《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

(2)依据图像信息计算

根据图像,选择曲线上特殊点(能准确读出横、纵坐标的数值),确定各微粒的浓度,最后代入电离常数表达式计算。

[例2] $25\ ^{\circ} C$时,在${2.0× 10^{-3}\ mol· L^{-1}}$的氢氟酸水溶液中,调节溶液$pH$(忽略调节时溶液体积变化),测得平衡体系中$c_{ 平}{(F^{-})}$、$c_{ 平}(HF)$与溶液$pH$的关系如图。

则$25\ ^{\circ} C$时,$K_{ a}(HF)=$(列式求值)。

答案： [例2] $\frac{1.0×10^{-4}×1.6×10^{-3}}{4.0×10^{-4}}mol· L^{-1}=4.0×10^{-4}mol· L^{-1}$

[例3] 常温下,${0.010\ mol· L^{-1}}$的二元弱酸${H_{2}A}$溶液中${H_{2}A}$、${HA^{-}}$、${A^{2-}}$的物质的量分数$\delta ( X)$随$pH$变化如图所示。

${H_{2}A}$分两步发生电离,对应的电离平衡常数分别为$K_{ a1}$和$K_{ a2}$。由图确定下列数据:$-\lg K_{ a1}=$6 ,$K_{ a2}=$$\boldsymbol{10^{-10}\ {mol· L^{-1}}}$ 。

答案： [例3] [答案] $6×10^{-10}mol· L^{-1}$ [解析] $H_2A$分两步发生电离：$H_2A\rightleftharpoons H^++HA^-$、$HA^-\rightleftharpoons$ $A^{2-}+H^+$，则有$K_{a1}=\frac{c_平(HA^-) · c_平(H^+)}{c_平(H_2A)}$，$K_{a2}=\frac{c_平(A^{2-}) · c_平(H^+)}{c_平(HA^-)}$；由题图可知，$H_2A$和$HA^-$的物质的量分数 均为0.5时，则$c_平(HA^-)=c_平(H_2A)$，溶液的$pH=6$，$c_平(H^+)=$ $1×10^{-6}mol· L^{-1}$，则有$K_{a1}=c_平(H^+)=1×10^{-6}mol· L^{-1}$， $-\lg K_{a1}=6$。$HA^-$和$A^{2-}$的物质的量分数均为0.5时，溶液$pH$ =10，则$c_平(HA^-)=c_平(A^{2-})$，$c_平(H^+)=1×10^{-10}mol· L^{-1}$， 则有$K_{a2}=c_平(H^+)=1×10^{-10}mol· L^{-1}$。

[例4] $0.01\ mol/L$的某一元弱酸溶液$c{(H^{+})}=10^{-4}\ {mol/L}$,则它的电离度为( )

A.$1\%$
B.$2\%$
C.$5\%$
D.$10\%$

答案： [例4] A 假设此一元弱酸为HX，设其电离度为$\alpha$，则该弱酸浓度的减小量为$0.01\alpha mol/L$，由溶液中的$c_平(H^+)=10^{-4}mol/L$知， $0.01\alpha=10^{-4}$，$\alpha=1\%$，A正确。

[例5] $25\ ^{\circ} C$时,${0.1\ mol· L^{-1}\ CH_{3}COOH}$溶液加水稀释,$\dfrac{c_{ 平}({CH_{3}COO^{-}})}{c_{ 平}({CH_{3}COOH})}$将增大(填“增大”“减小”或“不变”)。

答案： [例5] [答案] 增大 [解析] $\frac{c_平(CH_3COO^-)}{c_平(CH_3COOH)}=\frac{c_平(CH_3COO^-) · c_平(H^+)}{c_平(CH_3COOH) · c_平(H^+)}=$ $\frac{K_a}{c_平(H^+)}$，加水稀释时，$c_平(H^+)$减小，温度不变，则$K_a$不变，则 $\frac{K_a}{c_平(H^+)}$增大，即$\frac{c_平(CH_3COO^-)}{c_平(CH_3COOH)}$增大。

如何从定量的角度判断醋酸溶液中加水稀释一倍后,电离平衡移动的方向?

答案： 深度思考 提示：$K_a=\frac{c_平(H^+) · c_平(CH_3COO^-)}{c_平(CH_3COOH)}$，稀释一倍后，假设平衡不移动，则$Q=\frac{\frac{1}{2}c_平(H^+) · \frac{1}{2}c_平(CH_3COO^-)}{\frac{1}{2}c_平(CH_3COOH)}=\frac{1}{2}K_a$，$Q＜K_a$，平衡向电离方向移动。