1、章末复习课专题3主题复习践行素养以“水溶液中的离子平衡在生活生产中的应用”为例复习水溶液中的离子反应与平衡 (一)弱电解质的电离平衡(二)溶液的酸碱性(三)盐类的水解(四)沉淀溶解平衡(一)水溶液中的离子平衡在生活中的应用水溶液广泛存在于生命体及其赖以生存的环境中。许多化学反应都是在水溶液中进行的，其中，酸、碱和盐等电解质在水溶液中发生的离子反应，以及弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶电解质的沉淀溶解平衡，都与生命活动、日常生活、工农业生产和环境保护等息息相关。醋是中国古代劳动人民发明的传统调味品。老陈醋是中国四大名醋之一，至今已有 3 000 余年的历史。.回答下列问题(1)老陈醋中醋
2、酸的电离方程式为_。(2)老陈醋呈现酯香的主要物质的结构简式为_。.用电位滴定法模拟测定某醋酸溶液样品中醋酸的含量，操作如下：已知：该条件下，醋酸和 NaOH 以物质的量 11 反应时得到的溶液 pH 为 8.7。i准确量取 10.00 mL 醋酸溶液样品，加入蒸馏水至总体积为 100.00 mL，取其中20.00 mL 进行滴定实验，用酸度计检测 pH 变化；ii.逐滴滴入 0.100 0 molL1的 NaOH 溶液，酸度计显示 pH8.7 停止滴定，记录消耗的 NaOH 溶液的体积 V(NaOH)；iii.平行测定多次(数据见表 1)；iv.分析处理数据。实验数据记录表格编号 1 2 3
3、 4 V(NaOH)/mL 23.99 25.00 24.01 24.00(3)第 1 次滴定曲线如图所示，下列说法正确的是_。Aa 点溶液：c(CH3COO)c(H)Bb 点溶液：c(Na)c(CH3COO)Cc 点溶液：c(Na)c(OH)c(H)c(CH3COO)(4)滴定过程中，从 a 点到 c 点水电离出的 c(OH)逐渐增大，用平衡移动原理解释_。(5)根据表格中的有效数据，计算消耗的 NaOH 溶液的平均体积 V(NaOH)_mL，该醋酸溶液样品中醋酸的含量是_g/100 mL。M(CH3COOH)60 gmol1【解 析】(1)醋 酸 为 弱 酸，部 分 电 离，存 在 电 离
4、 平 衡，电 离 方 程 式 为CH3COOHCH3COOH；(2)老陈醋中含有乙酸乙酯，具有香味，结构简式为 CH3COOCH2CH3；(3)A.a 点为醋酸溶液，存在醋酸和水的电离，则 c(CH3COO)c(H)，故 A 正确；B.b 点溶液呈中性，c(OH)c(H)，溶液中存在 c(Na)c(H)c(OH)c(CH3COO)，则 c(Na)c(CH3COO)，故 B 正确；C.c 点醋酸和氢氧化钠溶液恰好反应，醋酸钠水解呈碱性 c(CH3COO)c(OH)，应为 c(Na)c(CH3COO)c(OH)c(H)，故 C 错误；(4)溶液中存在水的电离平衡 H2OOHH，从 a 点到 c 点
5、，随着 NaOH 加入，醋酸浓度逐渐减小，对水的电离的抑制程度减弱；(5)第 2 次实验误差较大，应舍弃，NaOH 溶液的平均体积为 1、3、4 三次实验平均体积，则 V(NaOH)23.9924.0124.003 mL24.00 mL，滴定终点，满足n(CH3COOH)n(NaOH)，则 n(CH3COOH)0.024 L0.100 0 molL10.002 4 mol，该醋酸溶液样品中醋酸的含量是0.002 4 mol100 mL20 mL 60 gmol10.01 L72 gL17.2 g/100 mL。答案：(1)CH3COOHCH3COOH(2)CH3COOCH2CH3(3)AB(4
6、)溶液中存在水的电离平衡 H2OOHH，随着 NaOH 加入，CH3COOH 浓度降低，醋酸对水电离的抑制程度减弱 (5)24.00 7.2(二)水溶液中的离子平衡在工业生产中的应用钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4 和 SrSO4 都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将 BaSO4 和SrSO4 转化成难溶弱酸盐。已知：SrSO4(s)Sr2(aq)SO24(aq)Ksp2.5107SrCO3(s)Sr2(aq)CO23(aq)Ksp2.5109(1)将 SrSO4 转化成 SrCO3 的离子方程式为_，该反应的平衡常数表达式
7、为_；该反应能发生的原因是_。(用沉淀溶解再平衡的有关理论解释)(2)对于上述反应，实验证明增大 CO23的浓度或降低温度都有利于提高 SrSO4 的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数 K 的变化情况(填“增大”“减小”或“不变”)：升高温度，平衡常数 K 将_；增大 CO23的浓度，平衡常数 K 将_。(3)已知，SrSO4 和 SrCO3 在酸中的溶解性与 BaSO4 和 BaCO3 类似，设计实验证明上述过程中 SrSO4 是否完全转化成 SrCO3。实验所用试剂为_；实验现象及其相应结论_。(4)BaCl2 溶液和 Ba(NO3)2 溶液是实验中检验 SO24的常用试剂。某化学研究
8、性学习小组检验某溶液中存在 SO24时，首先加入 Ba(NO3)2 溶液，产生白色沉淀，然后加入过量稀硝酸，白色沉淀不溶解，由此得出结论：溶液中一定含有 SO24。你认为该推理是否严密？试说明理由_。【解析】(1)依据物质 Ksp 大小可知，SrSO4 转化成 SrCO3 的溶解性不同，反应向更难溶 的 方向 进 行，依 据 沉淀 转 化写 出离 子 方程 式为 SrSO4(s)CO23(aq)SrCO3(s)SO24(aq)；平衡常数表达式 Kc（SO24）c（CO23）；该反应能发生的原因是因为 Ksp(SrCO3)Ksp(SrSO4)，反应向更难溶的方向进行。(2)实验证明降低温度有利于
9、提高 SrSO4 的转化率。说明平衡正向进行，正反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向进行，平衡常数 K 减小；增大 CO23的浓度平衡正向进行，平衡常数随温度变化，不随浓度改变，所以平衡常数不变。(3)SrSO4 和 SrCO3 在酸中的溶解性与 BaSO4 和 BaCO3 类似，说明 SrCO3 溶于酸，SrSO4 不溶于酸，证明上述过程中 SrSO4 是否完全转化成 SrCO3。实验所用试剂为盐酸，若沉淀完全溶解，则证明 SrSO4 完全转化成 SrCO3，否则未完全转化。(4)亚硫酸根离子和钡离子结合生成亚硫酸钡沉淀，遇硝酸被氧化为硫酸钡，也会产生沉淀不溶解现象，所以实验方案不严密。答
10、案：(1)SrSO4(s)CO23(aq)SrCO3(s)SO24(aq)c（SO24）c（CO23）Ksp(SrCO3)Ksp(SrSO4)(2)减小 不变(3)盐酸 若沉淀完全溶解，则证明 SrSO4 完全转化成 SrCO3，否则未完全转化(4)不严密，溶液中可能含有 SO23，生成的 BaSO3 被氧化成 BaSO4应用实践提升素养1镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由 Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：已知：NiCl2 易溶于水，Fe3不能氧化 Ni2某温度下一些金属
11、氢氧化物的 Ksp 及沉淀析出的理论 pH 如下表所示：M(OH)n Ksp pH 开始沉淀 沉淀完全 Al(OH)3 1.910-23 3.43 4.19 Fe(OH)3 3.810-38 2.53 2.94 Ni(OH)2 1.610-14 7.60 9.75 回答下列问题：(1)根据上表数据判断步骤依次析出沉淀_和沉淀_(填化学式)，则 pH1_ pH2(填“”“”或“”)，控制两种沉淀析出可利用_。ApH 试纸 B石蕊指示剂 CpH 计(2)已知溶解度：NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O，则的化学方程式是_。第步反应后，过滤沉淀时需要的玻璃仪器有_。若过滤时发现滤液中有
12、少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因_、_。(3)试写出的离子方程式_。【解析】(1)根据金属氢氧化物的 Ksp 及沉淀析出的理论 pH，结合流程图可知，先沉淀的是三价铁离子，随后沉淀的是三价铝离子，控制两种沉淀析出必须准确测定溶液 pH，所以用 pH 计测定。(2)由溶解度：NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O 和流程中的变化可知沉淀为溶解度小的 NiC2O42H2O，所以根据转化关系写出化学方程式；在过滤装置中用到的玻璃仪器和注意问题，根据装置和操作步骤写出的化学方程式是 NiCl2Na2C2O42H2O=NiC2O42H2O2NaCl。(3)根据转化关系和 Ni2
13、沉淀的 pH 推知，加入氢氧化钠的主要目的是把NiC2O42H2O 沉淀转化为 Ni(OH)2 沉淀，为了使沉淀完全转化，加入的氢氧化钠溶液应过量，根据镍元素化合价变化，结合氧化还原反应的规律写出离子方程式：2Ni(OH)22OHCl2=2Ni(OH)32Cl。答案：(1)Fe(OH)3 Al(OH)3 C(2)NiCl2Na2C2O42H2O=NiC2O42H2O2NaCl 漏斗、玻璃棒、烧杯 玻璃棒划破滤纸 滤液超过滤纸边缘(3)2Ni(OH)22OHCl2=2Ni(OH)32Cl2(2021秦皇岛高二检测)(1)若 t100 时，Kw1012，则此时 0.05 molL1 的Ba(OH)
14、2 溶液的 pH_。(2)已知 25 时，0.1 L 0.1 molL1 的 NaA 溶液的 pH10，则 NaA 溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序为_。(3)25 时，将 pH11 的 NaOH 溶液与 pH4 的 H2SO4 溶液混合，若所得混合溶液 pH9，则 NaOH 溶液与 H2SO4 溶液的体积比为_。(4)含有 Cr2O27的废水毒性较大，某工厂废水中含 4.00103 molL1 的 Cr2O27。为使废水能达标排放，作如下处理：Cr2O27Cr3、Fe3Cr(OH)3、Fe(OH)3 该 废 水 中 加 入 FeSO4 7H2O 和 稀 硫 酸，发 生 反 应 的 离
15、 子 方 程 式 为_。若处理后的废水中残留的 c(Fe3)1.01013 molL1，则残留的 Cr3的浓度为_。已知：KspFe(OH)31.01038，KspCr(OH)31.01031【解析】(1)0.05 molL1 的 Ba(OH)2 溶液中 c(OH)0.1 molL1，pHlgc(H)lg10120.111；(2)由于 0.1 L 0.1 molL1 的 NaA 溶液的 pH10，说明溶液显示碱性，c(OH)c(H)，溶液中电荷关系为 c(Na)c(H)c(A)c(OH)，所以 NaA 溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序为 c(Na)c(A)c(OH)c(H)；(3)设氢
16、氧化钠溶液的体积为 x L，硫酸溶液的体积为 y L，pH11 的 NaOH 溶液中，氢氧根离子的浓度为 103 molL1，pH4 的硫酸溶液中氢离子浓度为 104 molL1，二者混合后溶液的 pH9，溶液显碱性，溶液中氢氧根离子的浓度为105 molL1，即氢氧化钠过量，则 103 molL1x L104 molL1y105 molL1(xy)L，解得 xy19；(4)酸性条件下，Cr2O27具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，二者发生氧化还原反应生成铬离子和铁离子，离子方程式为 Cr2O276Fe214H=2Cr36Fe37H2O；若处理后的废水中残留的 c(Fe3)1.01013molL1，KspFe(OH)3c(Fe3)c3(OH)1.01038，计算得到 c3(OH)1.01025 molL1，则残留的 Cr3的浓度KspCr（OH）3c3（OH）1.010311.01025 1.0106molL1。答案：(1)11(2)c(Na)c(A)c(OH)c(H)(3)19(4)Cr2O276Fe214H=2Cr36Fe37H2O1.0106 molL1
