浙江專用版2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題3溶液中的離子反應(yīng)本專題知識體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)解讀學(xué)案選修4

PAGEPAGE4本專題學(xué)問體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)解讀在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡的基礎(chǔ)上，本章系統(tǒng)地學(xué)習(xí)探討了弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡和難溶電解質(zhì)的溶解平衡。通過分析推理等方法相識三大平衡的本質(zhì)特征，建立相關(guān)的思維模型，并能運用模型說明三大平衡的移動及其應(yīng)用。圍繞弱電解質(zhì)的推斷、鹽類水解的推斷、難溶電解質(zhì)溶解平衡的推斷等問題，設(shè)計試驗進行科學(xué)探究。由此可見，本章的學(xué)習(xí)對促進“改變觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”等化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展具有重要的價值。例析砷(As)是一些工廠和礦山廢水中的污染元素，運用吸附劑是去除水中砷的有效措施之一。(1)將硫酸錳、硝酸釔與氫氧化鈉溶液按肯定比例混合，攪拌使其充分反應(yīng)，可獲得一種砷的高效吸附劑X，吸附劑X中含有COeq\o\al(2－,3)，其緣由是_______________________________。(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物種的分布分數(shù)(平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數(shù))與pH的關(guān)系分別如圖1和圖2所示。①以酚酞為指示劑(變色范圍pH8.0～10.0)，將NaOH溶液逐滴加入H3AsO3溶液中，當溶液由無色變?yōu)闇\紅色時停止滴加。該過程中主要反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________。②H3AsO4第一步電離方程式H3AsO4H2AsOeq\o\al(－,4)＋H＋的電離常數(shù)為Ka1，則pKa1＝____________(pKa1＝－lgKa1)。(3)溶液的pH對吸附劑X表面所帶電荷有影響。pH＝7.1時，吸附劑X表面不帶電荷；pH＞7.1時帶負電荷，pH越高，表面所帶負電荷越多；pH＜7.1時帶正電荷，pH越低，表面所帶正電荷越多。pH不同時吸附劑X對三價砷和五價砷的平衡吸附量(吸附達平衡時單位質(zhì)量吸附劑X吸附砷的質(zhì)量)如圖3所示。①在pH7～9之間，吸附劑X對五價砷的平衡吸附量隨pH上升而快速下降，其緣由是________________________________________________________________________。②在pH4～7之間吸附劑X對水中三價砷的去除實力遠比五價砷的弱，這是因為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提高吸附劑X對三價砷去除效果可實行的措施是_______________________________________________________________________________________________________。答案(1)堿性溶液汲取了空氣中的CO2(2)①OH－＋H3AsO3=H2AsOeq\o\al(－,3)＋H2O②2.2(3)①在pH7～9之間，隨pH上升H2AsOeq\o\al(－,4)轉(zhuǎn)變?yōu)镠AsOeq\o\al(2－,4)，吸附劑X表面所帶負電荷增多，靜電斥力增加②在pH4～7之間，吸附劑X表面帶正電荷，五價砷主要以H2AsOeq\o\al(－,4)和HAsOeq\o\al(2－,4)陰離子存在，靜電引力較大；而三價砷主要以H3AsO3分子存在，與吸附劑X表面產(chǎn)生的靜電引力小加入氧化劑，將三價砷轉(zhuǎn)化為五價砷解析(1)吸附劑X中含有NaOH溶液，能汲取空氣中的CO2生成COeq\o\al(2－,3)。(2)①圖1中pH為8～10時，三價砷物種主要以H3AsO3和H2AsOeq\o\al(－,3)的形式存在，故滴加NaOH溶液的過程中主要反應(yīng)的離子方程式為OH－＋H3AsO3=H2AsOeq\o\al(－,3)＋H2O。②Ka1＝eq\f(cH2AsO\o\al(－,4)·cH＋,cH3AsO4)，K僅與溫度有關(guān)，為便利計算，在圖2中取pH＝2.2時計算，此時c(H2AsOeq\o\al(－,4))＝c(H3AsO4)，則Ka1＝c(H＋)＝10－2.2，pKa1＝2.2。(3)①從圖2知，pH由7升至9時，H2AsOeq\o\al(－,4)轉(zhuǎn)變?yōu)镠AsOeq\o\al(2－,4)，由題中信息知，pH＞7.1時，pH越高，吸附劑X所帶負電荷越多，則吸附劑X與HAsOeq\o\al(2－,4)的靜電斥力增加。②在pH為4～7時，吸附劑X表面帶正電荷，從圖2知，pH在4～7之間時，吸附劑X吸附H2AsOeq\o\al(－,4)和HAsOeq\o\al(2－,4)；從圖1知，pH在4～7之間時，三價砷主要以分子形式存在，二者靜電引力小。加入氧化劑，可以將三價砷轉(zhuǎn)化為五價砷，而被吸附劑X吸附。點評：本題以化學(xué)反應(yīng)原理中弱電解質(zhì)電離平衡、中和反應(yīng)過程中各粒子的分布圖為載體，考查學(xué)生對電離平衡的理解、電離平衡常數(shù)的計算，