高中化学 第3章 本章知识体系构建与核心素养解读学案（含解析）鲁科版选修4-鲁科版高中选修4化学学案VIP免费

本章知识体系构建与核心素养解读在学习化学平衡的基础上，本章系统地学习研究了弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶电解质的溶解平衡。通过分析推理等方法认识三大平衡的本质特征，建立相关的思维模型，并能运用模型解释三大平衡的移动及其应用。围绕弱电解质的判断、盐类水解的判断、难溶电解质溶解平衡的判断等问题，设计实验进行科学探究。由此可见，本章的学习对促进“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学核心素养的发展具有重要的价值。例析砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。(1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可获得一种砷的高效吸附剂X，吸附剂X中含有CO，其原因是_________________________________。(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图1和图2所示。①以酚酞为指示剂(变色范围pH8.0～10.0)，将NaOH溶液逐滴加入H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________。②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO＋H＋的电离常数为Ka1，则pKa1＝____________(pKa1＝－lgKa1)。(3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH＝7.1时，吸附剂X表面不带电荷；pH＞7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负电荷越多；pH＜7.1时带正电荷，pH越低，表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如图3所示。①在pH7～9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在pH4～7之间吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是______________________________________________________________________________________________________。答案(1)碱性溶液吸收了空气中的CO2(2)①OH－＋H3AsO3===H2AsO＋H2O②2.2(3)①在pH7～9之间，随pH升高H2AsO转变为HAsO，吸附剂X表面所带负电荷增多，静电斥力增强②在pH4～7之间，吸附剂X表面带正电荷，五价砷主要以H2AsO和HAsO阴离子存在，静电引力较大；而三价砷主要以H3AsO3分子存在，与吸附剂X表面产生的静电引力小加入氧化剂，将三价砷转化为五价砷解析(1)吸附剂X中含有NaOH溶液，能吸收空气中的CO2生成CO。(2)①图1中pH为8～10时，三价砷物种主要以H3AsO3和H2AsO的形式存在，故滴加NaOH溶液的过程中主要反应的离子方程式为OH－＋H3AsO3===H2AsO＋H2O。②Ka1＝，K仅与温度有关，为方便计算，在图2中取pH＝2.2时计算，此时[H2AsO]＝[H3AsO4]，则Ka1＝[H＋]＝10－2.2，pKa1＝2.2。(3)①从图2知，pH由7升至9时，H2AsO转变为HAsO，由题中信息知，pH＞7.1时，pH越高，吸附剂X所带负电荷越多，则吸附剂X与HAsO的静电斥力增强。②在pH为4～7时，吸附剂X表面带正电荷，从图2知，pH在4～7之间时，吸附剂X吸附H2AsO和HAsO；从图1知，pH在4～7之间时，三价砷主要以分子形式存在，二者静电引力小。加入氧化剂，可以将三价砷转化为五价砷，而被吸附剂X吸附。点评本题以化学反应原理中弱电解质电离平衡、中和反应过程中各粒子的分布图为载体考查学生对电离平衡的理解、电离平衡常数的计算，引导学生从更深层次认识电解质溶液理论。题目中第(3)②问要求学生分析出现这种现象的原因；最后要求学生写出问题的解决方案，考查学生分析问题、解决问题的能力。该题考查了“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。