内容正文:
3-4 pH-pOH图像
以水的电离平衡图像为背景,横纵坐标通常为 pH 与 pOH(或 c(H⁺) 与 c(OH⁻) 的对数形式),图像多为直线或曲线,反映不同温度下水的离子积常数 Kw的变化。题目常考查:
· 温度对 Kw 的影响
· 溶液酸碱性的判断
· 水电离程度的比较
· 加入酸、碱、盐等对平衡移动的影响
· 考查知识:
· 水的电离平衡与离子积常数 Kw*
· pH、pOH 的定义与计算
· 温度对电离平衡的影响
· 溶液酸碱性与水电离的关系
· 考查能力:
· 图像信息提取与转化能力
· 逻辑推理与比较分析能力
· 结合化学平衡移动原理解决问题的能力
· 考查方式:
· 通过图像中点的位置、直线的斜率等判断温度、Kw* 大小
· 判断溶液酸碱性、离子共存、水电离程度
· 分析外界条件改变对平衡移动路径的影响
1. 判断温度高低:
· 温度升高 → KwKw 增大 → 直线(或曲线)向原点靠近;
· 同一直线(或曲线)上 KwKw 相同。
2. 识别中性点:
· 在 pH = pOH 的直线上,溶液为中性;
· 偏离该直线则显酸性或碱性。
3. 分析移动方向:
· 加酸:c(H⁺)↑ → pH↓,c(OH⁻)↓ → pOH↑;
· 加碱:c(OH⁻)↑ → pOH↓,c(H⁺)↓ → pH↑;
· 加热:c(H⁺) 与 c(OH⁻) 等比例增大 → 沿中性线向原点移动。
4. 计算水电离的 c(H⁺) 或 c(OH⁻):
·
酸溶液中:水电离的 c(H⁺) = c(OH⁻) =酸c(H+)酸Kw;
·
碱溶液中:水电离的 c(OH⁻) = c(H⁺) =碱c(OH−)碱Kw;
· 盐溶液中:若水解促进电离,则水电离的 c(H⁺) 或 c(OH⁻) 大于纯水。
知识点
说明
Kw= c(H⁺)·c(OH⁻)
只与温度有关,温度升高,Kw* 增大
pH = -lg c(H⁺)
pOH = -lg c(OH⁻),pH + pOH = pKw
中性溶液
c(H⁺) = c(OH⁻),pH = pOH
酸/碱对水电离的抑制
加酸或加碱都会抑制水的电离,但 Kw不变(温度不变)
盐类水解对水电离的促进
如 CH3COONa 促进水电离,c(H⁺) 全部来自水
错误类型
说明
误判温度高低
以为 pH 大就温度高,实际上 c(H⁺) 和 c(OH⁻) 都大才是高温
混淆酸碱性
在非中性线上误判酸碱性,应比较 c(H⁺) 与 c(OH⁻)
移动方向错误
加热时误认为沿横/纵轴移动,实际应沿中性线向原点
忽略离子积不变条件
温度不变时,c(H⁺) 与 c(OH⁻) 乘积不变,移动路径为反比例曲线
【典例】
【审题】
1.已知水电离平衡如图所示,且pOH=-lg c(OH-)。下列说法错误的是
A.各点对应的水的离子积:Kw(f)>Kw(e)=Kw(d)
B.加热f点纯水,其组成由f点沿fd直线向d方向迁移
C.向c点纯水中通入少量HCl,其组成由c点沿cde直线向e点移动
D.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
· 读图识线:
图中有一条直线,表示在某一温度下 pH+pOH=常数pH+pOH=常数;
不同温度下该常数不同,温度高则常数小。
· 判断各点性质:
f 点:c(H⁺) 和 c(OH⁻) 都较大 → 温度高;
d、e 点:在同一直线上,温度相同;
df 线:pH = pOH → 中性线。
· 逐项判断:
A:f 点温度高,KwKw 大,e、d 同温 → 正确;
B:加热 f 点纯水,应沿中性线向原点移动,不是向 d → 错误;
C:加 HCl,c(H⁺)↑,c(OH⁻)↓,沿 cde 线向 e 移动 → 正确;
D:df 线上 pH = pOH → 中性 → 正确。
· 结论:选 B。
1.(23-24高二上·福建泉州·阶段练习)已知水在25°C和100°C时,其电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的
A.b点溶液呈酸性
B.d点溶液中可大量存在、、、
C.B曲线对应的温度下,无法比较溶液中a点和b点水的电离度
D.A曲线对应的温度下,向纯水中加入少量金属Na,可使c点溶液变为d点溶液
2.(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期中)水的电离平衡图像如图所示,已知,下列说法正确的是
A.
B.各点对应的水的离子积:
C.温度下的盐酸中由水电离出的
D.向b点溶液通入少量HCl,其组成由b点沿直线向c点移动
3.(25-26高二上·江苏扬州·阶段练习)某温度下,水中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。pOH=-lgc(OH-)。下列说法不正确的是
A.b点温度高于25℃
B.b点温度下,pH=11的CH3COONa溶液中,由水电离出的c(H+)=10-2 mol·L−1
C.仅升高温度,可从b点变为a点
D.b点所处温度下,0.1 mol·L−1 KOH溶液的pH=13
4.(25-26高二上·重庆·阶段练习)水的电离平衡图像如图所示,已知。下列说法正确的是
A.
B.各点对应的水的离子积:Kw(f)>Kw(b)=Kw(d)
C.向b点溶液通入少量HCl,其组成由b点沿直线向c点移动
D.温度下pH=4的盐酸中由水电离出的
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3-4 pH-pOH图像
以水的电离平衡图像为背景,横纵坐标通常为 pH 与 pOH(或 c(H⁺) 与 c(OH⁻) 的对数形式),图像多为直线或曲线,反映不同温度下水的离子积常数 Kw的变化。题目常考查:
· 温度对 Kw 的影响
· 溶液酸碱性的判断
· 水电离程度的比较
· 加入酸、碱、盐等对平衡移动的影响
· 考查知识:
· 水的电离平衡与离子积常数 Kw*
· pH、pOH 的定义与计算
· 温度对电离平衡的影响
· 溶液酸碱性与水电离的关系
· 考查能力:
· 图像信息提取与转化能力
· 逻辑推理与比较分析能力
· 结合化学平衡移动原理解决问题的能力
· 考查方式:
· 通过图像中点的位置、直线的斜率等判断温度、Kw* 大小
· 判断溶液酸碱性、离子共存、水电离程度
· 分析外界条件改变对平衡移动路径的影响
1. 判断温度高低:
· 温度升高 → KwKw 增大 → 直线(或曲线)向原点靠近;
· 同一直线(或曲线)上 KwKw 相同。
2. 识别中性点:
· 在 pH = pOH 的直线上,溶液为中性;
· 偏离该直线则显酸性或碱性。
3. 分析移动方向:
· 加酸:c(H⁺)↑ → pH↓,c(OH⁻)↓ → pOH↑;
· 加碱:c(OH⁻)↑ → pOH↓,c(H⁺)↓ → pH↑;
· 加热:c(H⁺) 与 c(OH⁻) 等比例增大 → 沿中性线向原点移动。
4. 计算水电离的 c(H⁺) 或 c(OH⁻):
·
酸溶液中:水电离的 c(H⁺) = c(OH⁻) =酸c(H+)酸Kw;
·
碱溶液中:水电离的 c(OH⁻) = c(H⁺) =碱c(OH−)碱Kw;
· 盐溶液中:若水解促进电离,则水电离的 c(H⁺) 或 c(OH⁻) 大于纯水。
知识点
说明
Kw= c(H⁺)·c(OH⁻)
只与温度有关,温度升高,Kw* 增大
pH = -lg c(H⁺)
pOH = -lg c(OH⁻),pH + pOH = pKw
中性溶液
c(H⁺) = c(OH⁻),pH = pOH
酸/碱对水电离的抑制
加酸或加碱都会抑制水的电离,但 Kw不变(温度不变)
盐类水解对水电离的促进
如 CH3COONa 促进水电离,c(H⁺) 全部来自水
错误类型
说明
误判温度高低
以为 pH 大就温度高,实际上 c(H⁺) 和 c(OH⁻) 都大才是高温
混淆酸碱性
在非中性线上误判酸碱性,应比较 c(H⁺) 与 c(OH⁻)
移动方向错误
加热时误认为沿横/纵轴移动,实际应沿中性线向原点
忽略离子积不变条件
温度不变时,c(H⁺) 与 c(OH⁻) 乘积不变,移动路径为反比例曲线
【典例】
【审题】
1.已知水电离平衡如图所示,且pOH=-lg c(OH-)。下列说法错误的是
A.各点对应的水的离子积:Kw(f)>Kw(e)=Kw(d)
B.加热f点纯水,其组成由f点沿fd直线向d方向迁移
C.向c点纯水中通入少量HCl,其组成由c点沿cde直线向e点移动
D.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
【答案】B
【解析】pOH=-lg c(OH-),f点氢离子浓度、氢氧根离子浓度大于d点,所以T温度下水的离子积常数大于20℃时水的离子积常数,T大于20℃。
【解析】A. 同一条直线上的点水的离子积相同, f点氢离子浓度、氢氧根离子浓度大于d点,所以Kw(f)>Kw(d),各点对应的水的离子积:Kw(f)>Kw(e)=Kw(d),故A正确;
B. 加热促进水电离,氢离子浓度增大,加热f点纯水,其组成由f点沿fd直线向原点方向迁移,故B错误;
C. 向c点溶液中通入少量HCl,氢离子浓度增大,氢氧根离子浓度减小,Kw不变,其组成由c点沿cde直线向e点移动,故C正确;
D. df直线上各点,氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,对应的水溶液(或纯水)一定显中性,故D正确。
选B。
· 读图识线:
图中有一条直线,表示在某一温度下 pH+pOH=常数pH+pOH=常数;
不同温度下该常数不同,温度高则常数小。
· 判断各点性质:
f 点:c(H⁺) 和 c(OH⁻) 都较大 → 温度高;
d、e 点:在同一直线上,温度相同;
df 线:pH = pOH → 中性线。
· 逐项判断:
A:f 点温度高,KwKw 大,e、d 同温 → 正确;
B:加热 f 点纯水,应沿中性线向原点移动,不是向 d → 错误;
C:加 HCl,c(H⁺)↑,c(OH⁻)↓,沿 cde 线向 e 移动 → 正确;
D:df 线上 pH = pOH → 中性 → 正确。
· 结论:选 B。
1.(23-24高二上·福建泉州·阶段练习)已知水在25°C和100°C时,其电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的
A.b点溶液呈酸性
B.d点溶液中可大量存在、、、
C.B曲线对应的温度下,无法比较溶液中a点和b点水的电离度
D.A曲线对应的温度下,向纯水中加入少量金属Na,可使c点溶液变为d点溶液
【答案】C
【解析】A.b点溶液c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,故A错误;B.d点显酸性,与H+能反应,不能大量共存,故B错误;C.B曲线对应的温度下,b点呈中性,a点呈碱性,则a点水的电离可能受到抑制、也可能受促进,故无法比较b点和a点水的电离程度大小,故C正确;D.d点溶液显酸性,向纯水中加入少量金属Na,生成NaOH,溶液显碱性,故不能使c点溶液变为d点溶液,故D错误;答案选C。
2.(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期中)水的电离平衡图像如图所示,已知,下列说法正确的是
A.
B.各点对应的水的离子积:
C.温度下的盐酸中由水电离出的
D.向b点溶液通入少量HCl,其组成由b点沿直线向c点移动
【答案】C
【解析】A.升高温度,促进水的电离,由水电离的、均增大,且=,对应的pH和pOH均减小,则温度:T1<T2,A错误;B.由A项分析可知,温度:T1<T2,升高温度,促进水的电离,由水电离的、均增大,水的离子积常数增大,由图可知,B.d点的温度相同,f点温度低于B.d点,则各点对应的水的离子积:Kw(f)<Kw (b)= Kw (d),B错误;C.由图可知,T2温度下水的离子积常数,温度下的盐酸中由水电离出的c(H+)=c(OH-)=1×10-10 mol/L,则此时由水电离出的c(H+)·c(OH-)=1×10-20,C正确;D.向b点溶液通入少量氯化氢,溶液中的增大,水的离子积常数不变,减小,导致pH减小、pOH增大,则组成由b点沿斜线向d点方向移动,D错误;故选C。
3.(25-26高二上·江苏扬州·阶段练习)某温度下,水中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。pOH=-lgc(OH-)。下列说法不正确的是
A.b点温度高于25℃
B.b点温度下,pH=11的CH3COONa溶液中,由水电离出的c(H+)=10-2 mol·L−1
C.仅升高温度,可从b点变为a点
D.b点所处温度下,0.1 mol·L−1 KOH溶液的pH=13
【答案】D
【解析】A.25℃时水的离子积,此时,由图可知b点,故,温度升高增大,因此b点温度高于25℃,A正确;B.b点温度下,的溶液中,则,水解促进水的电离,溶液中全部来自水电离,故水电离出的,B正确;C.仅升高温度,增大,减小,纯水中,点应沿线向、均减小的方向移动(左下方),可从b点变为a点,C正确;D.由A可知b点,溶液中,,,D错误;故选D。
4.(25-26高二上·重庆·阶段练习)水的电离平衡图像如图所示,已知。下列说法正确的是
A.
B.各点对应的水的离子积:Kw(f)>Kw(b)=Kw(d)
C.向b点溶液通入少量HCl,其组成由b点沿直线向c点移动
D.温度下pH=4的盐酸中由水电离出的
【答案】D
【解析】水的电离是一个吸热过程,升高温度,水的电离程度增大,水电离产生的c(H+)、c(OH-)增大,pH、pOH减小,则T1<T2。A.由分析可知,T1<T2,A不正确; B.水的电离是一个吸热过程,温度越高,电离常数越大,由分析可知,f点温度高于B.d点,B.d点的温度相同,则各点对应的水的离子积:Kw(f)<Kw(b)=Kw(d),B不正确;C.向b点溶液通入少量HCl,此时溶液的酸性增强,c(H+)增大,但水的离子积不变,所以c(OH-)减小,pH减小,但pOH增大,其组成由b点沿斜线向d点方向移动,C不正确;D.由b点可知,温度下,,所以pH=4的盐酸中由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-10mol/L,,D正确;故选D。
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