2023年高考化学题型(六)水溶液中离子平衡的三类图像.pdf
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1、命题视角一中和滴定曲线图像 案例分析 25时,以向20 mLO.lmoH/i 一元弱酸HA溶液中加入0.1 molLI NaOH溶液过程中的p H-V图像为例(1)滴定曲线H42O而876420 10 20 30 40 V(NaOH溶液)/mL(2)特殊点分析特殊点溶质水的电离情况微粒浓度关系AHA抑制c(H+)c(A-)c(OH)B等物质的量的HA、NaA抑制(溶液显酸性,说明HA的电离大于 NaA的水解)c(A-)c(Na)c(HA)c(H+)c(OH)C(pH=7)HA、NaA无影响c(AD=c(Na+)c(H+)=c(OH)DNaA促进c(Na+)c(A-)c(OH-)c(H+)ENa
2、A、NaOH抑制c(Na+)c(A)c(OH)W(3)HA电离常数的计算A 点坐标未给出,故可利用D 点的pH计算HA的电离常数:D 点pH=9.5,c(NaA)=0.05 mol-L I A+H?OHA+OH,则 c(HA)心c(OH)=1(P4.5 moiLc(A)=0.05 mo L-1-1045mol-L 0.05 mol-L*1,*Kh(A-)=c(CH3coOH)=0.10-10 3 1 1 ,A 工 人 钥 灰;M 八 PH=7,右加入20mLNaOH溶液,溶液中溶质是CH3coONa,CH3coeT水解使溶液显碱性,故B 项错误;CH3coOH完全反应后,加入的NaOH越多,O
3、H一 对水的电离抑制程度越大,故N 点水的电离程度比Q 点大,C 项正确;N 点pH=8,c(Hi)=10 8 mol.LI c(OH)=10 6 m o l,故 c(CH3coO)c(OH),D 项错误。2.298 K 时,向 20.0 mL 0.10 mol-L-1 H2A 溶液中滴加 0.10 mol-L-1 NaOH 溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是()c(HA)-c(OH-)c(AD1 O F x 0-4.5 Kw 10-14 t5 =2X10 用元3 人)=即(AD=2X10-8=5X10 练:应试能力1.(2022广州段训)25 时,向 20.00 mL 0.10 mol
4、-L_1 CH3COOH 溶液中滴入 0.10molLNaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是()A.25 时,CH3coOH的电离平衡常数Ka=LOX 10、B.M点对应的NaOH溶液体积为20.00 mLC.N点与Q 点所示溶液中水的电离程度:NQD.N 点所示溶液中 c(Na+)c(OH-)c(CH3coeF)c(H+)答 案 C解析 由图可知,0.10 molLT CH3coOH溶液的p H=3,贝 11Ka=c(CH3COO-)c(H+)1 0-3X10-30.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00V(NaOH 溶液)/V(H2A 溶液
5、)A.该滴定过程应该选择甲基橙作指示剂B.W点到X 点发生的主要反应的离子方程式为Ho A+2O H-=A2-+2H2OC.Y 点对应的溶液中 c(Na+)+c(H+)=c(OH)+2c(A2)D.反应 H2A+A2-2HA 的平衡常数 K=1.0X107.4答 案 D解析 根据第二反应终点溶液显碱性可知H2A为弱酸,强碱滴定弱酸用碱性条件下变色的酚猷作指示剂,A 项错误;X 点对应的溶液中溶质主要是NaHA,W 点到X 点发生的主要反应的离子方程式为H2A+OH=H A +H2O,B 项错误;根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH)+c(HA-)+2c(A2),因为Y 点对应的溶液
6、中 c(HA=c(A2-),所以 用+)+。3+)=,(0 )+3。2-)二项错误;112人 HA,(c(H+)-c(HA).+H+,Kai=-(H,A)-由于 w 点 c(HA)=C(H2A),故 Kai=c(H+)=0,c(H4)c(A2-),_ L、二 乙一、1.0X1产 3;HA-A O H,c-由于Y 点对应的溶液中 c(HA)=C(A2),故 Ka2=c(H+)=1.0X 10 9.7,H2A HA-+ET与 HA A2 +H+相减即得H2A+A2 2HA,此时的平衡常数K=笆=I 97=Aa2 1.U A 1U1.0X107-4,D 项正确。命题视角二分布分数图像1理核 邙 呻1
7、.图像(实例)分布分数图像一般是以p H 为横轴、分布分数(组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵轴的关系曲线,以草酸H2c2。4为例,含碳元素的各组分分布分数(3)与pH的关系如图所不。82.曲线含义分析随着p H的逐渐增大,溶质分子的浓度逐渐减小,酸式酸根离子浓度先逐渐增大后逐渐减小,酸根离子浓度逐渐增大,所以6。表示H2c2。八5表示HC20I、82表示CzOS o3.特殊点的应用对于物种分布分数图像,一般选择“交点”处不同微粒的等浓度关系,代入电离常数公式计算各级电离常数。图中A点处C(H2c2O4)=C(HC2O),Kal(H2c2。4)=c(HC2O丘)(H+)C(H2C2O4)=c(
8、H+)=10o B 点3,c(C2O D -c(H*)h处 C(C 2 O F)=C(H C 2 O;),Ka2(H2c2。4)=.(H C g-=c(H)=4.重要提示不能根据C点处的等量关系直接计算电离常数。C点处c(H2C2O4)=c(C2O r),c(HC2O4)-c(H+)c(C 20F)-c(H+),Ka|(H2c204Ka2(H2c2。4)=.(H2c2。4)-C (HC2O4)=出)=IO-2%练二座试能力3.(2022重庆抽测)已知联氨(N2H4)为二元弱碱,常温下联氨的水溶液中有:N2H4+H2O NoHs+OH-Ki;N2H5+H2O N 2H/+O H一 /。常温下向
9、10mL0.1 mol-L 1 N2H4的水溶液中滴加0.1 mol-L 1盐酸,混合溶液中含氮微粒的物质的量分数3(X)随一lgc(OH)变化的关系如图所示:下列叙述正确的是()A.i=lO-80B.常温下滴加5 m L盐酸时,混合溶液pH=8C.混合溶液中c(C)=c(N2H:)+2c(N2H/)时,滴加盐酸体积小于10 mLD.常温下,当 C(N2HD :C(N2HS)=1:1 时,溶液中 c(H.)=0.1 mol L-1答 案C解析 根据题图知,c(N2H4)=c(N2H:)时,一lg c(OH-)=6.0,即 c(OH)=10 6.C(N2H5)-C (OH),y Ml、n-,mo
10、l L-1,则 K=-=c(OH)=10-6,A 项错误;常温下滴加 5C(N2H4)m L盐酸时,得到等物质的量的N2H4和N2H5cl的混合溶液,由于N2H4的电离常K 1 A-14数Ki=K)-6,N2H3的水解常数K h=/=玉产=10-8垢,故N2H4的电离程度大于N2H:的水解程度,溶液中c(N2H:)c(N2H4),由图像可知此时一lgc(OET)6,即 c(OH-)Vl(T6m oi厂1,则 c(H+)l()-8mol.L-i,pH 3c(HP0F)C.当 V(NaOH)=l L 时,c(Na+)c(H2PO?)c(H3PO3)c(HPOf)D.反应H3PO3+HPO歹 2H2
11、PO,的平衡常数为IO”答案A解析 A.a点为H3Po3和NaH2Po3混合溶液,溶液显酸性,水电离出的0H的浓IO*度等于溶液中的以(汨-)=彳尸 mol L_1ob点为NaH2P。3和NazHPCh混合溶液,溶液显酸性,水电离出的0H的浓度等于溶液中的c(OH)=后面 mol-L%a、b两点,水分别电离出的c(OH-)之比为:10-6.54:10-1.43,A正确;B.由图可知,b点溶液显酸性,即c(H+)c(OH)o根据溶液中的电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH一)+c(H2PoO+ZcCHPOg),可得 c(Na+)C(H2PO3)c(HPOf)C(H3PO3),C 错误;D
12、.反应 H3Po3+HP0 2H2PO,的年.堂初 K_ d(H2PO,)_ d(H2POI)c(H+)_Kal吊致 KC(H3PO3)-c(HPOj)C(H3PO3)-c(HPOf)-C(H*)Ka21()743=0-6.54=10l D 错误。命题视角三对数图像(一)电解质溶液中粒子浓度对数图像:理梭心知1.1g亍繇与pH关系图像以常温下向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液为例,所得溶液的pH与离子浓度的变化关系如图所示。86420864205555544444-1.2-0.8-0.4 0 0.4().8f(Y2-)3 c(HY-)T.(H Y-)或 Tg-H/Y)曲线含义:H2Y为二元
13、弱酸,以第一步电离为主,则Kal(H2Y)Ka2(H2Y),pH相“c(HYD c(丫2-)皿 c(HY)c(丫2-)山同 时 c(H2Y)c(HYD 故一怆 c(H2Y)c(Na+)C.1.22pH c(C201)c(H2C2O4)D.pH=4.19 的溶液中:c(Na)3c(HC2O4)答 案B解析 A.草 酸 是 二 元 弱 酸,一 级 电 离 抑 制 二 级 电 离,6 =c(才).C(HC2O丘)c(才).C 9 0/)C(H2C2O4)心=C(HC2OC 当 lgX=O 时,p H=-lg c(H )=lgK,pHi=1.22/Ca2=10 4,9,所以直线 I 中 X,_ C(H
14、C2O4),_ C(C2O3),、r表 不 的 是(口c ,直线II中X表 不 的 是(口 C-,故A错庆;B.pH=C(H2C2O4)C(HC2O4)1.22 的溶液中存在电荷守恒关系 c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4)+2c(C2O3-)+c(OH),溶液中 C(HK)C(OH),则 C(HC2O4)+2C(C2O F)c(Na1),故 B 正确;C.当 pH 1 0 4 1 9 mo l/L,隽;(缶)则 c(HC24)c(C2O D;当 1.2 2 V p H 时,溶液中 c(H +)1 0 1 2 2 m ol/L,KaVK=c(H+)-c (H C2O;)c (H 2 c
15、2 O 4)C (C 2 0 r)_ KaKa2c(H 2 C 2 O 4)=(r (H1)Xc(H+)e gcT)_ c2(H+)-c (C2O F)c (H C 2 O;)=c(H 2 c 2 O 4)C(C2O F),故 C 错误;D.p H=4.1 9的溶液中存在电荷守恒关系c(Na+)+c(H+)=c(H C 2 O4)+2 c(C2O F)+c(O H ),溶液中 a H C zO n n c C zO F)、c(H+)c(O H ),则 3 c,(H C 2 O 4)c(Na+),故 D 错误。方法模型-利用对数图像计算电离常数A(1)常规方法:若对数图像中提供了 1 g 1 =
16、0的数值,可利用特别点计算Kal和 K a2,其计算的思维流程如下:确定图像中每条曲线代表的是何种组分的比值,一 般 在 交 叉 点 数 值 小 的 代 表第收 会.而 数 值 大 的 代 表 小 余.如I-上例中曲线I代表加 曲线口代表I g 需先找出图像中1 K X =0与曲线交叉点的含义和对应的坐标,如上例中与曲线I 的交步.叉点为(1 1 :2();)=(1 1 2。,),此时对应的P H为 1.2 2.与 曲 线 n 的交叉点为c(H C z();)此时对应的 p H为 4.1 9第三步代人电离常数表达式计算K和 K q.如战例中与曲线I交叉点的c(H+)即为K“,则 K”=1 0-
17、s;与 曲 线n交叉点的r(H+)即为.则 K 2 =1()T 9A特殊方法:若图像提供数据的点的对数值:1g合#0,可将该数值代入电离常数表达式求算;如常温下,测得Na2s03溶液中相关离子浓度随pH变化的关系如图所示:2.95.9c(s o r)C(HSO;)gc(HSO;)g C(H2SO3)其中曲线n为ig-:索 然;-与pH的关系曲线;曲线I为1g:(黑:与pH的关系曲线。则H2so3的电离常数K al c U).C(HSO3)C(H2SO3).C(HSO3),_ Q=c(H)c(麻。3)=1 2 9 X 1 0,=1 0 巴cKa2=一(H+)C(SOM)c(HSOI)=,(1):
18、(黑 3;=i i x】=L。练:应试能力5.(2022.唐山二模)常温下向0.1 mol-L1的二元酸H2R中滴加等浓度的NaOH溶液,c(R2-)(HR)-溶液的pH随相关离子浓度变化关系如图所示:Y=(、(H R-)-或(H,R)下列有关说法错误的是()r(H R)A.线N代表pH与W IH RT的变化关系C F12K)B.该溶液 Ka2(H2R)=1.0X l()f 6C.N aH R 溶液中,c(N a+)c(H2R)c(R2-)D.p H =7 时,c(N a+)+c(H2R)K a2(H2R =-7 7 7 Z-7-,C(H 2 K)c(H R )当l g Y=O 时,电离常数与
19、溶液中氢离子浓度相等,由图可知,l g Y=O 时,曲线c(H R )N的p H 小于曲线M,则曲线N代表pH与1 g (口 D、的变化关系,KI(H2R)=C tl2K )C(R 2 -)c(H )=1.0 X 1 0 1 3,曲线 M 代表 p H 与 1 g ,口 口 一、的变化关系,K a2(H 2 R)=c(H )C JrlK)C(H R-)=1.0 X 1 0-5.6。A.由分析可知,曲线N代表pH与1 g 的变化关系,故AC IH 2R7C (R 2-)正确;B.由分析可知,曲线M 代表pH与 1 g-7 百丁的变化关系,居2 3 2 阳=C 11K)I.O X I O.,故 B
20、 正确;C W离子的水解常数a=邕=L1.O0XX l1(0)-1L43 K a2(H 2 R),说明N aH R 溶液中H R 一 离子的电离程度大于水解程度,则R 2-离子的浓度大于H 2 R的浓度,故C错误;D.溶液p H 为7时,等浓度的H 2 R 和氢氧化钠溶液反应得到N a H R 和 N a2R的混合溶液,由物料守恒可知溶液中c(H2R)+c(H R)+c(R2-)0 1 :ol/L=0.0 5 mol/L,由电荷守恒可得 c(N a )=c(H R )+2 c(R2)0.0 5 mol/L+C(R2-)-C(H2R),则 c(N a+)+c(H 2 R)0.0 5+c(R2),
21、故 D 正确。6.(2 0 2 2.沈阳质检)常温下将N a O H 溶液滴加到H 2 A 溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是()c(H2A)C(HADA.H2A A 液中0(HAD c 母)B.恰好完全中和时:c(OH-)=2c(HA-)+c(H2A)+c(H+)c2(HAD 4Cc(H2A)-C(A2-)=10D.a、b 点对应溶液中均存在c(Na+)&2=(.(HA),结合 a、b 点坐标可知,c(HA-)&=10一 2.6,砥2=10-6.6,所以曲线M、N 分别表示pH 与 1g c(HoA)一和pH 与c(A D .上丁 A”c(H4)C(HA)尼
22、 C (HA)的 关 系。由于 Kal Ka2,所以 c(H2A)c(H+).C(A2)c(HA)e,(HA)、c(A2-)e r c(H2A)/(HA)即 c(/HTT_ 7-/人 、-9 因此/TT.T-c(OH-),所以 c(Na+)V2c(A 2)+C(HA),D 项正确。(二)沉淀溶解平衡对数图像理:核,上知识1 .沉淀滴定曲线图(实例)以“用0.100 mol.L I AgNO3溶液滴定50 mL 0.050 mol-L J NaCl溶液的滴定曲线”为例o该图表示随着0.1 00 m ol-L-1A g N 0;,溶液的滴入,溶液中-l g c(C)的变化情况若改为0.04 0 m
23、 ol-L 1C,滴定终点时,需V(A gN O3)=2().()m L,即a点2.沉淀溶解平衡直线图(实例)如常温下,用 A gN C h 溶液分别滴定浓度均为O.O l m ol L 1 的N a C l、K 2c 2O 4 溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C 201水解)。弄清楚纵坐标的意义,是c、I ge,还是-I ge,从下到I;.浓度如何变化(减小)-7.7 5-5.7 5-3.7 5-2.4 6l gc(X )弄清楚横坐标的意义,是 一c、I ge,还是-I ge,从左到右浓度如何变化(增大)利用图中坐标求K*的数值,注意阴、阳离子数目,尺&50,)=/四+)c(C2
24、O f)=(1 0-1)2-(I O-21 6)=1(尸 叱数量级为1 0-u确定n点溶液情况,作横、纵坐标的垂线,可求出:Q(A gC l)K w(A gC l),是A gC l的过饱和溶液;Q(A g2C,O i)c(B r)c(F)c(A g)答 案c解析 向含浓度相等的C、B和 混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数,三种离子沉淀的先后顺序为、B r CP,根据滴定图示,当滴入4.50 mL硝酸银溶液时,CI恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50X 1 0-3 L X 0.1 00 m ol L-1=4.5X 1 0-4 m o l,所以 C l。B r一 和
25、I 均为 1.5义 1 0”mo L先沉淀,A gl是黄色的,所以a点有黄色沉淀A gl生成,故A错误;原溶液中I的物质的量为1.5X 1 0 m o l,则I的浓度为|=0.01 0 0 m ol L1 5.00X 1 0 L故B错误;当B r一沉淀完全时(B浓度为1.0X 1 0-5 溶液中的c(A g+K s p(A gB r)5.4 X l(pi 3)=c(B r)m0 bL=1,0X 1 0 5 m0 1L=5 4 X 1 0 m ol-L ,则此时浴液工 _%(A gC l)1.8 X 1 0-1 1 7 _ ,且心中的 c(C l )=.(A)-=5 4 X 1 0 8 心3.3
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