高2022届高2019级高二化学选修4学案第三章本章知识体系构建与核心素养提升

本章知识体系构建与核心素养提升

在学习化学平衡的基础上，本章系统地学习研究了弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶电解质的溶解平衡。通过分析推理等方法认识三大平衡的本质特征，建立相关的思维模型，并能运用模型解释三大平衡的移动及其应用。围绕弱电解质的判断、盐类水解的判断、难溶电解质溶解平衡的判断等问题，设计实验进行科学探究。由此可见，本章的学习，对促进“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学核心素养的发展具有重要的价值。

例1 (2019·全国卷Ⅰ，11)NaOH 溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H 2A 的K a1＝1.1×10－

3，K a2＝3.9×10－6)溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b 点为反应终点。下列叙述错误的是( )

A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关

B.Na ＋与A 2－的导电能力之和大于HA －

的

C.b 点的混合溶液pH ＝7

D.c 点的混合溶液中，c (Na ＋)＞c (K ＋)＞c (OH －)

【参考答案】:C

【试题解析】: 滴定至终点时发生反应：2NaOH ＋2KHA ＝K 2A ＋Na 2A ＋2H 2O 。溶液导电能力与溶液中离子浓度和种类有关，离子浓度越大、所带电荷越多，其导电能力越强，A 项正确；图像中纵轴表示“相对导电能力”，随着NaOH 溶液的滴加，溶液中c (K ＋)、c (HA －)逐渐减小，而Na ＋、A 2－的物质的量逐渐增大，由题图可知，溶液的相对导电能力逐渐增强，说明Na ＋与A 2－的导电能力之和大于HA －的，B 项正确；本实验默认在常温下进行，滴定终点时，溶液中的溶质为邻苯二甲酸钠和邻苯二甲酸钾，由于邻苯二甲酸是弱酸，所以溶液呈碱性，pH ＞7，C 项错误；滴定终点时，c (K ＋)＝c (Na ＋)，a 点到b 点加入NaOH 溶液的体积大于b 点到c 点的，故c 点时c (K ＋)＞c (OH －)，所以c (Na ＋)＞c (K ＋)＞c (OH －)，D 项正确。 例2 (2017·全国卷Ⅰ，13)常温下将NaOH 溶液滴加到己二酸(H 2X)溶液中，混合溶液的pH 与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )

A.K a2(H 2X)的数量级为10－

6

B.曲线N 表示pH 与lg c (HX －)c (H 2X )

的变化关系 C.NaHX 溶液中c (H ＋)＞c (OH －)

D.当混合溶液呈中性时，c (Na ＋)＞c (HX －)＞c (X 2－)＞c (OH －)＝c (H ＋)

【参考答案】:D

【试题解析】: 横坐标取0时，曲线M 对应pH 约为5.4，曲线N 对应pH 约为4.4，因为是NaOH 溶液滴定H 2X 溶液，所以在酸性较强的溶液中会存在c (HX －)＝c (H 2X)，所以曲线

N 表示pH 与lg c (HX －)c (H 2X )的变化关系，B 项正确；c (X 2－)c (HX －)＝1时，即lg c (X 2－)c (HX －)

＝0，pH ＝5.4，c (H ＋)＝1×10

－5.4 mol·L －1，K a2＝c (H ＋)·c (X 2－)c (HX －)≈1×10－5.4，A 项正确；NaHX 溶液中，c (HX －)＞c (X 2－)，即c (X 2－

)c (HX －)＜1，lg c (X 2－)c (HX －)

＜0，此时溶液呈酸性，C 项正确；当溶液呈中性时，由曲线M 可知lg c (X 2－)c (HX －)＞0，c (X 2－)c (HX －)

＞1，即c (X 2－)＞c (HX －)，D 项错误。 例3 (2019·全国卷Ⅱ，12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )

A.图中a 和b 分别为T 1、T 2温度下CdS 在水中的溶解度

B.图中各点对应的K sp 的关系为：K sp (m)＝K sp (n)＜K sp (p)＜K sp (q)

C.向m 点的溶液中加入少量Na 2S 固体，溶液组成由m 沿mpn 线向p 方向移动

D.温度降低时，q 点的饱和溶液的组成由q 沿qp 线向p 方向移动

【参考答案】:B

【试题解析】: a 、b 分别表示温度为T 1、T 2时溶液中Cd 2＋和S 2－

的物质的量浓度，可间接表示对应温度下CdS 在水中的溶解度，A 项正确；K sp 只受温度影响，即m 、n 、p 三点对应的K sp 相同，又T 1＜T 2，故K sp (m)＝K sp (n)＝K sp (p)＜K sp (q)，B 项错误；向m 点的溶液中加入少量Na 2S 固体，溶液中c (S 2－)增大，温度不变，K sp 不变，则溶液中c (Cd 2＋)减小，溶液组成由m 点沿mpn 线向p 方向移动，C 项正确；温度降低时，CdS 的溶解度减小，q 点的饱和溶液的组成由q 沿qp 线向p 方向移动，D 项正确。

例4 砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。

(1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可获得一种砷的高效吸附剂X ，吸附剂X 中含有CO 2－3，其原因是______________________________。

(2)H 3AsO 3和H 3AsO 4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH 的关系分别如图1和图2所示。

①以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.0～10.0)，将NaOH溶液逐滴加入H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为________________。

②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO－4＋H＋的电离常数为K a1，则p K a1＝____________(p K a1＝－lg K a1)。

(3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH＝7.1时，吸附剂X表面不带电荷；pH＞7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负电荷越多；pH＜7.1时带正电荷，pH越低，表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如图3所示。

①在pH 7～9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其原因是_________________________________________________________________________。

②在pH 4～7之间吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为______________________________________________________________________________。提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是_______________________________。

【参考答案】:(1)碱性溶液吸收了空气中的CO2

(2)①OH－＋H3AsO3＝H2AsO－3＋H2O②2.2

(3)①在pH 7～9之间，随pH升高H2AsO－4转变为HAsO2－4，吸附剂X表面所带负电荷增多，静电斥力增强②在pH 4～7之间，吸附剂X表面带正电荷，五价砷主要以H2AsO－4和HAsO2－4