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2019届二轮复习 弱电解质的电离 学案(全国通用) (1)
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专题十二 弱电解质的电离
[查漏补缺·对接高考] 排查核心知识 挖掘命题规律
[储知识·要点回扣]
■思维深化——做一做
1.NH3·H2O在水溶液中的电离方程式为_____________________________________,
其电离常数表达式为_____________________________________________。
只改变下列一种条件:
①升高温度(不考虑NH3的挥发) ②加水稀释
③加少量NaOH(s) ④通少量HCl(g) ⑤加入NH4Cl(s) ⑥加入Na2CO3(s)
其中能实现下列要求的是
(1)使电离平衡正向移动的有_______________________________________________。
(2)使c(NH)减小的有_______________________________________。
(3)使c(H+)增大的有__________________________________________________。
(4)使平衡常数Kb增大的有________。
答案:NH3·H2O??NH+OH-
Kb=
(1)①②④ (2)②③⑥ (3)②④⑤ (4)①
2.常温下0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)________;
(2)________;
(3)________;
(4)________。
答案:(1)变小 (2)不变 (3)变大 (4)不变
3.溶液的酸碱性和pH
(1)25 ℃,0.01 mol·L-1的盐酸中,c(OH-)=______ mol·L-1,pH=__________,由水电离出的c(H+)=________________。
(2)100 ℃时,pH=6的水中c(H+)=__________ mol·L-1,该水呈________性。
(3)100 ℃时(KW=10-12),0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH为__________,由水电离出的c(OH-)=____________。
(4)25 ℃时,pH=8的CH3COONa溶液中c(OH-)=________,由水电离出的c(OH-)=________。
答案:(1)10-12 2 10-12 mol·L-1
(2)10-6 中
(3)10 10-10 mol·L-1
(4)10-6 mol·L-1 10-6 mol·L-1
[探高考·真题鉴赏]
1.(2017·全国高考卷Ⅰ)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是( )
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以
B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C.0.10 mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸
解析:A能:氢硫酸不能与NaHCO3溶液反应,说明酸性:H2SH2CO3。
B能:相同浓度时导电能力越强,说明溶液中离子浓度越大,酸的电离程度越大,故可判断酸性:H2S
C能:pH:H2S>H2SO3,则c(H+):H2S
D不能:还原性的强弱与酸的强弱无必然联系。
答案:D
2.(2016·全国高考卷Ⅰ)298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32 %,下列有关叙述正确的是( )
A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NH)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
解析:A.向氨水当中滴加稀盐酸,两者等物质的量反应,产物为NH4Cl,其溶液显酸性,应选择在酸性范围内变色的指示剂,如甲基橙的变色范围为3.1~4.4。而酚酞的变色范围是8.2~10.0,在碱性范围内变色,不能作为该滴定的指示剂,故A项错误。B.盐酸体积为20 mL时恰好反应生成NH4Cl,NH+H2O??NH3·H2O+H+导致其溶液pH小于7,而M点处pH=7,故B项错误。C.因为溶液pH=7,所以c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,又由于电荷守恒c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(Cl-),可得c(NH)=c(Cl-),二者浓度约为0.05 mol·L-1,远大于10-7mol·L-1,故C错误。D.若开始时pH为12,则c(OH-)=10-2 mol·L-1,此时对应氨水的电离度为10%,由于题中给出氨水电离度为1.32%,远低于10%,则pH应小于12,故D正确。因此,本题选D。
答案:D
3.(2018·全国高考卷Ⅲ节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。
回答问题:
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的________中,加蒸馏水至________。
②滴定:取0.009 50 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O===S4O+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液________,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为________%(保留1位小数)。
解析:①配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。
②加入淀粉作指示剂,淀粉遇I2变蓝色,加入的Na2S2O3样品与I2反应,当I2消耗完后,溶液蓝色褪去,即为滴定终点。由反应Cr2O+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O、I2+2S2O===S4O+2I-,得关系式:
Cr2O ~ 3I2 ~ 6S2O
1 6
0.009 50 mol·L-1×0.02 L 0.009 50 mol·L-1×0.02 L×6
硫代硫酸钠样品溶液的浓度为
,样品的纯度为
×100%=95.0%。
答案:(1)①烧杯 容量瓶 刻度 ②蓝色褪去 95.0
[研考纲·聚焦素养]
最新考纲
1.了解水的电离、离子积常数。
2.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。
3.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算。
核心素养
1.变化观念与平衡思想:认识弱电解质是存在电离平衡的,并会运用电离度、平衡常数多角度分析弱电解质的电离平衡。
2.证据推理与模型认知:能运用平衡模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的弱电解质电离平衡的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究;在探究中学会合作,面对“异常”现象敢于提出自己的见解。
4.科学精神与社会责任:应具有严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电离平衡有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
[题型突破·通法悟道] 摆题型示例 巧取应考宝典
授课提示:对应学生用书第46页
题型一 溶液的酸碱性及pH
[研——题型探究]
►角度一 溶液酸碱性的定性判断
1.已知:室温下,Ka(CH3COOH)=1.8×10-5、Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。在室温下,将pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液等体积混合,混合后溶液的pH大于7,则该酸溶液和碱溶液的组合是( )
A.CH3COOH溶液和氢氧化钡溶液
B.CH3COOH溶液和氨水
C.HBr溶液和氨水
D.HI溶液和氢氧化钡溶液
解析:CH3COOH是弱酸,常温下,pH =3的CH3COOH溶液中c(CH3COOH)远大于1.0×10-3 mol/L,氢氧化钡是强碱,pH=11的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1.0×10-3 mol/L,二者等体积混合,CH3COOH过量,溶液显酸性,pH小于7,A项错误。由于CH3COOH与NH3·H2O的电离常数相等,故将pH =3的CH3COOH溶液和pH=11的氨水等体积混合,二者恰好完全反应生成CH3COONH4,pH等于7,B项错误。HBr是强酸,pH=3的HBr溶液中c(HBr)=1.0×10-3 mol/L,NH3·H2O是弱碱,pH=11的氨水中c(NH3·H2O)远大于1.0×10-3 mol/L,二者等体积混合氨水过量,溶液显碱性,pH大于7,C项正确。HI和氢氧化钡分别是强酸和强碱,pH=3的HI溶液中c(HI)=1.0×10-3 mol/L,pH=11的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1.0×10-3 mol/L,二者等体积混合恰好完全反应,溶液显中性,pH等于7,D项错误。
答案:C
[题型建模] 溶液酸碱性判断中的常见误区
(1)误认为溶液的酸碱性取决于pH。如pH=7的溶液在温度不同时,可能呈酸性或碱性,也可能呈中性。
(2)误认为酸碱恰好中和时溶液一定显中性。如强酸和弱碱恰好中和时,溶液显酸性;强碱和弱酸恰好中和时,溶液显碱性,强酸和强碱恰好中和时,溶液显中性。
(3)使用pH试纸测溶液酸碱性时,若先用蒸馏水润湿,测量结果不一定偏小。先用蒸馏水润湿,相当于将待测液稀释,若待测液为碱性溶液,则所测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结果偏大;若待测液为中性溶液,则所测结果没有误差。►角度二 溶液酸碱性定量计算
2.25 ℃时,用0.100 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 mol·L-1的HNO2溶液,lg与所加NaOH溶液体积的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.25 ℃时,0.100 mol·L-1的HNO2溶液的pH=2.75
B.B点对应的溶液中,2c(H+)+c(HNO2)=c(NO)+2c(OH-)
C.C点对应的溶液的pH=7,加入NaOH溶液的体积为20.00 mL
D.D点对应的溶液的pH=11.25,c(Na+)-c(NO)的数量级为10-3
解析:A点对应的溶液中lg=8.5,则=1.0×108.5,25 ℃时,KW=1.0×10-14,可得c(H+)=1.0×10-2.75 mol·L-1,pH=2.75,A项正确。B点对应的溶液可以看成是等浓度等体积的HNO2溶液和NaNO2溶液混合,电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO),物料守恒式为2c(Na+)=c(NO)+c(HNO2),则2c(H+)+c(HNO2)=c(NO)+2c(OH-),B项正确。若加入NaOH溶液体积为20.00 mL,则恰好完全反应生成NaNO2,溶液呈碱性,而C点对应的溶液中lg=0,则=1,溶液呈中性,故此时加入NaOH溶液的体积小于20.00 mL,C项错误。D点对应的溶液中,lg=-8.5,=1.0×10-8.5,c(H+)=1.0×10-11.25 mol·L-1,pH=11.25,c(OH-)=1.0×10-2.75 mol·L-1,D点对应的溶液中电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO),c(Na+)-c(NO)=c(OH-)-c(H+)=1.0×10-2.75-1.0×10-11.25≈1.0×10-2.75(mol·L-1),数量级为10-3,D项正确。
答案:C
[题型建模] 溶液pH计算的一般思维模型
[练——即学即用]
1.(2018·石家庄模拟)常温下,分别取未知浓度的HA和HB两种酸的稀溶液,加水稀释至原体积的n倍。两溶液稀释倍数的对数值(lg n)与溶液的pH变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.常温下,Ka(HB)>Ka( HA)
B.水的电离程度:Z>X=Y
C.中和等体积X、Y两点对应的溶液,前者消耗NaOH的物质的量较大
D.物质的量浓度相同的NaA溶液和NaB溶液,前者阴离子浓度之和大于后者
解析:由题图可知,两溶液稀释相同倍数时,HA溶液的pH变化较大,故常温下Ka(HA)>Ka( HB),A项错误;酸溶液酸性越弱,水的电离程度越大,水的电离程度:X>Y>Z,B项错误;分析题图知,X点对应的溶液的浓度小于Y点对应的溶液的浓度,故后者消耗NaOH的物质的量较大,C项错误;由于酸性:HA>HB,物质的量浓度相同的NaA溶液和NaB溶液,前者阴离子浓度之和大于后者,D项正确。
答案:D
2.已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示:
(1)则25 ℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”),请说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液的体积之比为________。
(3)95 ℃时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是________________________________________________________________________。
(4)95 ℃时,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如下表所示。
实验
序号
Ba(OH)2溶液
的体积/mL
盐酸的
体积/mL
溶液的pH
①
22.00
0.00
8
②
22.00
18.00
7
③
22.00
22.00
6
假设溶液混合前后的体积不变,则a=_____,实验②所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=________ mol·L-1。
(5)95 ℃时,将0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液与0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
甲
乙
丙
丁
0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液体积/mL
10
10
10
10
0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液体积/mL
5
10
15
20
①按丁方式混合后,所得溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。
②写出按乙方式混合后,反应的化学方程式:_________________________________
________________________________________________________________________,
所得溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。
③按甲方式混合,所得溶液的pH为________(混合时,忽略溶液体积的变化)。
解析: (1)温度升高,促进水的电离,水的离子积也增大,水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大,水的pH减小,但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及氢离子浓度、氢氧根离子浓度可以判断,25 ℃时水的电离平衡曲线应为A;理由为水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大。
(2)25 ℃时,所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即n(OH-)=n(H+),则V(NaOH)·10-5 mol·L-1=V(H2SO4)·10-4 mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。
(3)要注意95 ℃时,水的离子积为1×10-12,即c(H+)·c(OH-)=1×10-12,则等体积强酸、强碱反应至中性时,有pH(酸)+pH(碱)=12。根据95 ℃时混合后溶液呈中性,pH2=b的某强碱溶液中c(OH-)=10b-12;由100×10-a=1×10b-12,可得10-a+2=10b-12,得a+b=14或pH1+pH2=14。
(4)此条件下,pH=6时溶液呈中性,根据表中实验①数据可得c(OH-)=1.0×10-4 mol·L-1,根据表中实验③的数据可以判断,盐酸中的c(H+)与Ba(OH)2溶液中c(OH-)相等,所以a=4,即pH=4。实验②溶液呈碱性,其c(OH-)==1.0×10-5(mol·L-1),水电离出的c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1。
(5)①按丁方法混合,n(OH-)=10×10-3×0.1×2=2×10-3(mol),n(H+)=20×10-3×0.1=2×10-3(mol),n(OH-)=n(H+),所以溶液呈中性。
②二者等物质的量反应,化学方程式为Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH,溶液显碱性。
③按甲方式混合时,OH-过量,反应后溶液中c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,c(H+)==1.0×10-11 mol·L-1,pH=11。
答案:(1)A 水的电离是吸热过程,温度较低时,电离程度较小,c(H+)、c(OH-)均较小 (2)10∶1
(3)a+b=14(或pH1+pH2=14)
(4)4 1.0×10-7
(5)①中 ②Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH 碱 ③11
题型二 电离常数与水的离子积常数
[研——题型探究]
►角度一 电离平衡常数的计算及应用
1.25 ℃时,用0.01 mol/L盐酸滴定10 mL a mol/L氨水,盐酸的体积与溶液pH的关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.A点对应的溶液中加少量水,则增大
B.该温度下氨水的电离平衡常数:
Kb=
C.溶液中水的电离程度:A<B<C
D.溶液中NH物质的量:A<B<D<C
解析:Kb=,=,氨水中加少量水稀释,Kb不变,c(OH-)减小,增大,A项正确。选择呈中性的C点对应的溶液进行计算,25 ℃时,溶液中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol/L,由电荷守恒知,c(NH)=c(Cl-)=0.005 mol/L,根据N元素守恒有c(NH)+c(NH3·H2O)= mol/L,c(NH3·H2O)= mol/L-c(NH)= mol/L-0.005 mol/L,则Kb===,B项正确。A点对应的溶液为氨水,抑制水的电离,随着NH浓度的增大,对水电离的抑制程度逐渐减小,故溶液中水的电离程度A 答案:D
►角度二 水的离子积常数的应用
2.已知:pOH=-lg c(OH-)、pKW=-lg KW、AG=lg。在某弱酸HX及其钠盐NaX的混合溶液中(HX和NaX的含量不确定),c(H+)和c(OH-)存在如图所示的关系,则下列说法不正确的是( )
A.T2>T1=25 ℃
B.AG=14-2pH
C.AB线段上任意点对应的溶液均有pH=pOH=
D.图中D点对应的溶液中c(Na+)<c(X-)
解析:根据图中A点知T1时KW=c(H+)·c(OH-)=10-7×10-7=10-14,T1为25 ℃,由图像中B点知T2时K W=c(H+)·c(OH-)=10-6×10-6=10-12,水的电离是吸热过程,温度升高KW增大,则T2>25 ℃,A项正确;AG=lg=lg=pKW-2pH,25 ℃时,pKW=14,即25 ℃时AG=14-2pH,B项不正确;AB线段上任意点对应的溶液中c(H+)=c(OH-),则pH=pOH,KW=c(H+)·c(OH-),pKW=pH+pOH,pH=pOH=,C项正确;HX和NaX的混合溶液中,由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),由图可知D点对应的溶液中c(H+)>c(OH-),则c(Na+)<c(X-),D项正确。
答案:B
[练——即学即用]
1.25 ℃时,两种酸的电离常数如下表。
Ka1
Ka2
H2A
1.3×10-2
6.3×10-6
H2B
4.2×10-7
5.6×10-11
下列叙述中正确的是( )
A.H2A的电离方程式:H2A===2H++A2-
B.常温下,在水中Na2B的水解平衡常数为Kh1=
C.等浓度的Na2A和Na2B溶液,由水电离产生的H+浓度大小关系:前者大于后者
D.向Na2B溶液中加入少量H2A溶液,可发生反应:B2-+H2A===A2-+H2B
解析:H2A是二元弱酸,分步电离,电离方程式是H2A??H++HA-,HA-??H++A2-,A错误;常温下,在水中Na2B的水解平衡常数:Kh1===,B错误;根据电离平衡常数可知酸性:H2A>H2B,等浓度的Na2A和Na2B溶液,由水电离产生的H+浓度大小关系:前者小于后者,C错误;由于酸性H2A>H2B,向Na2B溶液中加入少量H2A溶液,可发生反应:B2-+H2A===A2-+H2B,D正确。
答案:D
2.常温下,向20 mL某浓度的硫酸溶液中滴入0.1 mol·L-1氨水,溶液中水电离的氢离子浓度随加入氨水的体积变化如图。下列分析正确的是( )
A.V=40
B.c点所示溶液中:
c(H+)-c(OH-)=2c(NH3·H2O)
C.NH3·H2O的电离常数K=10-4
D.d点所示溶液中:c(NH)=2c(SO)
解析:c点水的电离程度最大,说明此时c(NH)最大,对水的电离促进程度最大,氨水与硫酸恰好完全反应生成(NH4)2SO4,氨水体积为0时,水电离出c(H+)=1×10-13 mol·L-1,水电离出c(OH-)=1.0×10-13 mol·L-1,溶液中的c(H+)=0.1 mol·L-1,c(H2SO4)=0.05 mol·L-1,消耗氨水的体积也是20 mL,即V=20,A错误;c点所示溶液是(NH4)2SO4溶液,由质子守恒得c(H+)-c(OH-)=c(NH3·H2O),B错误;根据题意,无法判断NH3·H2O的电离常数的大小,C错误;根据电荷守恒:c(H+)+c(NH)=2c(SO)+c(OH-),而溶液呈中性c(OH-)=c(H+),所以c(NH)=2c(SO),D正确。
答案:D
3.(1)在一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=________(用含a和b的代数式表示)。
(2)已知草酸为二元弱酸:
H2C2O4??HC2O+H+ Ka1
HC2O??C2O+H+ Ka2
常温下,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,则pH=2.7的溶液中,=________。
解析:(1)根据电荷守恒知,2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),
由于c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=b mol·L-1,
所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
由CH3COOH??CH3COO-+H+
-b b 10-7
得电离常数Ka==。
(2)Ka1=,
Ka2=,
=,
当pH=1.2时,Ka1=10-1.2
当pH=4.2时,Ka2=10-4.2
所以==1 000。
答案:(1) (2)1 000
酸碱中和滴定的拓展归纳与解题模型
授课提示:对应学生用书第48页
1.(酸碱中和滴定)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础,测量溶解无机碳,可采用如下方法:
(1)气提、吸收CO2,用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下),将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
(2)滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol/L HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液,海水中溶解无机碳的浓度=________ mol/L。
解析:(2)第一步:根据题中信息,确定滴定反应
NaHCO3 + HCl===NaCl+CO2↑+H2O
1 1
n x mol/L×y×10-3L
第二步:抓关键元素守恒,构建各物质关系式
碳元素守恒:NaHCO3的碳原子源自CO2,
确认n(CO2)=n(HCO),
该滴定过程物质转化的关系式为CO2~HCO~HCl
解得n(CO2)=n(HCl)=xy×10-3mol。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
由n(CO2)=xy×10-3mol,
得c(CO2)=xy/z mol/L。
答案:
2.(氧化还原滴定)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg/L,我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓;
酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:
②MnO(OH)2+I-+H+―→Mn2++I2+H2O(未配平);
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:
③2S2O+I2===S4O+2I-。
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入 1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL 碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL硫酸无氧溶液至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL 溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol/L Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
步骤e中达到滴定终点的标志为_______________________________________________。
若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO=________mg/L(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标:________(填“是”或“否”)。
解析:第一步:确定滴定反应
2S2O + I2===S4O+2I-
2 1
0.010 00 mol/L×4.50×10-3L n
第二步:由反应①②③各物质的配比,构建各物质关系式
①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
②MnO(OH)2+2I-+4H+===Mn2++I2+3H2O
③2S2O+I2===S4O+2I-
该滴定过程转化的关系式为O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O,
n(O2)=×n(S2O)=×0.010 00 mol/L×4.50×10-3 L=1.125×10-5 mol。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
该河水的DO=×1.125×10-5 mol×32 g/mol=9.0×10-3 g/L=9.0 mg/L>5.0 mg/L
答案:溶液蓝色褪去(半分钟内不变色) 9.0 是
3.(电势滴定)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定。
实验(一) 碘含量的测定
取0.010 0 mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00 mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化,部分数据如下表:
V(AgNO3)/mL
15.00
19.00
19.80
19.98
20.00
20.02
21.00
23.00
25.00
E/mV
-225
-200
-150
-100
50.0
175
275
300
325
请回答:
①根据表中数据绘制滴定曲线:
②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为________ mL,计算得海带中碘的百分含量为________%。
解析:第一步:确定滴定反应
Ag+ + I-===AgI
1 1
0.010 0 mol/L×20×10-3L n
第二步:构建关系式
该滴定过程转化的关系式为Ag+~I-
n(I-)=0.010 0 mol/L×20×10-3 L×500/100=1×10-3mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
×100%=0.635%。
答案:①
②20.00 mL 0.635%
4.[配位(络合)滴定]无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:Mg2++Y4-===MgY2-。
测定时,先称取0.250 0 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.050 0 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是________(以质量分数表示)。
解析:第一步:确定滴定反应
Mg2+ + Y4- === MgY2-
1 1
n 0.050 0 mol/L×26.50×10-3 L
第二步:构建关系式
该滴定过程转化的关系式为MgBr2~Mg2+~Y4-
n(MgBr2)=0.050 0 mol/L×26.5×10-3L=1.325×10-3 mol。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
×100%≈97.5%
答案:97.5%
5.(沉淀滴定)已知AgCl、Ag2CrO4(砖红色)的Ksp分别为2×10-10和1.12×10-12。分析化学中,测定含氯的中性溶液中Cl-的含量,以K2CrO4为指示剂,用AgNO3溶液滴定。滴定过程中首先析出沉淀______,达到滴定终点的实验现象为________________,滴定终点时,溶液中的CrO浓度为________ mol·L-1时合适。
解析:第一步:依题意Ag+与Cl-、CrO都生成沉淀,利用溶度积计算比较两者所需Ag+,Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=2×10-10,因c(Ag+)=c(Cl-)解得c(Ag+)=1.4×10-5 mol/L;Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=c2(Ag+)·[c(Ag+)/2]=1.12×10-12,解得c(Ag+)=1.3×10-4mol/L。
确定滴定反应Ag+(aq)+Cl-(aq)??AgCl(s)
指示剂反应2Ag+(aq)+CrO(aq)??Ag2CrO4(s)
(砖红色)
第二步:构建关系式
因沉淀顺序,遵循溶解度最小原则,Ag+与Cl-、CrO都能生成沉淀时,生成AgCl沉淀所需c(Ag+)小,先沉淀。达到终点,滴定反应完全,指示剂反应刚开始。
计算指示剂c(CrO),采用逆向思维,求c(CrO)需c(Ag+),要求c(Ag+)又需知c(Cl-),滴定终点,c(Cl-)小于1×10-5 mol/L才叫完全沉淀。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
滴定终点时:c(Ag+)==mol/L=2×10-5mol/L,将c(Ag+)代入Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=1.12×10-12,解得c(CrO)=2.8×10-3mol/L。
答案:AgCl 滴最后一滴AgNO3溶液时,有砖红色沉淀现象出现且半分钟内不变色,则达到终点
2.8×10-3
6.(返滴定)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标,定义式为B=(n为物质的量)。为测量样品的B值,取样品m g,准确加入过量盐酸,充分反应,再加入煮沸后冷却的蒸馏水,以酚酞为指示剂,用c mol·L-1的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去,已排除铁离子干扰)。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按照上述步骤做空白对照试验,消耗NaOH溶液V0 mL,已知该样品中Fe的质量分数w,则B的表达式:________。
解析:第一步:确定滴定反应
与样品(絮凝剂)反应后余盐酸与NaOH溶液的反应。
H+ + OH-===H2O
1 1
n c mol/L×V×10-3 L
第二步:构建关系式
盐酸的总量(空白实验)=c mol/L×V0×10-3 L,
盐酸量(滴定)=c mol/L×V×10-3 L,
盐酸的总量(空白实验)=与样品(絮凝剂)中OH-反应+盐酸量(滴定)
第三步:运用相关概念、原理解答问题
B==
=
答案:
[题型建模]
“三步法”解答滴定类试题
第一步,确定滴定反应。
第二步:构建各物质关系式。
第三步:运用相关概念、原理解答问题(实验操作、仪器使用、指示剂选择、滴定终点判断、误差分析、定量计算等知识)。
[限时规范训练] 单独成册
对应学生用书第135页
1.25 ℃时,pH=2的某酸HnA(An-为酸根)与pH=12的某碱B(OH)m等体积混合,混合液的pH变为5。下列判断正确的是( )
A.生成的正盐化学式为BmAn
B.该盐中存在着一定水解的离子,该离子水解方程式为Bm++mH2O??B(OH)m+mH+
C.生成的盐为强酸弱碱盐
D.HnA为弱酸,其第一步电离方程式为HnA??Hn-1A-+H+
答案:D
2.(2018·资阳模拟)25 ℃时,向盛有50 mL pH=2的HA溶液的绝热容器中加入pH=13的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的温度(T)的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.HA溶液的物质的量浓度为0.01 mol·L-1
B.b→c的过程中,温度降低的主要原因是溶液中发生了吸热反应
C.a→b的过程中,混合溶液中可能存在:c(A-)=c(Na+)
D.25 ℃时,HA的电离平衡常数K约为1.43×10-2
解析:恰好中和时混合溶液温度最高,即b点,此时消耗氢氧化钠0.004 mol,得出HA的浓度为0.08 mol·L-1,故A错误;b→c的过程中,温度降低的主要原因是溶液中反应已完全,继续滴加温度较低的氢氧化钠溶液,使混合液温度降低,故B错误;NaA呈碱性,HA呈酸性,a→b的过程中,混合溶液可能呈中性,存在:c(A-)=c(Na+),故C正确;电离平衡常数K==0.01×0.01÷(0.08-0.01)=1.43×10-3,故D错误。
答案:C
3.某二元酸(H2A)在水中的电离方程式为H2A===H++HA-,HA-??H++A2-(25 ℃时,Ka=1.0×10-2),下列有关说法中正确的是( )
A.H2A是弱酸
B.稀释0.1 mol·L-1 H2A溶液,因电离平衡向右移动而导致c(H+)增大
C.在0.1 mol·L-1的H2A溶液中,c(H+)=0.12 mol·L-1
D.若0.1 mol·L-1 NaHA溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,则0.1 mol·L-1的H2A中c(H+)<0.12 mol·L-1
解析:A项,二元酸(H2A)在水中第一步电离为完全电离,则H2A酸性较强,不是弱酸,错误;B项,加水稀释电离平衡右移,但是c(H+)减小,错误;C项,二元酸(H2A)在水中的电离方程式为H2A===H++HA-,HA-??H++A2-(Ka=1.0×10-2),第一步完全电离,第二步部分电离,设电离的HA-为x,则有=1.0×10-2,解之得x=0.008 4。所以在0.1 mol·L-1的H2A溶液中,c(H+)=0.1 mol·L-1+0.008 4 mol·L-1=0.108 4 mol·L-1,错误;D项,若0.1 mol·L-1的NaHA溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,0.1 mol·L-1的H2A溶液中存在H2A===H++HA-,HA-??H++A2-,第一步电离出的氢离子,抑制了第二步电离,所以c(H+)<0.12 mol·L-1,正确。
答案:D
4.关于室温下下列溶液的说法不正确的是( )
编号
①
②
③
④
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
盐酸
醋酸溶液
pH
11
11
3
3
A.水的电离程度:①=②=③=④
B.分别加水稀释10倍,溶液的pH:①>②>③>④
C.①、③两溶液等体积混合:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
D.V1 L溶液②与V2 L溶液③混合,若V1∶V2=9∶11,则混合溶液pH=4(忽略溶液体积变化)
解析:酸或碱抑制水的电离,酸中氢离子浓度和碱中氢氧根离子浓度相等,所以它们抑制水电离程度相等,则水的电离程度①=②=③=④,A正确;加水稀释促进弱电解质电离,导致稀释后醋酸pH小于盐酸,氨水pH大于氢氧化钠,所以它们分别稀释10倍后,溶液的pH:①>②>③>④,B正确;①和③等体积混合,氨水过量导致溶液呈碱性,则c(H+)
答案:C
5.(2018·唐山模拟)浓度均为0.10 mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A.MOH的碱性强于ROH的碱性
B.ROH的电离程度:b点大于a点
C.若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)相等
D.当lg=2时,若两溶液同时升高温度,则增大
解析:由图像分析浓度为0.10 mol·L-1的MOH溶液,在稀释前pH为13,说明MOH完全电离,则MOH为强碱,而ROH的pH<13,说明ROH没有完全电离,ROH为弱碱。A.MOH的碱性强于ROH的碱性,A正确。B.曲线的横坐标lg越大,表示加水稀释体积越大,由曲线可以看出b点的稀释程度大于a点,弱碱ROH存在电离平衡:ROH??R++OH-,溶液越稀,弱电解质电离程度越大,故ROH的电离程度:b点大于a点,B正确。C.若两溶液无限稀释,则溶液的pH接近于7,故两溶液的c(OH-)相等,C正确。D.当lg=2时,溶液V=100V0,溶液稀释100倍,由于MOH发生完全电离,升高温度,c(M+)不变;ROH存在电离平衡:ROH??R++OH-,升高温度促进电离平衡向电离方向移动,c(R+)增大,故减小,D错误。
答案:D
6.室温下,将10.00 mL 5.000 0 mol·L-1醋酸滴入100.00 mL蒸馏水中,溶液中c(H+)和温度随着加入醋酸体积的变化曲线如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.a~b段,醋酸电离过程为放热过程
B.c~d段,c(H+)增加,醋酸电离程度增大
C.c点时,加入等体积等浓度的NaOH溶液,则c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.d点时,c(H+)>c(CH3COOH)
解析:a~b段,醋酸电离过程为吸热过程,电解质溶于水,扩散过程(电离)吸热,水合过程(形成水合离子)放热,A错误;c~d段,醋酸浓度增大,c(H+)增加,醋酸电离程度减小,B错误;c点时,加入等体积等浓度的NaOH溶液,根据物料守恒,有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),C正确;醋酸是弱酸,电离是微弱的,在溶液中主要以分子的形式存在,故d点时,c(H+)
答案:C
7.(2018·福州模拟)已知pOH=-lg c(OH-)。T ℃时,往50 mL 0.1 mol·L-1 MOH溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,溶液pH、pOH随滴入盐酸体积的变化如图所示,以下说法正确的是( )
A.a=12
B.盐酸与MOH溶液恰好中和时溶液pH=6.5
C.滴入盐酸体积达26.0 mL时,溶液中微粒浓度c(Cl-)>c(H+)>c(M+)>c(MOH)>c(OH-)
D.T ℃时,MOH的Kb>1.0×10-3
解析:KW=c(H+)·c(OH-),则-lg KW=pH+pOH,加入盐酸体积为25.0 mL时,pH=pOH=6.5,则KW=10-13,加入盐酸体积为0时,pOH=2,则pH=11,A项错误;盐酸与MOH溶液恰好中和时,消耗盐酸体积为50 mL,根据图像可知此时溶液pH>6.5,B项错误;滴入盐酸体积达26.0 mL时,得到物质的量之比为12∶13的MOH和MCl的混合溶液,溶液呈酸性,说明M+的水解程度大于MOH的电离程度,但电离和水解都是微弱的,故溶液中微粒浓度关系为c(Cl-)>c(M+)>c(MOH)>c(H+)>c(OH-),C项错误;T ℃时,0.1 mol·L-1 MOH的pOH=2,c(OH-)=0.01 mol·L-1,则MOH的Kb==>1.0×10-3,D项正确。
答案:D
8.与化学平衡类似,电离平衡的平衡常数,叫做电离常数(用K表示)。下表是某温度下几种常见弱酸的电离平衡常数:
酸
电离方程式
电离平衡常数K
CH3COOH
CH3COOH??CH3COO-+H+
1.96×10-5
HClO
HClO??ClO-+H+
3.0×10-8
H2CO3
H2CO3??H++HCO
HCO??H++CO
K1=4.4×10-7
K2=5.6×10-11
H3PO4
H3PO4??H++H2PO
K1=7.1×10-3
H2PO??H++HPO
K2=6.3×10-8
HPO??H++PO
K3=4.2×10-13
回答下列问题:
(1)若把CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO、H3PO4、H2PO、HPO都看作是酸,则它们酸性最强的是____________(填化学式,下同),最弱的是____________。
(2)向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳,发生的离子方程式为__________________,
1.2 mol·L-1的NaClO溶液pH=________(已知:lg 2=0.3)。
(3)该温度下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中的c(H+)=________ mol·L-1。
答案:(1)H3PO4 HPO
(2)CO2+ClO-+H2O===HClO+HCO 10.8
(3)1.4×10-3
9.(2018·盘锦模拟)在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。
(1)一定温度下,向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固体,则溶液中________(填“增大”“不变”或“减小”);写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式________________________________________。
(2)土壤的pH一般在4~9。土壤中Na2CO3含量较高时,pH可高达10.5,试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因:__________________________________。
加入石膏(CaSO4·2H2O)可以使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为______________。
(3)常温下在20 mL0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种粒子(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
①在同一溶液中,H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存;
②当pH=7时,溶液中含碳元素的主要粒子为________________,溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为______________________________________________;
③已知在25 ℃时,CO水解反应的平衡常数即水解常数Kh==2.0×10-4 mol·L-1,当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,溶液的pH=________。
解析:(1)K=,K仅受温度影响。由电荷守恒得
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)。
(2)土壤呈碱性,是因CO水解显碱性所致。利用沉淀的转化与生成规律,CaSO4转化为更难溶的物质CaCO3:
Na2CO3+CaSO4·2H2O===CaCO3+Na2SO4+2H2O。
(3)通过观察图像求解①②问。③中c(OH-)=1.0×10-4 mol·L-1,则c(H+)=1.0×10-10 mol·L-1,pH=10。
答案:(1)不变 c(CH3COO-)+c(OH-)===c(H+)+c(Na+)
(2)CO+H2O??HCO+OH-
Na2CO3+CaSO4·2H2O===CaCO3+Na2SO4+2H2O
(3)①不能 ②HCO、H2CO3 c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)=c(OH-) ③10
10.(2018·丹阳模拟)CuSO4溶液与K2C2O4溶液混合反应,产物之一是只含一种阴离子的蓝色钾盐水合物。通过下述实验确定该晶体的组成。
步骤a:称取0. 672 0 g样品,放入锥形瓶,加入适量2 mol·L-1稀硫酸,微热使样品溶解。再加入30 mL水加热,用0.200 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗8.00 mL。
步骤b:接着将溶液充分加热,使淡紫红色消失,溶液最终呈现蓝色。冷却后,调节pH并加入过量的KI固体,溶液变为棕色并产生白色沉淀CuI。用0.250 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗8.00 mL。
已知涉及的部分离子方程式为
步骤a:2MnO+5C2O+16H+===2Mn2++8H2O+10CO2↑
步骤b:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2
I2+2S2O===2I-+S4O
(1)已知室温下CuI的Ksp=1.27×10-12,欲使溶液中c(Cu+)≤1.0×10-6 mol·L-1,应保持溶液中c(I-)≥________ mol·L-1。
(2)MnO在酸性条件下,加热能分解为O2,同时生成Mn2+。该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若无该操作,则测定的Cu2+的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)步骤b以淀粉溶液为指示剂,则滴定终点观察到的现象为_____________________。
(4)通过计算可确定样品晶体的组成为_____________________________。
解析:(1)CuI的Ksp=1.27×10-12=c(Cu+)×c(I-),c(I-)==1.27×10-12÷c(Cu+),由于溶液中c(Cu+)≤1.0×10-6 mol·L-1,则c(I-)≥1.27×10-6 mol·L-1。
(2)Mn的化合价由+7降低到+2,降低了5价;生成氧气,氧元素的化合价由-2升高到0,升高了4价,可配平方程式为4MnO+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O。若不加热除去高锰酸根离子,高锰酸根离子能够氧化碘离子,使得碘单质的物质的量增加,测定铜离子含量偏高。
(3)根据反应I2+2S2O===2I-+S4O,当反应结束时,溶液的蓝色消失变成无色溶液,所以滴定终点是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色。
(4)根据反应2MnO+5C2O+16H+===2Mn2++8H2O+10CO2↑、2Cu2++4I-===2CuI↓+I2、I2+2S2O===2I-+S4O
可得关系式:
2MnO ~ 5C2O 2S2O ~ I2 ~ 2Cu2+
2 5 2 2
n(C2O) n(Cu2+)
n(C2O)=4×10-3 mol、n(Cu2+)=2×10-3mol,根据电荷守恒原理:n(K+)=4×10-3mol,
根据质量守恒原理m(H2O)=0.672 0-39×4×10-3-64×2×10-3-88×4×10-3=0.036(g),n(H2O)=2×10-3mol,n(K+)∶n(Cu2+)∶n(C2O)∶n(H2O)=2∶1∶2∶1,
化学式为K2Cu(C2O4)2·H2O。
答案:(1)1.27×10-6
(2)4MnO+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O 偏高
(3)溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色
(4)K2Cu(C2O4)2·H2O
[查漏补缺·对接高考] 排查核心知识 挖掘命题规律
[储知识·要点回扣]
■思维深化——做一做
1.NH3·H2O在水溶液中的电离方程式为_____________________________________,
其电离常数表达式为_____________________________________________。
只改变下列一种条件:
①升高温度(不考虑NH3的挥发) ②加水稀释
③加少量NaOH(s) ④通少量HCl(g) ⑤加入NH4Cl(s) ⑥加入Na2CO3(s)
其中能实现下列要求的是
(1)使电离平衡正向移动的有_______________________________________________。
(2)使c(NH)减小的有_______________________________________。
(3)使c(H+)增大的有__________________________________________________。
(4)使平衡常数Kb增大的有________。
答案:NH3·H2O??NH+OH-
Kb=
(1)①②④ (2)②③⑥ (3)②④⑤ (4)①
2.常温下0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)________;
(2)________;
(3)________;
(4)________。
答案:(1)变小 (2)不变 (3)变大 (4)不变
3.溶液的酸碱性和pH
(1)25 ℃,0.01 mol·L-1的盐酸中,c(OH-)=______ mol·L-1,pH=__________,由水电离出的c(H+)=________________。
(2)100 ℃时,pH=6的水中c(H+)=__________ mol·L-1,该水呈________性。
(3)100 ℃时(KW=10-12),0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH为__________,由水电离出的c(OH-)=____________。
(4)25 ℃时,pH=8的CH3COONa溶液中c(OH-)=________,由水电离出的c(OH-)=________。
答案:(1)10-12 2 10-12 mol·L-1
(2)10-6 中
(3)10 10-10 mol·L-1
(4)10-6 mol·L-1 10-6 mol·L-1
[探高考·真题鉴赏]
1.(2017·全国高考卷Ⅰ)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是( )
A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以
B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C.0.10 mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸
解析:A能:氢硫酸不能与NaHCO3溶液反应,说明酸性:H2S
B能:相同浓度时导电能力越强,说明溶液中离子浓度越大,酸的电离程度越大,故可判断酸性:H2S
答案:D
2.(2016·全国高考卷Ⅰ)298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32 %,下列有关叙述正确的是( )
A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NH)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
解析:A.向氨水当中滴加稀盐酸,两者等物质的量反应,产物为NH4Cl,其溶液显酸性,应选择在酸性范围内变色的指示剂,如甲基橙的变色范围为3.1~4.4。而酚酞的变色范围是8.2~10.0,在碱性范围内变色,不能作为该滴定的指示剂,故A项错误。B.盐酸体积为20 mL时恰好反应生成NH4Cl,NH+H2O??NH3·H2O+H+导致其溶液pH小于7,而M点处pH=7,故B项错误。C.因为溶液pH=7,所以c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,又由于电荷守恒c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(Cl-),可得c(NH)=c(Cl-),二者浓度约为0.05 mol·L-1,远大于10-7mol·L-1,故C错误。D.若开始时pH为12,则c(OH-)=10-2 mol·L-1,此时对应氨水的电离度为10%,由于题中给出氨水电离度为1.32%,远低于10%,则pH应小于12,故D正确。因此,本题选D。
答案:D
3.(2018·全国高考卷Ⅲ节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。
回答问题:
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的________中,加蒸馏水至________。
②滴定:取0.009 50 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O===S4O+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液________,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为________%(保留1位小数)。
解析:①配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。
②加入淀粉作指示剂,淀粉遇I2变蓝色,加入的Na2S2O3样品与I2反应,当I2消耗完后,溶液蓝色褪去,即为滴定终点。由反应Cr2O+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O、I2+2S2O===S4O+2I-,得关系式:
Cr2O ~ 3I2 ~ 6S2O
1 6
0.009 50 mol·L-1×0.02 L 0.009 50 mol·L-1×0.02 L×6
硫代硫酸钠样品溶液的浓度为
,样品的纯度为
×100%=95.0%。
答案:(1)①烧杯 容量瓶 刻度 ②蓝色褪去 95.0
[研考纲·聚焦素养]
最新考纲
1.了解水的电离、离子积常数。
2.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。
3.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算。
核心素养
1.变化观念与平衡思想:认识弱电解质是存在电离平衡的,并会运用电离度、平衡常数多角度分析弱电解质的电离平衡。
2.证据推理与模型认知:能运用平衡模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的弱电解质电离平衡的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究;在探究中学会合作,面对“异常”现象敢于提出自己的见解。
4.科学精神与社会责任:应具有严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电离平衡有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
[题型突破·通法悟道] 摆题型示例 巧取应考宝典
授课提示:对应学生用书第46页
题型一 溶液的酸碱性及pH
[研——题型探究]
►角度一 溶液酸碱性的定性判断
1.已知:室温下,Ka(CH3COOH)=1.8×10-5、Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。在室温下,将pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液等体积混合,混合后溶液的pH大于7,则该酸溶液和碱溶液的组合是( )
A.CH3COOH溶液和氢氧化钡溶液
B.CH3COOH溶液和氨水
C.HBr溶液和氨水
D.HI溶液和氢氧化钡溶液
解析:CH3COOH是弱酸,常温下,pH =3的CH3COOH溶液中c(CH3COOH)远大于1.0×10-3 mol/L,氢氧化钡是强碱,pH=11的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1.0×10-3 mol/L,二者等体积混合,CH3COOH过量,溶液显酸性,pH小于7,A项错误。由于CH3COOH与NH3·H2O的电离常数相等,故将pH =3的CH3COOH溶液和pH=11的氨水等体积混合,二者恰好完全反应生成CH3COONH4,pH等于7,B项错误。HBr是强酸,pH=3的HBr溶液中c(HBr)=1.0×10-3 mol/L,NH3·H2O是弱碱,pH=11的氨水中c(NH3·H2O)远大于1.0×10-3 mol/L,二者等体积混合氨水过量,溶液显碱性,pH大于7,C项正确。HI和氢氧化钡分别是强酸和强碱,pH=3的HI溶液中c(HI)=1.0×10-3 mol/L,pH=11的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1.0×10-3 mol/L,二者等体积混合恰好完全反应,溶液显中性,pH等于7,D项错误。
答案:C
[题型建模] 溶液酸碱性判断中的常见误区
(1)误认为溶液的酸碱性取决于pH。如pH=7的溶液在温度不同时,可能呈酸性或碱性,也可能呈中性。
(2)误认为酸碱恰好中和时溶液一定显中性。如强酸和弱碱恰好中和时,溶液显酸性;强碱和弱酸恰好中和时,溶液显碱性,强酸和强碱恰好中和时,溶液显中性。
(3)使用pH试纸测溶液酸碱性时,若先用蒸馏水润湿,测量结果不一定偏小。先用蒸馏水润湿,相当于将待测液稀释,若待测液为碱性溶液,则所测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结果偏大;若待测液为中性溶液,则所测结果没有误差。►角度二 溶液酸碱性定量计算
2.25 ℃时,用0.100 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 mol·L-1的HNO2溶液,lg与所加NaOH溶液体积的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.25 ℃时,0.100 mol·L-1的HNO2溶液的pH=2.75
B.B点对应的溶液中,2c(H+)+c(HNO2)=c(NO)+2c(OH-)
C.C点对应的溶液的pH=7,加入NaOH溶液的体积为20.00 mL
D.D点对应的溶液的pH=11.25,c(Na+)-c(NO)的数量级为10-3
解析:A点对应的溶液中lg=8.5,则=1.0×108.5,25 ℃时,KW=1.0×10-14,可得c(H+)=1.0×10-2.75 mol·L-1,pH=2.75,A项正确。B点对应的溶液可以看成是等浓度等体积的HNO2溶液和NaNO2溶液混合,电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO),物料守恒式为2c(Na+)=c(NO)+c(HNO2),则2c(H+)+c(HNO2)=c(NO)+2c(OH-),B项正确。若加入NaOH溶液体积为20.00 mL,则恰好完全反应生成NaNO2,溶液呈碱性,而C点对应的溶液中lg=0,则=1,溶液呈中性,故此时加入NaOH溶液的体积小于20.00 mL,C项错误。D点对应的溶液中,lg=-8.5,=1.0×10-8.5,c(H+)=1.0×10-11.25 mol·L-1,pH=11.25,c(OH-)=1.0×10-2.75 mol·L-1,D点对应的溶液中电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO),c(Na+)-c(NO)=c(OH-)-c(H+)=1.0×10-2.75-1.0×10-11.25≈1.0×10-2.75(mol·L-1),数量级为10-3,D项正确。
答案:C
[题型建模] 溶液pH计算的一般思维模型
[练——即学即用]
1.(2018·石家庄模拟)常温下,分别取未知浓度的HA和HB两种酸的稀溶液,加水稀释至原体积的n倍。两溶液稀释倍数的对数值(lg n)与溶液的pH变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.常温下,Ka(HB)>Ka( HA)
B.水的电离程度:Z>X=Y
C.中和等体积X、Y两点对应的溶液,前者消耗NaOH的物质的量较大
D.物质的量浓度相同的NaA溶液和NaB溶液,前者阴离子浓度之和大于后者
解析:由题图可知,两溶液稀释相同倍数时,HA溶液的pH变化较大,故常温下Ka(HA)>Ka( HB),A项错误;酸溶液酸性越弱,水的电离程度越大,水的电离程度:X>Y>Z,B项错误;分析题图知,X点对应的溶液的浓度小于Y点对应的溶液的浓度,故后者消耗NaOH的物质的量较大,C项错误;由于酸性:HA>HB,物质的量浓度相同的NaA溶液和NaB溶液,前者阴离子浓度之和大于后者,D项正确。
答案:D
2.已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示:
(1)则25 ℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”),请说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液的体积之比为________。
(3)95 ℃时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是________________________________________________________________________。
(4)95 ℃时,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如下表所示。
实验
序号
Ba(OH)2溶液
的体积/mL
盐酸的
体积/mL
溶液的pH
①
22.00
0.00
8
②
22.00
18.00
7
③
22.00
22.00
6
假设溶液混合前后的体积不变,则a=_____,实验②所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=________ mol·L-1。
(5)95 ℃时,将0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液与0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
甲
乙
丙
丁
0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液体积/mL
10
10
10
10
0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液体积/mL
5
10
15
20
①按丁方式混合后,所得溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。
②写出按乙方式混合后,反应的化学方程式:_________________________________
________________________________________________________________________,
所得溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。
③按甲方式混合,所得溶液的pH为________(混合时,忽略溶液体积的变化)。
解析: (1)温度升高,促进水的电离,水的离子积也增大,水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大,水的pH减小,但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及氢离子浓度、氢氧根离子浓度可以判断,25 ℃时水的电离平衡曲线应为A;理由为水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大。
(2)25 ℃时,所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即n(OH-)=n(H+),则V(NaOH)·10-5 mol·L-1=V(H2SO4)·10-4 mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。
(3)要注意95 ℃时,水的离子积为1×10-12,即c(H+)·c(OH-)=1×10-12,则等体积强酸、强碱反应至中性时,有pH(酸)+pH(碱)=12。根据95 ℃时混合后溶液呈中性,pH2=b的某强碱溶液中c(OH-)=10b-12;由100×10-a=1×10b-12,可得10-a+2=10b-12,得a+b=14或pH1+pH2=14。
(4)此条件下,pH=6时溶液呈中性,根据表中实验①数据可得c(OH-)=1.0×10-4 mol·L-1,根据表中实验③的数据可以判断,盐酸中的c(H+)与Ba(OH)2溶液中c(OH-)相等,所以a=4,即pH=4。实验②溶液呈碱性,其c(OH-)==1.0×10-5(mol·L-1),水电离出的c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1。
(5)①按丁方法混合,n(OH-)=10×10-3×0.1×2=2×10-3(mol),n(H+)=20×10-3×0.1=2×10-3(mol),n(OH-)=n(H+),所以溶液呈中性。
②二者等物质的量反应,化学方程式为Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH,溶液显碱性。
③按甲方式混合时,OH-过量,反应后溶液中c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,c(H+)==1.0×10-11 mol·L-1,pH=11。
答案:(1)A 水的电离是吸热过程,温度较低时,电离程度较小,c(H+)、c(OH-)均较小 (2)10∶1
(3)a+b=14(或pH1+pH2=14)
(4)4 1.0×10-7
(5)①中 ②Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH 碱 ③11
题型二 电离常数与水的离子积常数
[研——题型探究]
►角度一 电离平衡常数的计算及应用
1.25 ℃时,用0.01 mol/L盐酸滴定10 mL a mol/L氨水,盐酸的体积与溶液pH的关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.A点对应的溶液中加少量水,则增大
B.该温度下氨水的电离平衡常数:
Kb=
C.溶液中水的电离程度:A<B<C
D.溶液中NH物质的量:A<B<D<C
解析:Kb=,=,氨水中加少量水稀释,Kb不变,c(OH-)减小,增大,A项正确。选择呈中性的C点对应的溶液进行计算,25 ℃时,溶液中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol/L,由电荷守恒知,c(NH)=c(Cl-)=0.005 mol/L,根据N元素守恒有c(NH)+c(NH3·H2O)= mol/L,c(NH3·H2O)= mol/L-c(NH)= mol/L-0.005 mol/L,则Kb===,B项正确。A点对应的溶液为氨水,抑制水的电离,随着NH浓度的增大,对水电离的抑制程度逐渐减小,故溶液中水的电离程度A 答案:D
►角度二 水的离子积常数的应用
2.已知:pOH=-lg c(OH-)、pKW=-lg KW、AG=lg。在某弱酸HX及其钠盐NaX的混合溶液中(HX和NaX的含量不确定),c(H+)和c(OH-)存在如图所示的关系,则下列说法不正确的是( )
A.T2>T1=25 ℃
B.AG=14-2pH
C.AB线段上任意点对应的溶液均有pH=pOH=
D.图中D点对应的溶液中c(Na+)<c(X-)
解析:根据图中A点知T1时KW=c(H+)·c(OH-)=10-7×10-7=10-14,T1为25 ℃,由图像中B点知T2时K W=c(H+)·c(OH-)=10-6×10-6=10-12,水的电离是吸热过程,温度升高KW增大,则T2>25 ℃,A项正确;AG=lg=lg=pKW-2pH,25 ℃时,pKW=14,即25 ℃时AG=14-2pH,B项不正确;AB线段上任意点对应的溶液中c(H+)=c(OH-),则pH=pOH,KW=c(H+)·c(OH-),pKW=pH+pOH,pH=pOH=,C项正确;HX和NaX的混合溶液中,由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),由图可知D点对应的溶液中c(H+)>c(OH-),则c(Na+)<c(X-),D项正确。
答案:B
[练——即学即用]
1.25 ℃时,两种酸的电离常数如下表。
Ka1
Ka2
H2A
1.3×10-2
6.3×10-6
H2B
4.2×10-7
5.6×10-11
下列叙述中正确的是( )
A.H2A的电离方程式:H2A===2H++A2-
B.常温下,在水中Na2B的水解平衡常数为Kh1=
C.等浓度的Na2A和Na2B溶液,由水电离产生的H+浓度大小关系:前者大于后者
D.向Na2B溶液中加入少量H2A溶液,可发生反应:B2-+H2A===A2-+H2B
解析:H2A是二元弱酸,分步电离,电离方程式是H2A??H++HA-,HA-??H++A2-,A错误;常温下,在水中Na2B的水解平衡常数:Kh1===,B错误;根据电离平衡常数可知酸性:H2A>H2B,等浓度的Na2A和Na2B溶液,由水电离产生的H+浓度大小关系:前者小于后者,C错误;由于酸性H2A>H2B,向Na2B溶液中加入少量H2A溶液,可发生反应:B2-+H2A===A2-+H2B,D正确。
答案:D
2.常温下,向20 mL某浓度的硫酸溶液中滴入0.1 mol·L-1氨水,溶液中水电离的氢离子浓度随加入氨水的体积变化如图。下列分析正确的是( )
A.V=40
B.c点所示溶液中:
c(H+)-c(OH-)=2c(NH3·H2O)
C.NH3·H2O的电离常数K=10-4
D.d点所示溶液中:c(NH)=2c(SO)
解析:c点水的电离程度最大,说明此时c(NH)最大,对水的电离促进程度最大,氨水与硫酸恰好完全反应生成(NH4)2SO4,氨水体积为0时,水电离出c(H+)=1×10-13 mol·L-1,水电离出c(OH-)=1.0×10-13 mol·L-1,溶液中的c(H+)=0.1 mol·L-1,c(H2SO4)=0.05 mol·L-1,消耗氨水的体积也是20 mL,即V=20,A错误;c点所示溶液是(NH4)2SO4溶液,由质子守恒得c(H+)-c(OH-)=c(NH3·H2O),B错误;根据题意,无法判断NH3·H2O的电离常数的大小,C错误;根据电荷守恒:c(H+)+c(NH)=2c(SO)+c(OH-),而溶液呈中性c(OH-)=c(H+),所以c(NH)=2c(SO),D正确。
答案:D
3.(1)在一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=________(用含a和b的代数式表示)。
(2)已知草酸为二元弱酸:
H2C2O4??HC2O+H+ Ka1
HC2O??C2O+H+ Ka2
常温下,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,则pH=2.7的溶液中,=________。
解析:(1)根据电荷守恒知,2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),
由于c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=b mol·L-1,
所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
由CH3COOH??CH3COO-+H+
-b b 10-7
得电离常数Ka==。
(2)Ka1=,
Ka2=,
=,
当pH=1.2时,Ka1=10-1.2
当pH=4.2时,Ka2=10-4.2
所以==1 000。
答案:(1) (2)1 000
酸碱中和滴定的拓展归纳与解题模型
授课提示:对应学生用书第48页
1.(酸碱中和滴定)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础,测量溶解无机碳,可采用如下方法:
(1)气提、吸收CO2,用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下),将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
(2)滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol/L HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液,海水中溶解无机碳的浓度=________ mol/L。
解析:(2)第一步:根据题中信息,确定滴定反应
NaHCO3 + HCl===NaCl+CO2↑+H2O
1 1
n x mol/L×y×10-3L
第二步:抓关键元素守恒,构建各物质关系式
碳元素守恒:NaHCO3的碳原子源自CO2,
确认n(CO2)=n(HCO),
该滴定过程物质转化的关系式为CO2~HCO~HCl
解得n(CO2)=n(HCl)=xy×10-3mol。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
由n(CO2)=xy×10-3mol,
得c(CO2)=xy/z mol/L。
答案:
2.(氧化还原滴定)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg/L,我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓;
酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:
②MnO(OH)2+I-+H+―→Mn2++I2+H2O(未配平);
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:
③2S2O+I2===S4O+2I-。
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入 1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL 碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL硫酸无氧溶液至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL 溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol/L Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
步骤e中达到滴定终点的标志为_______________________________________________。
若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO=________mg/L(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标:________(填“是”或“否”)。
解析:第一步:确定滴定反应
2S2O + I2===S4O+2I-
2 1
0.010 00 mol/L×4.50×10-3L n
第二步:由反应①②③各物质的配比,构建各物质关系式
①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
②MnO(OH)2+2I-+4H+===Mn2++I2+3H2O
③2S2O+I2===S4O+2I-
该滴定过程转化的关系式为O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O,
n(O2)=×n(S2O)=×0.010 00 mol/L×4.50×10-3 L=1.125×10-5 mol。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
该河水的DO=×1.125×10-5 mol×32 g/mol=9.0×10-3 g/L=9.0 mg/L>5.0 mg/L
答案:溶液蓝色褪去(半分钟内不变色) 9.0 是
3.(电势滴定)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定。
实验(一) 碘含量的测定
取0.010 0 mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00 mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化,部分数据如下表:
V(AgNO3)/mL
15.00
19.00
19.80
19.98
20.00
20.02
21.00
23.00
25.00
E/mV
-225
-200
-150
-100
50.0
175
275
300
325
请回答:
①根据表中数据绘制滴定曲线:
②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为________ mL,计算得海带中碘的百分含量为________%。
解析:第一步:确定滴定反应
Ag+ + I-===AgI
1 1
0.010 0 mol/L×20×10-3L n
第二步:构建关系式
该滴定过程转化的关系式为Ag+~I-
n(I-)=0.010 0 mol/L×20×10-3 L×500/100=1×10-3mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
×100%=0.635%。
答案:①
②20.00 mL 0.635%
4.[配位(络合)滴定]无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:Mg2++Y4-===MgY2-。
测定时,先称取0.250 0 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.050 0 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是________(以质量分数表示)。
解析:第一步:确定滴定反应
Mg2+ + Y4- === MgY2-
1 1
n 0.050 0 mol/L×26.50×10-3 L
第二步:构建关系式
该滴定过程转化的关系式为MgBr2~Mg2+~Y4-
n(MgBr2)=0.050 0 mol/L×26.5×10-3L=1.325×10-3 mol。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
×100%≈97.5%
答案:97.5%
5.(沉淀滴定)已知AgCl、Ag2CrO4(砖红色)的Ksp分别为2×10-10和1.12×10-12。分析化学中,测定含氯的中性溶液中Cl-的含量,以K2CrO4为指示剂,用AgNO3溶液滴定。滴定过程中首先析出沉淀______,达到滴定终点的实验现象为________________,滴定终点时,溶液中的CrO浓度为________ mol·L-1时合适。
解析:第一步:依题意Ag+与Cl-、CrO都生成沉淀,利用溶度积计算比较两者所需Ag+,Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=2×10-10,因c(Ag+)=c(Cl-)解得c(Ag+)=1.4×10-5 mol/L;Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=c2(Ag+)·[c(Ag+)/2]=1.12×10-12,解得c(Ag+)=1.3×10-4mol/L。
确定滴定反应Ag+(aq)+Cl-(aq)??AgCl(s)
指示剂反应2Ag+(aq)+CrO(aq)??Ag2CrO4(s)
(砖红色)
第二步:构建关系式
因沉淀顺序,遵循溶解度最小原则,Ag+与Cl-、CrO都能生成沉淀时,生成AgCl沉淀所需c(Ag+)小,先沉淀。达到终点,滴定反应完全,指示剂反应刚开始。
计算指示剂c(CrO),采用逆向思维,求c(CrO)需c(Ag+),要求c(Ag+)又需知c(Cl-),滴定终点,c(Cl-)小于1×10-5 mol/L才叫完全沉淀。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
滴定终点时:c(Ag+)==mol/L=2×10-5mol/L,将c(Ag+)代入Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=1.12×10-12,解得c(CrO)=2.8×10-3mol/L。
答案:AgCl 滴最后一滴AgNO3溶液时,有砖红色沉淀现象出现且半分钟内不变色,则达到终点
2.8×10-3
6.(返滴定)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标,定义式为B=(n为物质的量)。为测量样品的B值,取样品m g,准确加入过量盐酸,充分反应,再加入煮沸后冷却的蒸馏水,以酚酞为指示剂,用c mol·L-1的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去,已排除铁离子干扰)。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按照上述步骤做空白对照试验,消耗NaOH溶液V0 mL,已知该样品中Fe的质量分数w,则B的表达式:________。
解析:第一步:确定滴定反应
与样品(絮凝剂)反应后余盐酸与NaOH溶液的反应。
H+ + OH-===H2O
1 1
n c mol/L×V×10-3 L
第二步:构建关系式
盐酸的总量(空白实验)=c mol/L×V0×10-3 L,
盐酸量(滴定)=c mol/L×V×10-3 L,
盐酸的总量(空白实验)=与样品(絮凝剂)中OH-反应+盐酸量(滴定)
第三步:运用相关概念、原理解答问题
B==
=
答案:
[题型建模]
“三步法”解答滴定类试题
第一步,确定滴定反应。
第二步:构建各物质关系式。
第三步:运用相关概念、原理解答问题(实验操作、仪器使用、指示剂选择、滴定终点判断、误差分析、定量计算等知识)。
[限时规范训练] 单独成册
对应学生用书第135页
1.25 ℃时,pH=2的某酸HnA(An-为酸根)与pH=12的某碱B(OH)m等体积混合,混合液的pH变为5。下列判断正确的是( )
A.生成的正盐化学式为BmAn
B.该盐中存在着一定水解的离子,该离子水解方程式为Bm++mH2O??B(OH)m+mH+
C.生成的盐为强酸弱碱盐
D.HnA为弱酸,其第一步电离方程式为HnA??Hn-1A-+H+
答案:D
2.(2018·资阳模拟)25 ℃时,向盛有50 mL pH=2的HA溶液的绝热容器中加入pH=13的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的温度(T)的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.HA溶液的物质的量浓度为0.01 mol·L-1
B.b→c的过程中,温度降低的主要原因是溶液中发生了吸热反应
C.a→b的过程中,混合溶液中可能存在:c(A-)=c(Na+)
D.25 ℃时,HA的电离平衡常数K约为1.43×10-2
解析:恰好中和时混合溶液温度最高,即b点,此时消耗氢氧化钠0.004 mol,得出HA的浓度为0.08 mol·L-1,故A错误;b→c的过程中,温度降低的主要原因是溶液中反应已完全,继续滴加温度较低的氢氧化钠溶液,使混合液温度降低,故B错误;NaA呈碱性,HA呈酸性,a→b的过程中,混合溶液可能呈中性,存在:c(A-)=c(Na+),故C正确;电离平衡常数K==0.01×0.01÷(0.08-0.01)=1.43×10-3,故D错误。
答案:C
3.某二元酸(H2A)在水中的电离方程式为H2A===H++HA-,HA-??H++A2-(25 ℃时,Ka=1.0×10-2),下列有关说法中正确的是( )
A.H2A是弱酸
B.稀释0.1 mol·L-1 H2A溶液,因电离平衡向右移动而导致c(H+)增大
C.在0.1 mol·L-1的H2A溶液中,c(H+)=0.12 mol·L-1
D.若0.1 mol·L-1 NaHA溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,则0.1 mol·L-1的H2A中c(H+)<0.12 mol·L-1
解析:A项,二元酸(H2A)在水中第一步电离为完全电离,则H2A酸性较强,不是弱酸,错误;B项,加水稀释电离平衡右移,但是c(H+)减小,错误;C项,二元酸(H2A)在水中的电离方程式为H2A===H++HA-,HA-??H++A2-(Ka=1.0×10-2),第一步完全电离,第二步部分电离,设电离的HA-为x,则有=1.0×10-2,解之得x=0.008 4。所以在0.1 mol·L-1的H2A溶液中,c(H+)=0.1 mol·L-1+0.008 4 mol·L-1=0.108 4 mol·L-1,错误;D项,若0.1 mol·L-1的NaHA溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,0.1 mol·L-1的H2A溶液中存在H2A===H++HA-,HA-??H++A2-,第一步电离出的氢离子,抑制了第二步电离,所以c(H+)<0.12 mol·L-1,正确。
答案:D
4.关于室温下下列溶液的说法不正确的是( )
编号
①
②
③
④
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
盐酸
醋酸溶液
pH
11
11
3
3
A.水的电离程度:①=②=③=④
B.分别加水稀释10倍,溶液的pH:①>②>③>④
C.①、③两溶液等体积混合:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
D.V1 L溶液②与V2 L溶液③混合,若V1∶V2=9∶11,则混合溶液pH=4(忽略溶液体积变化)
解析:酸或碱抑制水的电离,酸中氢离子浓度和碱中氢氧根离子浓度相等,所以它们抑制水电离程度相等,则水的电离程度①=②=③=④,A正确;加水稀释促进弱电解质电离,导致稀释后醋酸pH小于盐酸,氨水pH大于氢氧化钠,所以它们分别稀释10倍后,溶液的pH:①>②>③>④,B正确;①和③等体积混合,氨水过量导致溶液呈碱性,则c(H+)
5.(2018·唐山模拟)浓度均为0.10 mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A.MOH的碱性强于ROH的碱性
B.ROH的电离程度:b点大于a点
C.若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)相等
D.当lg=2时,若两溶液同时升高温度,则增大
解析:由图像分析浓度为0.10 mol·L-1的MOH溶液,在稀释前pH为13,说明MOH完全电离,则MOH为强碱,而ROH的pH<13,说明ROH没有完全电离,ROH为弱碱。A.MOH的碱性强于ROH的碱性,A正确。B.曲线的横坐标lg越大,表示加水稀释体积越大,由曲线可以看出b点的稀释程度大于a点,弱碱ROH存在电离平衡:ROH??R++OH-,溶液越稀,弱电解质电离程度越大,故ROH的电离程度:b点大于a点,B正确。C.若两溶液无限稀释,则溶液的pH接近于7,故两溶液的c(OH-)相等,C正确。D.当lg=2时,溶液V=100V0,溶液稀释100倍,由于MOH发生完全电离,升高温度,c(M+)不变;ROH存在电离平衡:ROH??R++OH-,升高温度促进电离平衡向电离方向移动,c(R+)增大,故减小,D错误。
答案:D
6.室温下,将10.00 mL 5.000 0 mol·L-1醋酸滴入100.00 mL蒸馏水中,溶液中c(H+)和温度随着加入醋酸体积的变化曲线如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.a~b段,醋酸电离过程为放热过程
B.c~d段,c(H+)增加,醋酸电离程度增大
C.c点时,加入等体积等浓度的NaOH溶液,则c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.d点时,c(H+)>c(CH3COOH)
解析:a~b段,醋酸电离过程为吸热过程,电解质溶于水,扩散过程(电离)吸热,水合过程(形成水合离子)放热,A错误;c~d段,醋酸浓度增大,c(H+)增加,醋酸电离程度减小,B错误;c点时,加入等体积等浓度的NaOH溶液,根据物料守恒,有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),C正确;醋酸是弱酸,电离是微弱的,在溶液中主要以分子的形式存在,故d点时,c(H+)
7.(2018·福州模拟)已知pOH=-lg c(OH-)。T ℃时,往50 mL 0.1 mol·L-1 MOH溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,溶液pH、pOH随滴入盐酸体积的变化如图所示,以下说法正确的是( )
A.a=12
B.盐酸与MOH溶液恰好中和时溶液pH=6.5
C.滴入盐酸体积达26.0 mL时,溶液中微粒浓度c(Cl-)>c(H+)>c(M+)>c(MOH)>c(OH-)
D.T ℃时,MOH的Kb>1.0×10-3
解析:KW=c(H+)·c(OH-),则-lg KW=pH+pOH,加入盐酸体积为25.0 mL时,pH=pOH=6.5,则KW=10-13,加入盐酸体积为0时,pOH=2,则pH=11,A项错误;盐酸与MOH溶液恰好中和时,消耗盐酸体积为50 mL,根据图像可知此时溶液pH>6.5,B项错误;滴入盐酸体积达26.0 mL时,得到物质的量之比为12∶13的MOH和MCl的混合溶液,溶液呈酸性,说明M+的水解程度大于MOH的电离程度,但电离和水解都是微弱的,故溶液中微粒浓度关系为c(Cl-)>c(M+)>c(MOH)>c(H+)>c(OH-),C项错误;T ℃时,0.1 mol·L-1 MOH的pOH=2,c(OH-)=0.01 mol·L-1,则MOH的Kb==>1.0×10-3,D项正确。
答案:D
8.与化学平衡类似,电离平衡的平衡常数,叫做电离常数(用K表示)。下表是某温度下几种常见弱酸的电离平衡常数:
酸
电离方程式
电离平衡常数K
CH3COOH
CH3COOH??CH3COO-+H+
1.96×10-5
HClO
HClO??ClO-+H+
3.0×10-8
H2CO3
H2CO3??H++HCO
HCO??H++CO
K1=4.4×10-7
K2=5.6×10-11
H3PO4
H3PO4??H++H2PO
K1=7.1×10-3
H2PO??H++HPO
K2=6.3×10-8
HPO??H++PO
K3=4.2×10-13
回答下列问题:
(1)若把CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO、H3PO4、H2PO、HPO都看作是酸,则它们酸性最强的是____________(填化学式,下同),最弱的是____________。
(2)向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳,发生的离子方程式为__________________,
1.2 mol·L-1的NaClO溶液pH=________(已知:lg 2=0.3)。
(3)该温度下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中的c(H+)=________ mol·L-1。
答案:(1)H3PO4 HPO
(2)CO2+ClO-+H2O===HClO+HCO 10.8
(3)1.4×10-3
9.(2018·盘锦模拟)在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。
(1)一定温度下,向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固体,则溶液中________(填“增大”“不变”或“减小”);写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式________________________________________。
(2)土壤的pH一般在4~9。土壤中Na2CO3含量较高时,pH可高达10.5,试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因:__________________________________。
加入石膏(CaSO4·2H2O)可以使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为______________。
(3)常温下在20 mL0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种粒子(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
①在同一溶液中,H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存;
②当pH=7时,溶液中含碳元素的主要粒子为________________,溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为______________________________________________;
③已知在25 ℃时,CO水解反应的平衡常数即水解常数Kh==2.0×10-4 mol·L-1,当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,溶液的pH=________。
解析:(1)K=,K仅受温度影响。由电荷守恒得
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)。
(2)土壤呈碱性,是因CO水解显碱性所致。利用沉淀的转化与生成规律,CaSO4转化为更难溶的物质CaCO3:
Na2CO3+CaSO4·2H2O===CaCO3+Na2SO4+2H2O。
(3)通过观察图像求解①②问。③中c(OH-)=1.0×10-4 mol·L-1,则c(H+)=1.0×10-10 mol·L-1,pH=10。
答案:(1)不变 c(CH3COO-)+c(OH-)===c(H+)+c(Na+)
(2)CO+H2O??HCO+OH-
Na2CO3+CaSO4·2H2O===CaCO3+Na2SO4+2H2O
(3)①不能 ②HCO、H2CO3 c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)=c(OH-) ③10
10.(2018·丹阳模拟)CuSO4溶液与K2C2O4溶液混合反应,产物之一是只含一种阴离子的蓝色钾盐水合物。通过下述实验确定该晶体的组成。
步骤a:称取0. 672 0 g样品,放入锥形瓶,加入适量2 mol·L-1稀硫酸,微热使样品溶解。再加入30 mL水加热,用0.200 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗8.00 mL。
步骤b:接着将溶液充分加热,使淡紫红色消失,溶液最终呈现蓝色。冷却后,调节pH并加入过量的KI固体,溶液变为棕色并产生白色沉淀CuI。用0.250 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗8.00 mL。
已知涉及的部分离子方程式为
步骤a:2MnO+5C2O+16H+===2Mn2++8H2O+10CO2↑
步骤b:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2
I2+2S2O===2I-+S4O
(1)已知室温下CuI的Ksp=1.27×10-12,欲使溶液中c(Cu+)≤1.0×10-6 mol·L-1,应保持溶液中c(I-)≥________ mol·L-1。
(2)MnO在酸性条件下,加热能分解为O2,同时生成Mn2+。该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若无该操作,则测定的Cu2+的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)步骤b以淀粉溶液为指示剂,则滴定终点观察到的现象为_____________________。
(4)通过计算可确定样品晶体的组成为_____________________________。
解析:(1)CuI的Ksp=1.27×10-12=c(Cu+)×c(I-),c(I-)==1.27×10-12÷c(Cu+),由于溶液中c(Cu+)≤1.0×10-6 mol·L-1,则c(I-)≥1.27×10-6 mol·L-1。
(2)Mn的化合价由+7降低到+2,降低了5价;生成氧气,氧元素的化合价由-2升高到0,升高了4价,可配平方程式为4MnO+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O。若不加热除去高锰酸根离子,高锰酸根离子能够氧化碘离子,使得碘单质的物质的量增加,测定铜离子含量偏高。
(3)根据反应I2+2S2O===2I-+S4O,当反应结束时,溶液的蓝色消失变成无色溶液,所以滴定终点是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色。
(4)根据反应2MnO+5C2O+16H+===2Mn2++8H2O+10CO2↑、2Cu2++4I-===2CuI↓+I2、I2+2S2O===2I-+S4O
可得关系式:
2MnO ~ 5C2O 2S2O ~ I2 ~ 2Cu2+
2 5 2 2
n(C2O) n(Cu2+)
n(C2O)=4×10-3 mol、n(Cu2+)=2×10-3mol,根据电荷守恒原理:n(K+)=4×10-3mol,
根据质量守恒原理m(H2O)=0.672 0-39×4×10-3-64×2×10-3-88×4×10-3=0.036(g),n(H2O)=2×10-3mol,n(K+)∶n(Cu2+)∶n(C2O)∶n(H2O)=2∶1∶2∶1,
化学式为K2Cu(C2O4)2·H2O。
答案:(1)1.27×10-6
(2)4MnO+12H+4Mn2++5O2↑+6H2O 偏高
(3)溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色
(4)K2Cu(C2O4)2·H2O
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