高中化学微专题-专题四 电解质溶液图像(讲)

专题四 电解质溶液图像 电解质溶液是高中化学重要的基本概念和基本理论，也是每年高考的必考内容，近几年高考题主要借助图像模式充分利用化学平衡移动原理、几大常数之间的计算关系、电荷守恒关系式、物料守恒关系式、质子守恒关系式考查强弱电解质、电离平衡、水的离子积、溶液的酸碱性或pH、盐类水解及其应用、酸碱中和滴定、微粒浓度大小比较三大原理(物料守恒、电荷守恒、质子守恒)等内容，可有效地借助图像能把各种变化规律和特点形象直观地表述出来，从而更直观地认识到外界条件对电离平衡、水解平衡的影响，考查读图、识图、用图的能力以及从图像中提取有用信息的能力。解答有关试题时，要分门别类地考虑电离、水解、过量等内外因素，弄清概念的内涵和外延，把握概念最本质的东西，注意关键字词，正确理解弱电解质的电离过程，认识中和滴定的突变、离子浓度的变化等必备知识。 一、溶液稀释图像 相同体积、相同pH的盐酸、醋酸稀释时，醋酸的电离平衡右移，盐酸的pH变化幅度大，水的电离程度增大 lg或代表稀释倍数，HY为强酸、HX为弱酸，MOH为强碱、ROH为弱碱 二、水电离度图像 A、C、B三点均为中性，温度依次升高，Kw依次增大，D点为酸性溶液，E点为碱性溶液，Kw=1×10-14，AB直线的左上方均为碱性溶液、下方为酸性溶液 该图为盐酸滴定氨水时水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化图，a点为氨水；b点为氯化铵和氨水的混合溶液，溶液呈中性；c点为完全反应点，所得溶液为氯化铵溶液，溶液呈酸性；d点为氯化铵和盐酸的混合溶液，溶液呈酸性 三、滴定曲线图像 该图为NaOH溶液滴定HA溶液曲线图，①为未反应点，HA抑制水的电离；②为半反应点，所得溶液为HA和NaA混合溶液，溶液呈酸性；③为中性点，所得溶液为HA和NaA混合溶液；④为完全反应点，所得溶液为NaA溶液，溶液呈碱性；⑤、⑥均为NaOH溶液过量点，溶液显碱性 强碱滴定强酸、弱酸的曲线，强酸起点低；强酸滴定强碱、弱碱的曲线，强碱起点高；强碱与强酸反应的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)；强碱与强酸反应时，终点是pH=7；强碱与弱酸反应终点是pH>7，强酸与弱碱反应终点是pH<7 该图为二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液曲线图，lg=lg=lg逐渐增大、g=lg=lg逐渐减小，a点pH可以计算Ka1，e点pH可以计算Ka2，c点溶液中c(H2Y)=c(Y2-) 四、分布系数图像 δ0为HA分布分数，δ1为A-分布分数，交点溶液pH为4.76，溶液中c(HA)=c(A-)，电离常数Ka=10-4.76(Kh==<Ka) δ0代表H2A，δ1代表HA-，δ2代表A2-，交点溶液pH为1.2，溶液中c(H2A)=c(HA-)，电离常数Ka1=10-1.2，溶液pH为1.2，溶液中c(A2—)=c(HA-)，电离常数Ka2=10-4.1(Kh2==<Ka2，NaHA溶液呈酸性) 【例题1】 1．某温度下，和的电离常数分别为和。将和体积均相同的两种酸溶液分别稀释，其随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是 A．曲线Ⅰ代表溶液 B．溶液中水的电离程度：b点＞c点 C．从c点到d点，溶液中保持不变（其中、分别代表相应的酸和酸根离子） D．相同体积a点的两溶液分别与恰好中和后，溶液中相同 【举一反三】 2．常温下，分别取未知浓度的MOH和HA溶液，加水稀释至原体积的n倍。稀释过程中，两溶液pH的变化如下图所示。下列叙述正确的是 A．MOH为弱碱，HA为强酸 B．水的电离程度：X=Z>Y C．若升高温度，Y、Z点对应溶液的pH均不变 D．将X点溶液与Z点溶液等体积混合，所得溶液呈碱性 【例题2】 3．室温下，向20mL0.10mol/LCH3COOH溶液中逐滴加入0.10mol/LNaOH溶液，溶液中由水电离出H+浓度的负对数[-lgc(H水+)]与所加NaOH溶液体积关系如图所示。(忽略溶液混合引起的体积变化)。下列说法错误的是 A．室温下，醋酸的电离常数约为1.0×10-5 B．c、e两点溶液：c点显中性，e点显碱性 C．d点溶液中：c(Na+)+c(CH3COO-)=0.05mol/L D．b、f点溶液中均有：c(CH3COO-)>c(CH3COOH) 【举一反三】 4．常温下，在新制氯水中滴加NaOH溶液，溶液中由水电离出的c(H+)的对数与滴加的NaOH溶液的体积之间的关系如图所示，下 列推断正确的是 A．用pH试纸测定E点对应溶液，其pH=3 B．H、F点对应溶液中都存在c(Na+)=c(C1－)+c(ClO－) C．G点对应溶液中： c(Na+)＞c(Cl－)＞c(ClO－)＞c(OH－)＞c(H+) D．常温下加水稀释H点对应溶液，溶液的pH增大 【例题3】 5．常温下，用的盐酸分别滴定20.00mL浓度均为三种一元弱酸的钠盐溶液，滴定曲线如图所示。下列判断错误的是 A．该溶液中： B．三种一元弱酸的电离常数： C．当时，三种溶液中： D．分别滴加20.00mL盐酸后，再将三种溶液混合： 【举一反三】 6．室温下，用相同浓度的NaOH溶液，分别滴定浓度均为0.1mol·L－1的三种酸(HA、HB和HD)溶液，滴定的曲线如图所示，下列判断错误的是 A．三种酸的电离常数关系：KHA>KHB>KHD B．滴定至P点时，溶液中：c(B－)>c(Na＋)>c(HB)>c(H＋)>c(OH－) C．pH=7时，三种溶液中：c(A－)=c(B－)=c(D－) D．当中和百分数达100%时，将三种溶液混合后：c(HA)＋c(HB)＋c(HD)=c(OH－)－c(H＋) 【例题4】 7．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 A．Ka2（H2X）的数量级为10–6 B．曲线N表示pH与的变化关系 C．NaHX溶液中c(H＋)>c(OH－) D．当混合溶液呈中性时，c(Na＋)>c(HX－)>c(X2－)>c(OH－)=c(H＋) 【举一反三】 8．已知：p[]=-lg[]。室温下，向20.00mL0.10mol·L-1一元弱酸HA溶液中逐滴加入0.10mol·L-1NaOH溶液，溶液的pH随着p[]变化关系如图所示(忽略混合时溶液体积变化)。下列说法正确的是 A．Ka(HA)的数量级为104 B．b点处，加入NaOH溶液的体积小于10.00mL C．c点处，x=4.25 D．当加入10.00mLNaOH溶液时：c(H+)+2c(HA)+c(A-)=0.1mol·L-1-c(OH-) 【例题5】 9．赖氨酸[H3N+(CH2)4CH(NH2)COO-，用HR表示]是人体必需氨基酸，其盐酸盐(H3RCl2)在水溶液中存在如下平衡：H3R2+H2R+HRR-。向一定浓度的H3RCl2溶液中滴加NaOH溶液，溶液中H3R2+、H2R+、HR和R-的分布系数δ(x)随pH变化如图所示。已知δ(x)=，下列表述正确的是 A．> B．M点，c(Cl-) +c(OH-)+c(R-)=2c(H2R+)+c(Na+)+c(H+) C．O点，pH= D．P点，c(Na+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) 【举一反三】 10．25℃时，某混合溶液中，1gc( CH3COOH)、1gc(CH3COO-)、lgc(H+)和1gc(OH-)随pH变化的关系如下图所示。Ka为CH3COOH的电离常数，下列说法正确的是 A．O点时， B．N点时， C．该体系中， D．pH由7到14的变化过程中， CH3COO-的水解程度始终增大 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．C 【分析】电离常数HNO2大于CH3COOH，酸性HNO2大于CH3COOH； A、由图可知，稀释相同的倍数，Ⅱ的变化大，则Ⅱ的酸性比I的酸性强，溶液中氢离子浓度越大，酸性越强； B、酸抑制水电离，b点pH小，酸性强，对水电离抑制程度大； C、kw为水的离子积常数，k(HNO2)为HNO2的电离常数，只与温度有关，温度不变，则不变； D、体积和pH均相同的HNO2和CH3COOH溶液，c（CH3COOH）＞c（HNO2）。 【详解】A、由图可知，稀释相同的倍数，Ⅱ的变化大，则Ⅱ的酸性比I的酸性强，Ⅱ代表HNO2，I代表CH3COOH，故A错误； B、酸抑制水电离，b点pH小，酸性强，对水电离抑制程度大，故B错误； C、Ⅱ代表HNO2，c(HNO2)c(OH-)/c(NO2-)=c(H+)·c(HNO2)c(OH-)/[c(H+)·c(NO2-)]=kw/k(HNO2)，kw为水的离子积常数，k(HNO2)为HNO2的电离常数，这些常数只与温度有关，温度不变，则不变，故C正确； D、体积和pH均相同的HNO2和CH3COOH溶液，c（CH3COOH）＞c（HNO2），分别滴加同浓度的NaOH溶液至恰好中和，CH3COOH消耗的氢氧化钠溶液体积多，HNO2消耗的NaOH少，故D错误； 故选C。 【点睛】本题考查酸的稀释及图像，明确强酸在稀释时pH变化程度大及酸的浓度与氢离子的浓度的关系是解答本题的关键，难点C，要将已知的c(HNO2)c(OH-)/c(NO2-)分子和分值母同乘以c(H+)，变成与kw为水的离子积常数和k(HNO2)为HNO2的电离常数相关的量，再判断。 2．B 【详解】A.纵坐标为物质的量的倍数取对数，HA从pH=4到pH=5稀释了100倍，所以HA为弱酸，MOH的pH从10到9稀释了10倍，所以MOH为强碱，故A错误；B.水的电离度受溶液中酸电离出的H+浓度或者碱电离出的OH-浓度影响，X点pH=5时，c(H+)水=10-14/10-5=10-9mol/L，Z点c(H+)水=10-9mol/L，Y点c(H+)水=10-10mol/L，所以水的电离度X=Z>Y，故B正确；C.升温水的离子积会增大，溶液的pH值会发生变化，故C错误；D.HA为弱酸，MOH为强碱，X点和Z点相比，HA的溶液浓度大于MOH，所以等体积混合后溶液应该呈酸性，故D错误。 点睛：本题通过图象的分析，考查了弱酸在稀释过程中电离程度的变化，同时考查了水的离子积，对学生知识的迁移运用有较高的要求。 3．C 【详解】A．0.10mol/LCH3COOH溶液，[-lgc(H水+)]=11，c(H+)=10-3mol/L，醋酸的电离常数约为=1.0×10-5，选项A正确； B．d点酸碱恰好完全反应生成CH3COONa，溶液呈碱性，要使混合溶液呈中性，则醋酸应该稍微过量，c点醋酸过量、e点NaOH过量，则c点溶液呈中性、e点溶液呈碱性，选项B正确； C．d点酸碱恰好完全反应生成CH3COONa，混合溶液体积是醋酸或NaOH溶液体积的2倍，则浓度是原来一半，根据物料守恒得c(Na+)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1mol/L， c(CH3COOH)很小，故c(Na+)+c(CH3COO-)>0.05mol/L，选项C错误； D．点加入n(NaOH)是醋酸的一半，则混合溶液中溶质为等物质的量浓度的CH3COOH、CH3COONa，CH3COOH抑制水电离、CH3COONa促进水电离，根据图知，水的电离出的c(H+)＜10-7mol/L，水的电离被抑制，说明CH3COOH电离程度大于CH3COONa水解程度，则溶液中存在c(CH3COO-)＞c(CH3COOH)；f点溶液中溶质为等物质的量浓度的CH3COONa、NaOH，故存在c c(CH3COO-)＞c(CH3COOH)；选项D正确； 答案选C。 4．C 【分析】E点溶液显酸性，G点水的电离程度最大，说明G点是NaCl和NaClO的混合溶液，溶液从E点到G点是酸性逐渐过渡到碱性，说明F点是中性，G点后还在加入氢氧化钠，因此H点溶质是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液。 【详解】A．氯气有漂白性，不能用pH试纸测定pH值，故A错误； B．E点呈酸性，G点水电离程度最大，说明G点溶质是NaCl和NaClO的混合溶液，溶液显碱性，则F显中性，因此F点存在c(Na+)=c(C1－)+c(ClO－)，而H点溶质是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液，因此F点对应溶液中都存在c(Na+)=c(C1－)+c(ClO－)+ c(OH－)，故B错误； C．G点溶质是NaCl和NaClO且物质的量浓度相等的混合溶液，次氯酸根水解使得溶液显碱性，因此G点对应溶液中： c(Na+)＞c(Cl－)＞c(ClO－)＞c(OH－)＞c(H+)，故C正确； D．H点溶质是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液，常温下加水稀释H点对应溶液，溶液碱性减弱，因此溶液的pH减小，故D错误。 综上所述，答案为C。 5．C 【分析】由图可知，没有加入盐酸时，NaX、NaY、NaZ溶液的pH依次增大，则HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱。 【详解】A．NaX为强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)＞c(X-)＞c(OH-)＞c(H+)，故A正确； B．弱酸的酸性越弱，电离常数越小，由分析可知，HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱，则三种一元弱酸的电离常数的大小顺序为Ka(HX)＞Ka (HY)＞Ka(HZ)，故B正确； C．当溶液pH为7时，酸越弱，向盐溶液中加入盐酸的体积越大，酸根离子的浓度越小，则三种盐溶液中酸根的浓度大小顺序为c(X-)＞c(Y-)＞c(Z-)，故C错误； D．向三种盐溶液中分别滴加20.00mL盐酸，三种盐都完全反应，溶液中钠离子浓度等于氯离子浓度，将三种溶液混合后溶液中存在电荷守恒关系c(Na+)+ c(H+)= c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+ c(Cl-)+ c(OH-)，由c(Na+)= c(Cl-)可得：c(X-)+c(Y-)+c(Z-)= c(H+)—c(OH-)，故D正确； 故选C。 6．C 【详解】A．根据图象可知0.1mol·L－1的三种酸(HA、HB和HD)溶液的起始pH值都大于1，说明三种酸都是弱酸。HA的PH最小，酸性最强，HD的pH最大，酸性最弱，酸性越强，电离平衡常数越大，三种酸的电离常数关系：KHA>KHB>KHD，A正确； B．滴定至P点时溶质为等物质的量浓度的HB和NaB，溶液显酸性，HB的电离为主，但电离程度较小，因此c(B－)>c(Na＋)>c(HB)>c(H＋)>c(OH－) ，B正确； C．pH=7时，三种溶液中阴离子的水解程度不同，加入的氢氧化钠的体积不同，三种离子浓度分别和钠离子浓度相等，但三种溶液中钠离子浓度不等，C错误； D．此为混合溶液的质子守恒关系式，c(HA)＋c(HB)＋c(HD)=c(OH－)－c(H＋)，D正确； 答案选C。 【点晴】在判断溶液中微粒浓度大小的比较时，要重点从三个守恒关系出发分析思考。（1）两个理论依据：①弱电解质电离理论：电离微粒的浓度大于电离生成微粒的浓度。例如H2CO3溶液中：c(H2CO3)＞c(HCO3－)≫c(CO32－)(多元弱酸第一步电离程度远远大于第二步电离)。②水解理论：水解离子的浓度大于水解生成微粒的浓度。例如Na2CO3溶液中：c(CO32－)＞c(HCO3－)≫c(H2CO3)(多元弱酸根离子的水解以第一步为主)。（2）三个守恒关系：①电荷守恒：电荷守恒是指溶液必须保持电中性，即溶液中所有阳离子的电荷总浓度等于所有阴离子的电荷总浓度。②物料守恒：物料守恒也就是原子守恒，变化前后某种元素的原子个数守恒。③质子守恒：由水电离出的c(H＋)等于由水电离出的c(OH－)，在碱性盐溶液中OH－守恒，在酸性盐溶液中H＋守恒。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。解答本题时，能够从图象的起始点得出三种酸的相对强弱是解题的关键。 7．D 【详解】A、己二酸是二元弱酸，第二步电离小于第一步，即Ka1=＞Ka2=，所以当pH相等即氢离子浓度相等时＞，因此曲线N表示pH与的变化关系，则曲线M是己二酸的第二步电离，根据图象取－0.6和4.8点， =10－0.6mol·L－1，c(H＋)=10－4.8mol·L－1，代入Ka2得到Ka2=10－5.4，因此Ka2（H2X）的数量级为10-6，A正确；B.根据以上分析可知曲线N表示pH与的关系，B正确；C. 曲线N是己二酸的第一步电离，根据图象取0.6和5.0点， =100.6mol·L－1，c(H＋)=10－5.0mol·L－1，代入Ka1得到Ka2=10－4.4，因此HX－的水解常数是10－14/10－4.4＜Ka2，所以NaHX溶液显酸性，即c(H＋)＞c(OH－)，C正确；D.根据图象可知当＝0时溶液显酸性，因此当混合溶液呈中性时，＞0，即c(X2-)＞c(HX-)，D错误；答案选D。 8．B 【详解】A．a点坐标为(-1，3.75)，即pH=3.75时，p=-1，Ka(HA)==10-4.75，数量级为10-5，A错误； B．由A知，Ka(HA)=10-4.75，Kh=10-9.25，所以电离程度大于水解程度，若加入10mLNaOH，此时c(A-)>c(HA)，而b点c(A-)=c(HA)，所以NaOH小于10mL，B正确； C．C点pH=7，即c(H+)=10-7mol/L，又Ka(HA)==10-4.75，所以=10-2.25，x=2.25，C错误； D．加入NaOH刚好为10mL，此时生成等量的HA和NaA，物料守恒c(A-)+c(HA)=2c(Na+)，电荷守恒可得c(A-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，物料守恒×2-电荷守恒可得3c(Na+)+c(OH-)=c(A-)+c(H+)+2c(HA)，此时溶液中c(Na+)=mol/L，代入c(H+)+2c(HA)+c(A-)=0.1mol·L-1+c(OH-)，D错误； 故选B。 9．CD 【分析】向H3RCl2溶液中滴加NaOH溶液，依次发生离子反应：、、，溶液中逐渐减小，和先增大后减小，逐渐增大。，，，M点，由此可知，N点，则，P点，则。 【详解】A．，，因此，故A错误； B．M点存在电荷守恒：，此时，因此，故B错误； C．O点，因此，即，因此，溶液，故C正确； D．P点溶质为NaCl、HR、NaR，此时溶液呈碱性，因此，溶质浓度大于水解和电离所产生微粒浓度，因此，故D正确； 综上所述，正确的是CD，故答案为CD。 10．BC 【分析】根据图象分析可知，随着pH的升高，氢氧根离子和醋酸根离子浓度增大，氢离子和醋酸离子浓度减小，又pH=7的时候，氢氧根离子浓度等于氢离子浓度，故可推知，图中各曲线代表的浓度分别是：曲线1为lgc(CH3COO-)随pH的变化曲线，曲线2为lgc(H+)随pH的变化曲线，曲线3为lgc(OH-)随pH的变化曲线，曲线4为lgc(CH3COOH)随pH的变化曲线，据此结合水溶液的平衡分析作答。 【详解】A. 根据上述分析可知，O点为曲线2和曲线3的交点，对应的pH=7，应该得出的结论为：c(H+)= c(OH-)，故A错误； B. N点为曲线1和曲线4的交点， lgc(CH3COO-)=lgc(CH3COOH)，即c(CH3COO-)=c(CH3COOH)，因Ka=，代入等量关系并变形可知pH=-lgKa，故B正确； C. c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1mol/L，则c(CH3COO-)=0.1mol/L- c(CH3COOH)，又Ka=，联立两式消去c(CH3COO-)并化简整理可得出，c(CH3COOH)=mol/L，故C正确； D. 醋酸根离子的水解平衡为：CH3COO-+H2O CH3COOH +OH-，pH由7到14的变化过程中，碱性不断增强，c(OH-)不断增大，则使不利于醋酸根离子水解平衡的正向移动，会使其水解程度减小，故D错误； 答案选BC。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$