微专题突破6 溶液中离子图像分析(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

（见学生用书P86） 【例题】（2020·全国卷Ⅰ）以酚酞为指示剂，用0.100 0 mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中，pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如图所示。[比如A2－的分布系数：δ（A2－）＝]下列叙述正确的是（　　） A.曲线①代表δ（H2A），曲线②代表δ（HA－） B. H2A溶液的浓度为0.200 0 mol·L－1 C. HA－的电离常数Ka＝1.0×10－2 D.滴定终点时，溶液中c（Na＋）＜2c（A2－）＋c（HA－） 答案　C　 解析　根据图像，曲线①代表的粒子的分布系数随着NaOH的滴入逐渐减小，曲线②代表的粒子的分布系数随着NaOH的滴入逐渐增大，粒子的分布系数只有1个交点；当加入40 mL NaOH溶液时，溶液的pH发生突变，且曲线②代表的粒子达到最大值接近1；没有加入NaOH时，pH约为1，说明H2A第一步完全电离，第二步部分电离，故曲线①代表δ（HA－），曲线②代表δ（A2－），A项错误；当加入40.00 mL NaOH溶液时，溶液的pH发生突变，说明恰好完全反应，根据反应2NaOH＋H2ANa2A＋2H2O，c（H2A）＝＝0.100 0 mol·L－1，B项错误；根据曲线当δ（HA－）＝δ（A2－）时溶液的pH＝2，则HA－的电离平衡常数Ka＝＝c（H＋）＝1×10－2，C项正确；用酚酞作指示剂，酚酞变色的pH范围为8.2～10，终点时溶液呈碱性，c（OH－）＞c（H＋），溶液中的电荷守恒为c（Na＋）＋c（H＋）＝2c（A2－）＋c（HA－）＋c（OH－），则c（Na＋）＞2c（A2－）＋c（HA－），D项错误。 1.分布系数图像 分布系数图像一般是以pH为横轴、分布系数（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H2C2O4为例，含碳元素的各组分分布系数（δ）与pH的关系如图所示。 （1）曲线含义：随着pH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δ0表示H2C2O4、δ1表示HC2、δ2表示C2。 （2）特殊点的应用：对于物种分布系数图像，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（HC2），Ka1（H2C2O4）＝＝c（H＋）＝10－a。B点处c（C2）＝c（HC2），Ka2（H2C2O4）＝＝c（H＋）＝10－b。 （3）易错点：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（C2），Ka1（H2C2O4）·Ka2（H2C2O4）＝·＝c2（H＋）＝10－2c 2.对数图像 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。 －lg或－lg 曲线含义分析：H2Y为二元弱酸，以第一步电离为主，则Ka1（H2Y）＞Ka2（H2Y），pH相同时，＞，故－lg＜－lg，则曲线F、E分别表示混合溶液pH与－lg、－lg的变化关系。 特殊点的应用：对于对数图像，一般选择“lg＝0”，即浓度比的对数值为0的点计算电离常数，因为该点对应溶液中两微粒浓度相等。图中－lg＝0即c（HY－）＝c（H2Y）时，pH＝4.6，Ka1（H2Y）＝＝c（H＋）＝10－4.6；同理，－lg＝0时，pH＝5.8，Ka2（H2Y）＝＝c（H＋）＝10－5.8。也可根据其他有确定坐标的点计算电离常数，如图中－lg＝－0.4时，pH＝5.0，则Ka1（H2Y）＝＝100.4×10－5.0＝10－4.6。 1.实验室用0.1 mol·L－1的NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1的某酸HA溶液。溶液中含A微粒a、b的分布系数δ、NaOH溶液体积V（NaOH溶液）与pH的关系如图所示。 已知：HA的分布系数δ（HA）＝ 下列说法不正确的是（　　） A.微粒b为A－ B. x点对应溶液的pH约为5 C. p点对应的溶液中，c（HA）＋c（H＋）＝c（A－）＋c（OH－） D.滴定到q点时，溶液中c（Na＋）＞c（A－）＞c（OH－）＞c（H＋） 答案　C　 解析　由图可知，微粒b随着pH的增大分布系数δ增加，则为A－，A项正确；由图像可知，当V（NaOH）＝0时，对应溶液的pH＝3，此时溶液中的c（H＋）＝1×10－3 mol·L－1，Ka＝＝≈10－5，x点时，根据图像有c（A－）＝c（HA），则此时的Ka＝c（H＋）≈10－5，pH＝－lg c（H＋）≈5，B项正确；p点时，V（NaOH）＝10 mL，根据电荷守恒有：c（Na＋）＋c（H＋）＝c（A－）＋c（OH－），根据物料守恒有：2c（Na＋）＝c（HA）＋c（A－），两式联立消去c（Na＋），解得：c（HA）＋2c（H＋）＝c（A－）＋2c（OH－），C项错误；滴定到q点时，V（NaOH）＝20 mL，为NaA溶液，是强碱弱酸盐，溶液呈碱性，故c（Na＋）＞c（A－）＞c（OH－）＞c（H＋），D项正确。 2.三元弱酸亚砷酸（H3AsO3）在溶液中存在多种微粒形态，各种微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示。向1 mol·L－1H3AsO3溶液中滴加NaOH溶液，关于该过程的说法不正确的是（　　） A. H3AsO3的第一步电离平衡常数Ka1＝10－a B. H3AsO3的物质的量分数先减小后增大 C. pH＝b时c（Na＋）＞c（H2As）＞c（H3AsO3）＝c（HAs） D. pH＝12，存在的含砷微粒仅有H2As、HAs、As 答案　B　 解析　由图可知，当c（H3AsO3）＝c（H2As）时，pH＝a，氢离子浓度为10－a，则H3AsO3的第一步电离平衡常数Ka1＝＝10－a，A项正确；H3AsO3的物质的量分数一直在减小，B项错误；pH＝b时c（H2As）浓度最大且c（H3AsO3）＝c（HAs），则此时溶质主要为NaH2AsO3，故有c（Na＋）＞c（H2As）＞c（H3AsO3）＝c（HAs），C项正确；pH＝12，H3AsO3已经不存在，此时存在的含砷微粒仅有H2As、HAs、As，D项正确。 3.常温下，浓度均为0.1 mol·L－1、体积均为100 mL的两种一元酸HX、HY的溶液中，分别加入NaOH固体，lg随加入NaOH的物质的量的变化如图所示。下列叙述正确的是（　　） A. HX的酸性弱于HY B. a点由水电离出的c（H＋）＝10－12 mol·L－1 C. c点溶液c（Na＋）＜c（Y－） D. b点时酸碱恰好完全中和 答案　C　 解析　未加氢氧化钠时，相同浓度溶液中，HX的lg＝12，而HY的lg＜9，由于c（H＋）×c（OH－）＝Kw，则HX溶液中氢离子浓度更大，故HX的酸性强于HY，A项错误；a点溶液lg＝12，结合c（H＋）×c（OH－）＝10－14可知c（OH－）＝10－13 mol·L－1，水电离出的c（H＋）等于溶液中c（OH－），即a点由水电离出的c（H＋）＝10－13 mol·L－1，B项错误；HY为0.01 mol，c点加入NaOH为0.005 mol，HY反应后剩余0.005 mol，生成0.005 mol NaY，此时c点溶液为等浓度的HY、NaY混合溶液，c点溶液中lg＝6，结合c（H＋）×c（OH－）＝10－14可知c（H＋）＝10－4 mol·L－1，溶液呈酸性，说明HY的电离程度大于Y－的水解程度，则溶液中c点溶液中：c（Na＋）＜c（Y－），C项正确；HY为0.01 mol，b点加入NaOH为0.008 mol，二者按物质的量1∶1反应，故HY有剩余，D项错误。 4.常温下将NaOH溶液滴加到己二酸（H2X）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（　　） lg或lg A. Ka2（H2X）的约为10—5.4 B.曲线N表示pH与lg的变化关系 C. NaHX溶液中c（H＋）＞c（OH－） D.当混合溶液pH＝7呈中性时，c（HX－）＞c（X2－）＞c（OH－）＝c（H＋） 答案　D　 解析　己二酸为二元弱酸，在溶液中分步电离，以一级电离为主，电离常数Ka1（H2X）＝＞Ka2（H2X）＝ ，当溶液中氢离子浓度相同时，＞，则由图可知，曲线N表示pH与lg的变化关系，曲线M表示pH与lg的变化关系。当lg＝0时，溶液的pH约为5.4，电离常数Ka2（H2X）＝c（H＋）≈10—5.4，A项正确；曲线N表示pH与lg的变化关系，B项正确；当lg＝0时，溶液的pH约为5.4，电离常数Ka2（H2X）＝c（H＋）≈1.0×10—5.4，当lg＝0时，溶液的pH约为4.4，电离常数Ka1（H2X）＝c（H＋）≈10—4.4，则NaHX的水解常数Kh＝≈＝10—9.6＜Ka2（H2X）≈10—5.4，NaHX在溶液中的水解程度小于电离程度，溶液呈酸性，溶液中c（H＋）＞c（OH－），C项正确；当溶液pH＝7时，lg＞0，则溶液中c（X2－）＞c（HX－），D项错误。 （见学生用书P88） 1.（盐类水解的应用）下列事实不属于盐类水解应用的是（　　） A. NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂 B.实验室通常在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O制MgCl2 C.实验室配制FeCl3溶液时加入少量稀盐酸 D.要除去FeCl3溶液中混有的Fe2＋，可先通入Cl2，再调节溶液的pH 答案　D　 解析　NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂，主要是NH4Cl与ZnCl2溶液水解显酸性，酸和铁锈反应，A不符合题意；实验室通常在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O制MgCl2，加HCl的目的是抑制镁离子水解，B不符合题意；实验室配制FeCl3溶液时加入少量稀盐酸，目的是抑制铁离子水解，防止溶液变浑浊，C不符合题意；除去FeCl3溶液中混有的Fe2＋时通入氧化剂Cl2，是氧化还原原理，不是水解原理，D符合题意。 2.（影响盐类水解的因素）为了配制c（N）与c（Cl－）比为1∶1的溶液，可在NH4Cl溶液中加入适量的（　　） ①HCl　②NaCl　③氨水　④NH4NO3 A.①② B.③④ C.①③ D.①④ 答案　B　 解析　氯化铵是典型的强碱弱酸盐，由于N水解，导致溶液中c（N）＜c（Cl－）溶液呈酸性，为了配制N与Cl－的浓度比为1∶1的溶液，须加一定量的酸性物质并保持氯离子浓度不变，抑制水解；或增加铵根离子浓度；或减少溶液中氯离子的浓度。通入氯化氢，使氯离子浓度更大，导致溶液中c（N）＜c（Cl－），①不符合题意；溶液中加入 NaCl 晶体后，增加溶液中氯离子的浓度，导致c（N）＜c（Cl－），②不符合题意；加入适量氨水，通过增加一水合氨浓度从而抑制铵根离子的水解，增加溶液中铵根离子的浓度，并保持氯离子浓度不变，③符合题意；溶液中加入硝酸铵晶体后，增加溶液中铵根离子的浓度，并保持氯离子浓度不变，④符合题意；故选B项。 3.（影响盐类水解的因素）室温下，将碳酸钠溶液加热至70 ℃，其结果是（　　） A.溶液中，c（C）增大 B.水的电离程度不变 C. Kw将变小 D.溶液的碱性增强 答案　D　 解析　对于水解平衡C＋H2OHC＋OH－，升温，平衡右移，c（C）减小，水的电离程度增大，Kw变大，溶液的碱性增强，A、B、C项错误，D项正确。 4.（盐类水解的应用）将下列固体物质溶于水，再将其溶液加热，蒸发结晶再灼烧，得到化学组成与原固体物质相同的是（　　） ①胆矾　②氯化铝　③硫酸铝　④氯化铜 A.③ B.①④ C.①②③ D.全部 答案　A　 解析　①胆矾（CuSO4·5H2O）经一系列转化得CuSO4固体；②AlCl3最终得到Al2O3；④CuCl2最终得到CuO。 5.（综合应用）向纯碱溶液中滴入酚酞溶液，回答下列问题： （1）观察到的现象是　　　　，原因是　　　　（用离子方程式表示）。 （2）若微热溶液，观察到的现象是　　　　，原因是　　　　。 （3）若向溶液中加入少量氯化铁溶液，观察到的现象是　　　　，原因是　　　　。 解析　（1）Na2CO3溶液显碱性，遇酚酞变红。（2）加热，水解程度变大，碱性更强，红色加深。（3）加入FeCl3，Fe3＋与OH－结合生成Fe（OH）3（红褐色沉淀），促进C水解，同时会有CO2气体产生。 答案：（1）溶液变红　C＋H2OOH－＋HC、HC＋H2OH2CO3＋OH－　（2）红色加深　加热，C水解程度变大，溶液碱性增强　（3）红色变浅，有红褐色沉淀生成，有气体生成（或气泡冒出）　Fe3＋＋3OH－Fe（OH）3↓，减小了c（OH－），促进了C的水解，C＋H2OHC＋OH－，HC＋H2OH2CO3＋OH－，H2CO3H2O＋CO2↑ 学科网（北京）股份有限公司 $$