

=

,同理可得Ka2=

=

,NaHC2O4溶液中HC2的電離常數(shù)Ka2=

,數(shù)量級是

,HC2

的水解常數(shù)Kh=

=

=

,則HC2的電離

水解,NaHC2O4溶液呈

性

01.2210-1.22

10-1.22

10-4.1910-4.1910-5

信息解讀根據(jù)pH=7時,c(H+)=c(OH-),結(jié)合電荷守恒得出離子濃度的關(guān)系:pH=7時,c(H+)=c(OH-),由電荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HC2)+2c(C2)可知,c(Na+)=c(HC2)+2c(C2)當(dāng)pH稍大于1.22時,溶液中主要以H2C2O4、HC2為主,C2的含量很少,此時溶液中不可能出現(xiàn)c(C2)>c(H2C2O4)

D

探究點一

分布分數(shù)圖像分析

12345678910111213C

12345678910111213

12345678910111213C

12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213A[解析]由圖可知,開始時AgCl的溶解度隨著c(Cl-)增大而不斷減小,當(dāng)c(Cl-)增大到一定程度時,隨著c(Cl-)增大,溶液中的銀離子和氯離子形成絡(luò)離子,而溶解度增大,A錯誤;沉淀最徹底時即銀離子以氯化銀的形式存在,而且氯化銀最多時,就是沉淀最徹底時,由圖可知此時c(Cl-)=10-2.54mol·L-1,由lgKsp(AgCl)=-9.75可知,Ksp(AgCl)=10-9.75,則此時c(Ag+)=10-7.21mol·L-1,B正確;12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213D

12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213C[解析]X點溶液中c(HA)=c(A-),溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),電荷守恒關(guān)系為c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),則c(Na+)<c(A-)=c(HA),故A正確;加入10mLNaOH溶液得到p點溶液,為物質(zhì)的量濃度相等的NaA和HA的混合溶液,溶液呈酸性,則HA的電離程度大于A-的水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA),電荷守恒關(guān)系為c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),所以c(HA)+c(H+)<c(A-)+c(OH-),故B正確;12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213D[解析]根據(jù)題干分布系數(shù)的表達式,分母中c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)為定值,即分布系數(shù)大小與離子濃度成正比;圖中曲線①與曲線②表示的是分布系數(shù)δ隨NaOH溶液體積的變化關(guān)系,曲線③表示的是pH隨NaOH溶液體積的變化關(guān)系;二元酸H2A在水溶液中第一步電離生成HA-,第二步電離生成A2-,再結(jié)合分布曲線①一直下降,而曲線②一直升高可知,曲線①表示的是HA-的分布系數(shù),曲線②表示的是A2-的分布系數(shù),無H2A的分布系數(shù)曲線,說明H2A的第一步電離為完全電離。12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213B

12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213D

12345678910111213

12345678910111213探究點二

以對數(shù)或負對數(shù)為坐標(biāo)的圖像分析D

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12345678910111213

12345678910111213D

12345678910111213

D12345678910111213

12345678910111213

1234567891011121312.25℃時,向1L0.01mol·L-1H2B溶液中滴加鹽酸或NaOH溶液,溶液中c(H2B)、c(HB-)、c(B2-)、c(OH-)、c(H+)的對數(shù)值(lgc)與pH的關(guān)系如圖所示(持不變),下列說法錯誤的是(

)A.曲線c表示lgc(HB-)與pH的關(guān)系B.隨pH增加,c(H2B)·c(OH-)先增大后減小C.0.01mol·L-1Na2B溶液,Kh1(B2-)的數(shù)量級為10-9D.M點溶液中n(Na+)+n(H+)-n(B2-)=0.01mol12345678910111213C[解析]25℃時,向1L0.01mol·L-1H2B溶液中滴加鹽酸或NaOH溶液,pH=-lgc(H+),則曲線a代表lgc(H+),曲線e代表lgc(OH-);H2B與NaOH發(fā)生反應(yīng)H2B+NaOH