内容正文:
第3章 水溶液中的离子反应与平衡
专项02
滴定曲线的应用
人教版2019选择性必修1
酸碱中和滴定曲线(pH曲线)分析
1
内容导航
弱电解质“分布系数图像”分析
2
对数图像分析
3
知识导航
01
酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
1.强酸与强碱滴定过程中pH曲线
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
(1) 滴定曲线的绘制
以0.100mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00mL 0.100mol·L-1盐酸为例:
HCl+NaOH=NaCl+H2O H++OH-=H2O
①加入少量的碱对其pH的影响不大;
②当接近滴定终点(pH=7)时,很少量(0.04mL,约一滴)的碱就会引起溶液pH突变。此时指示剂明显的颜色变化表示反应已完全,即反应到达终点
③终点后,加入的碱对其pH的影响不大;
释·要点精讲
1.强酸与强碱滴定过程中pH曲线
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
(2) 指示剂的选择
变色范围恰好在滴定曲线的突跃范围内,或至少占滴定曲线突跃范围的一部分
①强酸滴定弱碱用甲基橙,HCl,NH3·H2O:终点显酸性,甲基橙(3.1-4.4)
②强碱滴定弱酸用酚酞,NaOH,CH3COOH:终点显碱性,酚酞(8.2-10)
③强酸与强碱的滴定,甲基橙和酚酞均可,HCl,NaOH:终点显中性,酚酞或甲基橙
释·要点精讲
2.抓住关键五个点,突破中和滴定曲线
(1)五个点的诠释与应用
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
室温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示。
起始点
半中和点
中和点
中性点
过量点
判断酸、碱的相对强弱
判断是哪种溶质的等量混合
判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足
判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性
判断溶液中的溶质,判断哪种物质过量
释·要点精讲
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
2.抓住关键五个点,突破中和滴定曲线
(2)举例分析
室温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示。
释·要点精讲
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
室温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示。
4.电荷守恒:c(H+)=c(A-)+c(OH-)
1.起始点可以判断:强酸还是弱酸?
c(HA)=0.10 mol·L-1 ; c(H+) = 1×10-3mol·L-1
证明HA是部分电离(α=1%),故HA为弱酸
2.速算:Ka=c2(H+)/c酸(适合较弱的酸)
HA H+ + A-
0.1 0 0
x x x
0.1-x≈0.1 x x
Ka ≈ c2(H+) /c(酸) = (1×10-3)2/10-1 = 1×10-5
3.微粒浓度大小:
c(HA) >c(H+) >c(A-)>c(OH-)
【模型】对于弱酸:分子>显性>(电离产物)>隐性
5.物料守恒:
c(A-)+c(HA) = 0.10mol·L-1
释·要点精讲
【典例1】 [2023湖南]常温下,用浓度为0.020 0 mol· L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol· L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η[η= ]的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( D )
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
A. K a(CH3COOH)约为10-4.76
B. 点a: c (Na+)= c (Cl-)= c (CH3COO-)+ c (CH3COOH)
C. 点b: c (CH3COOH)< c (CH3COO-)
D. 水的电离程度:a<b<c<d
根据CH3COOH CH3COO-+H+,可近似认为a点 c (H+)= c (CH3COO-),又a点pH=3.38, c (H+)=10-3.38mol·L-1,故 K a(CH3COOH)≈ =10-4.76,
a点HCl恰好被完全中和,由物料守恒可得溶液中 c (Na+)= c (Cl-)= c (CH3COO-)+ c (CH3COOH),
b点溶液pH<7,即以CH3COOH的电离为
主,即溶液中 c (CH3COOH)< c (CH3COO-),
a、b两点溶液呈酸性,水的电离均受到抑制,溶液pH越小,水的电离受抑制程度越大,c点酸碱恰好完全中和CH3COO-水解促进水的电离,d点NaOH过量,又抑制水的电离,
D
究·典例精析
【典例1】 [2023湖南]常温下,用浓度为0.020 0 mol· L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol· L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η[η= ]的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( D )
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
D
究·典例精析
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
【典例2】(2022·河北·高考)某水样中含一定浓度的CO32-、HCO3-和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000mol•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( )
下列说法正确的是( )
A.该水样中c(CO32-)=0.01mol•L-1
B.a点处c(H2CO3)+c(H+)=c(OH—)
C.当V(HCl)≤20.00mL时,溶液中c(HCO3-)基本保持不变
D.曲线上任意一点存在
c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.03mol•L-1
第一次突跃范围
第二次突跃范围
滴定计算
质子守恒
物料守恒:V增大,总c减小
究·典例精析
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
【典例2】(2022·河北·高考)某水样中含一定浓度的CO32-、HCO3-和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000mol•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( )
第一次突跃发生的反应:
CO32-+H+ = HCO3-
终点pH在8.0-10之间,选酚酞做指示剂;
HCO3-+H+= H2CO3 包括原有的和生成的HCO3-
第二次突跃发生的反应:
终点pH在4-4.4之间,选甲基橙做指示剂;
水样中碳酸根离子的浓度为:c×0.01L=0.01×0.02L
c=0.02mol·L-1
水样中碳酸氢根离子的浓度为:
=0.01mol/L
减去CO32-耗酸
原有CO32-前后消耗40mLHCl
究·典例精析
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
【典例2】(2022·河北·高考)某水样中含一定浓度的CO32-、HCO3-和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000mol•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( )
第一次突跃发生的反应:
CO32-+H+ = HCO3-
终点pH在8.0-10之间,选酚酞做指示剂;
HCO3-+H+= H2CO3 包括原有的和生成的HCO3-
第二次突跃发生的反应:
终点pH在4-4.4之间,选甲基橙做指示剂;
水样中碳酸根离子的浓度为:c×0.01L=0.01×0.02L
c=0.02mol·L-1
水样中碳酸氢根离子的浓度为:
=0.01mol/L
减去CO32-耗酸
原有CO32-前后消耗40mLHCl
究·典例精析
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
【典例2】(2022·河北·高考)某水样中含一定浓度的CO32-、HCO3-和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000mol•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( )
下列说法正确的是( )
A.该水样中c(CO32-)=0.01mol•L-1
B.a点处c(H2CO3)+c(H+)=c(OH—)
a点为NaHCO3溶液的质子守恒:参与质子传递的基准物质 有H2O和HCO3-
H2O
HCO3-
OH—
CO32-
H+
H2CO3
c(H+)+c(H2CO3)=c(OH—)+c(CO32-)
究·典例精析
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
【典例2】(2022·河北·高考)某水样中含一定浓度的CO32-、HCO3-和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000mol•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( )
下列说法正确的是( )
C.当V(HCl)≤20.00mL时,溶液中c(HCO3-)基本保持不变
由分析可知,水样中碳酸氢根离子的浓度为0.01mol/L,当盐酸溶液体积V(HCl)≤20.00mL时,只发生反应:
CO32-+H+=HCO3-,滴定时溶液中碳酸氢根离子浓度为:
=0.01mol/L (滴定时等浓HCl将溶液稀释)
究·典例精析
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
【典例2】(2022·河北·高考)某水样中含一定浓度的CO32-、HCO3-和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000mol•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( )
D.曲线上任意一点存在
c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.03mol•L-1
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0.03mol/L,由物料守恒可知,溶液中
c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.03 mol/L,
滴定加入盐酸会使溶液体积增大,则溶液中
c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)<0.03 mol/L,
,H2CO3会分解生成CO2逸出,总浓度进一步减小。D错误
C
究·典例精析
3.理解酸碱中和滴定曲线
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
(1)一种酸(碱)滴定多种碱(酸)图像的特点
氢氧化钠溶液滴定等浓度等
体积的盐酸、醋酸 盐酸滴定等浓度等体积的
氢氧化钠溶液、氨水
强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低
强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃变化范围大
强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)的突跃变化范围小。
强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
释·要点精讲
3.理解酸碱中和滴定曲线
(2) 命题点
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
一元强碱(NaOH)溶液滴定一元弱酸
(HA、HB、HC)溶液的图像叠加 一元强酸(HCl)溶液滴定一元弱碱
(AOH、BOH、COH)溶液的图像叠加
图像
若起始时, c (HA)= c (HB)= c(HC),
V (HA溶液)= V (HB溶液)= V (HC溶液)
若起始时, c (AOH)= c (BOH)= c (COH),
V (AOH溶液)= V (BOH溶液)= V (COH溶液)
释·要点精讲
(1)三种弱碱的碱性的相对强弱。
由 V (HCl溶液)=0时各弱碱溶液的pH
大小可得, K b(AOH) K
b(BOH) K b(COH)。
3.理解酸碱中和滴定曲线
(2) 命题点
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
一元强碱(NaOH)溶液滴定一元弱酸
(HA、HB、HC)溶液的图像叠加 一元强酸(HCl)溶液滴定一元弱碱
(AOH、BOH、COH)溶液的图像叠加
图像
(1)三种弱酸的酸性的相对强弱。由 V
(NaOH溶液)=0时各弱酸溶液的pH大小
可得, K a(HA) (填“>”或
“<”,下同) K a(HB) K a(HC)。
(2)对应的强酸盐的水解程度强弱。
根据“碱越弱,对应的盐越易水解”可得, K h(ACl) K h(BCl) Kh(CCl)。
>
>
>
>
(2)对应的强碱盐的水解程度强弱。根据
“酸越弱,对应的盐越易水解”可得,
K h(NaA) K h(NaB) K
h(NaC)。
<
<
<
<
释·要点精讲
3.理解酸碱中和滴定曲线
(2) 命题点
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
一元强碱(NaOH)溶液滴定一元弱酸
(HA、HB、HC)溶液的图像叠加 一元强酸(HCl)溶液滴定一元弱碱
(AOH、BOH、COH)溶液的图像叠加
图像
(3)滴定至混合溶液的pH=7时,消NaOH溶液的体积: V HA(NaOH溶液) V HB(NaOH溶液) V HC(NaOH溶液)
(3)滴定至混合溶液的pH=7时,消
耗盐酸的体积: V AOH(HCl溶液) V BOH(HCl溶液) V COH(HCl溶液)
>
>
>
>
释·要点精讲
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
①同浓度一元酸,pH小的酸性强,pH小的Ka大Ka[CH3COOH]>Ka[HCN];
常温下,用0.10 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液和HCN溶液
Ka (HCN)= c2(H+)/c酸 = (10-6)2/10-1= 10-11
Ka (CH3COOH)= c2(H+)/c酸 =(10-3)2/10-1 =10-5
微粒浓度大小:分子>显性>(电离产物)>隐性
c(HAc) >c(H+) >c(Ac-)>c(OH-)
c(HCN)>c(H+) >c(CN-)>c(OH-)
酸分子 :越弱越多:c(HCN)>c(HAc)
酸根离子:越强越多:c(Ac-)>c(CN-)
【可以比较】酸性强弱、Ka大小:
②快速求解Ka=c2(H+)/c酸,计算Ka的数量级:
释·要点精讲
【典例3】 [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-)
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
C
NaX为一元弱酸的钠盐,NaX溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),因c(X-)发生水解,所以c(Na+)>c(X-);
室温下,相同浓度的NaX、NaY、NaZ溶液,pH越大,阴离子对应的一元酸的酸性越弱,其电离常数越小,
弱酸的酸性越弱,其酸根离子水解程度越大,其钠盐溶液pH越大,要使混合溶液呈中性,则加入盐酸体积越大,其混合溶液中相应弱酸的生成量应该越多,酸性HX>HY>HZ,则溶液呈中性时生成酸的量n(HX)<n(HY)<n(HZ),溶液中三种弱酸根离子的量n(X-)>n(Y-)>n(Z-),又由于加入盐酸体积NaX<NaY<NaZ,所以溶液中c(X-)>c(Y-)>c(Z-)
根据质子守恒可知
究·典例精析
【典例3】 [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 ( )
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
C
究·典例精析
微提醒
方法技巧
中和滴定5个点
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
起点(A):pH>1,说明HA弱酸。还可计算Ka或者电离度。
半终点(B):两者反应后的溶液可认为是NaA和HA等浓度混合所得,此时pH<7,说明HA的电离程度大于NaA的水解程度。
(1)溶液中粒子浓度关系为: c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)。
(2)元素质量守恒等式:2c(Na+)=c(A-)+c(HA)
中性点(C):两者反应后的溶液中含有NaA溶液和过量的HA溶液,此时pH=7,溶液中粒子浓度关系为:
c(A-)=c(Na+)>c(HA)> c(H+)=c(OH-)
注意:中性点与终点的关系
释·要点精讲
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24
微提醒
方法技巧
中和滴定5个点
一、酸碱中和滴定曲线(pH)曲线分析
终点(恰好反应点D):生成NaA,因A-水解显碱性。
(1)粒子浓度关系为:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+);
(2)水的电离程度最大;放热最大,温度最高;
(3)pH会出现突变(电位滴定中电势突变);
(4)三大守恒关系;
(5)基于恰好反应的相关计算。
过量点(E):等物质的量的NaA和NaOH。
此时pH>7。粒子浓度关系为:
c(Na+)> c(OH-)>c(A-)>c(HA)> c(H+)。
释·要点精讲
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25
02
弱电解质“分布系数图像”分析
二、弱电解质“分布系数图像”分析
1.分布系数图像(或分布曲线)含义
分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。
2.图像分析要点
(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”——根据溶液中的元素守恒进行替换,分析得出结论。
释·要点精讲
3.二元弱酸为例分析图像
二、弱电解质“分布系数图像”分析
H2A⇌H++HA- Ka1
HA-⇌H++A2- Ka2
①二元弱酸的分布系数图应该有3个组分的分布系数图:H2A,HA-,A2-,两个交叉点
④曲线最高点表示对应溶质的微粒分布情况
②线上任意点均为平衡点
③两曲线交点的pH值为pKa
H2A HA- A2-
pKa1
pKa2
(pKa1+pKa2)/2
pH
释·要点精讲
4.以磷酸为例分析图像
二、弱电解质“分布系数图像”分析
①δ指代
δ0为H3PO4的分布系数、δ1为H2P的分布系数、δ2为HP的分布系数、δ3为P的分布系数。
②含义
当溶液的pH=2时δ0=δ1,pH=7.1时δ1=δ2,pH=12.2时δ2=δ3;
当pH<2时,H3PO4占优势;当2<pH<7.1时,H2P占优势;当7.1<pH<12.时,HP占优势;当pH>12.2时,P为主要存在形式。
③离子方程式
④求lg K
pH由11到14发生反应的离子方程式:HP+OH- P+H2O。
K3(H3PO4)=,由图可知,
c(HP)=c(P)时pH=12.2,K3=c(H+)=10-12.2,lg K3=-12.2。
释·要点精讲
5.举例分析命题点
二、弱电解质“分布系数图像”分析
一元弱酸(以CH3COOH为例)
图像
命题点 (1)随着pH的增大,CH3COOH的浓度逐渐减小,CH3COO-的浓度逐渐增大,所以 为CH3COOH的分布系数, 为CH3COO-的分布系数。
(2)利用关键点求电离常数:曲线交点A处, c (CH3COOH)= c (CH3COO-), K a=
δ0
δ1
10-4.76
释·要点精讲
5.举例分析命题点
二、弱电解质“分布系数图像”分析
二元弱酸(以H2C2O4为例)
图
像
命
题
点 (1)随着pH的逐渐增大,溶质分子(H2C2O4)的浓度逐渐减小,酸式酸根离子(HC2 )的浓度先逐渐增大后逐渐减小,酸根离子(C2 )的浓度逐渐增大,则 为H2C2O4的分布系数, 为HC2 的分布系数, 为C2 的分布系数。(2)利用关键点求电离常数:曲线交点A处, c (H2C2O4)= c (HC2 ), K a1= ;曲线交点B处,
c (C2 )= c (HC2 ), K a2=
δ0
δ1
δ2
10- a
10- b
释·要点精讲
【典例1】[2022·辽宁卷] 甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一。在25 ℃
时,NCH2COOH、NCH2COO-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.NCH2COO-+H2O NCH2COOH+OH-的平衡常数K=10-1.65
D.c2(NCH2COO-)<c(NCH2COOH)·c(NH2CH2COO-)
二、弱电解质“分布系数图像”分析
酸性条件下溶液中NCH2COOH浓度较大,故曲线a代表NCH2COOH的分布分数,同理可知曲线c代表NH2CH2COO-的分布分数
NH2CH2COOH既含有羧基,又含有氨基,故甘氨酸具有两性,
K=,25 ℃时,根据坐标(2.35,0.50)可知,pH=2.35时,c(NCH2COO-)=c(NCH2COOH),则K=c(OH-)==10-11.65
= × = ×
= × = <1,故 c 2(N CH2COO-)> c (N CH2COOH)·c (NH2CH2COO-)
D
究·典例精析
D
二、弱电解质“分布系数图像”分析
【典例2】(2025·云南卷)甲醛法测定 的反应原理为 。取含 的废水浓缩至原体积的 后,移取20.00mL,加入足量甲醛反应后,用 的NaOH标准溶液滴定。滴定曲线如图1,含氮微粒的分布分数与pH关系如图2[比如:
]。下列说法正确的是
A.废水中 的含量为
B.c点:
C.a点:
D. 的平衡常数
由图1中的信息可知,当加入NaOH标准溶液的体积为20.00mL时到达滴定终点,发生的反应有H++OH-=H2O、(CH2)6N4H++OH-=(CH2)6N4+H2O,由于待测液的体积和标准溶液的体积相同,浓缩后的20.00mL溶液中 ,则原废水中 ,因此,
c 点加入NaOH标准溶液的体积过量,得到NaOH、NaCl、(CH2)6N4的混合液,且浓度之比为1∶4∶1,由电荷守恒可知, 由于c(Na+)>c(Cl-),
a点加入10.00mL的NaOH溶液,得到NaCl、(CH2)6N4HCl、HCl的混合液,且浓度之比为2∶1∶1, 在溶液中水解使溶液显酸性,故c(H+)>c[(CH2)6N4H+],
由图1和图2可知,平衡常数
究·典例精析
【典例3】(2020·新课标Ⅰ)以酚酞为指示剂,用0.1000 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:
(1)H2A为二元酸,但只有1个交叉点,说明是强中带弱的酸,
即第一步完全电离H2A = HA-+H+;而HA-部分电离: HA- A2-+ H+
(2)①,②为分布曲线图,曲线交点c(HA-)=c(A2-)对应左侧坐标0.5
(3)①,②曲线交点c(HA-) = c(A2-)对应pH,不能直接从交点右侧读取,而是要先投射到同体积NaOH的pH曲线图上,再在pH曲线图上读出右边的pH
Ka2= c(H+) =1×10-2
HA- A2-
强调:分布曲线交叉点,先投射到同体积的NaOH溶液的pH曲线上再读pH
二、弱电解质“分布系数图像”分析
究·典例精析
【典例3】(2020·新课标Ⅰ)以酚酞为指示剂,用0.1000 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:
HA- 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0.2000 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-)
HA- A2-
0.1000×40=20×2c,c=0.1000mol·L−1
Ka2= c(H+) ×c(A2-)/c(HA-)=1×10-2
C
溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=2c(A2-) + c(HA-)+c(OH-),终点时溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),则c(Na+)>2c(A2-)+c(HA-)
二、弱电解质“分布系数图像”分析
究·典例精析
微提醒
图像解析模
二、弱电解质“分布系数图像”分析
综合审题
探求变化
辨别曲线
解析选项
横、纵坐标的意义,几个变量?线?
关注恰好点、起点、终点、交点
分析原理
电离平衡、中和反应、其他新背景,思考平衡移动
线和微粒准确对应
结合上面原理,纵坐标y随x如何变化,若x变小,则y为...得结果
电荷守恒、物料守恒
溶质成分
微粒浓度大小
Ka、Kh与Kw的计算
水的电离影响
浓度、分布分数 —pH
lgc、 —pH
酸碱中和滴定曲线
释·要点精讲
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36
03
对数图像分析
1.对数图像中数据的含义
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,与溶液的pH或溶液的体积等关系作出的图像称为对数图像。
三、对数图像分析
(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 (A)=0的点有 c (A)=1 mol·L-1
(3)若c(A)>1,则lg c(A)取正值,且c(A)越大lg c(A)越大;
若c(A)>c(B),则lg 取正值,且越大lg 越大。
释·要点精讲
(4)若c(A)<1,则lg c(A)取负值,且c(A)越大lg c(A)越大;
若c(A)<c(B),则lg 取负值,且越大lg 越大。
三、对数图像分析
1.对数图像中数据的含义
注意找准特殊点
b点
a点
b点
a点
释·要点精讲
2.常考对数(或负对数)图像的类型
三、对数图像分析
图像
种类 具体类型 含义 变化规律
对数
图像 lg 生成物与反应物离子浓度比的常用对数 lg 越大,反应向正反应方向进行的程度越大
lg 稀释后与稀释前体积比的常用对数 lg 越大,稀释程度越大
AG=lg H+与OH-浓度比的常用对数 AG越大,酸性越强,中时,=1, AG=0
释·要点精讲
2.常考对数(或负对数)图像的类型
三、对数图像分析
图像
种类 具体类型 含义 变化规律
负对数
图像 pH=-lg c(H+) H+浓度的常用负对数 pH越大,c(H+)越小,溶液的碱性越强
pC=-lg c(C) C离子浓度的常用负对数 pC越大,c(C)越小
释·要点精讲
3.对数图像的突破口:“交点”和“0点”
“交点”和 “0点”:常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图甲所示:
(1)关注交点e点,确定离子浓度关系(图甲)。
(2)关注纵坐标为0的点,进而确定曲线与电离常数的关系(图乙);
三、对数图像分析
释·要点精讲
4.举例分析命题点
三、对数图像分析
图像 命题点
常温下向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得溶液的pH与离子浓度的变化关系如图所示。
(1)曲线 (填“E”或“F”,下同)
表示混合溶液的pH与-lg 的变化关
系;曲线 表示混合溶液的pH与 -g 的变化关系。
(2) K a1= , K a2=
F
E
10-4.6
10-5.8
释·要点精讲
4.举例分析命题点
三、对数图像分析
图像
图像变形:一元强碱(NaOH)溶液滴定二元弱酸(H2A)溶液
(1)图甲:根据曲线交点及对应的 c (H+)可求 K a1、 K a2。
(2)图乙:常考哪条线表示lg 或lg 或求 K a1、 K a2。
释·要点精讲
4.举例分析命题点
三、对数图像分析
图像
图像变形:一元强碱(NaOH)溶液滴定二元弱酸(H2A)溶液
(3)图丙:常考哪条线表示-lg 或-lg 或求 K a1、 K a2:假设X为第一步电离的某一点,X点对应的横、纵坐标之和为2,则-lg +[-lg c (HA-)]=2,lg =lg K a1=-2,可得 K a1=10-2。Y为第二步电离的某一点,Y点对应的横、纵坐标之和为5,则-lg +[-lg c (A2-)]=5,lg =lg K a2=-5,可得 K a2=10-5。假设成立
释·要点精讲
【典例1】 [2025·湖北武汉部分重点校联考] 常温下,向的 溶液中逐滴滴加等浓度的溶液,混合溶液中表示 或与 的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.Ⅰ 线表示与 的变化关系
B.随着 的增大,溶液中水的电离程度一直增大
C.的溶液中存在
D.的溶液中存在
向溶液中滴加溶液, 会逐渐增大,当草酸变为正盐后,再滴加 溶液,水的电离程度将会减小
的溶液显酸性,溶质为, ,则 的电离程度大于其水解程度,的电离程度远大于,可以确定溶液中 ,则此时溶液中
由于的溶液中存在 ,根据电荷守恒式 可知,
D
三、对数图像分析
、,根据 可知,当时,对应的大, 小,因此Ⅱ线表示与 的变化关系
究·典例精析
三、对数图像分析
【典例2】已知琥珀酸是二元弱酸,以H2A代表其化学式,且pX代表-lg 或-lg ,常温下,用NaOH溶液滴定琥珀酸溶液,混合溶液的pH与pX的关系如图所示。下列有关说法正确的是( D )
A. 该溶液中 >
B. 水的电离程度:d>c
C. 当H2A被完全中和时, c (OH-)= c (HA-)+ c (H2A)+c (H+)
D. 滴定至c点时, c (Na+)< c (A2-)+2 c (HA-)
-lg =-lg ,-lg =-lg ,因为 K a1> K a2,所以 c (H+)相同时-lg >-lg ,则曲线b表示-lg ,曲线a表示-lg 。由 K a1= 、 K a2= 可得 = 、 = ,同一溶液中 c (H+)相同, K a1> K a2,故 <
由c(0,4.2)、d(-2,3.2)对应的pH可知,d点酸性强于c点,酸溶液的酸性越强,对水的电离的抑制程度越大,则水的电离程度d<c
当H2A被完全中和时,得到Na2A溶液,存在质子守恒 c (OH-)= c (HA-)+2 c (H2A)+ c (H+)
c(0,4.2)对应的-lg =0,pH=4.2,则 c (A2-)= c (HA-), c (H+)> c (OH-),由电荷守恒 c (Na+)+ c (H+)=2 c (A2-)+ c (HA-)+ c (OH-),可知 c (Na+)< c (HA-)+2 c (A2-),即 c (Na+)< c (A2-)+2 c (HA-)
究·典例精析
微提醒
中和滴定曲线模型构建
三、对数图像分析
pH-体积图
多曲线交叉图
对数直线图
抓五点,定溶质
定曲线,找交点,算K值
找0点,算K值,定直线
电荷守恒、物料守恒
溶质成分
微粒浓度大小
Ka、Kh与Kw的计算
水的电离影响
释·要点精讲
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【演练1】 [2023·浙江宁波效实中学期中] 用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度为c1的CH3COOH溶液和20.00 mL浓度为c2的H2C2O4溶液,得到如图滴定曲线,其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点(这两点的横坐标分别为10.60 mL和17.20 mL)。下列说法不正确的是( )
A.X曲线代表H2C2O4,且c1>c2
B.NaHC2O4溶液中,Ka1(H2C2O4)·Ka2(H2C2O4)>KW
C.若a点V[NaOH(aq)]=7.95 mL,则a点
有c(Na+)>c(C2)>c(HC2)>c(H2C2O4)
D.若b点时溶液中c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则b点消耗了8.60 mL NaOH溶液
D
练·变式演练
C
【演练2】 .(2025·山西·三模)常温下,用浓度为 的 标准溶液滴定 浓度均为 的 和 的混合溶液,溶液中所有含A微粒的分布分数 随 变化曲线如图(忽略溶液混合后体积变化)。下列说法错误的是
A.Ⅰ表示的微粒为
B. 的电离方程式:
C.点c:
D. 的 的数量级为
练·变式演练
【演练3】 [2025·湖南衡阳名校联考] 常温下,联氨 的水溶液中分步发生
电离: ;
。该溶液中含 微粒的物质的量分数随 变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 的水溶液中加水稀释,电离程度逐渐增大
B.电离常数
C.据图中A点可求:
D.图中D点溶液的
B
练·变式演练
【演练4】[2023·河北部分示范性高中三模] 常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加同浓度的NaOH溶液,溶液中lg Y[Y表示或]与溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.直线a表示lg与pH的变化关系
B.Q点溶液中,c(HC2)>c(C2)>c(OH-)
C.N点溶液中,3c(HC2)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)
D.常温下,Na2C2O4的水解常数Kh1=10-11.18
D
练·变式演练
【演练5】 [2025·辽宁名校联盟联考] 常温下,向的草酸 溶液中逐滴滴入等浓度的溶液至过量,用甲基橙(变色范围的为 )作指示剂,并用计测定滴定过程的溶液 变化,其滴定曲线如图所示,则下列分析正确的是( )
A.滴入标准 溶液时,溶液颜色由红色变为橙色
B.图中①点所示溶液中:
C.在①②之间的任意一点,均存在:
D.图中②点所示的溶液中:
B
练·变式演练
【演练6】 [2024四川成都名校联考]常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度的变化关系如图所示,下列说法错误的是( B )
B
A. 曲线N代表pH与lg 的变化关系
B. 由图可知, K a2(H2Y)的数量级为10-2
C. b点对应溶液中, c (H2Y)= c (Y2-)
D. 由图可知,NaHY溶液显酸性
练·变式演练
【演练7】 [2025·河北承德阶段考] 水溶液中 可与多种金属阳离子形成配合
离子,常温下,、分别与 形成配离子且达到平衡时,
与 的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.表示的是 形成配离子的变化曲线
B.点所处溶液中 配离子的生成速率大于解离速率
C.反应 的平衡常数为
D.当溶液中 时溶液中
C
练·变式演练
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