2024-2025學(xué)年高二化學(xué)選擇性必修1（配蘇教版）教學(xué)課件 微專題3 離子濃度大小比較圖像

專題3微專題3離子濃度大小比較圖像重難探究·能力素養(yǎng)全提升學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)目錄索引

素養(yǎng)目標(biāo)理解酸堿中和滴定、分布系數(shù)等圖像特點(diǎn),掌握曲線上一些特殊點(diǎn)的含義,結(jié)合三個(gè)守恒關(guān)系,建立正確的解題模型,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究一中和滴定曲線方法突破1.中和滴定曲線“5點(diǎn)”解決酸堿中和滴定曲線類問(wèn)題的關(guān)鍵是巧抓“5點(diǎn)”,即曲線的起點(diǎn)、恰好反應(yīng)點(diǎn)、中性點(diǎn)、反應(yīng)一半點(diǎn)和過(guò)量點(diǎn),先判斷出各個(gè)點(diǎn)中的溶質(zhì)及溶液的酸堿性,以室溫時(shí)用0.1mol·L-1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1HA溶液為例(如圖),總結(jié)如何抓住滴定曲線的5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):關(guān)鍵點(diǎn)離子濃度關(guān)系起點(diǎn)(點(diǎn)①)起點(diǎn)為HA的單一溶液,根據(jù)該點(diǎn),可定性判斷HA酸性強(qiáng)弱。若0.1mol·L-1HA溶液pH>1說(shuō)明HA是弱酸;粒子濃度:c(HA)>c(H+)>c(A-)>c(OH-);若已知0.1mol·L-1HA溶液的pH=a,可定量計(jì)算Ka(HA)=101-2a反應(yīng)一半點(diǎn)(點(diǎn)②)此時(shí)為等物質(zhì)的量的NaA和HA的混合溶液,電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-);元素質(zhì)量守恒:2c(Na+)=c(HA)+c(A-);質(zhì)子守恒:2c(H+)+c(HA)=2c(OH-)+c(A-)。此時(shí)溶液pH<7,說(shuō)明HA的電離程度大于A-的水解程度,粒子濃度:c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)關(guān)鍵點(diǎn)離子濃度關(guān)系中性點(diǎn)(點(diǎn)③)此時(shí)溶液pH=7,溶液顯中性,酸沒(méi)有完全被中和,電荷守恒同點(diǎn)②,離子濃度:c(Na+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-)。若該點(diǎn)加入NaOH溶液體積為VmL,可計(jì)算恰好完全反應(yīng)點(diǎn)(點(diǎn)④)此時(shí)恰好完全反應(yīng)生成NaA,為強(qiáng)堿弱酸鹽,溶液呈堿性。電荷守恒同點(diǎn)②,元素質(zhì)量守恒:c(Na+)=c(HA)+c(A-);質(zhì)子守恒:c(H+)+c(HA)=c(OH-)。粒子濃度:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+)過(guò)量點(diǎn)(點(diǎn)⑤)此時(shí),NaOH溶液過(guò)量,得到NaA與NaOH等物質(zhì)的量的混合液,溶液顯堿性。電荷守恒同點(diǎn)②,元素質(zhì)量守恒:c(Na+)=2c(HA)+2c(A-);質(zhì)子守恒:c(H+)+2c(HA)+c(A-)=c(OH-)。離子濃度:c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)2.酸堿中和滴定曲線圖示

氫氧化鈉溶液滴定等濃度等體積的鹽酸、醋酸溶液的滴定曲線鹽酸滴定等濃度等體積的氫氧化鈉溶液、氨水的滴定曲線

曲線起點(diǎn)不同:強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸、弱酸的曲線,強(qiáng)酸起點(diǎn)低;強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿、弱堿的曲線,強(qiáng)堿起點(diǎn)高突躍點(diǎn)變化范圍不同:強(qiáng)堿與強(qiáng)酸反應(yīng)(強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng))的突躍點(diǎn)變化范圍大于強(qiáng)堿與弱酸反應(yīng)(強(qiáng)酸與弱堿反應(yīng))室溫下pH=7不一定是終點(diǎn):強(qiáng)堿與強(qiáng)酸反應(yīng)時(shí),終點(diǎn)是pH=7;強(qiáng)堿與弱酸反應(yīng)終點(diǎn)是pH>7;強(qiáng)酸與弱堿反應(yīng)終點(diǎn)是pH<7應(yīng)用體驗(yàn)視角1一元酸堿的滴定曲線1.(2024北京師大附中模擬)HA為一元弱酸。已知溶液中HA、A-的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(δ)隨溶液pH變化的曲線如圖所示。向10mL0.1mol·L-1HA溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液xmL。下列說(shuō)法正確的是(

)A.HA的電離平衡常數(shù)Ka=9B.0.1mol·L-1HA溶液pH=1C.x=5時(shí),c(A-)<c(HA)D.x=10時(shí),c(A-)+c(HA)=c(Na+)=0.1mol·L-1C解析

HA的電離平衡常數(shù)

,由圖可知,pH=9時(shí),c(A-)=c(HA),則平衡常數(shù)Ka=c(H+)=10-9,A錯(cuò)誤;HA為弱酸,則0.1

mol·L-1HA溶液pH>1,B錯(cuò)誤;x=5時(shí),此時(shí)為等濃度NaA和HA的混合溶液,由于Kh(A-)>Ka(HA),溶液顯堿性,說(shuō)明以A-水解為主,則有c(A-)<c(HA),C正確;x=10時(shí),兩者恰好完全反應(yīng)生成NaA,溶液體積變?yōu)樵璈A溶液的2倍,由元素守恒可得:c(A-)+c(HA)=c(Na+)=0.05

mol·L-1,D錯(cuò)誤。2.室溫下向10mL0.1mol·L-1NaOH溶液中加入0.1mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.a點(diǎn)所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)B.a、b兩點(diǎn)所示溶液中水的電離程度相同C.pH=7時(shí),c(Na+)=c(A-)+c(HA)D.b點(diǎn)所示溶液中c(A-)>c(HA)D解析

a點(diǎn)時(shí)NaOH與HA恰好完全反應(yīng),溶液的pH為8.7,呈堿性,說(shuō)明HA為弱酸,NaA發(fā)生水解反應(yīng),則溶液中粒子濃度:c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+),A錯(cuò)誤;a點(diǎn)NaA發(fā)生水解反應(yīng),促進(jìn)了水的電離,b點(diǎn)時(shí)為NaA和HA的混合溶液,溶液顯酸性,則HA抑制了水的電離,所以a點(diǎn)水的電離程度大于b點(diǎn),B錯(cuò)誤;根據(jù)電荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(A-),pH=7,則c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-),C錯(cuò)誤;b點(diǎn)HA過(guò)量,溶液呈酸性,HA的電離程度大于NaA的水解程度,所以c(A-)>c(HA),D正確。方法點(diǎn)撥

滴定曲線分析的方法(1)分析步驟:首先看縱坐標(biāo),搞清楚是酸入堿中,還是堿入酸中;其次看起點(diǎn),起點(diǎn)可以看出酸性或堿性的強(qiáng)弱,這在判斷滴定終點(diǎn)時(shí)至關(guān)重要;再次找滴定終點(diǎn)和pH=7的中性點(diǎn),判斷滴定終點(diǎn)的酸堿性,然后確定中性點(diǎn)(pH=7)的位置;最后分析其他的特殊點(diǎn)(如滴定一半點(diǎn),過(guò)量一半點(diǎn)等),分析酸、堿過(guò)量情況。(2)滴定過(guò)程中的定量關(guān)系:①電荷守恒關(guān)系在任何時(shí)候均存在;②元素質(zhì)量守恒可以根據(jù)加入酸的物質(zhì)的量和加入堿的物質(zhì)的量進(jìn)行確定,但不一定為等量關(guān)系。視角2多元弱酸的滴定曲線3.298K時(shí),向20.0mL0.10mol·L-1H2A溶液中滴加0.10mol·L-1NaOH溶液,滴定曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.該滴定過(guò)程應(yīng)該選擇石蕊溶液作指示劑B.W點(diǎn)到X點(diǎn)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為H2A+2OH-══A2-+2H2OC.Y點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中c(Na+)+c(H+)=3c(A2-)D.反應(yīng)H2A+A2-2HA-的平衡常數(shù)K=1.0×107.4D【變式設(shè)問(wèn)】(1)H2A的pKa1和pKa2分別為多少?溶液中c(H2A)=c(A2-)時(shí),溶液的pH是多少?(2)當(dāng)溶液中反應(yīng)生成的Na2A和NaHA濃度相等時(shí),寫出該點(diǎn)的元素質(zhì)量守恒關(guān)系式,并比較該點(diǎn)溶液中離子濃度的大小。提示

元素質(zhì)量守恒:2c(Na+)=3[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)];離子濃度:c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(OH―)>c(H+)。探究二分布系數(shù)圖像方法突破分布系數(shù)圖像簡(jiǎn)稱分布曲線,是指以pH為橫坐標(biāo),分布系數(shù)即組分的平衡濃度占總濃度的分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo),分布系數(shù)與溶液pH之間的關(guān)系曲線。pH增大的過(guò)程,其實(shí)質(zhì)就是酸溶液中加入堿液或固態(tài)堿,不斷發(fā)生中和反應(yīng),酸和酸根離子的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化的曲線,根據(jù)分布系數(shù)可以書寫一定pH時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式,也應(yīng)注意在書寫溶液中的電荷守恒時(shí),不要忽略陽(yáng)離子還有加入的堿的陽(yáng)離子(如Na+等)。同一pH條件下可以存在多種溶質(zhì)微粒。根據(jù)在一定pH時(shí)的分布系數(shù)和酸的濃度,就可以計(jì)算出各成分在該pH時(shí)的平衡濃度。應(yīng)用體驗(yàn)視角1一元弱酸分布系數(shù)圖像1.25℃,醋酸溶液中CH3COOH、CH3COO-的分布系數(shù)δ與pH的關(guān)系如圖。其中,A.曲線2代表δ(CH3COO-)B.25℃,CH3COOH的電離常數(shù)Ka=10-4.74D.pH=3.74時(shí),溶液中存在:c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)D視角2二元弱酸分布系數(shù)圖像2.H2X為二元弱酸,常溫下,現(xiàn)配制一組c(H2X)+c(HX-)+c(X2-)=0.01mol·L-1的溶液,在不同pH環(huán)境下,不同形態(tài)的粒子(H2X、HX-、X2-)的組成分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某種含X元素微粒的物質(zhì)的量占含X元素微粒物質(zhì)的量之和的分?jǐn)?shù))如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中存在c(H+)=c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-)B.在NaHX溶液中存在c(H+)>c(OH-)C.室溫下,將Na2X與NaHX按物質(zhì)的量1∶1混合加入純水中,此時(shí)pH=11D.室溫下,a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中,由水電離的c(H+)水與c(OH-)水的乘積數(shù)值由大到小順序:c>b>aD解析

假設(shè)加入NaOH來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH,則隨著NaOH的加入,c(H2X)逐漸減小,c(HX-)先增大后減小,c(X2-)逐漸增大,則曲線①、②、③分別代表H2X、HX-和X2-。根據(jù)電荷守恒可知,c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中存在c(H+)+c(Na+)=c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-),A錯(cuò)誤;b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中HX-最大,pH=9.3,所以NaHX溶液顯堿性,即在NaHX溶液中存在c(H+)<c(OH-),B錯(cuò)誤;由圖示信息可知,當(dāng)c(X2-)=c(HX-)即c點(diǎn)時(shí),溶液pH=11,說(shuō)明Ka(HX-)小于Kh(X2-),故室溫下,將Na2X與NaHX按物質(zhì)的量1∶1混合加入純水中,c(HX-)≠c(X2-),即此時(shí)溶液的pH≠11,C錯(cuò)誤;a→b→c過(guò)程中,溶液的酸性逐漸減弱,對(duì)水電離的抑制程度也逐漸減弱,同時(shí)HX-、X2-濃度增大,HX-、X2-的水解對(duì)水的電離的促進(jìn)作用逐漸加強(qiáng),故室溫下,a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中,由水電離的c(H+)水與c(OH-)水的乘積數(shù)值由大到小順序:c>b>a,D正確。【變式設(shè)問(wèn)】(1)a點(diǎn)的pH是多少?請(qǐng)計(jì)算H2X的Ka1。(2)當(dāng)pH=7時(shí),請(qǐng)寫出溶液中含X元素微粒濃度由大到小的順序。提示

設(shè)a、b、c三點(diǎn)的pH分別為pHa、pHb、pHc,則有2pHb=pHa+pHc,pHa=2pHb-pHc=2×9.3-11=7.6,Ka1=10-7.6。提示

c(H2X)>c(HX-)>c(X2-)。

探究三對(duì)數(shù)圖像方法突破1.負(fù)對(duì)數(shù)圖像

pH圖像將溶液中c(H+)取負(fù)對(duì)數(shù),即pH=-lgc(H+),反映到圖像中是c(H+)越大,則pH越小pOH圖像將溶液中c(OH-)取負(fù)對(duì)數(shù),即pOH=-lgc(OH-),反映到圖像中是c(OH-)越大,則pOH越小pC圖像將溶液中某一微粒濃度[如c(A)]或某些微粒濃度的比值取負(fù)對(duì)數(shù),即pC=-lgc(A),反映到圖像中是c(A-)越大,則pC越小2.對(duì)數(shù)圖像

應(yīng)用體驗(yàn)視角1負(fù)對(duì)數(shù)圖像1.常溫下,將NaOH溶液滴加到某一元酸(HA)溶液中,測(cè)得混合溶液的pH與離子濃度變化關(guān)系如下圖所示

。下列敘述不正確的是(

)A.Ka(HA)的數(shù)量級(jí)為10-5B.滴加NaOH溶液過(guò)程中,保持不變C.m點(diǎn)所示溶液中:c(H+)=c(HA)+c(OH-)-c(Na+)D.n點(diǎn)所示溶液中:c(Na+)=c(A-)+c(HA)D視角2對(duì)數(shù)圖像2.常溫下,二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液,所得混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.M表示pH與B.Ka2(H2Y)=10-4.3C.a點(diǎn)溶液中:c(H+)-c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)-c(K+)D.交點(diǎn)c的溶液中:c(H2Y)=c(Y2-)>c(HY-)>c(H+)D視角3對(duì)數(shù)負(fù)對(duì)數(shù)混合圖像3.常溫下將NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.Ka2(H2X)的數(shù)量級(jí)為10-6B.N表示pH與

的變化關(guān)系C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)D.當(dāng)混合溶液呈中性時(shí),c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)D學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)12341.常溫下,向20mL0.2mol·L-1H2A溶液中滴加0.2mol·L-1NaOH溶液,有關(guān)微粒的物質(zhì)的量變化如圖,根據(jù)圖示判斷,下列說(shuō)法正確的是(

)A.在P點(diǎn)時(shí),c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)B.當(dāng)V(NaOH溶液)=20mL時(shí),c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+2c(H2A)C.當(dāng)V(NaOH溶液)=30mL時(shí),3c(Na+)=2[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)]D.當(dāng)V(NaOH溶液)=40mL時(shí),c(Na+)>c(A2-)>c(HA-)>c(H2A)>c(OH-)>c(H+)A1234解析

H2A與NaOH的混合溶液中,有電荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),圖中P點(diǎn)時(shí)c(H2A)=c(A2-),故c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),A項(xiàng)正確;V(NaOH溶液)=20

mL時(shí),混合溶液中溶質(zhì)只有NaHA,滿足電荷守恒c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),元素質(zhì)量守恒c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=c(Na+),則質(zhì)子守恒c(A2-)+c(OH-)=c(H2A)+c(H+),B項(xiàng)錯(cuò)誤;V(NaOH溶液)=30

mL時(shí),混合溶液溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的NaHA和Na2A,其元素質(zhì)量守恒為2c(Na+)=3[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)],C項(xiàng)錯(cuò)誤;V(NaOH溶液)=40

mL時(shí),混合溶液中溶質(zhì)為Na2A,依次考慮Na2A完全電離、A2-分步水解、水的電離,得c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H2A)>c(H+),D項(xiàng)錯(cuò)誤。12342.用0.1000mol·L-1NaOH溶液分別滴定20.00mL0.1000mol·L-1的鹽酸和醋酸,滴定曲線如下圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.Ⅰ、Ⅱ分別表示鹽酸和醋酸的滴定曲線B.pH=7時(shí),滴定鹽酸消耗的V(NaOH溶液)大于醋酸消耗的V(NaOH溶液)C.V(NaOH溶液)=20.00mL時(shí),兩溶液中c(CH3COO-)=c(Cl-)D.V(NaOH溶液)=10.00mL時(shí),醋酸溶液中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)B解析

0.100

0

mol·L-1的鹽酸和醋酸,鹽酸的pH=1,醋酸的pH>1,因此Ⅰ、Ⅱ分別表示醋酸和鹽酸的滴定曲線,故A