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13.HA是一元弱酸,难溶盐MA上午饱和溶液中C(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解,实验发现,298K时,C2(M+)-c(H+)为线性关系,如下图实线所示。
题目出的非常新颖,综合性强,学生们普遍觉得难,下面来分析一下:
选项A:当溶液PH=4时氢离子浓度为10×10-5,由图知M+的浓度为7.5×10-8次方的开平方小于3×10-4.A正确
选项B:取H+浓度为零的点,可知MA的KSP就等于M+浓度的平方为5×10-8。所以B正确。
选项C:项的电荷守恒,看起来十分正确,但做题时还是要留个心眼,由于只存在MA时,A-水解,pH>7,因此肯定需要加酸调节pH,这里就有两种可能了,一个是加入HA,一个是加入别的酸。仔细看一下题干条件,M+浓度的平方与H+浓度成线性正比关系,加入HA导致H+升高的同时,A-浓度也会升高,由于难溶电解质的溶解平衡,M+浓度就会降低,明显与题干条件不符。所以可以判断C项的右端还应该有其他酸根离子。题目所给不符合电荷守恒。C错误
选项D:求Ka=c(H+)C(A-)/C(HA),若C(A-)=C(HA)时,Ka=c(H+),根据物料守恒C(M+)=c(A-)+C(HA);若C(A-)=C(HA)时推导出c(M+)=2C(A-),KSP=C(M+)C(A-)=C(M+)2/2=5×10-8,C(M+)2=10×10-8由圖可知氢离子浓度为2×10-4因此Ka=2×10-4 D正确
整理一下,最关键的一个信息就是这个线性关系,那么我们来尝试推导一下。
由于M+不水解,可以导出物料守恒式:C(M+)=c(A-)+C(HA)代入下式,尝试推导出M+的表达式。C(M+)=KSP/c(A-)=KSP/(C(M+)-C(HA)),结合Ka=KSP/[(C(M+)-c(H+)c(A-)/Ka)],将分母乘到左边,有:C(M+)[(C(M+)-c(H+)c(A-)/Ka)]=KSP/C(M+)2-c(H+)KSP/ka=KSP,C(M+)2=KSP+c(H+)KSP/ka就可以得出M+浓度的平方与H+浓度成线性关系,斜率为KSP/Ka,截距为KSP,由图像可知,截距KSP=5×10-8,斜率为2.5×10-4,可计算出Ka=2×10-4。
这道题巧妙的把KSP与Ka与物料守恒相结合考察非常独特对这道题的一些补充说明:①这道题的实质上是把难溶电解质MA投入不同pH的酸溶液中,测定其饱和溶解度,取若干点,根据推导情况进行数据处理拟合成一条直线。②关于图像上氢离子浓度趋于零时为什么用的是虚线,原因在于离子浓度过低,无法测量,所以虚线部分就是拟合直线的外推,为的是求截距。
这道题可以说是这几年来让人眼前一亮的高考化学压轴选择题,这道题最大的难度其实不是推导,实际考试时候也没必要去推导出线性关系也没时间。当然推导所需的知识物料守恒、溶度积公式和电离平衡常数的公式都是高中生所具备的。而C项的设置就是一个障眼法,也是考生最容易陷进去的地方。同学们既要有足够知识贮备还需要信心。
题目出的非常新颖,综合性强,学生们普遍觉得难,下面来分析一下:
选项A:当溶液PH=4时氢离子浓度为10×10-5,由图知M+的浓度为7.5×10-8次方的开平方小于3×10-4.A正确
选项B:取H+浓度为零的点,可知MA的KSP就等于M+浓度的平方为5×10-8。所以B正确。
选项C:项的电荷守恒,看起来十分正确,但做题时还是要留个心眼,由于只存在MA时,A-水解,pH>7,因此肯定需要加酸调节pH,这里就有两种可能了,一个是加入HA,一个是加入别的酸。仔细看一下题干条件,M+浓度的平方与H+浓度成线性正比关系,加入HA导致H+升高的同时,A-浓度也会升高,由于难溶电解质的溶解平衡,M+浓度就会降低,明显与题干条件不符。所以可以判断C项的右端还应该有其他酸根离子。题目所给不符合电荷守恒。C错误
选项D:求Ka=c(H+)C(A-)/C(HA),若C(A-)=C(HA)时,Ka=c(H+),根据物料守恒C(M+)=c(A-)+C(HA);若C(A-)=C(HA)时推导出c(M+)=2C(A-),KSP=C(M+)C(A-)=C(M+)2/2=5×10-8,C(M+)2=10×10-8由圖可知氢离子浓度为2×10-4因此Ka=2×10-4 D正确
整理一下,最关键的一个信息就是这个线性关系,那么我们来尝试推导一下。
由于M+不水解,可以导出物料守恒式:C(M+)=c(A-)+C(HA)代入下式,尝试推导出M+的表达式。C(M+)=KSP/c(A-)=KSP/(C(M+)-C(HA)),结合Ka=KSP/[(C(M+)-c(H+)c(A-)/Ka)],将分母乘到左边,有:C(M+)[(C(M+)-c(H+)c(A-)/Ka)]=KSP/C(M+)2-c(H+)KSP/ka=KSP,C(M+)2=KSP+c(H+)KSP/ka就可以得出M+浓度的平方与H+浓度成线性关系,斜率为KSP/Ka,截距为KSP,由图像可知,截距KSP=5×10-8,斜率为2.5×10-4,可计算出Ka=2×10-4。
这道题巧妙的把KSP与Ka与物料守恒相结合考察非常独特对这道题的一些补充说明:①这道题的实质上是把难溶电解质MA投入不同pH的酸溶液中,测定其饱和溶解度,取若干点,根据推导情况进行数据处理拟合成一条直线。②关于图像上氢离子浓度趋于零时为什么用的是虚线,原因在于离子浓度过低,无法测量,所以虚线部分就是拟合直线的外推,为的是求截距。
这道题可以说是这几年来让人眼前一亮的高考化学压轴选择题,这道题最大的难度其实不是推导,实际考试时候也没必要去推导出线性关系也没时间。当然推导所需的知识物料守恒、溶度积公式和电离平衡常数的公式都是高中生所具备的。而C项的设置就是一个障眼法,也是考生最容易陷进去的地方。同学们既要有足够知识贮备还需要信心。