酸式鹽種類眾多,覆蓋面廣,呈現(xiàn)形式多樣,常見于生產(chǎn)生活中,涉及的應(yīng)用知識比較豐富。中學(xué)僅僅遇到了NaHCO3、NaHS、NH4 H2PO4等為數(shù)不多的幾種,都是高考常見素材。命題多立足于鹽的性質(zhì)但又不局限于性質(zhì)。
一、酸式鹽溶液的組成探究
化學(xué)有一個重要的任務(wù)就是研究物質(zhì)的組成。高考題若以酸式鹽溶液為例,往往考查其宏觀組成與微粒濃度關(guān)系,大多數(shù)比較抽象。這些理論聯(lián)系實(shí)際的問題,不僅可以展示相關(guān)知識價值,還便于考查考生對相關(guān)理論、技能等知識的熟練程度。
例1 常溫下將NaOH溶液添加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖1所示。下列敘述錯誤的是(
)。
二,酸式鹽的生成規(guī)律
實(shí)驗(yàn)題是高考化學(xué)一大亮點(diǎn),近幾年越來越靈活,尤其是物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn),涉及反應(yīng)原理、試劑選擇、條件控制、分離提純、實(shí)驗(yàn)評價等諸多方面,綜合性較強(qiáng)。酸式鹽在題中既可作反應(yīng)物也可作生成物,許多化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過一系列限制性操作都能實(shí)現(xiàn)。如果只關(guān)注酸式鹽的生成,不考慮分離提純,相對而言難度有所下調(diào),只要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康木蛪蛄恕?/p>
例2 下列實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到目的的是(
)。
解析:這道題從頭到尾沒提酸式鹽,但是A、D兩選項對應(yīng)變化都生成酸式鹽。氯氣通人碳酸鈉溶液中,首先產(chǎn)生NaCI、NaCIO和NaHCO3,繼續(xù)通人足量氯氣,才會生成次氯酸,并且得到酸與鹽共存的混合溶液,并不是較高濃度的次氯酸溶液。同理,向飽和亞硫酸鈉溶液中滴加濃硫酸,先獲得NaHSO3和Na2 SO4,濃硫酸足夠多才得到H2 SO3,才逸出SO2氣體。
答案:A
三,酸式鹽的化學(xué)性質(zhì)
在高考題中,對酸式鹽的考查往往涉及溶液的酸堿性。多元弱酸在水中存在多步電離,且電離程度不同。若為中強(qiáng)酸,第一步有可能完全電離。像NaHSO4溶液,其酸根離子只電離且電離程度很大(Ka=1×10-2),可表現(xiàn)出強(qiáng)酸性。像NaHCO3溶液,因酸根離子既電離又水解,酸堿性取決于兩種變化的相對強(qiáng)弱。酸式鹽溶液還可使電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡、電化學(xué)基礎(chǔ)甚至是實(shí)驗(yàn)技能等相關(guān)知識之間環(huán)環(huán)相扣,考查考生的邏輯思維能力、分析推理能力與科學(xué)探究體驗(yàn)。
例3 以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:
注:SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)向“過濾工”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH____(填“增大”“不變”或“減小”)。
(2)“電解Ⅱ”是電解Na2 CO3溶液,原理如圖2所示。陽極的電極反應(yīng)式為
。
解析:根據(jù)流程圖及文字信息可知,堿溶鋁土礦時,氧化鋁、二氧化硅都與NaOH溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉、偏鋁酸鈉,過濾工就是將鋁硅酸鈉、Fe2O3等不溶物質(zhì)分離除去。濾液工的溶質(zhì)主要是偏鋁酸鈉,可與NaHCO3溶液反應(yīng),其離子方程式為HCO;+A1O2-+H2O==CO2-+AI( OH)3↓。隨反應(yīng)的進(jìn)行,溶液中C(A102)越來越小,堿性變?nèi)?,pH逐漸減小。在圖示裝置中電解Na2 CO3溶液時,CO2-并沒有得失電子。陽極室發(fā)生氧化反應(yīng)生成了O2和H+,H+遇CO2-結(jié)合成HCO2,即陽極的電極反應(yīng)式為4CO2- +2H2O- 4e -4HCO3 +O2↑。
答案:(1)減小
(2) 4CO2- +2H2O- 4e==4HCO3+O2↑
四,基礎(chǔ)知識應(yīng)用
酸式鹽知識源于教材又可兼顧基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性,在高考題中用來創(chuàng)設(shè)情境,主要考查溶液中的電離平衡、水解平衡等原理及其相互關(guān)系的應(yīng)用,偶爾也會考查溶解性、熱穩(wěn)定性、概念與用途等科學(xué)常識。
例4 根據(jù)已學(xué)化學(xué)知識,判斷下述說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
①在給定條件下,下述物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化均圖3所示實(shí)驗(yàn)可證明元素的非金屬性:CI>C> Si(
)
解析:①實(shí)驗(yàn)證明,NaHCO3加熱(270℃)分解生成Na2 CO3,熱穩(wěn)定性不如Na2 CO3。
②多數(shù)碳酸鹽的溶解度比碳酸氫鹽的小,比如碳酸鈣難溶,碳酸氫鈣可溶,但是碳酸鈉的溶解度卻比碳酸氫鈉的大。
③混合后,溶液中產(chǎn)生氣泡(CO2)可證明酸性:H2C2 O4>H2CO3。即一定存在H2 C2 O4第一步電離得到的H+與HCO3反應(yīng)生成H2CO3。至于HC2 O4能不能與HCO3反應(yīng),題設(shè)信息不足。
④HCO3在水溶液中既電離又水解,導(dǎo)致含碳微粒還有H2CO3、CO2-,溶液中三種粒子濃度之和才為0.1 mol . L-1,HCO3和CO2-離子數(shù)之和少于0.1NA。
⑤向硫化鈉溶液中通人SO2,首先發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)硫。隨著SO2的增加,生成物中才出現(xiàn)Na2SO3,繼續(xù)通人SO2最終得到NaHSO3。
⑥NaHCO3溶液用來除雜(HCI)。根據(jù)元素周期律判斷非金屬性強(qiáng)弱時,常用非金屬元素最高價含氧酸的酸性強(qiáng)弱作依據(jù),而不能用氫化物的酸性強(qiáng)弱與最高價含氧酸對比作結(jié)論。
答案:①√
②×
③√
④×
⑤√
⑥×
例5 運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識,完成下述問題。
(1)次磷酸(H3PO2)是一元中強(qiáng)酸。
高考承擔(dān)立德樹人、服務(wù)選才大任,是選拔性考試,是通過解題來評定考生的思想觀、科學(xué)觀、學(xué)業(yè)水平。高考題創(chuàng)設(shè)的問題情境、蘊(yùn)含的學(xué)科思想、體現(xiàn)的應(yīng)試技能等都是高價值資源,取舍有度,將提高備考針對性。酸式鹽畢竟是生產(chǎn)生活中經(jīng)常遇到的一類物質(zhì),適用于情境素材,達(dá)成對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化的證實(shí)或證偽,達(dá)成對考生在日?;顒?、問題解決、適應(yīng)挑戰(zhàn)等方面所形成的創(chuàng)新意識、行為表現(xiàn)和實(shí)踐能力的科學(xué)評定。步人備考沖刺階段,若能有意關(guān)注酸式鹽,進(jìn)一步熟悉其性質(zhì)與變化,用扎實(shí)的基本功應(yīng)對靈活多變的“水溶液中的離子平衡”的考查,綽綽有余。考生突破了酸式鹽,征戰(zhàn)高考就會多一份必勝信心。
(責(zé)任編輯 謝啟剛)