38 第三章 情境活动课 课题 以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题-【名师导航】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步课件（人教版）

第三章　水溶液中的离子反应与平衡 课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体 解决水溶液中的离子反应与平衡问题 情境活动课 水是生命活动赖以生存的环境，水溶液是化学实验中最常用的环境之一，水溶液中的反应是研究化学反应原理的重要模型，水溶液中的平衡是研究化学平衡的重要模型。水溶液中的平衡主要有电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等，这些平衡理论对生命活动、生产生活以及环境保护等方面具有诸多指导意义。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 食醋(主要成分为CH3COOH)、纯碱(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)均为家庭厨房中常用的物质。已知： 电离平衡 弱酸 CH3COOH H2CO3 HNO2 HCN 电离 常数 Ka＝ 1.8×10-5 Ka1＝4.3×10-7 Ka2＝5.6×10-11 Ka＝ 5.0×10-4 Ka＝ 6.2×10-10 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动1　CH3COO－、、、、CN－结合质子(H＋)的能力由小到大的顺序为____________________________________。 提示： 活动2　CO2通入NaNO2溶液中能否生成HNO2？__________(填“能”或“否”)，理由是_________________________________。 提示：否　H2CO3的Ka1小于HNO2的Ka，H2CO3的酸性比HNO2的酸性弱 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动3　少量CO2通入足量NaCN溶液中，反应的离子方程式为________________________________________________________。 提示： 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 已知水在25 ℃和100 ℃时，其电离平衡曲线如图所示。 水的电离和溶液的pH 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动1　曲线A所对应的温度下，pH＝2的盐酸和pH＝11的某BOH溶液中，若水的电离程度分别用α1、α2表示，则α1与α2大小关系是怎样的？ 提示：曲线A所对应的温度是25 ℃，pH＝2的盐酸，c水(H＋)＝10-12 mol·L-1；pH＝11的某BOH溶液中，c水(H＋)＝10-11 mol·L-1；水电离产生的H＋的浓度越大，水的电离程度就越大，则α1<α2。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动2　曲线B对应的温度下，将溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合后，混合溶液的pH为多少？ 提示：等体积混合后的溶液中c(OH－)＝0.01 mol·L-1。由于该温度下水的离子积常数Kw＝10-12，所以c(H＋)＝10-10 mol·L-1，所得混合溶液的pH＝10。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动3　100 ℃时，若100体积pH＝a的某强酸溶液与1体积pH＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则a与b之间应满足的关系是什么？ 提示：100 ℃时，水的离子积常数Kw＝1×10-12。设pH＝a的强酸溶液的体积是100 L，pH＝b的某强碱溶液的体积是1 L，则100 L pH＝a的某强酸溶液中n(H＋)＝100×10－a mol＝102-a mol，1 L pH＝b的某强碱溶液中n(OH－)＝ mol＝10b-12 mol。混合后溶液呈中性，102-a mol＝10b-12 mol，则2－a＝b－12，所以a＋b＝14。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 醋酸是日常生活中最常见的调味剂和重要的化工原料，醋酸钠是其常见的盐[已知：25 ℃，Ka(CH3COOH)＝1.69×10-5]。 活动1　物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液和CH3COONa溶液等体积混合(混合前后体积变化忽略不计)，混合液中的下列关系式正确的是________(填字母)。 A．c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－) B．c(H＋)＋c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－) C．c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝ 盐类的水解 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 提示：物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液和CH3COONa溶液等体积混合，据电荷守恒可得：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，根据元素守恒有：2c(Na＋)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)，联立两式可得2c(H＋)＋c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)，A错误、B正确；据元素守恒可得：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝2c(Na＋)＝0.1 mol·L-1， C正确。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动2　常温时，将m mol·L-1醋酸溶液和 NaOH溶液等体积混合后，所得溶液的pH＝7，则m与n的大小关系是怎样的？醋酸溶液中c(H＋)与NaOH溶液中c(OH－)的大小关系是怎样的？ 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 提示：常温时，将m mol·L-1的醋酸溶液和n mol·L-1的NaOH溶液等体积混合后，所得溶液的pH＝7，此时溶液呈中性；若二者恰好完全反应生成CH3COONa，溶液显碱性，欲使溶液呈中性，醋酸要稍过量，则有m>n。由于醋酸是弱电解质，部分电离，NaOH是强电解质，完全电离，若醋酸溶液中c(H＋)等于NaOH溶液中c(OH－)，则混合后醋酸远远过量，会使混合溶液呈酸性，故醋酸溶液中c(H＋)小于NaOH溶液中c(OH－)。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料，也可用作印染媒染剂，医药上用于催吐剂。已知25 ℃时，Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10-17，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10-5。 活动1　向水中加入少量ZnSO4固体时，水的电离平衡向哪个方向移动？Kw如何变化？ 沉淀溶解平衡 提示：向水中加入少量ZnSO4固体，Zn2+发生水解反应，促使水的电离平衡正向移动，由于温度不变，则Kw不变。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动2　向0.5 L 0.10 mol·L-1 ZnSO4溶液中加入等体积的0.02 mol·L-1 AgNO3溶液，能否生成Ag2SO4沉淀？ 提示：ZnSO4溶液和AgNO3溶液等体积混合后＝0.05 mol·L-1，c(Ag＋)＝0.01 mol·L-1，则Q＝·c2(Ag＋)＝0.05×0.012＝5×10-6＜Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10-5，故不能生成Ag2SO4沉淀。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 活动3　常温下，要除去0.20 mol·L-1 ZnSO4溶液中的Zn2+，pH的取值范围是多少？ 提示：要除去溶液中的Zn2+，应使c(Zn2+) ≤1.0×10-5 mol·L-1，则有c(OH－)≥＝ mol·L-1＝10-6 mol·L-1，此时溶液的c(H＋)≤＝ mol·L-1＝10-8 mol·L-1，即溶液的pH≥8。 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 1．物质在水中可能存在电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，回答下列问题： (1)一定温度下，向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固体，则醋酸的电离平衡逆向移动；溶液中的值____________(填“增大”“减小”或“不变”)。 减小 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 (2)某温度下，水的离子积常数为1×10-13。该温度下，若100体积pH＝a的H2SO4溶液与1体积pH＝b的NaOH溶液混合后溶液呈中性，则a＋b＝________。 (3)25 ℃下，有浓度均为0.1 mol·L-1的三种溶液：a．Na2CO3溶液；b．NaClO溶液；c．CH3COONa溶液(H2CO3：Ka1＝4.4×10-7，Ka2＝4.7×10-11；HClO：Ka＝3.0×10-8；CH3COOH：Ka＝1.8× 10-5)，这三种溶液的pH由小到大的顺序为_________(填字母符号)。 15 c＜b＜a 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 [解析]　(1)CH3COOH溶液中存在电离平衡CH3COOH⥫⥬CH3COO－＋ H＋，加入CH3COONa固体，溶液中的c(CH3COO－)增大，平衡逆向移动；溶液中c(H＋)减小，c(CH3COOH)增大，则的值减小。 (2)某温度下，水的离子积常数为1×10-13，该温度下，pH＝a的硫酸溶液中c(H＋)＝，pH＝b的氢氧化钠溶液中c(OH－)＝ mol·L-1＝10b-13 mol·L-1，混合后溶液呈中性，即n(H＋)＝n(OH－)，则100×10－a＝1×10b-13，102-a＝10b-13，即2－a＝b－13，则a＋b＝15。 (3)Na2CO3、NaClO、CH3COONa均为强碱弱酸盐，其溶液均显碱性，由于酸性，则水解程度>CH3COO－，因此相同浓度的钠盐溶液的pH：CH3COONa溶液＜NaClO溶液＜Na2CO3溶液，即c<b<a。 2．(1)已知H2CO3：Ka1＝4.5×10-7，Ka2＝4.7×10-11；H2C2O4：Ka1＝5.6×10-2，Ka2＝1.5×10-4。 ①0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液的pH______(填“大于”“小于”或“等于”)0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液的pH。 ②等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是________溶液(填名称)。 大于 草酸 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 ③若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种粒子浓度大小的顺序正确的是______(填字母)。 ac 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 (2)SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少SO2的排放，回答下列方法中的问题。 方法1(双碱法)：用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生 NaOH溶液 Na2SO3溶液 ①写出过程ⅰ的离子方程式：_____________________________。 ＋H2O 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 ②CaO在水中存在如下转化： CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)⥫⥬Ca2+(aq)＋2OH－(aq) 从平衡移动的角度，简述过程ⅱ中NaOH再生的原理：________________________________________________________________________________________________________________。 方法2：用氨水除去SO2 ③已知25 ℃，NH3·H2O的Kb＝1.8×10-5，H2SO3的Ka1＝1.4×10-2，Ka2＝6.0×10-8。若氨水的浓度为2.0 mol·L-1，溶液中的c(OH－)≈________ mol·L-1。将SO2通入该氨水中，当c(OH－)降至1.0×10-7 mol·L-1时，溶液中的＝________。 与Ca2+生成CaSO3沉淀，Ca(OH)2(s)的溶解平衡正向移动，有NaOH生成 6.0×10-3 0.6 情境活动课　课题　以“水溶液中的三大平衡”为载体解决水溶液中的离子反应与平衡问题 [解析]　(1)①根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则同浓度的两种溶液中，碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液的pH大于0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液的pH。②草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸溶液。③草酸的第一、二步电离常数均大于碳酸的第一步电离常数，所以等浓度的两种溶液中，草酸的电离程度大于碳酸，因此溶液中，ac正确。 (2)①过程ⅰ是二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，反应的离子方程式为＋H2O。②过程ⅱ加入CaO，存在CaO(s)＋H2O (l)===Ca(OH)2(s)⥫⥬Ca2+(aq)＋2OH－(aq)，因与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡正向移动，有NaOH生成。③NH3·H2O的Kb＝1.8×10-5，若氨水的浓度为2.0 mol·L-1，由Kb＝可知，c(OH－)≈ mol·L-1＝6.0×10-3 mol·L-1；当c(OH－)降至1.0×10-7 mol·L-1时，c(H＋)＝1.0×10-7 mol·L-1，H2SO3的Ka2＝6.0×10-8，由Ka2＝，可知＝＝0.6。 $$