内容正文:
压轴题07 水溶液中微粒变化图像题
命题预测
该专题主要考查影响弱电解质电离平衡的因素,通过图像判断强、弱电解质,计算电离常数,比较微粒浓度大小,进行pH的相关计算和中和滴定的迁移应用等,命题时与水解相结合又增加了试题难度,预计在今后的高考中出现的概率仍较大。备考时应重点关注数形结合与分析推理型选择题、滴定终点判断的规范表达,同时要了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、沉淀溶解平衡及其转化等。
预计2024年命题会考查滴定曲线图像、分布系数曲线图像、坐标为对数或负对数的图像等。
高频考法
(1)滴定曲线
(2)分布系数曲线图像
(3)坐标为对数或负对数的图像
一、滴定曲线
1.抓反应的“起始”点:判断酸、碱的相对强弱。
2.抓反应“一半”点:判断是什么溶质的等量混合。
3.抓“恰好”反应点:生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。
4.抓溶液的“中性”点:生成什么溶质,哪种物质过量或不足。
5.抓反应的“过量”点:溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。
以室温时用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定0.1 mol·L-1 HA溶液为例,总结如何抓住滴定曲线的5个关键点。滴定曲线如图所示:
关键点
离子浓度关系
反应起始点
(与pH轴的交点)
起始点为HA的单一溶液,0.1 mol·L-1 HA溶液pH>1说明HA是弱酸,c(HA)>
c(H+)>c(A-)>c(OH-)
反应一半点(点①)
两者反应生成等物质的量的NaA和HA混合液,此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A-的水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
中性点(点②)
此时溶液pH=7,溶液是中性,酸没有完全被中和,c(Na+)=c(A-)>c(HA)>
c(H+)=c(OH-)
恰好完全反应点
(点③)
此时二者恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液是碱性,
c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+)
过量点(点④)
此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性,c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
二、分布系数曲线图像分析
1.透析分布曲线,锁定思维方向
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(以草酸H2C2O4为例)
δ0为CH3COOH分布系数,δ1为CH3COO-分布系数
δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O分布系数、δ2为C2O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分析浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度
2.明确解题要领,快速准确作答
(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。
三、坐标为对数或负对数的图像分析
将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取常用对数,即lg c(A)或lg得到的粒子浓度对数图像。
1.破解对数图像——pH的数据
(1)运算法则:lg ab=lg a+lg b、lg =lg a-lg b、lg 1=0。
(2)运算突破点:如lg=0的点有c(A)=c(B);lg c(D)=0的点有c(D)=1 mol·L-1。
2.破解对数图像的步骤
(1)识图像:观察横坐标、纵坐标的含义,看清每条曲线代表的粒子种类以及曲线的变化趋势,计算电离常数时应利用两种粒子浓度相等的点,如lg=0。
(2)找联系:根据图像中的坐标含义和曲线的交点,分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。
(3)想原理:涉及电离平衡常数,写出平衡常数表达式,在识图像、想原理的基础上,将图像与原理结合起来思考。
(4)用公式:运用对数计算公式分析。
01 滴定曲线
1.(2024·河南濮阳·二模)常温下,用溶液滴定溶液的pH变化如图所示。
下列说法正确的是
A.先用甲基橙作指示剂,滴定终点时溶液由红色变为橙色
B.X点到Y点发生的反应为
C.常温下,的水解常数小于其电离常数
D.常温下,的平衡常数
02 分布分数曲线图像
2.(2024·河北衡水·二模)25℃时,用0.1溶液滴定同浓度的溶液,被滴定分数与值、微粒分布分数,X表示、或]的关系如图所示,下列说法正确的是
A.用溶液滴定0.1溶液可以用酚酞作指示剂
B.25℃时,第二步电离平衡常数
C.c点溶液中: