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平衡点线性化(线性平衡率)

发布时间:2025-01-24 02:05:15 义务教育 803次 作者:合肥育英学校

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例谈离子平衡常数线性化处理的应用

平衡点线性化(线性平衡率)

严雄、李惠明、胡军

摘要

高考对离子平衡常数的要求逐年提高。试题灵活多变,要求学生利用平衡常数进行相关计算。近年来,高考中,非线性方程的离子平衡常数的表达已经以图像为载体线性化,试题难度相对较大。通过对相应试题的分析和反思,可以了解高考离子平衡常数的命题方向和解题方法。

关键词

化学高考;离子平衡常数;图像信息;线性化处理

化学平衡常数是高中化学的重要基础理论。它的含义、表达、应用以及相关计算,都是历年来高考中的重要题型。从化学高考大纲要求和高考试题呈现可以看出,高考中对化学平衡常数的要求逐年提高。例如,“能够利用化学平衡常数进行简单计算”升级为“能够利用化学平衡常数进行相关计算”;并增加了“能够利用电离平衡常数进行相关计算”和“理解溶解度积(Ksp)的含义”,能够进行相关计算。”离子平衡常数的测试是对化学理解的双重考验平衡和数学运算能力。试题灵活且常有新意。近年来,高考中已经以图像为载体,将非线性方程的离子平衡常数的表达式线性化,试题为相对较难,通过对相应试题的分析和思考,可以了解高考离子平衡常数的命题方向和解题方法。

⊥22⊥水的离子积Kw表达示的线性化处理

水的离子积Kw=c(H+)c(OH-),两边取负对数可得:-lgKw=-lg[c(H+)c(OH-)]=-lgc(H+)-lgc(OH-),即:pKw=pH+pOH。已知在室温下,Kw=1.010-14,可得:pH+pOH=14,将原来的双曲线方程转化为直线方程。将pOH=-pH+14视为坐标方程:y=-x+14。

实施例1(2013山东科技·13)在一定温度下,将等浓度的NaOH溶液滴加到一定体积的0.1mol/L乙酸溶液中。pOH(pOH=-lgc(OH-))与溶液中pH的变化关系如图所示,则

A。M点所示溶液的电导率强于Q点所示溶液的电导率

BN点所示溶液中,c(CH3COO-)c(Na+)

C。M点和N点所示溶液中水的电离程度相同

DQ点消耗的NaOH溶液的体积等于乙酸溶液的体积

2难溶性电解质溶度积Ksp表达示的线性化处理

对于MA型难溶电解质溶解平衡:MA(S)Mn+(aq)+An-(aq)溶度积Ksp=c(Mn+)c(An-),两边取负对数可得:-lgKsp=-lg[c(Mn+)c(An-)]=-lgc(Mn+)-lgc(An-),即:pKsp=pM+pA,将原双曲线方程转化为直线方程.将pM=-pA+pKsp视为坐标方程:y=-x+pKsp

实施例2(2013江苏化学·14)在一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀和溶解平衡曲线如下图所示。已知:pM=-lgc(M2+),p(CO32-)=-lgc(CO32-)。下列说法正确的是()

A。MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大。

Ba点可以代表MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(CO32-)

C。b点可以代表CaCO3的饱和溶液,而c(Ca2+)c(CO32-)

Dc点可以代表MgCO3的不饱和溶液,c(Mg2+)c(CO32-)

为了分析,首先要了解pM=-lgc(M)、p(CO32-)=-lgc(CO32-)的含义。通过数字和形状的组合,直线在坐标轴上的截距为pKsp。三种碳酸盐MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的pKsp分别为5.2、8.3和10.4。同时,认识到c(M2+)和c(CO32-)的值越大,pM和p(CO32-)的值越小。MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp从10-5.2、10-8.3、10-10.4依次减小,A是错误的;线上所有点都代表饱和溶液,a点可以代表MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(CO32-),所以B是正确的;b点可以代表CaCO3的饱和溶液,但c(Ca2+)c(CO32-),C是错误的;直线上方的c点对应较大的p值,即较小的浓度,可以代表MgCO3的不饱和溶液,c(Mg2+)c(CO32-),所以D是正确的。答案:BD

实施例3(2017年科技国家卷III·13)湿法炼锌电解循环液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板,增加电解能耗。可同时向溶液中加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀,以除去Cl-。根据溶液中平衡时有关离子浓度的关系图,下列哪种说法是错误的?

A。Ksp(CuCl)的数量级为10-7

B除去Cl-的反应为Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl

C。Cu添加量越多,Cu+浓度越高,去除Cl-效果越好。

D2Cu+=Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全

3弱酸电离常数Ka表达示的线性化处理

实施例4(2017科技国家卷I·13)室温下向己二酸(H2X)溶液中加入NaOH溶液。混合溶液的pH值与离子浓度变化的关系如图所示。以下哪项陈述是错误的?

仔细分析近年来的高考题型可知,离子平衡常数及相关考试方法的灵活性和多变性是电解质溶液部分的重点和难点,是高考的热点考点之一。这些离子平衡浓度关系图丰富了信息的表现形式,拓展了信息的内涵,增加了信息的广度和深度。此类试题考验考生的独立学习和独立思考能力。考生必须掌握水的离子积、电离常数、溶解度积等概念,同时加深对数学变形的认识和理解,加强计算,从数字和形状的组合中理解相应的图像信息。只有这样,才能提高化学的核心能力,才能把这个考点的难度转化为得分点。

参考文献[1]教育部考试中心2017年全国普通高等学校招生统考大纲说明(理科)[M]北京:高等教育出版社.2017:349-391

[2]张莉等.充分发挥核心概念“平衡常数”教学功能的化学平衡复习教学研究[J].化学教育,2014,43(5):20-24

[3]单旭峰.在继承解读2017年高考化学试题的基础上探索创新[J].中学化学教学参考,2017(7):59-63

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