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电解质溶液知识是高考的重点,常与其他知识(如化学平衡、物质结构、元素及其化合物、化学计算等)联系在一起考查。主要考查内容有:电解质溶液导电性的比较;强电解质和弱电解质的概念;水的电离和弱电解质的电离平衡;pH的概念及计算;盐类水解的原理;离子浓度大小的比较、难溶电解质的溶解平衡等。
一、弱电解质的电离平衡
在弱电解质的电离平衡中,当外界条件改变时,弱电解质的电离平衡会发生移动,可依据化学平衡移动原理进行分析。即“加谁谁大”“减谁谁小”。加入参与平衡建立的某种微粒,其浓度一定增大;减少参与平衡建立的某种微粒,其浓度一定减小。加水稀释或增大弱电解质的浓度,都使电离平衡向电离的方向移动,但加水稀释时弱电解质的电离程度增大,而增大浓度时弱电解质的电离程度减小。
例125 ℃时,0.1 mol/L稀醋酸加水稀释,如图中的纵坐标y可以是()
A.溶液的pH
B.醋酸的电离平衡常数
C.溶液的导电能力
D.醋酸的电离程度
解析0.1 mol/L稀醋酸加水稀释,电离程度增大,n(H+)增大,但c(H+)减小,因此pH增大,A错、D错;电离平衡常数只与温度有关,因此稀释时电离平衡常数不变,B错;加水稀释时溶液中离子浓度减小,溶液的导电能力降低,C对。
答案C。
点评本题极易把溶液的导电能力分析错误而导致失分。稀醋酸加水稀释虽然能促进醋酸的电离,但由于加入水的体积占主导地位,故溶液中离子浓度是减小的,导电能力减小;如果换成冰醋酸加水稀释,冰醋酸是电解质,固体不导电,加水稀释后,离子浓度先增加后减小,故导电能力先增大后减小。
【练习1】25 ℃时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-H>0,下列叙述正确的是()
二、水的电离、离子积常数
水是一种极弱的电解质,发生微弱电离:H2O+H2OH3O++OH-或H2OH++OH-,一定温度下,由水电离出的H+物质的量浓度与OH-物质的量浓度的乘积为一常数,通常用KW表示。水的离子积常数(KW)只受温度影响,与溶液的酸碱性和浓度大小无关,KW随着温度的升高而增大。
例2在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)有如图所示关系。下列条件关于离子共存说法中正确的是()
解析本题结合Kw的理解考查离子共存问题。中性溶液中c(H+)=c(OH-),温度不确定时,不能仅根据c(H+)、c(OH-)或pH确定溶液的酸碱性。a点为中性溶液,该溶液中Fe3+不能大量共存,A错误。b点为弱酸性溶液,OH-不能大量存在,而且NH4+和OH-不能大量共存,B错误。Ba2+和CO32-不能大量共存,C错误。d点为碱性溶液,选项中的离子均可大量共存,D正确。
答案D。
点评本题易错点是读图能力差造成图像与化学原理分离。要理解酸碱性的绝对标准:酸性:c(H+)>c(OH-)、碱性:c(OH-)>c(H+)、中性:c(H+)=c(OH-)。
【练习2】水的电离平衡曲线如右图所示,下列说法不正确的是()
A.图中五点KW间的关系:B>C>A=D=E
B.若从A点到D点,可采用温度不变在水中加入少量的酸
C.若从A点到C点,可采用温度不变在水中加入适量的NH4Cl固体。
D.若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH等体积混合后,溶液显中性
三、盐类水解问题及溶液中离子浓度大小的比较
基本规律:难溶不水解,有弱才水解,无弱不水解,越弱越水解,都弱双水解,谁强显谁性,同强显中性,都弱具体定。
例3常温下,向20 mL 0.2 mol/L H2A溶液中滴加0.2 mol/L NaOH溶液。有关微粒的物质的量变化如下图。根据图示判断,下列说法正确的是()
A.H2A是弱酸且图中的II代表HA-
B.a点溶液显碱性
C.向c点的溶液加入水的过程中,pH可能增大也可能减小
D. d点:c(Na+)+ c(H+)= 4c(A2-)+ c(OH-)
解析本题考查盐类水解以及酸碱反应的知识,难度较大。从不滴加 NaOH溶液时,I的总量小于4×10-3mol,一直可以确定H2A没有完全电离,那就可以确定H2A是弱酸。不断地滴加 NaOH溶液,二元酸转变成NaHA,最后转化成Na2A。马上确定图中的I代表H2A,II代表HA-,III代表A2-,A选项正确;当加入NaOH的体积为20 mL时,恰好反应只得NaHA,而从图像中可判断生成物中的阴离子主要为HA-,但不足4×10-3mol,同时存在的A2-的浓度大于H2A的浓度。因此可确定HA-既发生电离:HA-H++A2-,又发生水解:HA-+H2OH2A+OH-,电离程度大于水解程度.所以溶液显酸性,则a点:溶液显酸性,B错误;c点溶液显酸性,抑制水的电离,在加水稀释时,溶液酸性减弱,溶液的pH增大,C选项错误;d点电中性原理:c(Na+)+ c(H+)= 2c(A2-)+ c(OH-)+ c(HA-),由于c(HA-)= c(A2-),则有c(Na+)+ c(H+)= 3c(A2-)+ c(OH-),D也错误。
答案A。
点评同学们解答本题时要注重细节,关注信息(图表、数据)的处理与应用,注重学科内综合,将基本原理与元素化合物知识、化学实验、化学计算等相联系。
【练习3】常温下,已知0.1 mol ・L-1的CH3COOH和HCN溶液的pH分别为a、b,且l
A.常温下,等浓度的CH3COOH溶液和HCN溶液的pH前者较小
B.在NaCN溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)
C.相同的温度下,相同pH的CH3COOH溶液和HCN溶液分别加水稀释,溶液pH随溶液体积变化的曲线如图1所示
D.常温下,CH3COOH溶液和HCN溶液中由水电离出的c(OH-)与盐浓度的变化曲线如图2所示
例4物质A~E都是由下表中的离子组成的,常温下各物质从1 mL稀释到1 000 mL,pH的变化如甲图所示,其中A与D反应得到E。请回答:
(1)根据甲图中各物质的pH变化关系,写出下列物质的化学式:B:________,D:________。
(2)甲图中a>9的理由是_________________________________________________。
(3)另取浓度为c1的B溶液25 mL,向其中逐滴滴加0.2 mol/L的D溶液,滴定过程中溶液pH的变化曲线如乙图所示。
①c1为________;
②G点溶液呈中性,则加入D溶液的体积V________(填“>”“
③常温下B、C溶液的pH分别是a、b且a+b=13,则将B、C混合恰好完全反应时所消耗B、C溶液的体积比VB∶VC=________。
解析(1)从甲图中可以看出,A、B呈碱性,E呈中性,C、D呈酸性,B物质稀释1 000倍后,其pH从12降低到9,所以B为强碱NaOH,C物质稀释1 000倍后,其pH从2升高到5,所以C为强酸HCl,A、D反应得到中性物质E,则A为NH3・H2O,D为CH3COOH,E为CH3COONH4。
(2)NH3・H2O为弱电解质,氨水稀释后平衡向电离的方向移动,溶液中OH-的浓度没有下降到原来的千分之一,故a>9。(3)①NaOH溶液的pH为13,所以c(NaOH)=0.1 mol・L-1;②由题意知n(NaOH)=0.1 mol・L-1×25×10-3 L=2.5×10-3 mol,为使反应后的溶液呈中性,则需消耗物质的量浓度为0.2 mol・L-1的强酸12.5 mL,但CH3COOH为弱酸,故加入的CH3COOH的体积应大于12.5 mL;③NaOH与HCl溶液恰好反应,则n(OH-)=n(H+),即10a-14VB=10-bVC,所以VB∶VC=10-b-a+14=10∶1。
答案(1)NaOHCH3COOH。
(2)A是氨水,稀释时,平衡向电离的方向移动,溶液中OH-的浓度没有下降到原来的千分之一。
(3)①0.1 mol/L②>③10∶1。
点评本题综合考查离子反应、强弱电解质稀释问题、盐类水解等知识点,全面考查考生的综合能力。
练习参考答案
1.B2.C3.C
(作者单位:江西省吉安市第一中学)