思維建模有的放矢——破解pH圖象題

2020-11-14 03:28:24廣東張映輝

教學考試(高考化學) 2020年1期

廣東張映輝

一、考綱定位

考綱定位核心素養1.了解電解質的概念。了解強電解質和弱電解質的概念。2.理解電解質在水中的電離以及電解質溶液的導電性。3.了解水的電離、離子積常數。4.了解溶液pH的含義及其測定方法,能進行pH的簡單計算。5.理解弱電解質在水中的電離平衡,能利用電離平衡常數進行相關計算。6.了解鹽類水解的原理、影響鹽類水解程度的主要因素、鹽類水解的應用。7.了解離子反應的概念、離子反應發生的條件。掌握常見離子的檢驗方法。8.了解難溶電解質的沉淀溶解平衡。理解溶度積(Ksp)的含義,能進行相關的計算。1.變化觀念———正確認識溶液中粒子的行為和有關反應的實質。2.平衡思想———能用動態平衡的觀點考查、分析溶液中的平衡問題。3.科學探究———對溶液中的粒子的變化和規律進行實驗探究。4.模型認知———對中和滴定實驗模型拓展和創新應用。

二、近四年高考題分布情況

2016年2017年2018年2019年2016全國卷ⅠT122016北京卷T112016江蘇卷T102016天津卷T62017全國卷ⅠT132017全國卷ⅡT122017全國卷ⅢT132018全國卷ⅢT122018天津卷T62018江蘇卷T13、T192019全國卷ⅠT112019北京卷T122019天津卷T52019江蘇卷T16

三、思維建模

1.pH圖象題的分析步驟

(1)首先看縱坐標，搞清楚是酸加入堿中，還是堿加入酸中。

(2)其次看起點，起點可以看出酸性或堿性的強弱，這在判斷滴定終點時至關重要。

(3)再次找滴定終點和pH=7的中性點，判斷滴定終點的酸堿性，然后確定中性點(pH=7)的位置。

(4)最后分析其他的特殊點(如滴定一半點，過量一半點等)，分析酸、堿過量情況。

2.舉例說明

以用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1HA溶液為例，其滴定曲線如圖。

pH圖象中五個關鍵“點”

關鍵點離子濃度關系起點原點為HA的單一溶液,0.100 0 mol·L-1 HA的pH>1,說明HA是弱酸,c(HA)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)點①(反應一半點)點①為等物質的量的HA和NaA,此時溶液pH<7,說明HA電離程度大于A-水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-) 點②(中性點)此時溶液pH=7,溶液呈中性,酸沒有完全被反應,c(A-)=c(Na+)>c(HA)>c(H+)=c(OH-) 點③(恰好完全反應點)此時兩者恰好反應生成NaA,為強堿弱酸鹽溶液,c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)點③之后(過量點)此時NaOH過量或者遠遠過量,溶液顯堿性,可能出現c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),也可能出現c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)

四、實例剖析

【例1】(2016·全國卷Ⅰ·12)298 K時，在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關系如圖所示。已知0.10 mol·L-1氨水的電離度為1.32%，下列有關敘述正確的是

( )

A.該滴定過程應該選擇酚酞作為指示劑

B.M點對應的鹽酸體積為20.0 mL

D.N點處的溶液中pH<12

【答案】D

【點評】本題考查酸堿中和滴定、弱電解質的電離以及離子濃度大小比較等知識。酸堿中和滴定是中學化學的重要實驗，通常是用已知濃度的酸(或堿)來滴定未知濃度的堿(或酸)，由于酸、堿溶液均無色，二者恰好反應時溶液也沒有顏色變化，所以通常借助指示劑來判斷，指示劑通常用甲基橙或酚酞，而石蕊溶液由于顏色變化不明顯，不能作中和滴定的指示劑。酸堿恰好中和時溶液不一定顯中性，通常就以指示劑的變色點作為中和滴定的滴定終點，盡管二者不相同，但在實驗允許的誤差范圍內。進行操作時，要注意儀器的潤洗、查漏、氣泡的排除，會進行誤差分析與判斷。判斷電解質溶液中離子濃度大小時，經常要用到三個守恒：電荷守恒、物料守恒、質子守恒，會根據相應的物質寫出其符合題意的式子，并進行疊加，得到正確的算式。掌握水的離子積常數的計算方法、離子濃度與溶液pH的關系等是本題解答的關鍵所在。本題難度適中。

【例2】(2017·全國卷Ⅰ·13)常溫下將NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是

( )

A.Ka2(H2X)的數量級為10-6

C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)

D.當混合溶液呈中性時，c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)

【答案】D

【點評】該題綜合性強，該題解答時注意分清楚反應的過程，搞清楚M和N曲線表示的含義，答題的關鍵是明確二元弱酸的電離特點。電解質溶液中離子濃度大小比較問題，是高考熱點中的熱點。多年以來全國高考化學試卷幾乎年年涉及。這種題型考查的知識點多，靈活性、綜合性較強，有較好的區分度，它能有效地測試出學生對強弱電解質、電離平衡、水的電離、pH、離子反應、鹽類水解等基本概念的掌握程度以及對這些知識的綜合運用能力。圍繞鹽類水解的類型和規律的應用試題在高考中常有涉及。解決這類題目必須掌握的知識基礎有掌握強弱電解質判斷及其電離、鹽類的水解、化學平衡理論(電離平衡和水解平衡)、電離與水解的競爭反應、化學反應類型以及化學計算，甚至還要用到“守恒”來求解。