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弱酸判断的实验设计思路与方法

来源:作者:吴乾环 点击:所属专题: 弱电解质实验判断
一.设计的基本与原理 弱酸在溶液中存在着电离平衡,即酸分子中的氢元素只有一部分能电离成H + ,而外界条件(浓度、温度 )改变时会导致平衡的移动使酸分子能继续电离出离子或己电离生成的离子又重新结合成酸分子,而这种移动存在可通过测定溶液的pH值或观察加入有某种

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一.设计的基本与原理

弱酸在溶液中存在着电离平衡,即酸分子中的氢元素只有一部分能电离成H+,而外界条件(浓度、温度)改变时会导致平衡的移动使酸分子能继续电离出离子或己电离生成的离子又重新结合成酸分子,而这种移动存在可通过测定溶液的pH值或观察加入有某种酸碱指示剂时溶液颜色深浅的变化或加入某种能产生气体的物质后根据产生气体的快慢或多少来确认;或者其形成的盐溶于水后因酸根离子的水解而使(强碱)盐溶液表现出相应的碱性,简而言之,前者属于证明某酸不能完全电离,后者属于确定某酸与弱碱形成的盐能水解的问题。

二.设计的基本思路

判断一种酸是否为弱酸有多种方法,但其基本思路却是两种:一种是直接对弱酸本身或其强碱盐进行相应的实验设计(以下简称直接设计),二是选择一种已知的强酸进行对照性实验设计(简称对照设计)。

(1)直接设计(以0.1mol/LHA为例)

1.测定其pH,若pH≠1,则是弱酸;原因是弱酸部分电离。

2.测NaA溶液的pH值,若pH>7,或加入酚酞试液后溶液变红则是弱酸;原因是弱酸根离子能水解。

3.向酸溶液中加入该酸对应的铵盐晶体,测定加入晶体后溶液的pH有无变化,若pH变大,则为弱酸;因为加入盐后,会导致原来的电离平衡发生移动。

4.取一定浓度的HA溶液,测其pH值,然后将该溶液稀释100倍,然后测定稀释的pH

值,若其pH值的变化值小于2个单位,则HA是弱酸

(2)对照设计

选用相同物质的量浓度的强酸盐酸作参照物质进行对照实验。

1.比较二者导电性强弱,若HA溶液导电能力弱,则为弱酸 — 弱酸只能部分电离。

2.比较相同条件下与各方面完全相同的某种较活泼的金属单质或碳酸盐的反应情况,若产生气体速度HA较平缓,则其为弱酸— 弱酸只能部分电离。

选用pH值相同的盐酸用参照物

1.比较pH值相同的两种酸,稀释相同的倍数(不低于100倍)后,溶液pH值的相对大小,若HA的小,则为弱酸 — 弱酸仍能电离出部分离子。

2.取相同体积的两种酸用碱进行滴定,完全反应时,若HA消耗的碱较多,则其为弱酸— 原来没有发生电离的H+继续电离后与碱反应。

3.将盐酸与HA各方面完全相同的某种较活泼的金属单质或碳酸盐的反应情况,若产生气体速度HA较快,则其为弱酸(HA可不断补充一部分被消耗掉的H+)—弱酸可继续电离不断地补充H+

4.将盐酸与HA与足量的某种较活泼的金属单质或碳酸盐,若HA最终生成的气体量多于盐酸,则HA是弱酸—原来没有发生电离弱酸会继续电离出H+并参与反应。原来没有发生电离的H+继续电离后与碱反应

三.实例分析

例1:(01上海)用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是:

甲:① 称取一定质量的HA配制0.lmol/L的溶液100mL;

② 用pH试纸测出该溶液的pH值,即可证明HA是弱电解质。

乙:① 用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=l的两种酸溶液各100mL;

② 分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;

③ 各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,

即可证明HA是弱电解质。

(1)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH____1(选填>、<、=)

乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是___________(多选扣分)

A.装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;

B.装HA溶液的试管中放出H2的速率快;

C.两个试管中产生气体速率一样快。

(3).请你评价:乙方案中难以实现之处和不妥之处___________、___________

(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。 ______________________

解析:这是一道对己给方案进行选择、并从理论与实践的角度进行评价及提出新方案的综合性试题。甲同学的方案是直接对酸HA进行设计,由于酸的浓度为0.lmol/L,故当溶液的pH>1时,就可说明HA没有全部电离,是弱酸。

乙同学的方案是属于对照性设计,当HA是弱酸时,最初两种溶液中c(H+)相同,但随着反应的进行,盐酸中的H+不断被消耗掉而减少,而弱酸HA的平衡会不断向电离方向移动,使得HHHhh H+不断地得到补充,c(H+)必然比盐酸中的大,故反应速率较快,放出H2的速率必然比盐酸快,故答案为B。但这种方案是一种理想化的方案,因为一是难以配制pH=l的HA溶液;二是难以使所加入的锌粒表面积。

除了上述方案外,还可以配制NaA溶液,测定其pH值(pH>7HA是弱酸),取相同物质的量浓度的HA、盐酸,比较二者的导电性(HA导电性差是弱本),或是用pH计测定体积相同的HA与盐酸的pH值后,将二者稀释相同的倍数(如100倍)后两次测量pH值,看pH值变化的程度大小是否一样等(HA变化的小是弱酸)等。

答案见解析

对于弱碱的实验设计在设计思路上与前面相同,只是具体方法有所差异。

例2:下列事实可证明氨水是弱碱的是 (    )

A.氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁

B.铵盐受热易分解

C.0.1mol/L氨水可以使酚酞试液变红

D.0.1mol/L氯化铵溶液的pH约为5

解析:本题属于对碱进行直接的实验设计,因此应从“氨水是否完全电离,其与强酸形成的盐能否水解”的角度进行分析,很明显,A、B与此无关,C因强碱也能使酚酞变红而舍弃,故答案为D。

例3:在下列叙述中,不能说明盐酸是强酸,醋酸是弱酸的是     (   )

A.将pH=4的盐酸和醋酸稀释成pH=5的溶液,醋酸所需加入的水量多

B.盐酸和醋酸都可用相应的钠盐与浓硫酸反应制取

C.相同pH的盐酸和醋酸溶液中分别加入相应的钠盐固体,醋酸的pH变化大

D.等体积的pH值也相同的盐酸和醋酸分别跟足量的锌反应时,产生的氢气醋酸多

解析:由于HCl是强酸,若醋酸是强酸,则当其pH值由4变成5时加入的水应与盐酸一样多,而实际上醋酸的多,故它是弱酸;由于浓硫酸是难挥发性的强酸,在制备其它酸时,既可利用其强酸性,又可利用其难挥发性,故答案有B;当两种酸中分别加入对应的钠盐时均不会发生化学反应,而醋酸的pH值变化了,这只能是CH3COO离子使醋酸的电离发生了移动,即醋酸存在电离平衡,故说明醋酸是弱酸;盐酸、醋酸均为一元酸,若二者均为强酸,则生成的氢气应是一样多,而事实上醋酸生成的气体较多,故醋酸是弱酸,答案为B。

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