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文档简介
1、第2节 电解质关于酸、碱、盐的水溶液为什么会导电的问题,从19世纪初就为科学界所关注。1834年,英国M.法拉第在论文关于电的实验研究中提出,在电解时溶液中的电流是由带电荷的分解产物传输的,他认为离子是在电流的作用下产生的。阿伦尼乌斯在研究高度稀释的电解质水溶液的电导时,发现电解质分子会自动离解,他先后于1883年和1887年发表了两篇论文电解质的导电性研究和关于溶质在水中的离解,内容为酸、碱、盐在水溶液中自动地部分离解为带不同电荷的离子,而不需要借助电流的作用产生离子。同学们,你同意谁的观点呢? 研习教材重难点【温故·知新】在物质的分类中,我们将纯净物分为单质及化合物,而化合物又可
2、分为氧化物、酸、碱、盐等。根据物质的性质可以对物质进行分类,目的不同,标准不同,分类的方法也不相同。例如:根据在水溶液中或熔融状态下能否导电,可将化合物分为电解质和非电解质;根据在某些化学反应中的表现,可将反应物分为氧化剂和还原剂;根据被分散物质的颗粒大小,将混合物分为溶液、浊液和胶体。研习点1 电解质的电离1酸、碱、盐的电离(1)电离的概念:物质溶解于水或熔化时,离解成自由移动的离子的过程称为电离。注意:电离的条件是在水的作用下或受热熔化,绝不能认为是通电。【交流·研讨】1金属为什么能导电?金属原子最外层电子数较少,受原子核的引力作用较小,容易失去而成为自由移动的带负电的电子,当金
3、属导线接上电源以后,在电场的作用下,金属内部中带负电的电子由自由移动改为定向移动,电流便形成了。2氯化钠晶体和氯化钠溶液是否都能导电?为什么?酸、碱、盐溶液导电的前提和实质是什么?NaCl晶体不导电,NaCl溶液导电。因NaCl在水中可以电离出自由移动的离子。电离是电解质溶液导电的前提,实质是自由移动离子的定向移动。(2)酸、碱、盐电离时生成的阳离子全部是H的化合物称为酸;电离时生成的阴离子全部是OH的化合物称为碱;电离时生成的阳离子是金属阳离子(或NH4+离子)、阴离子全部是酸根离子的化合物称为盐。(3)电离方程式:用离子符号和化学式来表示电解质电离的式子。如:H2SO42H+SO42;Na
4、OHNa+OH;NaHCO3Na+HCO3电离的条件是在水溶液中或融化状态下,并不是在通电的条件下。2酸、碱、盐是电解质(1)电解质与非电解质在水溶液或熔化状态下能导电的化合物称为电解质;在水溶液和熔化状态下都不能导电的化合物称为非电解质。说明:电解质和非电解质都是化合物,单质既不属于电解质,也不属于非电解质。电离是电解质溶液导电的前提。能导电的物质不一定是电解质,如石墨等;电解质本身不一定能导电,如食盐晶体。有些化合物的水溶液能导电,但因为这些化合物在水中或熔化状态下本身不能电离,故也不是电解质如SO2、SO3、NH3、CO2等,它们的水溶液都能导电,是因为跟水反应生成了电解质,它们本身都不
5、是电解质。电解质溶液中,阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数是相等的,故显电中性,称电荷守恒。【领悟·整合】酸、碱、盐都是电解质,其溶液能导电是因为它们在溶液中发生了“电离”。电离的过程可以用“电离方程式”来表达。工农业生产中的许多化学反应是在电解质溶液里进行的,人类的生活,时时处处离不开电解质。(2)强电解质与弱电解质根据电解质在水溶液里电离能力的大小又可将电解质分为强电解质和弱电解质能完全电离的电解质叫做强电解质,如强酸、强碱和绝大多数盐,只能部分电离的电解质叫做弱电解质,如弱酸、弱碱等。(3)常见的电解质强电解质强酸:H2SO4、HCl、HNO3、HClO4、HBr、HI
6、。强碱;NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2。大多数盐:NaNO3、NH4Cl、MgSO4等弱电解质弱酸:H2CO3、HF、CH3COOH、HClO、H2SO3、H2S、H3PO4等;弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3、 Mg(OH)2等;水:H2O【联想·发散】电解质溶液导电性的强弱电解质溶液导电能力的强弱只取决于在相同条件下溶液中自由离子的浓度和其所带电荷的多少。说明:难溶性盐(如CaCO3、BaSO4等)在水中的溶解度极小,导电能力很小,但由于它们是离子化合物,在水溶液中溶解的那部分能完全电离,故它们属于强电解质。溶液导电性的强弱与电解质
7、的强弱没有必然的联系。导电能力强的溶液不一定是强电解质的溶液,强电解质的溶液不一定导电能力强。典例1:下列物质中,导电性能最差的是A石墨棒 B盐酸溶液C熔融氢氧化钠 D固体氯化钾研析:物质导电性能的优差除与物质的本性有关外,还与物质的状态及外部条件有关。石墨及金属单质都是电的良导体。盐酸溶液中有自由移动的H、Cl,能导电。熔融NaOH中,因NaOHNaOH也存在自由移动的阴阳离子,故也能导电。固体KCl虽为电解质,但因缺乏电离的条件,即在固体KCl中虽存在K、Cl,但因不能自由移动,故固体KCl不导电,导电性能最差。答案:D典例2:下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是ACH3COOH B
8、Cl2 CNH4HCO3 DSO2研析:选项中的四种物质水溶液都能导电,但原因有所不同。CH3COOH和NH4HCO3均为电解质,Cl2和SO2水溶液能导电,是因为它们与水反应:Cl2+H2OHCl+HClO,SO2+H2OH2SO3,因生成物均为电解质,电解质和非电解质都是化合物,Cl2是单质,因此只有SO2为非电解质。答案:D研习点2 电解质在水溶液中的反应1、电解质在水溶液中反应的实质(1)离子反应:有离子参加的化学反应称为离子反应。如酸、碱、盐、氧化物之间的复分解反应、溶液中的置换反应等属于离子反应。(2)实质:电解质在水溶液中的反应实质上都是离子反应。(3)酸、碱、盐在溶液中发生复分
9、解反应发生的条件:有难溶性物质生成,或有难电离的物质生成,或有易挥发性物质生成。总之,这类反应的特点就是向着降低某些离子的浓度或数目的方向进行。【观察·思考】 稀硫酸与氢氧化钡在水溶液中的反应向碱式滴定管和烧杯中分别注入0.2mol·L1Ba(OH)2溶液和0.1mol·L1稀硫酸各50mL,并向稀硫酸中滴加几滴石蕊溶液,按如图装置连接好。按下开关接通电路,观察电流计指针偏转情况。现象: 。结论: 。 挤压碱式滴定管胶管里的玻璃珠向烧杯中滴加Ba(OH)2溶液,观察溶液中的现象和电流计指针的变化情况。现象: 。结论: 。思考以下几个问题: 稀硫酸与Ba(OH)2溶
10、液反应的实质是什么? 该实验说明溶液的导电性与_有关。 如果把硫酸溶液改为醋酸溶液,Ba(OH)2溶液改为氨水,仍按照上述操作进行实验,将看到的现象是: 。提示:现象:电流计指针明显偏转。结论:硫酸是电解质,它溶于水时会发生电离。 现象:电流计指针偏转先逐渐减小至接近0刻度,后来又逐渐增大。溶液由红色逐渐变为紫色,后来又由紫色逐渐变为蓝色。结论:稀硫酸与Ba(OH)2溶液发生了离子反应。 稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应的实质是稀硫酸电离出的H+和SO42分别与Ba(OH)2电离出的OH和Ba2+反应生成H2O和BaSO4沉淀的过程。 单位体积溶液中所含离子所带电荷的多少。 电灯首先由暗变亮,后
11、来又略微变暗。【品思·感悟】酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应的本质是:通过两种化合物相互接触,交换成份,使溶液中离子浓度降低。离子浓度降低的形式有:生成沉淀、生成气体、生成难电离的物质等。2、离子方程式(1)概念:用实际参加反应的离子的符号来表示离子反应的式子。(2)意义:表示化学反应的实质;表示同一类型的离子反应。(3)特征:方程式中出现离子符号;等号两边电荷总数相等(即电荷守恒)。(4)离子方程式的书写方法:方法1:“写”:写出反应物在水溶液中的电离方程式,明确溶液中存在的微粒。“断”:判断电离出的微粒中哪些能够生成沉淀、水或气体。“写”:综合和,写出离子方程式,并配平“查”:检
12、查离子方程式两边的原子个数是否相等,电荷总数是否相等。方法2:“写”:写出正确的化学方程式。“拆”:把易溶且易电离的物质拆写成离子形式,凡是难溶、难电离,以及气体物质均写成化学式。“删”:删去反应前后不参加反应的离子。“查”:检查离子方程式两边的原子个数是否相等,电荷总数是否相等。说明:此方法的关键是第二步拆,能否可拆取决于该物质是否是电解质,是否符合电离的条件,是否完全电离,在体系中是否以离子形态大量存在。【领悟·整合】离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应,而且还表示所有同一类的反应。例如:强酸、强碱之间的中和反应大都可以表示为:H+OHH2O。书写离子方程式时要注意:(1)易溶
13、、易电离的物质(强酸、强碱、大多数可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示;(2)离子方程式两边的原子个数、电荷数均应相等。3、几种重要离子的检验离子检验方法H+能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。Ba2+能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。OH能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。Cl能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸。SO42能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。CO32能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水
14、变浑浊的CO2气体。HCO3取含HCO3盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊。或向HCO3盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀 MgCO3生成,同时放出 CO2气体。【启发·引申】离子的检验是中学化学实验的一项重要内容,同学们不仅要掌握常见离子的检验方法,更应该理解其原理。如检验Cl最关键的问题是防止CO32等离子对Cl检验的干扰。因为CO32也可以和Ag+反应生成白色的Ag2CO3沉淀,所以在检验之前要对溶液进行酸化,排除CO32的干扰。选择的试剂是稀硝酸,它可以把CO32转化成CO2气体逸出,然后再加入硝酸银溶液,如有白色沉淀生成,
15、则证明有Cl存在。典例3:下列离子方程式中错误的是A铁跟稀硫酸反应 2Fe6H+2Fe3+3H2B碳酸氢钙溶液跟盐酸反应 Ca(HCO3)22H+Ca2+2H2O2CO2C醋酸跟氢氧化钾溶液反应 CH3COOHOHCH3COOH2OD碳酸镁跟稀硫酸溶液反应 MgCO32H+Mg2+H2OCO2研析:解本题时采用正向思维,对每一个离子方程式进行分析。而每一个离子方程式都应与其化学方程式及实际情况相吻合,不能随意臆造。稀硫酸与铁反应生成二价铁,故A选项不正确;Ca(HCO3)2是可溶于水的盐,应写成离子,反应前后Ca2+的数目并没有变,因此离子方程式中不应出现Ca2+,故B选项也不正确;醋酸是弱酸
16、,在离子方程式中应写成化学式;MgCO3难溶于水,不能写成离子,故C、D选项正确。答案:A、B。典例4:现有一包固体粉末,其中可能含有CaCO3、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、CuSO4。进行如下实验:溶于水得无色溶液;向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失。根据上述实验现象推断:(1)一定不存在的物质是 ;(2)一定存在的物质是 ;(3)可能存在的物质是 ;(4)对于可能存在的物质的检验方法是(写出简要步骤和有关的离子方程式)_。研析:根据“溶于水得无色溶液”的信息可知CaCO3和CuSO4一定不存在,因为CaCO3难溶于水,CuSO4溶于水得蓝色溶液;根据“向溶
17、液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失” 的信息可知Na2SO4一定不存在,因为假设有Na2SO4,生成的沉淀在加入盐酸后就不会消失,而这种易溶于稀盐酸的物质一定是BaCO3,则可判断Na2CO3一定存在;有无NaCl对整个过程和现象无影响,因此,无法判断NaCl的存在。答案:(1)CaCO3、Na2SO4、CuSO4(2)Na2CO3(3)NaCl(4)取无色溶液少量于试管中,滴加足量稀HNO3,待气泡放尽后,加AgNO3试剂,看是否产生白色沉淀。若有,则含有NaCl,反之则无。2HCO32=CO2H2O,AgCl=AgCl 探究解题新思路 基础思维探究题型一、离子方程式的书
18、写与正误判断典例1:下列反应的离子方程式正确的是A碳酸氢钙溶液跟稀硝酸反应:HCO3-+H+H2O+CO2B饱和石灰水跟稀硝酸反应:Ca(OH)2+2H+Ca2+2H2OC钠与水反应:Na+H2ONa+H2+OHD碳酸钙溶于醋酸中:CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2研析:A选项,碳酸氢钙为可溶性盐,写成离子形式,硝酸为强酸,也写成离子形式,正确;B选项,Ca(OH)2虽为微溶物,但在饱和石灰水中,仍以离子形式存在,故应写成离子形式,错误;C选项,没有配平,错误;D选项,醋酸为弱电解质,应写成分子形式.综上分析。答案:A考向指南:离子方程式是基本化学用语之一,它揭示了化学反应的实质,是学习
19、化学这门学科的一种重要工具。离子方程式的书写和正误辨析是中学阶段学生应掌握的一种基本技能,因而也是近年来高考的“热点”。离子方程式的正确书写应遵循客观事实,根据物质的性质与反应环境,具体分析,灵活运用。拓展 变式1下列离子方程式中,正确的是A稀硫酸滴在铜片上:Cu2H+ Cu2+H2B硫酸钠溶液与氯化钡溶液混合:SO42Ba2+ BaSO4C盐酸滴在石灰石上:CaCO32H+ Ca2+H2CO3D氧化铜与硫酸混合:Cu2+SO42 CuSO41研析:稀硫酸滴在铜片上不反应,A不符合反应事实;C选项,H2CO3易分解,应写成CO2H2O的形式;D选项,氧化铜应写成分子形式:CuO2H+
20、 Cu2+H2O。答案:B。2 能用H+OHH2O表示的是ABa(OH)2溶液和稀H2SO4的反应 BNaOH溶液和盐酸反应CCu(OH)2和稀H2SO4的反应DNaOH溶液和CO2的反应2研析:四个选项对应的离子方程式分别为:ABa2+2OH2H+SO42BaSO42H2O;BH+OHH2O;CCu(OH)22H+Cu2+2H2O;D2OHCO2CO32H2O答案:B。题型二、离子共存问题典例2:下列各组中的离子,能在溶液中大量共存的是:ABa2、Na、CO32、OH BMg2、Ba2、OH、NO3CH、K、CO32、SO42 DAl3、Fe3、SO42、Cl研析:A组中,Ba2CO32Ba
21、CO3;B组中,Mg22OHMg(OH)2;C组中,2HCO32CO2H2O;D组中,各种离子能在溶液中大量共存。答案:D。方法导引:离子共存问题是高考的热点问题,凡是离子间能发生反应的均不能大量共存。因此,这类题实际上是对离子反应发生条件的考查。主要考查角度有:一看能否反应产生难溶物,如Mg(OH)2、CaCO3、Ca(OH)2等;二看能否反应产生挥发性物质,如CO32、HCO3与H反应;三看能否生成弱电解质,如弱酸根与H反应,H与OH反应生成水。同学们只要牢牢把握各类离子反应发生的规律,就能顺利解答此类题目。拓展 变式3下列各组离子中,能在强酸溶液里大量共存,并且溶液呈无色透明的
22、是AMnO4,K,Na,SO42 BNa,K,HCO3,ClCMg2,NH4+,Cl,NO3 DBa2,K,S2,SO423研析:对于离子能否共存问题:必须考虑两个问题,一看同组离子是否发生反应,二看是否满足题干要求。A项中的MnO4为紫色;B项中的HCO3能与强酸反应;C项各离子均不能发生反应;D项中的Ba2和SO42可反应生成BaSO4沉淀,且S2能与强酸反应。题型三、常见离子的检验典例3:某溶液中含有较大量的Cl、CO32、OH等3种阴离子,如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来,下列实验操作顺序正确的是滴加Mg(NO3)2溶液;过滤;滴加AgNO3溶液;滴加Ba(NO3)
23、2溶液A B C D 研析:首先滴加足量Ba(NO3)2溶液,如果出现白色沉淀,证明有CO32,同时除去CO32;过滤后,在滤液中加入足量滴加Mg(NO3)2溶液,如果出现白色沉淀,证明有OH,同时除去OH;过滤后,滴加AgNO3溶液,如果出现白色沉淀,证明有Cl。答案:A。总结提升:根据某些离子反应会出现气体、沉淀等特征的现象,可进行离子的鉴别。离子鉴别是离子反应的重要应用之一。本题要求只取一次溶液,将Cl、CO32、OH等3种阴离子鉴别出来,有一定难度。如果先加Mg(NO3)2溶液,CO32、OH都会与其反应。如果先加AgNO3溶液,则Cl、CO32、OH等3种阴离子都能与其反应,无法鉴别
24、。因此,此类题目对检验顺序有较高的要求。拓展 变式4某同学从一种未知的无色溶液中检验出有Ba2、Ag,同时溶液的酸性较强,他还准备继续检验溶液中是否含有Cu2、Cl、CO32、K、SO42、NO3等离子。显然,有些离子还必须检验,有些离子已不需检验。你认为还必须检验的离子有 。4研析:由溶液呈无色,推知无Cu2;因含有大量H、Ba2、Ag,故与之不能大量共存的离子Cl、SO42、CO32不能存在,无需检验剩余离子还须检验。答案:K、NO3 综合思维探究题型一、学科内综合题典例4:有一包从海水获得的粗盐,已经经过初步的提纯。课外活动小组对它的成分进行探究。根据海水的成分和初步提纯的实验
25、操作,估计该粗盐可能还含有的杂质是CaCl2和MgCl2。现用实验验证这种推测,并完成实验报告:实验目的: 。实验步骤现象实验结论取样并 ,加入数滴 溶液 说明该粗盐中没有MgCl2接着再滴入 溶液有白色沉淀生成说明 研析:题中实验目的就在所给的信息中,“估计该粗盐可能还含有的杂质是CaCl2和MgCl2”这句话告诉我们接下来要做的实验就是要验证粗盐中是否含有氯化钙、氯化镁。第一个实验结论说明该粗盐中没有MgCl2,那就想能用来验证MgCl2的方法,考虑到含有氯化钠的因素,只能选择一种碱溶液,另外碱与盐要能反应的话必须在水溶液中,所以首先要将样品溶于水。加入碱溶液后无白色沉淀,则说明该粗盐中没
26、有MgCl2。排除MgCl2后,CaCl2可以用碳酸盐检验。答案:实验目的:验证粗盐中是否含有氯化钙、氯化镁。溶于水中,NaOH,无白色沉淀;Na2CO3,该粗盐中有CaCl2。方法导引:这类实验报告题解题时,1 看清实验的主要目的是什么,一般这在所给信息中或者是在实验报告的部分已知内容中有提示。2 根据报告中各项内容,考虑实验的步骤。拓展 变式5已知4时四种化合物在水中和液氨中的溶解度如下表:AgNO3Ba (NO3)2AgClBaCl2H2O(l)170g9.20g1.50×10-4g33.3gNH3(l)86.0g97.2g0.80g0.00g上述四种物质能在水中发生
27、的复分解反应为_;能在液氨中发生的复分解反应为_。5研析:离子反应总向着某些离子浓度减小的方向进行。第题比较简单,是同学们比较熟悉的一个反应,因为生成了AgCl沉淀,使反应顺利发生。第题则陌生度较大,但只要真正理解了离子反应发生的条件,也没有什么难度:换成液氨做溶剂后,传统的难溶物AgCl变成了微溶物,而易溶物BaCl2则成了难溶物,因此反应向着生成BaCl2的方向进行,使氯离子和钡离子浓度减小。答案:2 AgNO3+ BaCl2 =Ba (NO3)2+2 AgCl;Ba (NO3)2+2 AgCl=2 AgNO3+ BaCl2题型二、思维转换题典例5:(1)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(
28、OH)2溶液至中性,请写出发生反应的离子方程式: 。(2)在以上中性溶液中,继续滴加Ba(OH)2溶液,请写出此步反应的离子方程式: 。研析:因为NaHSO4是二元强酸的酸式盐,可以理解成全部电离。方法1:当反应后溶液呈中性时其反应式是2 NaHSO4Ba(OH)2BaSO4Na2SO42H2O,离子反应式是Ba2+2OH2H+SO42BaSO42H2O。此时溶液中只有Na2SO4溶液,加入Ba(OH)2溶液的离子反应式为Ba2+SO42-BaSO4。方法2:写出反应物在水溶液中的电离方程式:NaHSO4Na+H+SO42;Ba(OH)2Ba2+2OH。判断电离出的微粒中哪些能够生成沉淀、水或
29、气体:其中SO42与Ba2+、H+与OH可以反应。综合和,写出离子方程式,并配平:假设NaHSO4为2mol,则中和到中性只需Ba(OH)21mol,其离子方程式为,Ba2+2OH2H+SO42BaSO42H2O。反应后硫酸根离子剩余,因此,续滴加Ba(OH)2溶液的离子方程式为Ba2+SO42-BaSO4。“查”:检查离子方程式两边的原子个数是否相等,电荷总数是否相等。方法3:把NaHSO4溶液假想成Na2SO4溶液与H2SO4溶液的混合溶液,则向其中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性,就相当于只与其中的H2SO4溶液反应,而继续滴加Ba(OH)2溶液,则相当于与其中的Na2SO4溶液反应。答
30、案:(1)Ba2+2OH2H+SO42BaSO42H2O;(2)Ba2+ SO42BaSO4方法导引: 对于离子方程式的书写,教材中给出了两种书写方法。方法1:写、断、写、查;方法2:写、改、删、查。这两种方法各有特点,同学们都应该掌握。至于方法3,则属于一个特例,只适用与本题。对于本题来说,属于与“量”有关的,即两种反应物的比值不同,离子方程式也不同,这类题目要特别注意哪个过量,哪个不足。拓展 变式6 (1)向Ba(OH)2溶液中逐滴加入NaHSO4溶液至钡离子恰好沉淀完全,请写出发生反应的离子方程式: 。(2)在以上溶液中,继续滴加NaHSO4溶液,请写出此步反应的离子方程式:
31、。6研析:本题实际上是上述例题的变式,假设Ba(OH)2的物质的量为1mol,则只须NaHSO4即可把其中的钡离子沉淀完全,参加反应的Ba2+、OH、H+、SO42物质的量比为1111,此时,剩余1mol OH,如继续滴加NaHSO4溶液,则只是OH与H+的中和反应。答案:Ba2+OHH+SO42BaSO4H2O;H+OHH2O。题型三、实验操作题典例6:用实验确定其酸HA是弱电解质。两同学的方案是: 甲:称取一定质量的HA配制0.1 mol/L的溶液100 mL; 用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。 乙:用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH1的两种酸溶液各100
32、 mL; 分别取这两种溶液各10 mL,加水稀释为100 mL; 各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。 (1)在两个方案的第步中,都要用到的定量仪器是 。 (2)甲方案中,说明HA是弱电质的理由是测得溶液的pH 1(选填,);乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是 (多选扣分)。 (a)装HCl溶液的试管中放出H2的速率快; (b)装HA溶液的试管中放出H2的速率快; (c)两个试管中产生气体速率一样快。 (3)请你评价:乙方案中难以实现之处和不妥之处。 (4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。 研析
33、:该题是从验证某酸是弱电解质的课题出发,涉及到实验、理论、元素化合物、pH的简单换算等知识,同时也考察了同学研究性学习的能力。 (1)配制一定物质的量浓度的溶液所必需的定量仪器是容量瓶,但必须要求同学指出容量瓶的容量(100 mL)。 (2)甲方案中,0.1 mol/L的某弱酸HA,由于它部分电离,H+浓度小于0.1 mol/L,pH>1。乙方案中,将两种溶液分别稀释到原来体积的10倍时:弱酸HA电离度增大,H+的物质的量增加;而强酸HCl中H+的物质的量不变。因此,在两种稀释液中同时加入纯度相同的锌粒后,装HA溶液的试管中因H+的物质的量浓度大,所以放出H2的速率快。 (3)此题可以从
34、实验的条件入手,就迎刃而解了。乙方案中,要求配制某一定pH的弱酸溶液,但影响溶液pH的因素很多,如温度变化等,导致配制的溶液的pH不稳定。因此配制pH1的弱酸HA溶液难以实现。不妥之处,因为是液体与固体反应,固体的表面积对反应速率的影响大,仅仅用反应产生气体的速率来判断溶液中H+浓度的大小,说服力不强。 (4)要证明某酸是弱酸还有很多方法。如:配制NaA的盐溶液,再测量溶液的pH,pH7,说明HA是弱酸。 答案:(1)100mL容量瓶 (2)b (3)配制pHl的HA溶液难以实现;不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同。(4)配制NaA溶液,测其pH值7即证明HA是弱电解质总结提升:试题要求
35、考生用研究性学习的思路考虑问题,提出更优的实验方案,用整体的思维去考虑问题,体现了学生学习的综合能力。该题要求既有基本知识,又要有扎实的研究性学习的意识,是一个很好的考题。本题还有一点也很重要,反映的是在评卷答案上:本题解答若操作简单、现象明显、不是化学教材中讲过的常规方法应属创新,经认可后可给予奖励。可见,研究性学习应该体现在教学、学习的各个方面,不仅是为了考试,更重要的是在研究性学习中提高学生的能力。拓展 变式7有6瓶白色固体试剂,分别是氯化钡、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸铵、无水硫酸铜、碳酸钠,现只提供蒸馏水,通过下面的实验步骤即可签别它们。请填写下列空白:(1)各取适量固体试剂分别
36、加入6支试管中,加入适量蒸馏水,振荡试管,观察到的现象是 ;被检出的物质的化学式(分子式)是 。(2)分别取未检出的溶液,往其中加入上述已检出的溶液,观察到的现象和相应的离子方程式是: 1支试管中有白色沉淀生成 ; 2支试管中有蓝色沉生成 ;被检出的物质的化学式(分子式)是 。(3)鉴别余下未检出物质的方法和观察到的现象是(i) ;(ii) 。7答案:(1)6种固体全部溶解,5支试管中得到无色溶液,1支试管中得到蓝色溶液,CuSO4。(2)Ba2+SO42BaSO4; Cu2+2OHCu(OH)2;Cu2+CO2CuCO3; BaCl2。 (3)(i)分别取(2)中能产生蓝色沉淀的两种溶液,向
37、其中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成的是Na2CO3溶液,无沉淀生成的是NaOH溶液。 (ii)分别取少量未检出的溶液,往其中加入NaOH溶液,无明显现象的是Na2SO4溶液,有刺激性气味气体产生的是(NH4)2SO4溶液。 创新思维探究题型一、开放探究题典例7:小明等同学为了探究酸、碱、盐溶液的导电性,设计了如下实验:1在5只250mL烧杯分别加入浓度均为0.1mol·L1的盐酸、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、氨水各150mL。2在5种溶液中分别放入相同规格的石墨电极,按下图连接好。 3接通电源,仔细观察现象。现象1:五个灯泡都亮起来。结论: 。现象2:盐酸、氯
38、化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡较亮,醋酸、氨水对应的灯泡较暗。结论: 。思考:1酸、碱、盐溶液导电与金属导电的原理是否相同,为什么?2同学们为了探究不同电解质之间电离能力的差异,设计了上述实验,通过观察灯泡的明亮程度,判断电解质的电离能力大小,为此必须控制其他能影响灯泡亮度的一些因素,使之保持一致,从而不影响灯泡的明亮程度。在本实验中,采取了哪些主要措施来控制其他因素对灯泡亮度的影响?(写出三条即可) 。3小明同学根据现象2得出一个结论:氯化氢、氯化钠、氢氧化钠是强电解质,醋酸、一水合氨是弱电解质。你同意他这个观点吗?为什么? 。4为了进一步探究氯化氢等化合物是强电解质,小红同学在老师的帮助下测
39、定了0.1mol·L1的盐酸中的氢离子浓度,通过对结果的分析,即可得出结论。说明氯化氢是强电解质的理由是:测得溶液中的氢离子浓度 0.1mol·L1(选填、)。5同学们在实验的基础上,进一步查阅资料得知:一般来说, 是强电解质, 是弱电解质。根据以上结论推测:如果将上述实验中的醋酸和氨水混匀,然后分别盛放在原来的烧杯中。接通电源,可以观察到的现象是:A与混合前无任何区别。B5只灯泡都亮起来,亮度完全相同。C只有盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡亮起来,另外两只不亮。D5个灯泡都亮起来,盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡较亮,另外两只略暗,但明显比混合前明亮。研析:4盐酸
40、是一元酸,如果氯化氢的浓度和它电离出来的H+浓度相等,即可说明氯化氢在水溶液中完全电离,属于强电解质;5醋酸和一水合氨是弱电解质,其溶液导电能力较弱,但两者混合后生成的醋酸铵属于强电解质,溶液导电能力比原来明显增强,但由于体积增大了一倍,因此,导电能力比盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液略差,D所述现象正确。答案:现象1结论:酸、碱、盐都是电解质,它们溶于水时会发生电离。现象2结论:醋酸、一水合氨的电离程度较小,是弱电解质。氯化氢、氯化钠、氢氧化钠的电离程度较大。思考1:不完全相同。金属导电是因为其内部具有自由电子,在电场作用下自由电子可以定向移动;而酸、碱、盐溶液导电是因为它们在水中发生了电离,在电
41、场作用下,电离出的阴、阳离子可以作定向移动。思考2:电解质溶液的浓度和体积相等、电极的材料和间距相同、两极的电压相等、灯泡的规格相同。思考3:不同意,醋酸、一水合氨的电离程度较小,肯定是弱电解质。虽然氯化氢、氯化钠、氢氧化钠的电离程度较大,但不能说明它们一定完全电离,也就是说,不能说明它们是强电解质。思考4:。思考5:强酸、强碱和大部分盐;弱酸、弱碱和少部分盐;D启发引申:本题在课本38页联想·质疑第一个实验的基础上,进行了适当的拓展。一方面在原来盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液的基础上增加了醋酸、氨水两种溶液,同学们在做题过程中可利用对比的方法研究、学习并体会强、弱电解质的异同点;另一方
42、面,设置的问题由浅入深,同学们在做题过程中应认真的思考,达到巩固所学知识,拓展视野的目的。拓展 变式8 A、B、C和D分别是NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3)2四种溶液中的一种。现利用另一种溶液X,用如下图所示的方法,即可将它们一一确定。试确定A、B、C、D、X各代表何种溶液。A: B: C: D: X: 8研析:本题是考查元素及其化合物基础知识的同时,考查思维的严密性、逻辑性、灵敏性和综合性、有序性。知识容量大。是由一种试剂区别一组试剂的题型转变而成,构思新颖。解题的关键是X与A、C反应均生成白色沉淀,从给定的4种溶液中其中NaNO3、HNO3跟任何物质反应都不会生成沉
43、淀,只有NaOH(OH)和Ba(NO3)2(实际是Ba2)有可能与加入的X溶液产生沉淀,当向X中加入过量NaOH溶液能产生白色沉淀的只能是Mg(OH)2,故X中含有Mg2,则X是一种可溶性镁盐溶液,要使Ba(NO3)2也产生白色沉淀,只能是SO42,故X应为MgSO4溶液。答案:NaOH;NaNO3;Ba(NO3)2;HNO3;MgSO4题型二、社会热点题典例8:某河道两旁有甲乙两厂。它们排放的工业废水中,共含K+、Ag+、Fe3+、Cl、OH、NO3 六种离子。甲厂的废水明显呈碱性,故甲厂废水中所含的三种离子是 、 、 。乙厂的废水中含有另外三种离子。如果加一定量 (选填:活性炭、硫酸亚铁、
44、铁粉)。可以回收其中的金属 (填写金属元素符号)。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,可以使废水中的 (填写离子符号)转化为沉淀。经过滤后的废水主要含 ,可用来浇灌农田。研析:甲厂排放的废水明显呈碱性,一定含有OH,与OH可以共存的离子只有K+、Cl、OH、NO3,考虑到Ag+与Cl不能共存,所以甲厂废水中所含的三种离子是K+、Cl、OH,乙厂的废水中含有Ag+、Fe3+、NO3。在乙厂的废水中加入一定量铁粉可得到Ag,甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,Ag+与Cl,Fe3+与OH可反应生成AgCl和Fe(OH)3沉淀。经过滤后的废水主要含KNO3,可用来浇灌农田。答案:OH,Cl
45、,K+;铁粉;Ag;Ag+,Fe3+,Cl,OH;KNO3总结提升:本题结合人们普遍关注的社会热点污水处理问题,将化学知识与工业生产、环境保护中的废水处理等背景融合一起,使纯粹试题情境化、现实化。能够使所学知识运用于实际情景,体现了“学有所用”的思想。在解答过程中,要注意在接受新信息后,如何调用与这些新信息有关的旧知识,并使之与新信息结合,找出解题的知识基础,迅速形成正确的解题思路。拓展 变式9有一种工业废水,已知其中含有大量的FeSO4,少量的Ag+和Na+,以及部分污泥。试设计一个既经济又合理的方法以回收金属银、硫酸亚铁。分步列出实验步骤,并说明每一步骤的目的(不必写化学方程式)
46、。9答案:(1)过滤除去污泥;(2) 滤液中加入过量铁粉,使Ag+还原为金属银;(3) 过滤,将Ag和过量铁粉从溶液中分离出来;(4)将混有铁粉的Ag用稀硫酸处理,使Fe溶解;(5)过滤,分离出银,(6)将第(3)和(5)步的滤液合并,蒸发浓缩,冷却,使硫酸亚铁结晶析出;(7) 过滤,得到硫酸亚铁晶体,Na+留在母液中。 高考思维探究 【考题1】(2005上海化学-16)欲使0.1 mol / L的NaHCO3溶液中c(H+)、c( CO32)、c( HCO3)都减少,其方法是A通入二氧化碳气体 B加入氢氧化钠固体C通入氯化氢气体 D加入饱和石灰水溶液研析:A中通入二氧化碳气体后,二氧化碳可以
47、与水反应生成碳酸,碳酸可以电离出部分氢离子,使c(H+)增大,不符合题意;B中加入氢氧化钠固体后,氢氧根离子可以与HCO3反应生成CO32,使c( CO32)增大,不符合题意;C中通入氯化氢气体后,氯化氢电离出大量的H+,使c(H+)增大,也不符合题意;D中加入饱和石灰水溶液后,氢氧根离子一方面中和H+,使c(H+)减少,另一方面可以与HCO3反应生成CO32,使c( HCO3)减少,生成的CO32和原来的CO32都可以与钙离子反应生成碳酸钙沉淀,使c( CO32)减少,符合题意。答案:D。考向指南:离子反应是中学化学中一类重要的反应类型,在生活、生产中有重要的应用,也是高考的重要考点。本题综
48、合考察酸、碱、盐之间的相互反应问题,而此类问题是离子反应中的基础问题,也是重点问题,希望同学们熟练掌握。【考题2】(2004全国-11)下列离子方程式正确的是A澄清的石灰水与稀盐酸反应Ca(OH)22H+Ca2+2H2OB钠与水的反应Na2H2ONa+2OHH2C铜片插入硝酸银溶液中CuAg+Cu2+AgD大理石溶于醋酸的反应CaCO32CH3COOHCa2+2CH3COOCO2H2O研析:A中Ca(OH)2属于强电解质,应写成离子的形式;B中钠与水反应的离子方程式电荷没有配平;C中离子方程式电荷也没有配平。答案:D。方法导引:离子方程式的书写是中学化学中的一项重要内容,也是高考的常考题。判断
49、一个离子方程式是否正确,可以从以下几个方面入手:是否符合实际情况;微粒书写形式是否正确;是否配平。【考题3】(2005全国-27)A、B、C、D、E 5瓶透明溶液,分别是HCl、BaCl2、NaHSO4、Na2CO3、AgNO3中的一种。 A与B反应有气体生成 B与C反应有沉淀生成 C与D反应有沉淀生成 D与E反应有沉淀生成 A与E反应有气体生成 在和的反应中生成的沉淀是同一种物质请填空:(1)在和的反应中,生成的沉淀物质的化学式(分子式)是 。(2)A是 ,B是 ,C是 , D是 ,E是 。(3)A与E反应的离子方程式是 。研析:根据中“在和的反应中生成的沉淀是同一种物质”这一信息可知,B与
50、D中必然含有相同的离子,容易推断出它们是HCl或BaCl2,都可与银离子反应生成AgCl沉淀;因此,C必然是AgNO3;再根据,A与B反应有气体生成,推断B一定是HCl;那么,D是BaCl2;A是Na2CO3;剩余的一种物质,也就是NaHSO4就是E。答案:(1)AgCl (2)A:Na2CO3 B:HCl C:AgNO3 D:BaCl2 E:NaHSO4。(3)CO322H+H2OCO2总结提升:离子反应不仅代表一个反应,而且能表示所有同一类型的反应。本题第一小题实际上考查的就是这一点,同时也为下面的题目做了铺垫。这也提醒同学们,做这类题,最关键的是找准突破口。此题的突破口是,然后根据所学知
51、识,顺藤摸瓜,即可找出答案,但具体的途径不一定完全相同。同学们可以多尝试几种不同的方法,达到锻炼自己能力,巩固知识的目的。另外,要注意的是NaHSO4在溶液中完全电离,它与Na2CO3溶液的反应实质上是氢离子与碳酸根离子的反应,只有认识到这一点,才能准确写出相应的离子方程式。拓展 变式10有A、B、C、D四种溶液,它们各为K2CO3、K2SO4、H2SO4、Ba(NO3)2中的一种,分别取少量样品进行下列实验,现象为:在A中加C,无明显变化;在A中加D,无明显变化;在B中加D,生成沉淀E,并得到一种溶液;在B中加C,生成沉淀并得到溶液F;将少量E加入到过量F中,有气体放出。(1)写化学式,B是 ,C是
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