郭軍民 鐘輝生
(1.江西省贛州一中 2.江西省贛州市教育教學科學研究所)
真題(2022 年全國乙卷)常溫下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3.在某體系中,H+與A-不能穿過隔膜,未電離的 HA 可自由穿過該膜,如圖1所示.
圖1
設(shè)溶液中c總(HA)=c(HA)+c(A-),當達到平衡時,下列敘述正確的是( ).
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c總(HA)之比為10-4
賞析試題以類似于膜電池和化學方程式的形式呈現(xiàn),將化學與物理知識融合,考查弱電解質(zhì)的電離平衡、溶液中微粒的關(guān)系、電離度計算等知識.HA分子可以自由穿過隔膜,導致隔膜兩側(cè)的HA 濃度保持相等,類似于物理上的連通器.試題很好地考查了高中化學核心素養(yǎng)——宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想.
解析溶液Ⅰ的pH=7,所以c(H+)=c(OH-),故選項A 應(yīng)為c(H+)<c(OH-)+c(A-),錯誤.常溫下溶液Ⅱ的pH=1.0,即溶液中c(H+)=0.1mol·L-1,根據(jù)
離子交換膜,是一種含離子基團的、對溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜.以下2道題是根據(jù)離子交換膜的種類對高考試題進行的原創(chuàng)改編.
變式1常溫下,一元酸HA 的Ka(HA)=1×10-3.在某體系中,H+、未電離的HA 和其他粒子不能穿過隔膜,A-可自由穿過該膜,如圖2所示.下列敘述正確的是( ).
圖2
A.若溶液Ⅰ中c1(A-)=0.1 mol·L-1,則溶液Ⅱ中c2(HA)=10-4mol·L-1
C.溶液Ⅰ和溶液Ⅱ的溶質(zhì)種類不可能相同
D.溶液Ⅰ和溶液Ⅱ中由水電離產(chǎn)生的H+濃度之比為106∶1
若左側(cè)c1(A-)=0.1mol·L-1,由Ka求得溶液Ⅰ中c1(HA)=10 mol·L-1,則溶液Ⅱ中c2(HA)=10-5mol·L-1.兩側(cè)溶液中溶質(zhì)不確定,若溶液Ⅰ中只有HA 一種溶質(zhì)時,則選項B 成立.溶液Ⅱ的溶質(zhì)是HA 和其強堿鹽,相當于中性的緩沖溶液,經(jīng)計算,時溶液呈中性(注:計算公式為pH=).如果溶液Ⅰ的溶質(zhì)是單一的HA,經(jīng)計算:c1(HA)=10mol·L-1時,pH=1.如果溶液Ⅰ的溶質(zhì)是HA 和NaA,亦相當于pH=1的緩沖溶液,經(jīng)計算時滿足條件;若溶液Ⅰ的溶質(zhì)是HA和強酸強堿鹽(如NaCl),因強酸強堿鹽不影響溶液酸堿性,c1(HA)=10 mol·L-1時,pH=1,選項C 不正確.溶液Ⅰ中水電離產(chǎn)生的H+濃度c水(H+)=10-13mol·L-1,而溶液Ⅱ中由水電離產(chǎn)生的H+濃度c水(H+)=10-7mol·L-1,則兩者之比為1∶106,選項D 錯誤.故答案為B.
變式2常溫下,一元酸HA 的Ka(HA)=1×10-3.在某體系中,A-、未電離的HA 和其他粒子不能穿過隔膜,H+可自由穿過該膜,如圖3所示.設(shè)溶液中c總(HA)=c(HA)+c(A-),當達到平衡時,下列說法正確的是( ).
圖3
A.常溫下0.01mol·L-1NaA 的pH=8
B.若溶液Ⅰ的pH=2,則溶液Ⅱ中的c(H+)=0.01mol·L-1
C.溶液Ⅰ和溶液Ⅱ中的c(HA)之比為1∶10
D.溶液Ⅰ和溶液Ⅱ的導電能力相等
解析選項A 是水解的計算,令平衡時溶液中HA濃度為xmol·L-1,可得
(完)