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特色题型专练9 数形结合巧解电解质溶液图像题
1.(2024·九省联考广西卷,T14)0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.100 0 mol·L-1 H3PO4溶液时,V(NaOH)、各含磷元素微粒的lg[c/(mol·L-1)]和pH的关系如图。下列说法中正确的是( )
A.①为PO的lg[c/(mol·L-1)]与pH的关系
B.b点时,溶液中c(HPO)>c(H3PO4)
C.H3PO4的=10-2.88
D.d点时,溶液中存在着c(Na+)=c(H2PO)+2c(HPO)+3c(PO)
解析:B [根据图中a点,V(NaOH)=10 mL时,溶液中溶质为n(H3PO4)∶n(NaH2PO4)=1∶1,故③④为磷酸和磷酸二氢钠的曲线,又因为随着pH变大,H3PO4浓度变小,故③为H3PO4,④为H2PO,又因为pH=2.12时,c(PO)最小,故曲线②为PO,曲线①为HPO,据此分析回答。A.据分析可知①为HPO的lg[c/(mol·L-1)]与pH的关系,A错误;B.b点时,V(NaOH)=20 mL,此时溶质为NaH2PO4,此时溶液pH=5,证明HPO电离程度大于水解程度,故溶液中c(HPO)>c(H3PO4),B正确;C.a点,V(NaOH)=10 mL,溶液中溶质为c(H3PO4)∶c(NaH2PO4)=1∶1,即c(H3PO4)=c(H2PO),Ka1==c(H+)=10-2.12;c点,V(NaOH)=30 mL,c(H2PO):c(HPO)=1∶1,即c(H2PO)=c(HPO),Ka2==c(H+)=10-7.20,=105.08,C错误;D.d点时,溶质为Na2HPO4,溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(H2PO)+2c(HPO)+3c(PO)+c(OH—),此时溶液pH为10,故c(OH-)>c(H+),c(Na+)>c(H2PO)+2c(HPO)+3c(PO),D错误。]
2.(2024·九省联考江西卷)一定温度下,H2SO3水溶液中H2SO3、HSO或SO的分布分数δ与pH的关系如下图。例如δ(SO)=。向0.5 L浓度为0.10 mol·L-1的氨水中通入SO2气体。已知该温度下Kb(NH3·H2O)=2×10-5,lg 2≈0.3,Kw=1×10-14,下列说法正确的是( )
A.通入0.05 mol SO2时,c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)+c(H2SO3)+c(HSO)
B.当=1时,=2×104
C.当pH=7.0时,c(NH)<c(SO)+c(HSO)
D.P点时溶液的pH为8.3
解析:B [A.0.5 L浓度为0.10 mol·L-1的氨水,n(NH3·H2O)=0.05 mol,通入0.05 mol SO2时,此时溶质为NH4HSO3,根据元素守恒有c(NH3·H2O)+c(NH)=c(SO)+c(H2SO3)+c(HSO),根据电荷守恒有xc(OH-)+c(HSO)+2c(SO)=c(H+)+c(NH),所以c(NH3·H2O)+c(OH-)≠c(H+)+c(H2SO3)+c(HSO),故A错误;B.Ka1=,Ka2=,Ka1Ka2==10-2.2×10-7.8,得c(H+)=10-5 mol·L-1,c(OH-)=10-9,Kb(NH3·H2O)==2×10-5,得=2×104,故B正确;C.根据电荷守恒有c(NH)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO)+c(HSO),当pH=7.0时,c(H+)=c(OH-),所以c(NH)=2c(SO)+c(HSO),则c(NH)>c(SO)+c(HSO),故C错误;D.P点时δ(SO)=80%,δ(HSO)=20%,Ka2==10-7.8==4c(H+),c(H+)= mol·L-1,pH=-lgc(H+)=7.8+2lg 2=8.4,故D错误。]
3.(2022·湖北卷)下图是亚砷酸As(OH)3和酒石酸(H2T,lg Ka1=-3.04,lg Ka2=-4.37)混合体系中部分物种cpH图(浓度:总As为5.0×10-4mol·L-1,总T为1.0×10-3mol·L-1)。下列说法错误的是( )
A.As(OH)3的lg Ka1为-9.1
B.[As(OH)2T]-的酸性比As(OH)3的强
C.pH=3.1时,As(OH)3浓度比[As(OH)2T]-的高
D.pH=7.0时,溶液中浓度最高的物种为As(OH)3
解析:D [A.As(OH)3 [As(OH)2O]-+H+,Ka1=,当pH=9.1时,c=c[As(OH)3],Ka1=c(H+)=10-9.1,lg Ka1为-9.1,A正确;B.[As(OH)2T]- [AsO(OH)T]2-+H+,Ka=,当pH=4.6时,c=c,Ka=10-4.6,而由A选项计算得As(OH)3的Ka1=10-9.1,即Ka>Ka1,所以[As(OH)2T]-的酸性比As(OH)3的强,B正确;C.由图可知As(OH)3的浓度为左坐标,浓度的数量级为10-3mol/L,[As(OH)2T]-的浓度为右坐标,浓度的数量级为10-6mol/L,所以pH=3.1时,As(OH)3的浓度比[As(OH)2T]-的高,C正确;D.由可知条件,酒石酸(H2T,lgKa1=-3.04,lgKa2=-4.37),As(OH)3的lgKa1为-9.1,即酒石酸的第一步电离常数远大于亚砷酸的第一步电离常数,所以酒石酸的酸性远强于As(OH)3,另外总As的浓度也小于总T的浓度,所以当pH=7.0时,溶液中浓度最高的物种不是As(OH)3,D错误。]
4(2023·福建卷,T9)25 ℃时,某二元酸(H2A)的Ka1=10-3.04、Ka2=10-4.37。1.0 mol·L-1NaHA溶液稀释过程中δ(H2A)、δ(HA-)、δ(A2-)与pc(Na+)的关系如图所示。已知pc(Na+)=-lgc(Na+),HA-的分布系数δ(HA-)=。下列说法错误的是( )
A.曲线n为δ(HA-)的变化曲线
B.a点:pH=4.37
C.b点:2c(H2A)+c(HA-)=c(Na+)
D.c点:c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-)
解析:B [A.1.0 mol·L-1 NaHA溶液稀释过程中,随着水的加入,因存在电离平衡HA-H++A2-和水解平衡HA-+H2OOH-+H2A,HA-的分布系数开始时变化不大且保持较大,故曲线n为δ(HA-)的变化曲线,选项A正确;B.a点,pc(Na+)=1.0,则c(Na+)=0.1 mol/L,δ(HA-)=0.70,δ(H2A)=δ(A2-)=0.15,Ka2==10-4.37,c(H+)=×10-4.37,pH≠4.37,选项B错误;C.b点,δ(HA-)=0.70,δ(H2A)=δ(A2-)=0.15,即c(H2A)=c(A2-),根据元素守恒有,c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=c(Na+),故2c(H2A)+c(HA-)=c(Na+),选项C正确;D.c点:δ(HA-)=δ(A2-),故c(HA-)=c(A2-),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),故c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-),选项D正确;答案选B。]
5.(2024·九省联考黑吉辽卷,T15)室温下,向c(Al3+)、c(Zn2+)均为0.1 mol·L-1的混合溶液中持续通入H2S气体,始终保持H2S饱和(H2S的物质的量浓度为0.1 mol·L-1),通过调节pH使Al3+、Zn2+分别沉淀,溶液中-lg c与pH的关系如下图所示。其中,c表示Al3+、Zn2+、OH—和S2-的物质的量浓度的数值,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17。下列说法错误的是( )
A.①代表lgc(S2-)与pH的关系曲线
B.pH逐渐增大时,溶液中优先析出的沉淀为ZnS
C.Al(OH)3的Ksp=10-32.8
D.Zn2++H2SZnS↓+2H+的平衡常数K=10-0.4
解析:D [由于c(Al3+)、c(Zn2+)均为0.1 mol·L-1,则曲线③④表示的离子为c(Al3+)或xc(Zn2+),纵坐标表示的为-lgc,则离子浓度越小,-lgc越大,则曲线①代表lgc(S2-)与pH的关系,则曲线②代表lgc(OH-)与pH的关系,根据曲线②与曲线④的交点坐标(5.8,8.2),可知此时pH=5.8,则c(OH-)=10-8.2 mol·L-1,同时根据Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17,则曲线④为lgc(Al3+)与pH的关系,曲线③为lgc(Zn2+)与pH的关系,据此分析。由分析可知,①代表lgc(S2-)与pH的关系,A正确;曲线①代表lgc(S2-)与pH的关系,曲线③为lgc(Zn2+)与pH的关系,则根据二者交点(5.6,10.8)可知,Ksp(ZnS)=c(Zn2+)·c(S2-)=10-10.8×10-10.8=10-21.6,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17,当c(Zn2+)为0.1 mol·L-1时,随pH逐渐增大时,溶液中优先析出的沉淀为ZnS,B正确;曲线②代表lgc(OH-)与pH的关系,曲线④为lgc(Al3+)与pH的关系,根据曲线②与曲线④的交点坐标(5.8,8.2),可知此时pH=5.8,则c(OH-)=10-8.2 mol·L-1,c(Al3+)=10-8.2mol·L-1,则Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=10-8.2×(10-8.2)3=10-32.8,C正确;D.Zn2++H2SZnS↓+2H+的平衡常数表达式为K==
=,根据曲线①代表lgc(S2-)与pH的关系,曲线③为lgc(Zn2+)与pH的关系,则根据二者交点(5.6,10.8)可知,此时c(S2-)=10-10.8 mol·L-1,c(H+)=10-5.6mol·L-1,c(H2S)=0.1 mol·L-1,根据B选项,Ksp(ZnS)=10-21.6,代入数据,K=100.6,D错误。]
6.(2024·河北石家庄二模)
向AgBr饱和溶液(有足量AgBr固体)中滴加Na2S2O3溶液,发生反应Ag++S2O [Ag(S2O3)]-和[Ag(S2O3)]-+S2O [Ag(S2O3)2]3-,lg[c(M)/(mol/L)、lg(N)与lg[c(S2O)/(mol/L)的关系如下图所示(其中M代表Ag+或Br-;N代表或)。
下列说法错误的是( )
A.直线L1表示随S2O浓度变化的关系
B.AgBr的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Br-)=10-12.2
C.反应AgBr+2S2O [Ag(S2O3)2]3-+Br-的平衡常数K的值为101.2
D.c(S2O)=0.001 mol/L时,溶液中c(Br-)>c{[Ag(S2O3)2]3-}>c{[Ag(S2O3)]-}
解析:A [溴化银的饱和溶液中溴离子浓度和银离子浓度相等,向饱和溶液中滴加硫代硫酸钠溶液时,溶液中银离子浓度减小、溴离子浓度增大,则b点所在曲线表示银离子浓度与硫代硫酸根离子浓度变化的关系、d点所在曲线表示溴离子与硫代硫酸根离子浓度变化的关系;溴化银与硫代硫酸钠溶液开始反应时,溴化银主要转化为[Ag(S2O3)]-,溶液中小于,则直线L1表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系、直线L2表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系;由图可知,溶液中硫代硫酸根离子浓度为10-4.6mol/L时,溶液中溴离子和银离子浓度分别为10-3.85mol/L、10-8.35mol/L,则溴化银的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Br-)=10-12.2。A.由分析可知,直线L1表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系、直线L2表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系,故A错误;B.由分析可知,溴化银的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Br-)=10-12.2,故B正确;C.由图可知,溶液中硫代硫酸根离子浓度为10-4.6mol/L时,溶液中溴离子和银离子浓度分别为10-3.85mol/L、10—8.35mol/L,为10—4.2,则溶液中[Ag(S2O3)2]3-的浓度为=10—4.15mol/L,反应的平衡常数K===101.2,故C正确;D.由图可知,硫代硫酸根离子浓度为0.001 mol/L时,溶液中溴离子浓度最大,的值大于的值,则溶液中[Ag(S2O3)2]3-的浓度大于[Ag(S2O3)]-的浓度,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(Br-)>c{[Ag(S2O3)2]3-}>c{[Ag(S2O3)]-},故D正确。]
7.(2024·黑龙江吉林一模)
菠萝“扎嘴”的原因之一是菠萝中含有一种难溶于水的草酸钙针晶。常温下,草酸钙在不同pH下体系中lgc(M)与pH关系如图所示(M代表H2C2O4、HC2O、C2O、Ca2+),已知Ksp(CaC2O4)=10-8.62、Ksp[Ca(OH)2]=10-5.6。下列有关说法正确的是( )
A.Ka2数量级为10-4
B.溶液pH=7时,c(HC2O)+2c(C2O)=2c(Ca2+)
C.pH>12时,曲线①呈上升趋势的原因是部分CaC2O4转化为Ca(OH)2
D.A点时,体系中c(Ca2+)>c(H2C2O4)=c(HC2O)>c(C2O)>c(H+)>c(OH-)
解析:B [A.HC2OC2O+H+,Ka2=,①③相交时c(HC2O)=c(C2O)从图中可知此时pH大于4小于5,所以Ka2数量级为10-5,故A错误;B.溶液pH=7时c(H+)=c(OH-),溶液中电荷守恒2c(Ca2+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),所以2c(Ca2+)=c(HC2O)+2c(C2O),故B正确;C.由图像可知,pH>12时,如pH=13,c(OH-)=0.1 mol/L、c(Ca2+)=10-4.5 mol/L,此时Q[Ca(OH)2]=10-4.5×(10-1)2=10-6.5<Ksp[Ca(OH)2]=10-5.6,即没有氢氧化钙沉淀析出,故C错误;D.据以上分析可知,①表示C2O、②表示H2C2O4、③表示HC2O、④表示Ca2+,所以A点时①表示的C2O浓度小于此时溶液中的c(H+),故D错误。]
8.(2024·云南大理二模)25 ℃时,用0.1 mol·L-1KOH溶液滴定同浓度的H2A溶液,H2A被滴定分数[]与pH、微粒分布分数δ[δ(X)=],X表示H2A、HA—或A2-]的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.用KOH溶液滴定0.1 mol·L-1KHA溶液可以用酚酞作指示剂
B.25 ℃时,H2A第二步电离平衡常数Ka2≈10-4
C.c点溶液中:c(H+)+c(K+)=3c(HA-)
D.a、b、c、d四点溶液中水的电离程度:a>b>c>d
解析:A [A.根据图示,KHA溶液呈酸性,K2A溶液的pH≈10,酚酞的变色范围是8~10,所以用KOH溶液滴定0.1 mol·L-1KHA溶液可以用酚酞作指示剂,故A正确;B.根据图示,c(HA-)=c(A2-)时,pH=7,25 ℃时,H2A第二步电离平衡常数Ka2==c(H+)≈10-7,故B错误;C.c点溶液中,c(HA-)=c(A2-),pH=7,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒c(H+)+c(K+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),c(K+)=3c(HA-),故C错误;D.随滴入KOH溶液的体积增大,H2A减少、K2A最多,H2A抑制水电离,K2A水解促进水电离,所以a、b、c、d四点溶液中水的电离程度,a<b<c<d,故D错误。]
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