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        離子濃度比較搞清溶質(zhì)是關(guān)鍵

        2017-04-06 21:54:26謝曙初
        中學(xué)生理科應(yīng)試 2017年1期
        關(guān)鍵詞:溶質(zhì)電荷選項(xiàng)

        謝曙初

        浙江省從2014級(jí)入學(xué)的學(xué)生開(kāi)始實(shí)行新的高校招生制度,采用“7選3”模式進(jìn)行考試.學(xué)考和選考考查的范圍和要求都不相同,學(xué)考70分部分試題考查的范圍是必修課程,包括化學(xué)1、化學(xué)2和化學(xué)反應(yīng)原理中的少部分內(nèi)容.選考30分部分試題考查的是選修內(nèi)容,包括化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ).這也導(dǎo)致了新老高考試題在問(wèn)題設(shè)計(jì)中略有不同.例如選擇題中考查電解質(zhì)溶液,老高考中可以考查平衡常數(shù)及其計(jì)算,但平衡常數(shù)在新高考中不是學(xué)考要求,所以該題在問(wèn)題設(shè)計(jì)時(shí)只能考查離子濃度大小比較、離子濃度之間的關(guān)系等等.雖然難度上下降了很多,但依然是考查的熱點(diǎn),也是考生的難點(diǎn).本文將通過(guò)新老高考下的試題的對(duì)比分析,給出解答該類試題的一般方法和思路.

        (2016年浙江高考理綜第12題)苯甲酸鈉(COONa,縮寫為NaA)可用作飲料的防腐劑.研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力顯著高于A-.已知250C時(shí),HA的Ka=6.25×10-5,H2CO3的Ka1=4.17×10-7,Ka2=4.90×10-11.在生產(chǎn)碳酸飲料的過(guò)程中,除了添加NaA外,還需加壓充入CO2氣體.下列說(shuō)法正確的是(溫度為25℃,不考慮飲料中其他成分)().

        A.相比于未充CO2的飲料,碳酸飲料的抑菌能力較低

        B.提高CO2充氣壓力,飲料中c(A-)不變

        C.當(dāng)pH為5.0時(shí),飲料中c(HA)c(A-)=0.16

        D.碳酸飲料中各種粒子的濃度關(guān)系為:c(H+)=c(HCO-3)+c(CO2-3)+c(OH-)-c(HA)

        試題中考查的知識(shí)有:酸的電離常數(shù)的表示方法,根據(jù)酸的電離常數(shù)的大小判斷酸性強(qiáng)弱,壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響,電解質(zhì)溶液中離子濃度之間的關(guān)系(電荷守恒和物料守恒),pH的概念等.

        (2016年4月浙江化學(xué)選考第23題)常溫下,向20.00 mL 0.1000 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入0.1000 mol·L-1的NaOH溶液,pH隨NaOH溶液體積的變化如圖1所示.下列說(shuō)法不正確的是().

        A.在反應(yīng)過(guò)程中,c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)

        B.pH=5時(shí),c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)

        C.pH=6時(shí),c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.1000 mol·L-1

        D.pH=7時(shí),消耗NaOH溶液的體積小于

        20.00 mL

        試題中考查的知識(shí)有:弱酸與強(qiáng)堿的反應(yīng),鹽類的水解,電解質(zhì)溶液中離子濃度之間的關(guān)系(電荷守恒和物料守恒),由pH值判斷溶液的酸堿性等.

        對(duì)比兩份試題,新高考下的試題考點(diǎn)明顯減少,重點(diǎn)考查電解質(zhì)溶液中離子濃度之間的關(guān)系(電荷守恒和物料守恒).筆者研究發(fā)現(xiàn),該類試題難就難在兩種物質(zhì)反應(yīng)后溶液中離子和弱電解質(zhì)溶質(zhì)是什么,濃度大小如何?

        上題中,選項(xiàng)A,反應(yīng)過(guò)程中,溶液里始終含有4種離子Na+、CH3COO-、H+、OH-.離子電荷守恒關(guān)系為c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-).選項(xiàng)B,pH=5時(shí),溶質(zhì)為CH3COONa和CH3COOH,顯酸性,依然含有4種離子Na+、

        CH3COO-、H+、OH-.結(jié)合離子的電荷守恒及酸性溶液即可判斷正確與否.選項(xiàng)C,溶質(zhì)為CH3COONa和CH3COOH,顯酸性,依然含有4種離子Na+、

        CH3COO-、H+、OH-.根據(jù)電荷守恒可知c(Na+)+c(H+)-c(OH-)=c(CH3COO-),而因?yàn)榇姿嶂屑託溲趸c溶液,不斷的稀釋,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)<0.1000 mol·L-1.選項(xiàng)D,pH=7時(shí),溶質(zhì)為CH3COONa和CH3COOH,可見(jiàn)醋酸沒(méi)有完全中和,消耗的NaOH溶液的體積小于20.00 mL.例1(2016浙江浙江省名校教育戰(zhàn)略協(xié)作共同體卷第23題)向10.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10mol·L-1的鹽酸,溶液的pH與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖2所示(假設(shè)無(wú)氣體逸出),下列有關(guān)敘述正確的是().

        A.M-N間一定存在c(Cl-)>c(NH+4)>c(OH-)>c(H+)

        B.M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鹽酸體積為10.0 mL

        C.pH=7溶液中有c(NH+4)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)

        D.P點(diǎn)處的溶液中存在:

        2c(NH+4)+2c(NH3·H2O)=c(Cl-)

        分析選項(xiàng)A,氨水中滴加鹽酸,溶液中存在的離子有Cl-、 NH+4、OH-、H+.電荷守恒:c(Cl-) +c(OH-)=c(NH+4)+c(H+),M-N間為堿性,溶質(zhì)是NH3·H2O 和NH4Cl.當(dāng)氨水大大過(guò)量時(shí),有可能存在c(OH-)>c(Cl-).選項(xiàng)B,M點(diǎn)為中性,溶質(zhì)是NH3·H2O 和NH4Cl,可知氨水沒(méi)有完全中和,鹽酸體積小于10.0mL .選項(xiàng)C,c(H+)=c(OH-),結(jié)合離子的電荷守恒,可知c(NH+4)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-).選項(xiàng)D,P處的溶質(zhì)是NH4Cl∶HCl=1∶1,離子為NH+4∶H+∶Cl-=1∶1∶2,考慮到銨根離子的水解,根據(jù)物料守恒可知2c(NH+4)+

        2c(NH3·H2O)=c(Cl-).

        例2(2016嘉興高三基礎(chǔ)測(cè)試卷第24題) 常溫下,向20.00 mL 0.1000 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液中逐滴加入0.2000 mol·L-1 NaOH時(shí),溶液的pH與所加NaOH溶液體積的關(guān)系如圖3所示(不考慮揮發(fā)).下列說(shuō)法正確的是().圖3

        A.點(diǎn)a所示溶液中:c(NH+4)>c(SO2-4)>

        c(OH-)>c(H+)

        B.點(diǎn)b所示溶液中:c(NH+4)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)

        C.點(diǎn)c所示溶液中:c(SO2-4)+c(H+)=

        c(NH3·H2O)+c(OH-)

        D.點(diǎn)d所示溶液中:c(SO2-4)>c(NH3·H2O)>c(NH+4)>c(OH-)

        分析選項(xiàng)A,點(diǎn)a處為(NH4)2SO4溶液,顯酸性,離子濃度大小關(guān)系為c(NH+4)>c(SO2-4)>c(H+)>c(OH-).選項(xiàng)B,點(diǎn)b處相當(dāng)于1份(NH4)2SO4 與不到1份NaOH反應(yīng),離子的電荷守恒為2c(SO2-4)+c(OH-)=c(H+) +c(Na+)+c(NH+4),而c(H+)=c(OH-),所以2c(SO2-4)=c(Na+)+c(NH+4),點(diǎn)b處溶質(zhì)為(NH4)2SO4、NH3·H2O、Na 2SO4,SO2-4為1份,NH+4和NH3·H2O共2份,Na+小于1份,因此銨根離子的濃度大于鈉離子濃度.選項(xiàng)C,點(diǎn)c處1份(NH4)2SO4 與1份的NaOH反應(yīng),溶質(zhì)為NH+4∶NH3·H2O∶SO2-4∶Na+=1∶1∶1∶1.物料守恒為:c(NH3·H2O)+c(NH+4) =2c(Na+)=2c(SO2-4),電荷守恒為:c(NH+4)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO2-4)兩者結(jié)合即可知選項(xiàng)C正確.選項(xiàng)D,點(diǎn)d處1份(NH4)2SO4與2份NaOH反應(yīng),溶質(zhì)為NH3·H2O∶Na+∶SO2-4=2∶2∶1,很明顯c(NH3·H2O)>c(SO2-4),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

        例3室溫時(shí),向20 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,得到溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系如圖4所示(假設(shè)滴加過(guò)程中無(wú)氣體產(chǎn)生,且混合溶液的體積可看成混合前兩溶液的體積之和),下列說(shuō)法不正確的是().

        A.pH=7時(shí),溶液中c(Na+)>c(SO2-4)>c(NH+4)>c(OH-)=c(H+)

        B.當(dāng)V(NaOH)=20 mL時(shí),溶液中水的電離程度比純水大

        C.當(dāng)V(NaOH)=30 mL時(shí),溶液中c(SO2-4)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)

        D.滴加NaOH溶液從30 mL到40 mL,溶液中c(Na+)+c(SO2-4)=0.1 mol·L-1始終成立

        分析選項(xiàng)A,當(dāng)溶液為中性時(shí),是1份NH4HSO4與1份多一點(diǎn)的NaOH反應(yīng),溶液中SO2-41份, Na+1份多,NH3·H2O和NH+4共1份.選項(xiàng)A正確.選項(xiàng)B,V(NaOH)=20mL,即1份NH4HSO4與1份的NaOH反應(yīng),溶液中NH+41份,Na+ 1份,SO2-41份,銨根離子會(huì)發(fā)生水解,水的電離度比純水中大.選項(xiàng)C,V(NaOH)=30 mL,即2份NH4HSO4與3份NaOH反應(yīng),氫氧根離子先與氫離子反應(yīng),銨根離子反應(yīng)了一半,溶質(zhì)為NH+41份,NH3·H2O 1份,Na+3份,SO2-42份,因此有物料守恒:3\[c(NH3·H2O)+c(NH+4)\]=3c(SO2-4)=2c(Na+),電荷守恒:c(H+)+c(NH+4)+c(Na+)=2c(SO2-4)+c(OH-),綜合后得:12c(SO2-4)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-).選項(xiàng)D,硫酸根和鈉離子原來(lái)都是0.1 mol·L-1,因此混合后兩者之和肯定是0.1 mol·L-1.好比是0.1 mol·L-1的HCl與0.1 mol·L-1的HCl不管怎么混合c(H+)都是0.1 mol·L-1.

        由于學(xué)考范圍的限制,在學(xué)考70分部分,電解質(zhì)溶液考查方式只能是弱酸和強(qiáng)堿反應(yīng),強(qiáng)酸和弱堿反應(yīng).考點(diǎn)有溶液的酸堿性與溶液中c(H+)、c(OH-)的關(guān)系,pH的概念,pH與溶液酸堿性的關(guān)系,鹽類的水解原理,常見(jiàn)鹽溶液的酸堿性的判斷,鹽類水解的簡(jiǎn)單應(yīng)用,離子的電荷守恒,物料守恒等.解決此類問(wèn)題,首先是要知道反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的情況,最好是以離子和弱電解質(zhì)分子的形式表示出來(lái),并且知道它們的比例關(guān)系,再利用離子的電荷守恒及物料守恒就能得出各離子或弱電解質(zhì)分子濃度間的關(guān)系.

        (收稿日期:2016-10-12)

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