内容正文:
专题拓展突破12 滴定图像、分布系数图像、对数图像分析
1.滴定图像
(1)两类典型滴定图像
氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸
盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水
曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸的起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
突跃点变化范围不同:强碱与强酸反应的突跃点变化范围大于强碱与弱酸(或强酸与弱碱)反应
从中和点(恰好反应)、中性点、1∶1点(等物质的量混合点)等特殊点入手
(2)实例
以用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HA溶液为例,其滴定曲线如图。
关键点
离子浓度关系
点O
原点为HA的单一溶液,0.100 0 mol·L-1HA的pH>1,说明是弱酸,c(HA)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)
点①
两者反应生成等物质的量的HA和NaA,此时溶液pH<7,说明HA电离程度大于A-水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
点②
此时溶液pH=7,溶液呈中性,酸没有完全被反应,c(A-)=c(Na+)>c(HA)>c(H+)=c(OH-)
点③
此时两者恰好反应生成NaA,为强碱弱酸盐溶液,c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
点③
之后
此时NaOH过量或者远远过量,溶液显碱性,可能出现c(Na+)>c(A-)>c(OH-)
>c(H+),也可能出现c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
【对点练】 1.常温下,用0.10 mol·L-1的盐酸滴定20 mL相同浓度的某一元碱BOH溶液,滴定过程中pH及电导率变化曲线如图所示:
下列说法错误的是( )
A.BOH的Kb约为1×10-5
B.a点:c(B+)+2c(H+)=2c(OH-)+c(BOH)
C.滴加盐酸的过程中,溶液中水的电离程度先减小后增大
D.b点:c(B+)<0.05 mol·L-1
解析:选C。根据图知,开始时BOH溶液的pH=11,溶液中c(OH-)== mol/L=10-3 mol/L,BOH电离程度较小,则溶液中c(BOH)≈0.1 mol/L,c(B+)≈c(OH-)=10-3 mol/L,BOH的Kb=≈=10-5,A正确;a点为等浓度的BOH和BCl混合溶液,存在电荷守恒c(B+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)、存在物料守恒c(B+)+c(BOH)=2c(Cl-),所以存在c(B+)+2c(H+)=2c(OH-)+c(BOH),B正确;随着盐酸的滴加,一开始BOH电离的OH-浓度越来越小,对水的电离的抑制作用也越来越小,水的电离程度增大,B+浓度越来越大,B+水解对水的电离起促进作用,当恰好完全反应生成BCl时,水的电离程度最大,继续滴加盐酸,由于HCl电离出的H+对水的电离和B+水解均起到抑制作用,导致水的电离程度又减小,即滴加盐酸的过程中,溶液中水的电离程度先增大后减小,C错误;由A项分析可知,BOH是弱碱,b点为BOH与HCl恰好完全反应,由于B+发生水解,故b点c(B+)<0.05 mol·L-1,D正确。
2.分布分数图像
(1)分布分数曲线
分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元弱酸(以草酸H2C2O4为例)
δ0为CH3COOH的分布系数,δ1为CH3COO-的分布系数
δ0为H2C2O4的分布系数,δ1为HC2O的分布系数,δ2为C2O的分布系数
随着pH增大,溶质分子浓度不断减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH的微粒分布系数和酸的总浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度
2.分析方法
(1)读曲线——每条曲线所代表的粒子及变化趋势。
(2)读浓度——通过横坐标的垂线,可读出某pH时的粒子浓度。
(3)用交点——交点是某两种粒子浓度相等的点,可计算电离常数K。
(4)可替换——根据溶液中的元素质量守恒进行替换,分析得出结论。
【对点练】 2.常温下,将0.2 mol·L-1NH4Cl溶液与0.2 mol·L-1NaHA溶液等体积混合后(忽略体积变化),所得混合溶液的pH为7.8。当向混合液中加入盐酸或NaOH溶液时,溶液中的粒子分布系数(δ)随溶液pH的变化如图所示(无NH3逸出)。已知δ(X)=或δ(X)=;a、b、c、d、e分别表示NH、NH3·H2O、HA-、A2-、H2A中的一种。下列有关描述正确的是( )
A.常温下,Kb(NH3·H2O)<Ka1(H2A)
B.由图