第10章 第52讲 反应过程中溶液粒子浓度变化图像分析(Word教参)-【精讲精练】2026年高考化学一轮复习（人教版 单选）

第52讲　反应过程中溶液粒子浓度变化图像分析 [课程标准]　1.能正确识别图像，能从图像中找到曲线指代、趋势、关键点。2.利用溶液中的平衡关系，学会分析不同类型图像中各粒子浓度之间的关系。 [对应学生用书P240] 类型一　中和反应进程中pH变化曲线 解决酸碱中和滴定曲线类问题的关键是巧抓“5点”，即曲线的起点、反应一半点、中性点、恰好反应点和过量点，先判断出各点中的溶质及溶液的酸碱性。以室温时用0.100 0 mol·L－1 NaOH滴定20.00 mL 0.100 mol·L－1 CH3COOH溶液的曲线如下，分析各点对应溶液的成分，比较导电性、水的电离程度。 起点(o点) 半反应点(a点) 反应终点(c点) 中性点(b点) 二倍反应点(d点) 标准液 体积 0 mL 10 mL 20 mL 略<20 mL 20 mL 溶质的 化学式 CH3COOH CH3COOH∶ CH3COONa＝1∶1 CH3COONa CH3COOH(少) CH3COONa(多) CH3COONa∶NaOH＝1∶1 溶质的 物质的 量浓度 0.100 mol·L－1 1/3×0.05 0.05 mol·L－1 —— 1/3×0.1 分析： (1)已知，Ka(乙酸)＝1.75×10－5，求起点(o点)溶液的pH＝__2.87__。 (2)a点，离子浓度关系：__c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)__； 元素守恒：___2c(Na＋)＝_c(CH3COO－)＋_c(CH3COOH)__。 (3)b点，离子浓度关系：___c(CH3COO－)＝c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－)__； (4)c点，离子浓度关系：__c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)__； 质子守恒：__c(OH－)＝c(H＋)_＋_c(CH3COOH)__。 (5)d点，离子浓度关系：__c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)__。 电荷守恒：__c(H＋)_＋_c(Na＋)_＝_c(OH－)_＋_c(CH3COO－)__。 1．(2022·河北卷)某水样中含一定浓度的CO、HCO和其他不与酸碱反应的离子。取10.00 mL水样，用0.010 00 mol·L－1的HCl溶液进行滴定，溶液pH随滴加HCl溶液体积V(HCl)的变化关系如图(混合后溶液体积变化忽略不计)。 下列说法正确的是(　　) A．该水样中c(CO)＝0.01 mol·L－1 B. a点处c(H2CO3)＋c(H＋)＝c(OH—) C．当V(HCl)≤20.00 mL时，溶液中c(HCO)基本保持不变 D．曲线上任意一点存在c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)＝0.03 mol·L－1 解析　向碳酸根和碳酸氢根的混合溶液中加入盐酸时，先后发生如下反应CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋=== H2CO3，则滴定时溶液pH会发生两次突跃，第一次突跃时碳酸根离子与盐酸恰好反应生成碳酸氢根离子，第二次突跃时碳酸氢根离子与盐酸恰好反应生成碳酸，由图可知，滴定过程中溶液pH第一次发生突跃时，盐酸溶液的体积为20.00 mL，由反应方程式CO＋H＋===HCO可知，水样中碳酸根离子的浓度为＝0.02 mol·L－1，溶液pH第二次发生突跃时，盐酸溶液的体积为50.00 mL，则水样中碳酸氢根离子的浓度为＝0.01 mol·L－1。由分析可知，水样中碳酸根离子的浓度为0.02 mol·L－1，故A错误；由图可知，a点发生的反应为碳酸根离子与氢离子恰好反应生成碳酸氢根离子，可溶性碳酸氢盐溶液中质子守恒关系为c(H2CO3)＋c(H＋)＝c(OH—)＋c(CO)，故B错误；由分析可知，水样中碳酸氢根离子的浓度为0.01 mol·L－1，当盐酸溶液体积V(HCl)≤20.00 mL时，只发生反应CO＋H＋===HCO，滴定时溶液中碳酸氢根离子浓度为＝0.01 mol·L－1，则滴定时溶液中碳酸氢根离子浓度不变，故C正确；由分析可知，水样中碳酸根离子和碳酸氢根离子浓度之和为0.03 mol·L－1，由物料守恒可知，溶液中c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)＝0.03 mol·L－1，滴定加入盐酸会使溶液体积增大，则溶液中[c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)]会小于0.03 mol·L－1，故D错误；故选C。 答案　C 2.(2021·湖南卷)常温下，用0.100 0 mol·L－1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L－1的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液，滴定曲线如图所示。下列判断错误的是(　　) A．该NaX溶液中：c(Na＋)>c(X－)>c(OH－)>c(H＋) B．三种一元弱酸的电离常数：Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ) C．当pH＝7时，三种溶液中：c(X－)＝c(Y－)＝c(Z－) D．分别滴加20.00 mL盐酸后，再将三种溶液混合：c(X－)＋c(Y－)＋c(Z－)＝c(H＋)－c(OH－) 解析　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；弱酸的酸性越弱，电离常数越小，由题图分析可知，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；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离子的浓度大小顺序为c(X－)＞c(Y－)＞c(Z－)，故C错误；向三种盐溶液中分别滴加20.00 mL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：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。 答案　C 类型二　分布系数曲线分析 1．CH3COOH溶液、CH3COONa溶液 CH3COOH电离：CH3COOH CH3COO－＋H＋　Ka＝＝1.8×10－5 CH3COONa水解：CH3COO－＋H2O CH3COOH＋OH－　Kh＝ 分布系数图(δ0、δ1分别为CH3COOH、CH3COO－的分布系数)： 在分布系数图中的交叉点的含义： c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)―→c(H＋)＝Ka＝1.8×10－5→ pH＝pKa＝4.76。 2．H2C2O4溶液 T ℃时，向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中三种微粒H2C2O4、HC2O、C2O的物质的量分数(δ)与pH的关系如图所示： 回答下列问题： (1)写出H2C2O4的电离方程式及电离平衡常数表达式： ①　H2C2O4 H＋＋HC2O　， Ka1＝　　； ②　HC2O H＋＋C2O　， Ka2＝　　。 (2)根据A点，得Ka1＝__10－1.2(取A点时计算)__，根据B点，得Ka2＝__10－4.2(取B点时计算)__。 (3)在pH＝2.7的溶液中，＝__1000__。 (4)0.1 mol·L－1的NaHC2O4溶液呈__酸__(填“酸”“碱”或“中”)性，其离子浓度从大到小的顺序为__c(Na＋)＞c(HC2O)＞c(H＋)＞c(C2O)＞c(OH－)__。 (5)C点的c(H＋)＝　(Ka1·Ka2)　，pH＝__10－2.7__。 3．H3PO4溶液 25 ℃时，向某浓度的H3PO4溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中四种微粒H3PO4、H2PO、HPO、PO的物质的量分数(δ)与pH的关系如图所示： 回答下列问题： (1)δ0、δ1、δ2、δ3分别代表的微粒是__H3PO4__、__H2PO__、__HPO__、__PO__。 (2)写出pH由1到14依次发生反应的离子方程式：　H3PO4＋OH－===H2PO＋H2O　、 　H2PO＋OH－===HPO＋H2O　、　HPO＋OH－=== PO＋H2O　。 (3)Ka1＝__10－2__，Ka2＝__10－7.1__，Ka3＝__10－12.2__。 (4)常温下，试判断：①0.1 mol·L－1NaH2PO4溶液呈__酸性__； ②0.1 mol·L－1Na2HPO4溶液的呈__碱性__。 1．某弱酸HA溶液中主要成分的分布分数随pH的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该酸－lg Ka≈4.7 B．NaA的水解平衡常数Kh＝ C．当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)<c(A－) D．某c(HA)∶c(A－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4 解析　观察曲线的交点为c(HA)＝c(A－)时，此时溶液的pH≈4.7，该酸Ka＝＝c(H＋)≈10－4.7，故－lg Ka≈4.7，A正确；NaA的水解平衡常数Kh＝＝，B错误；根据图像可知，当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)＜c(A－)，C正确；根据图像可知，c(HA)为0.8，c(A－)为0.2时，pH约为4，故某c(HA)∶c(A－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4，D正确。 答案　B 2．(2022·辽宁卷)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一，在25 ℃时，NHCH2COOH、NHCH2COO－和NH2CH2COO－的分布分数[如δ(A2－)＝]与溶液pH关系如图。下列说法错误的是(　　) A．甘氨酸具有两性 B．曲线c代表NH2CH2COO－ C．NHCH2COO－＋H2ONHCH2COOH＋OH－的平衡常数K＝10－11.65 D．c2(NHCH2COO－)＜c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO－) 解析　NH2CH2COOH中存在—NH2和—COOH，所以溶液既有酸性又有碱性，故A正确；氨基具有碱性，在酸性较强时会结合氢离子，羧基具有酸性，在碱性较强时与氢氧根离子反应，故曲线a表示NHCH2COOH的分布分数随溶液pH的变化，曲线b表示NHCH2COO－的分布分数随溶液pH的变化，曲线c表示NH2CH2COO－的分布分数随溶液pH的变化，故B正确；NHCH2COO－＋H2ONHCH2COOH＋OH－的平衡常数K＝，25 ℃时，根据a、b曲线交点坐标(2.35,0.50)可知，pH＝2.35时，c(NHCH2COO－)＝c(NHCH2COOH)，则K＝c(OH－)＝＝10－11.65，故C正确；由C项分析可知，＝，根据b、c曲线交点坐标(9.78,0.50)分析可得电离平衡NHCH2COO－NH2CH2COO－＋H＋的电离常数为K1＝10－9.78，＝＝，则×＝×＝<1，即c2(NHCH2COO－)>c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO－)，故D错误。 答案　D 类型三　对数图像分析 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lgc(A)或lg得到的粒子浓度对数图像。 1．破解对数图像的数据 (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 常温下，将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液中pH与粒子浓度变化如图所示： (1)识图像：观察横坐标、纵坐标含义，找到横坐标的零点，即lg ＝0和lg ＝0的点。 (2)找联系：二元弱酸H2X分步电离，H2XH＋＋HX－，HX－H＋＋X2－，第一步电离要远远大于第二步的电离，即Ka1>Ka2、c(H＋)1>c(H＋)2。 (3)思原理：涉及电离平衡常数，写出Ka1(H2X)＝，Ka2(H2X)＝；横坐标为0时，可以看出N曲线的pH小，酸性强，则曲线N表示pH与lg 的关系，曲线M表示pH与lg 的关系。 (4)用公式，确定平衡常数 ①lg ＝0即c(HX－)＝c(H2X)时，pH≈4.4，Ka1＝＝c(H＋)≈10－4.4； ②lg ＝0即c(HX－)＝c(X2－)时，pH≈5.35，Ka2(H2X)＝＝c(H＋)≈10－5.35。 1．(2024·甘肃民乐一中摸底)次氯酸为一元弱酸，具有强氧化性，能杀菌、消毒。其溶液中HClO、ClO－所占物质的量分数(分布系数δ)随pH变化的关系如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．该温度下，次氯酸的电离平衡常数Ka＝10－5 B．次氯酸的电离方程式为HClOH＋＋ClO－ C．向pH＝5的次氯酸溶液中滴加少量的甲基橙，溶液最终变为黄色 D．某浓度的次氯酸溶液中加水稀释过程中，保持不变 解析　次氯酸为一元弱酸，电离方程式为HClOH＋＋ClO－，B正确；次氯酸具有强氧化性，能漂白酸碱指示剂，故滴加甲基橙溶液后溶液最终变为无色，C错误；加水稀释过程中，＝保持不变，D正确。 答案　C 2．常温下，向20 mL 0.2 mol·L－1H2SeO3溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液，忽略溶液混合引起的体积变化，溶液中－lg c(HSeO)与lg或－lg c(SeO)与lg的关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．L1表示－lg c(SeO)与lg的关系 B．当c(H2SeO3)＝c(HSeO)时，溶液显酸性 C．pH＝7时，反应的离子方程式为：H2SeO3＋OH－===HSeO＋H2O D．滴定过程中有：c(OH－)＋c(H2SeO3)＋2c(HSeO)＋3c(SeO)＝0.2 mol·L－1＋c(H＋) 解析　H2SeO3的电离常数Ka1＝，故c(HSeO)＝，同理由Ka2可得c(SeO)＝，当c(HSeO)＝c(SeO)时，＝，由于Ka1＞Ka2，故<，lg＜lg，即L1表示－lg c(SeO)与lg的关系，L2表示－lg c(HSeO)与lg的关系，据此解答。 由分析可知，L1表示－lg c(SeO)与lg的关系，故A正确；L2表示－lg c(HSeO)与lg的关系，由点(1,1.6)可知，当－lg c(HSeO)＝1时，lg＝1.6，即c(HSeO)＝10－1mol·L－1时，＝101.6，Ka1＝＝＝10－2.6；当c(H2SeO3)＝c(HSeO)时，c(H＋)＝＝Ka1＝10－2.6mol·L－1，pH＝2.6，溶液呈酸性，故B正确；pH＝7时，c(H＋)＝10－7mol·L－1，＝＝＝10－4.4；由点(4,4.3)可知，当－lg c(SeO)＝4时，lg＝4.3，即c(SeO)＝10－4mol·L－1时，＝104.3, Ka2＝＝＝10－8.3；pH＝7时，＝＝＝101.3，故此时溶液中大量存在的离子为HSeO、SeO，其离子方程式为H2SeO3＋OH－===HSeO＋H2O、HSeO＋OH－===SeO＋H2O，故C错误；当加入20 mL NaOH溶液时，此时溶液的溶质为NaHSeO3，且c(NaHSeO3)＝0.1 mol·L－1，由物料守恒得c(Na＋)＝c(H2SeO3)＋c(HSeO)＋c(SeO)，由电荷守恒得c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HSeO)＋2c(SeO)，两式相加得c(OH－)＋c(H2SeO3)＋2c(HSeO)＋3c(SeO)＝2c(Na＋)＋c(H＋)＝0.2 mol·L－1＋c(H＋)，故D正确。 答案　C [对应学生用书P244] 1．(2024·湖南卷)常温下Ka(HCOOH)＝1.8×10－4，向20 mL 0.10 mol·L－1 NaOH溶液中缓慢滴入相同浓度的HCOOH溶液，混合溶液中某两种离子的浓度随加入HCOOH溶液体积的变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　) A．水的电离程度：M<N B．M点：2c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋) C．当V(HCOOH)＝10 mL时，c(OH－)＝c(H＋)＋2c(HCOOH)＋c(HCOO－) D．N点：c(Na＋)>c(HCOO－)>c(OH－)>c(H＋)>c(HCOOH) 解析　结合起点和终点，向20 mL 0.10 mol·L－1NaOH溶液中滴入相同浓度的HCOOH溶液，发生浓度改变的微粒是OH－和HCOO－，当V(HCOOH)＝0 mL，溶液中存在的微粒是OH－，可知随着甲酸的加入，OH－被消耗，逐渐下降，即经过M点在下降的曲线表示的是OH－浓度的改变，经过M点、N点的在上升的曲线表示的是HCOO－浓度的改变。M点时，V(HCOOH)＝10 mL，溶液中的溶质为c(HCOOH)∶c(HCOO－)＝1∶1，仍剩余有未反应的甲酸，对水的电离是抑制的，N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa，此时仅存在HCOONa的水解，此时水的电离程度最大，故A正确；M点时，V(HCOOH)＝10 mL，溶液中的溶质为c(HCOOH)∶c(HCOO－)＝1∶1，根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCOO－)＋c(OH－)，M点为交点可知c(HCOO－)＝c(OH－)，联合可得2c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，故B正确；当V(HCOOH)＝10 mL时，溶液中的溶质为c(HCOOH)∶c(HCOONa)＝1∶1，根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCOO－)＋c(OH－)，根据物料守恒c(Na＋)＝2c(HCOO－)＋2c(HCOOH)，联合可得c(OH－)＝c(H＋)＋2c(HCOOH)＋c(HCOO－)，故C正确；N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa，甲酸根发生水解，因此c(Na＋)>c(HCOO－)及c(OH－)>c(H＋)观察图中N点可知，c(HCOO－)≈0.05 mol·L－1，根据Ka(HCOOH)＝＝1.8×10－4，可知c(HCOOH)>c(H＋)，故D错误。 答案　D 2．(2024·新课标卷)常温下CH2ClCOOH和CHCl2COOH的两种溶液中，分布系数δ与pH的变化关系如图所示。[比如：δ(CH2ClCOO－)＝] 下列叙述正确的是(　　) A．曲线M表示δ(CHCl2COO－)～pH的变化关系 B．若酸的初始浓度为0.10 mol·L－1，则a点对应的溶液中有c(H＋)＝c(CHCl2COO－)＋c(OH－) C．CH2ClCOOH的电离常数Ka＝10－1.3 D．pH＝2.08时，＝ 解析　Cl为弱吸电子基，则CH2ClCOOH的酸性弱于CHCl2COOH，故Ka(CH2ClCOOH)<Ka(CHCl2COOH)。调pH时，CHCl2COOH溶液中CHCl2COOH分布系数减小的趋势快，CHCl2COO－分布系数增大的趋势快，CH2ClCOOH溶液中CH2ClCOOH分布系数减小的趋势缓慢，CH2ClCOO－分布系数增大的趋势缓慢，故曲线M表示δ(CH2ClCOO－)～pH的变化关系，A错误；根据Ka(CHCl2COOH)＝，初始c0(CHCl2COOH)＝0.1 mol·L－1，若溶液中溶质只有CHCl2COOH，则c(CHCl2COO－)＝c(H＋)≈＝10－1.15 mol·L－1，但a点对应的c(H＋)＝0.1 mol·L－1，说明此时溶液中加入了酸性更强的酸，根据电荷守恒，c(H＋)>c(CHCl2COO－)＋c(OH－)，B错误；Ka(CH2ClCOOH)＝，当c(CH2ClCOOH)＝c(CH2ClCOO－)时，Ka(CH2ClCOOH)＝c(H＋)≈10－2.8，同理，Ka(CHCl2COOH)＝10－1.3，C错误；电离度α＝，n始＝n电离＋n未电离，则α(CH2ClCOOH)＝δ(CH2ClCOO－)，α(CHCl2COOH)＝δ(CHCl2COO－)，pH＝2.08时，δ(CH2ClCOO－)＝0.15，δ(CHCl2COO－)＝0.85，D正确。 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $$