新教材適用2024-2025學年高中化學第3章水溶液中的離子反應與平衡章末素能提升學案新人教版選擇性必修1

章末素能提升專題1滴定原理的遷移與應用在酸堿中和滴定原理的基礎上，讓學生接觸到氧化還原滴定、沉淀滴定等其他滴定方式，以信息題形式出現(xiàn)。1．氧化還原滴定法(1)原理：以氧化劑或還原劑為滴定劑，干脆滴定一些具有還原性或氧化性的物質。(2)實例①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液原理：2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋＋5H2C2O4=10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O指示劑：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外選擇指示劑，當?shù)稳胱罱K一滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好由無色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內不褪去，說明達到滴定終點。②Na2S2O3溶液滴定碘液原理：2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI指示劑：用淀粉作指示劑，當?shù)稳胱罱K一滴Na2S2O3溶液后，溶液的藍色褪去，且半分鐘內不復原原色，說明達到滴定終點。2．雙指示劑滴定法雙指示劑法是用鹽酸標準溶液滴定混合堿時，有兩個差別較大的化學計量點，利用兩種指示劑在不同的化學計量點的顏色改變，分別指示兩個滴定終點的測定方法。例如，用雙指示劑法測定NaOH和Na2CO3混合物中各組分的含量時，先以酚酞為指示劑，用HCl標準溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)闊o色，這時溶液中NaOH完全被中和，碳酸鈉被中和為NaHCO3，其反應為NaOH＋HCl=NaCl＋H2O、Na2CO3＋HCl=NaCl＋NaHCO3，再加入甲基橙指示劑，接著用鹽酸標準溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?，表示溶液中的NaHCO3完全被中和，其反應為NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O。依據(jù)到達各滴定終點時鹽酸標準溶液的用量，計算氫氧化鈉和碳酸鈉的含量。留意事項：①試樣不宜在空氣中放置過久，以免汲取空氣中的CO2而影響分析結果。②以酚酞為指示劑進行滴定時，滴定速度不要過快，應不斷輕輕搖動，以防止局部酸度過大，使碳酸鈉干脆成為CO2而逸出，造成碳酸鈉的分析結果偏低。3．沉淀滴定法(利用生成沉淀的反應)應用最多的是銀量法，即利用Ag＋與鹵素離子的反應來測定Cl－、Br－、I－和Ag＋。滴定試驗的留意事項：(1)在回答滴定終點的顏色改變時，要強調在半分鐘內溶液顏色不褪去(或不復原原色)。(2)在進行相關計算時，要留意取出的樣品溶液體積與原樣品所配制溶液體積之間的關系。專題2水溶液中的離子反應圖像1.三種常見圖像：(1)強、弱電解質溶液加水稀釋的改變曲線。(2)酸、堿中和滴定曲線。①思路分析：②巧抓“四點”，突破“粒子”濃度關系：a．抓反應“一半”點，推斷是什么溶質的等量混合。b．抓“恰好”反應點，生成什么溶質，溶液呈什么性，是什么因素造成的。c．抓溶液“中性”點，生成什么溶質，哪種反應物過量或不足。d．抓反應“過量”點，溶質是什么，推斷誰多、誰少還是等量。(3)溶解平衡曲線。2．對數(shù)圖像的解決方法：(1)破解對數(shù)圖像的數(shù)據(jù)。①運算法則：lgab＝lga＋lgb、lgeq\f(a,b)＝lga－lgb、lg1＝0，若K＝ceq\o\al(m,1)·ceq\o\al(n,2)(K只與溫度有關)，得lgK＝mlgc1＋nlgc2。②運算突破點：如lgeq\f(c(A),c(B))＝0的點有c(A)＝c(B)；lgc(D)＝0的點有c(D)＝1mol·L－1。③巧用pH與電離平衡常數(shù)相互運算：pH＝－lgc(H＋)中的c(H＋)可用含電離平衡常數(shù)的表達式換算。(2)破解對數(shù)圖像的規(guī)律。①選點：兩線的交點、零點等。②借助圖中曲線：用物料守恒或電荷守恒解答。1．(2024·江蘇卷)一種捕集煙氣中CO2的過程如圖所示。室溫下以0.1mol·-1KOH溶液汲取CO2，若通入CO2所引起的溶液體積改變和H2O揮發(fā)可忽視，溶液中含碳物種的濃度c總＝c(H2CO3)＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(COeq\o\al(2－,3))。H2CO3電離常數(shù)分別為Ka1＝4.4×10－7、Ka2＝4.4×10－11。下列說法正確的是(C)A．KOH汲取CO2所得到的溶液中：c(H2CO3)>c(HCOeq\o\al(－,3))B．KOH完全轉化為K2CO3時，溶液中：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(H2CO3)C．KOH溶液汲取CO2，c總＝0.1mol·L－1溶液中：c(H2CO3)>c(COeq\o\al(2－,3))D．如圖所示的“汲取”“轉化”過程中，溶液的溫度下降解析：A項，KOH汲取CO2所得到的溶液，若為K2CO3溶液，則COeq\o\al(2－,3)主要發(fā)生第一步水解，溶液中：c(H2CO3)<c(HCOeq\o\al(－,3))，若為KHCO3溶液，則HCOeq\o\al(－,3)發(fā)生水解的程度很小，溶液中：c(H2CO3)<c(HCOeq\o\al(－,3))，A不正確；B項，KOH完全轉化為K2CO3時，依據(jù)電荷守恒，溶液中：c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋2c(COeq\o\al(2－,3))，依據(jù)物料守恒，溶液中：c(K＋)＝2[c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(H2CO3)]，則c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋2c(H2CO3)，B不正確；C項，KOH溶液汲取CO2，c(KOH)＝0.1mol·L－1，c總＝0.1mol·L－1，則溶液為KHCO3溶液，Kh2＝eq\f(Kw,Ka1)＝eq\f(1×10－14,4.4×10－7)≈2.3×10－8>Ka2＝4.4×10－11，表明HCOeq\o\al(－,3)以水解為主，所以溶液中：c(H2CO3)>c(COeq\o\al(2－,3))，C正確；D項，如圖所示的“汲取”“轉化”過程中，發(fā)生反應為CO2＋2KOH=K2CO3＋H2O、K2CO3＋CaO＋H2O=CaCO3↓＋2KOH(若生成KHCO3或K2CO3與KHCO3的混合物，則原理相同)，二式相加得：CO2＋CaO=CaCO3↓，該反應放熱，溶液的溫度上升，D不正確。2．(2024·浙江1月選考)某同學在兩個相同的特制容器中分別加入20mL0.4mol·L－1Na2CO3溶液和40mL0.2mol·L－1NaHCO3溶液，再分別用0.4mol·L－1鹽酸滴定，利用pH計和壓力傳感器檢測，得到如下曲線：下列說法正確的是(C)A．圖中甲、丁線表示向NaHCO3溶液中滴加鹽酸，乙、丙線表示向Na2CO3溶液中滴加鹽酸B．當?shù)渭欲}酸的體積為V1mL時(a點、b點)，所發(fā)生的反應用離子方程式表示為：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2OC．依據(jù)pH－V(HCl)圖，滴定分析時，c點可用酚酞、d點可用甲基橙作指示劑指示滴定終點D．Na2CO3和NaHCO3溶液中均滿意：c(H2CO3)－c(COeq\o\al(2－,3))＝c(OH－)－c(H＋)解析：因為COeq\o\al(2－,3)比HCOeq\o\al(－,3)的水解程度大，且Na2CO3溶液濃度比NaHCO3溶液大，故Na2CO3溶液的初始pH較大，甲線表示向Na2CO3溶液中滴加鹽酸，向Na2CO3溶液中滴加鹽酸時，COeq\o\al(2－,3)→HCOeq\o\al(－,3)→H2CO3→CO2，起先加入鹽酸時沒有CO2產(chǎn)生，故丁線表示向Na2CO3溶液中滴加鹽酸，A項錯誤；從圖像可以看出，b點尚未放出CO2，此時反應的離子方程式是HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2CO3，B項錯誤；圖像顯示c點pH在8～10，則可以用酚酞作指示劑，d點pH在3～4，則可以用甲基橙作指示劑，C項正確；依據(jù)質子守恒，Na2CO3溶液中c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋2c(H2CO3)，D項錯誤。3．(2024·遼寧省選擇性考試)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人體必需氨基酸之一。在25℃時，NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH、NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－和NH2CH2COO－的分布分數(shù)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(如δ(A2－)＝\f(c(A2－),c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－))))與溶液pH關系如圖。下列說法錯誤的是(D)A．甘氨酸具有兩性B．曲線c代表NH2CH2COO－C．NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－＋H2ONHeq\o\al(＋,3)CH2COOH＋OH－的平衡常數(shù)K＝10－11.65D．c2(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)<c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)·c(NH2CH2COO－)解析：NH2CH2COOH中存在—NH2和—COOH，所以溶液既有酸性又有堿性，故A正確；氨基具有堿性，在酸性較強時會結合氫離子，羧基具有酸性，在堿性較強時與氫氧根離子反應，故曲線a表示NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH的分布分數(shù)隨溶液pH的改變，曲線b表示NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－的分布分數(shù)隨溶液pH的改變，曲線c表示NH2CH2COO－的分布分數(shù)隨溶液pH的改變，故B正確；NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－＋H2ONHeq\o\al(＋,3)CH2COOH＋OH－的平衡常數(shù)K＝eq\f(c(NH\o\al(＋,3)CH2COOH)·c(OH－),c(NH\o\al(＋,3)CH2COO－))，25℃時，依據(jù)a，b曲線交點坐標(2.35,0.50)可知，pH＝2.35時，c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)＝c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)，則K＝c(OH－)＝eq\f(Kw,c(H＋))＝10－11.65，故C正確；由C項分析可知，eq\f(c(NH\o\al(＋,3)CH2COOH),c(NH\o\al(＋,3)CH2COO－))＝eq\f(10－11.65,c(OH－))，依據(jù)b，c曲線交點坐標(9.78,0.50)分析可得電離平衡NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－NH2CH2COO－＋H＋的電離常數(shù)為K1＝10－9.78，eq\f(c(NH2CH2COO－),c(NH\o\al(＋,3)CH2COO－))＝eq\f(K1,c(H＋))＝eq\f(10－9.78,c(H＋))，則eq\f(c(NH\o\al(＋,3)CH2COOH),c(NH\o\al(＋,3)CH2COO－))×eq\f(c(NH2CH2COO－),c(NH\o\al(＋,3)CH2COO－))＝eq\f(10－11.65,c(OH－))×eq\f(10－9.78,c(H＋))<1，即c2(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)>c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)·c(NH2CH2COO－)，故D錯誤。4．(2024·湖北省選擇性考試)下圖是亞砷酸As(OH)3和酒石酸(H2T，lgKa1＝－3.04，lgKa2＝－4.37)混合體系中部分物種的c－pH圖(濃度：總As為5.0×10－4mol·L－1，總T為1.0×10－3mol·L－1)。下列說法錯誤的是(D)A．As(OH)3的lgKa1為－9.1B．[As(OH)2T]－的酸性比As(OH)3的強C．pH＝3.1時，As(OH)3的濃度比[As(OH)2T]－的高D．pH＝7.0時，溶液中濃度最高的物種為As(OH)3解析：由圖分析，左側縱坐標濃度的數(shù)量級為10－3mol·L－1，右坐標濃度的數(shù)量級為10－6mol·L－1，橫坐標為pH，隨著pH的增大，c{[As(OH)2T]－}先變大，然后再減小，同時c{[AsO(OH)T]2－}變大，兩者濃度均為右坐標，說明改變的程度很小，當pH＝4.6時，c{[AsO(OH)T]2－}＝c{[As(OH)2T]－}，Ka＝10－4.6。pH接著增大，則c[As(OH)3]減小，同時c{[As(OH)2O]－}增大，當pH＝9.1時，c{[As(OH)2O]－}＝c[As(OH)3]，Ka1＝c(H＋)＝10－9.1，二者用左坐標表示，濃度比較大，說明改變的幅度比較大，但混合溶液中存在著酒石酸，電離常數(shù)遠大于亞砷酸，且總T濃度也大于總As。A項，As(OH)3[As(OH)2O]－＋H＋，Ka1＝eq\f(c{[As(OH)2O]－}×c(H＋),c[As(OH)3])，當pH＝9.1時，c{[As(OH)2O]－}＝c[As(OH)3]，Ka1＝c(H＋)＝10－9.1，lgKa1為－9.1，A正確；B項，[As(OH)2T]－[AsO(OH)T]2－＋H＋，Ka＝eq\f(c{[AsO(OH)T]2－}×c(H＋),c{[As(OH)2T]－})，當pH＝4.6時，c{[AsO(OH)T]2－}＝c{[As(OH)2T]－}，Ka＝10－4.6，而由A選項計算得As(OH)3的Ka1＝c(H＋)＝10－9.1，即Ka>Ka1，所以[As(OH)2T]－的酸性比As(OH)3的強，B正確；C項，由圖可知As(OH)3的濃度為左坐標，濃度的數(shù)量級為10－3mol·L－1，[As(OH)2T]－的濃度為右坐標，濃度的數(shù)量級為10－6mol·L－1，所以pH＝3.1時，As(OH)3的濃度比[As(OH)2T]－的高，C正確；D項，由已知條件，酒石酸(H2T，lgKa1＝－3.04，lgKa2＝－4.37)，As(OH)3的lgKa1為－9.1，即酒石酸的第一部電離常數(shù)遠大于亞砷酸的第一步電離常數(shù)，所以酒石酸的酸性遠強于As(OH)3，另外總As的濃度也小于總T的濃度，所以當pH＝7.0時，溶液中濃度最高的物種不是As(OH)3，D錯誤。5．(2024·山東卷)工業(yè)上以SrSO4(s)為原料生產(chǎn)SrCO3(s)，對其工藝條件進行探討?，F(xiàn)有含SrCO3(s)的0.1mol·L－1、1.0mol·L－1Na2CO3溶液，含SrSO4(s)的0.1mol·L－1、1.0mol·L－1Na2SO4溶液。在肯定pH范圍內，四種溶液中l(wèi)g[c(Sr2＋)/mol·L－1]隨pH的改變關系如圖所示。下列說法錯誤的是(D)A．反應SrSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)SrCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)的平衡常數(shù)K＝eq\f(Ksp(SrSO4),Ksp(SrCO3))B．a(chǎn)＝－6.5C．曲線④代表含SrCO3(s)的1.0mol·L－1溶液的改變曲線D．對含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始濃度均為1.0mol·L－1的混合溶液，pH≥7.7時才發(fā)生沉淀轉化解析：分析題給圖像，硫酸是強酸，溶液pH改變，溶液中硫酸根離子濃度幾乎不變，則含硫酸鍶固體的硫酸鈉溶液中鍶離子的濃度幾乎不變，pH相同時，溶液中硫酸根離子越大，鍶離子濃度越小，所以曲線①代表含硫酸鍶固體的0.1mol·L－1硫酸鈉溶液的改變曲線，曲線②代表含硫酸鍶固體的1mol·L－1硫酸鈉溶液的改變曲線；碳酸是弱酸，溶液pH減小，溶液中碳酸根離子濃度越小，鍶離子濃度越大，pH相同時，1mol·L－1碳酸鈉溶液中碳酸根離子濃度大于0.1mol·L－1碳酸鈉溶液，則曲線③表示含碳酸鍶固體的0.1mol·L－1碳酸鈉溶液的改變曲線，曲線④表示含碳酸鍶固體的1mol·L－1碳酸鈉溶液的改變曲線。A項，反應SrSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)SrCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c(SO\o\al(2－,4)),c(CO\o\al(2－,3)))＝eq\f(c(SO\o\al(2－,4))c(Sr2＋),c(CO\o\al(2－,3))c(Sr2＋))＝eq\f(Ksp(SrSO4),Ksp(SrCO3))，故A正確；B項，曲線①代表含硫酸鍶固體的0.1mol·L－1硫酸鈉溶液的改變曲線，則硫酸鍶的溶度積Ksp(SrSO4)＝10－5.5×0.1＝10－6.5，溫度不變，溶度積不變，則溶液pH為7.7時，鍶離子的濃度為eq\f(10－6.5,1mol·L－1)＝10－6.5，則a為－6.5；C項，曲線④表示含碳酸鍶固體的1mol·L－1碳酸鈉溶液的改變曲線，故C正確；D項，硫酸是強酸，溶液pH改變，溶液中硫酸根離子濃度幾乎不變，則含硫酸鍶固體的硫酸鈉溶液中鍶離子的濃度幾乎不變，所以硫酸鍶的生成與溶液pH無關，故D錯誤。6．(2024·海南省選擇性考試改編)某元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應為：M(OH)2(s)M2＋(aq)＋2OH－(aq)，M(OH)2(s)＋2OH－(aq)M(OH)eq\o\al(2－,4)(aq)，25℃，－lgc與pH的關系如圖所示，c為M2＋或M(OH)eq\o\al(2－,4)濃度的值。下列說法錯誤的是(D)A．曲線①代表－lgc(M2＋)與pH的關系B．M(OH)2的Ksp約為1×10－17C．向c(M2＋)＝0.1mol·L－1的溶液中加入NaOH溶液至pH＝9.0，體系中元素M主要以M(OH)2(s)存在D．向c[M(OH)eq\o\al(2－,4)]＝0.1mol·L－1的溶液中加入等體積0.4mol·L－1的HCl后，體系中元素M主要以M2＋存在解析：由題干信息，M(OH)2(s)M2＋(aq)＋2OH－(aq)，M(OH)2(s)＋2OH－(aq)M(OH)eq\o\al(2－,4)(aq)，隨著pH增大，c(OH－)增大，則c(M2＋)減小，c[M(OH)eq\o\al(2－,4)]增大，即－lgc(M2＋)增大，－lgc[M(OH)eq\o\al(2－,4)]減小，因此曲線①代表－lgc(M2＋)與pH的關系，曲線②代表－lgc[M(OH)eq\o\al(2－,4)]與pH的關系。A項，曲線①代表－lgc(M2＋)與pH的關系，A正確；B項，由圖像，pH＝7.0時，－lgc(M2＋)＝3.0，則M(OH)2的Ksp＝c(M2＋)·c2(OH－)＝1×10－17，B正確；C項，向c(M2＋)＝0.1mol·L－1的溶液中加入NaOH溶液至pH＝9.0，依據(jù)圖像，pH＝9.0時，c(M2＋)、c[M(OH)eq\o\al(2－,4)]均微小，則體系中元素M主要以M(OH)2(s)存在，C正確；D項，c[M(OH)eq\o\al(2－,4)]＝0.1mol·L－1的溶液中，由于溶解平衡是少量的，因此加入等體積的0.4mol·L－1的HCl后，體系中元素M仍主要以M(OH)eq\o\al(2－,4)存在，D錯誤。7．(2024·湖南選擇性考試)室溫時，用0.100mol·L－1的標準AgNO3溶液滴定15.00mL濃度相等的Cl－、Br－和I－混合溶液，通過電位滴定法獲得l