内容正文:
3-7 混合酸碱滴定曲线
· 图形化呈现:以滴定曲线图为核心,展示pH随滴定剂体积(或体积比)变化的关系。
· 混合体系:通常涉及强酸与弱酸的混合溶液,用强碱(如NaOH)滴定,反应分阶段进行。
· 多关键点:曲线上标注点(如a、b、c、d)对应特定反应阶段(如强酸中和点、弱酸半中和点、弱酸完全中和点、滴定剂过量点)。
· 综合考查:融合酸碱平衡、电离常数、水解反应、守恒定律和水的电离等概念,要求定量计算和定性分析相结合。
· 选项陷阱:选项常设计易混淆点,如忽略反应顺序、误解电离或水解主导、错误比较离子浓度等。
· 考查知识:
· 酸碱反应顺序:强酸优先于弱酸被中和。
· 弱酸电离常数(Ka)的计算与应用。
· 缓冲溶液原理及pH计算(尤其半中和点pH≈pKa)。
· 水解反应对pH和水的电离的影响。
· 离子浓度关系(物料守恒、电荷守恒、质子守恒)。
· 水的电离程度受酸、碱、盐影响的规律。
· 考查能力:
· 图像分析能力:从曲线中提取关键信息(如pH值、体积比)。
· 逻辑推理能力:根据反应阶段推断溶液组成和性质。
· 计算能力:利用Ka、pH等进行相关计算。
· 综合应用能力:将化学原理整合到具体情境中,识别陷阱。
· 考查方式:
· 通过选择题形式,给出滴定曲线和多个选项,要求判断正误。
· 选项覆盖Ka计算、离子浓度比较、水的电离程度评估等。
· 强调对反应过程的分段理解和原理的灵活应用。
第一步 识别反应顺序:
· 确认混合酸中强酸和弱酸的种类。
· 理解滴定剂先与强酸反应,再与弱酸反应。
第二步 定位关键点:
· 分析曲线横纵坐标(如V(NaOH)/V(总) vs pH)。
· 识别关键点:
· 强酸完全中和点(第一个突跃或拐点)。
· 弱酸半中和点(pH≈pKa)。
· 弱酸完全中和点(第二个突跃)。
· 滴定剂过量点。
第三步 分析溶液组成:
· 在每个关键点确定溶质成分(如强酸盐、弱酸、弱酸盐、过量碱)。
· 注意浓度变化(稀释效应)。
第四步 应用化学原理:
· 计算Ka:利用半中和点或特定点pH(如Ka = [H⁺]²/[HA]近似)。
· 比较离子浓度:应用物料守恒、电荷守恒、质子守恒。
· 评估水的电离:酸或碱抑制水的电离,水解盐促进水的电离。
第五步 验证选项:
· 逐一检查选项,确保基于正确溶液组成和原理。
· 注意常见陷阱(如反应顺序、水解与电离主导)。
· 酸碱反应顺序:强酸 > 弱酸(基于电离程度)。
· 弱酸电离常数(Ka):Ka = [H⁺][A⁻]/[HA],pKa = -log Ka。
· 缓冲溶液:当[HA] = [A⁻]时,pH = pKa。
· 水解常数(Kh):对于弱酸根,Kh = Kw/Ka(Kw = 1×10⁻¹⁴,常温)。
· 水的电离:受[H⁺]或[OH⁻]影响,酸或碱抑制,水解盐促进。
· 守恒定律:
· 物料守恒:元素或基团总浓度守恒(如c(Cl⁻) = c(Na⁺)在特定点)。
· 电荷守恒:溶液中正负电荷平衡。
· 质子守恒:得质子与失质子物质相等(如水电离的H⁺和OH⁻)。
· 滴定曲线特征:
· 突跃点对应中和点,斜率变化反映缓冲能力。
· 强酸突跃明显,弱酸突跃较平缓。
· 忽略反应顺序:误以为滴定剂同时与所有酸反应,导致溶液组成分析错误。
· 错用Ka计算:在半中和点外误用pH = pKa,或未考虑近似条件。
· 误解水的电离:
· 在强酸或强碱点认为水的电离程度大。
· 忽略水解盐对水的电离的促进作用。
· 离子浓度比较错误:
· 未考虑电离或水解程度(如缓冲溶液中c(HA)与c(A⁻)比较)。
· 忽略守恒关系(如电荷守恒用于推导浓度关系)。
· 图形解读错误:误读关键点的体积比或pH值(如将半中和点视为完全中和点)。
· 混淆强酸和弱酸的影响:如强酸中和后溶液仍酸性,但误以为中性。
【典例】
【审题】
1.(2023·湖南·高考真题)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,滴定过程中溶液的随()的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.约为
B.点a:
C.点b:
D.水的电离程度:
· 理解系统与反应顺序:
混合酸:HCl(强酸)和CH₃COOH(弱酸)。
滴定剂:NaOH(强碱)。
反应顺序:NaOH先与HCl反应,完全中和后再与CH₃COOH反应。
· 分析曲线关键点:
点a:V(NaOH)/V(总) ≈1(从曲线推断),pH=3.38。解析指出a点为HCl完全中和点,溶质为NaCl和CH₃COOH。
点b:V(NaOH)/V(总) ≈ 1.5 解析指出b点为CH₃COOH半中和点,溶质为NaCl、CH₃COOH和CH₃COONa。
点c:CH₃COOH完全中和点,溶质为NaCl和CH₃COONa。
点d:NaOH过量,溶质为NaCl、CH₃COONa和NaOH。
· 应用原理验证选项:
A选项:计算Ka。a点c(CH₃COOH)=0.0100 mol/L,pH=3.38→[H⁺]=10⁻³·³⁸。近似计算Ka=[H⁺]²/[HA]=10⁻⁶·⁷⁶/0.0100=10⁻⁴·⁷⁶,正确。
B选项:点a物料守恒。溶质为NaCl和CH₃COOH,c(Na⁺)=c(Cl⁻)(来自NaOH和HCl中和),c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻)=初始CH₃COOH浓度,故c(Na⁺)=c(Cl⁻)=c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻),正确。
C选项:点b为缓冲体系,[CH₃COOH]=[CH₃COO⁻]?但pH<7,说明CH₃COOH电离主导,故c(CH₃COOH)<c(CH₃COO⁻),正确。
D选项:水的电离程度比较。c点CH₃COONa水解促进水的电离,d点NaOH过量抑制水的电离,故c>d。但选项说a<b<c<d(即d点最大),错误。
· 结论:D选项错误,符合答案。
审题要点:
· 紧扣反应顺序分析各点溶液组成。
· 利用pH和体积比计算Ka时注意近似条件。
· 比较水的电离时,结合溶质性质(酸抑制、碱抑制、水解盐促进)。
· 物料守恒中注意离子来源和总浓度关系。
1.(2025·广西南宁·模拟预测)常温下用0.02mol/LNaOH溶液滴定20.00mL浓度均为和的混合溶液。滴定过程中溶液的pH随的变化曲线如图所示(不考虑气体逸出)。下列说法正确的是
A.水的电离程度:
B.滴定过程中,
C.的电离常数约为
D.b点
2.(23-24高三上·陕西·阶段练习)常温下,用浓度为的NaOH标准溶液滴定浓度均为的HCl和的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.约为
B.水的电离程度:a<b<c<d
C.点b:
D.点a:
3.(2023·浙江·二模)时,利用的溶液滴定未知浓度的和的混合溶液,其滴定曲线如图所示。已知两溶液中的浓度相同,时的。下列说法不正确的是
A.滴定溶液至终点时,
B.曲线Ⅱ只出现一个突跃点其原因可能是与的值相差不够大
C.混合溶液滴定过程中溶液的导电能力逐渐降低
D.混合溶液滴定至点时,已经参与反应
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3-7 混合酸碱滴定曲线
· 图形化呈现:以滴定曲线图为核心,展示pH随滴定剂体积(或体积比)变化的关系。
· 混合体系:通常涉及强酸与弱酸的混合溶液,用强碱(如NaOH)滴定,反应分阶段进行。
· 多关键点:曲线上标注点(如a、b、c、d)对应特定反应阶段(如强酸中和点、弱酸半中和点、弱酸完全中和点、滴定剂过量点)。
· 综合考查:融合酸碱平衡、电离常数、水解反应、守恒定律和水的电离等概念,要求定量计算和定性分析相结合。
· 选项陷阱:选项常设计易混淆点,如忽略反应顺序、误解电离或水解主导、错误比较离子浓度等。
· 考查知识:
· 酸碱反应顺序:强酸优先于弱酸被中和。
· 弱酸电离常数(Ka)的计算与应用。
· 缓冲溶液原理及pH计算(尤其半中和点pH≈pKa)。
· 水解反应对pH和水的电离的影响。
· 离子浓度关系(物料守恒、电荷守恒、质子守恒)。
· 水的电离程度受酸、碱、盐影响的规律。
· 考查能力:
· 图像分析能力:从曲线中提取关键信息(如pH值、体积比)。
· 逻辑推理能力:根据反应阶段推断溶液组成和性质。
· 计算能力:利用Ka、pH等进行相关计算。
· 综合应用能力:将化学原理整合到具体情境中,识别陷阱。
· 考查方式:
· 通过选择题形式,给出滴定曲线和多个选项,要求判断正误。
· 选项覆盖Ka计算、离子浓度比较、水的电离程度评估等。
· 强调对反应过程的分段理解和原理的灵活应用。
第一步 识别反应顺序:
· 确认混合酸中强酸和弱酸的种类。
· 理解滴定剂先与强酸反应,再与弱酸反应。
第二步 定位关键点:
· 分析曲线横纵坐标(如V(NaOH)/V(总) vs pH)。
· 识别关键点:
· 强酸完全中和点(第一个突跃或拐点)。
· 弱酸半中和点(pH≈pKa)。
· 弱酸完全中和点(第二个突跃)。
· 滴定剂过量点。
第三步 分析溶液组成:
· 在每个关键点确定溶质成分(如强酸盐、弱酸、弱酸盐、过量碱)。
· 注意浓度变化(稀释效应)。
第四步 应用化学原理:
· 计算Ka:利用半中和点或特定点pH(如Ka = [H⁺]²/[HA]近似)。
· 比较离子浓度:应用物料守恒、电荷守恒、质子守恒。
· 评估水的电离:酸或碱抑制水的电离,水解盐促进水的电离。
第五步 验证选项:
· 逐一检查选项,确保基于正确溶液组成和原理。
· 注意常见陷阱(如反应顺序、水解与电离主导)。
· 酸碱反应顺序:强酸 > 弱酸(基于电离程度)。
· 弱酸电离常数(Ka):Ka = [H⁺][A⁻]/[HA],pKa = -log Ka。
· 缓冲溶液:当[HA] = [A⁻]时,pH = pKa。
· 水解常数(Kh):对于弱酸根,Kh = Kw/Ka(Kw = 1×10⁻¹⁴,常温)。
· 水的电离:受[H⁺]或[OH⁻]影响,酸或碱抑制,水解盐促进。
· 守恒定律:
· 物料守恒:元素或基团总浓度守恒(如c(Cl⁻) = c(Na⁺)在特定点)。
· 电荷守恒:溶液中正负电荷平衡。
· 质子守恒:得质子与失质子物质相等(如水电离的H⁺和OH⁻)。
· 滴定曲线特征:
· 突跃点对应中和点,斜率变化反映缓冲能力。
· 强酸突跃明显,弱酸突跃较平缓。
· 忽略反应顺序:误以为滴定剂同时与所有酸反应,导致溶液组成分析错误。
· 错用Ka计算:在半中和点外误用pH = pKa,或未考虑近似条件。
· 误解水的电离:
· 在强酸或强碱点认为水的电离程度大。
· 忽略水解盐对水的电离的促进作用。
· 离子浓度比较错误:
· 未考虑电离或水解程度(如缓冲溶液中c(HA)与c(A⁻)比较)。
· 忽略守恒关系(如电荷守恒用于推导浓度关系)。
· 图形解读错误:误读关键点的体积比或pH值(如将半中和点视为完全中和点)。
· 混淆强酸和弱酸的影响:如强酸中和后溶液仍酸性,但误以为中性。
【典例】
【审题】
1.(2023·湖南·高考真题)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,滴定过程中溶液的随()的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.约为
B.点a:
C.点b:
D.水的电离程度:
【答案】D
【解析】NaOH溶液和HCl、CH3COOH混酸反应时,先与强酸反应,然后再与弱酸反应,由滴定曲线可知,a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水,CH3COOH未发生反应,溶质成分为NaCl和CH3COOH;b点时NaOH溶液反应掉一半的CH3COOH,溶质成分为NaCl、CH3COOH和 CH3COONa;c点时NaOH溶液与CH3COOH恰好完全反应,溶质成分为NaCl、CH3COONa;d点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH,据此解答。
A.由分析可知,a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)=0.0100mol/L,c(H+)=10-3.38mol/L,==10-4.76,故A正确;
B.a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在物料守恒关系c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),故B正确;
C.点b溶液中含有NaCl及等浓度的CH3COOH和 CH3COONa,由于pH<7,溶液显酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COOH)<c(CH3COO-),故C正确;
D.c点溶液中CH3COO-水解促进水的电离,d点碱过量,会抑制水的电离,则水的电离程度c>d,故D错误;
答案选D。
· 理解系统与反应顺序:
混合酸:HCl(强酸)和CH₃COOH(弱酸)。
滴定剂:NaOH(强碱)。
反应顺序:NaOH先与HCl反应,完全中和后再与CH₃COOH反应。
· 分析曲线关键点:
点a:V(NaOH)/V(总) ≈1(从曲线推断),pH=3.38。解析指出a点为HCl完全中和点,溶质为NaCl和CH₃COOH。
点b:V(NaOH)/V(总) ≈ 1.5 解析指出b点为CH₃COOH半中和点,溶质为NaCl、CH₃COOH和CH₃COONa。
点c:CH₃COOH完全中和点,溶质为NaCl和CH₃COONa。
点d:NaOH过量,溶质为NaCl、CH₃COONa和NaOH。
· 应用原理验证选项:
A选项:计算Ka。a点c(CH₃COOH)=0.0100 mol/L,pH=3.38→[H⁺]=10⁻³·³⁸。近似计算Ka=[H⁺]²/[HA]=10⁻⁶·⁷⁶/0.0100=10⁻⁴·⁷⁶,正确。
B选项:点a物料守恒。溶质为NaCl和CH₃COOH,c(Na⁺)=c(Cl⁻)(来自NaOH和HCl中和),c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻)=初始CH₃COOH浓度,故c(Na⁺)=c(Cl⁻)=c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻),正确。
C选项:点b为缓冲体系,[CH₃COOH]=[CH₃COO⁻]?但pH<7,说明CH₃COOH电离主导,故c(CH₃COOH)<c(CH₃COO⁻),正确。
D选项:水的电离程度比较。c点CH₃COONa水解促进水的电离,d点NaOH过量抑制水的电离,故c>d。但选项说a<b<c<d(即d点最大),错误。
· 结论:D选项错误,符合答案。
审题要点:
· 紧扣反应顺序分析各点溶液组成。
· 利用pH和体积比计算Ka时注意近似条件。
· 比较水的电离时,结合溶质性质(酸抑制、碱抑制、水解盐促进)。
· 物料守恒中注意离子来源和总浓度关系。
1.(2025·广西南宁·模拟预测)常温下用0.02mol/LNaOH溶液滴定20.00mL浓度均为和的混合溶液。滴定过程中溶液的pH随的变化曲线如图所示(不考虑气体逸出)。下列说法正确的是
A.水的电离程度:
B.滴定过程中,
C.的电离常数约为
D.b点
【答案】A
【解析】A.由分析可知,a点溶质为等物质的量的NaCl和,b点溶质为和,c点溶质为NaCl和,水解对水的电离起促进作用,电离出的OH对水的电离起抑制作用,故水的电离程度:,A正确;B.根据物料守恒可知,滴定过程中,,B错误;C.由分析可知,a点溶液中溶质为NaCl和,此时溶液中,,则,,,的电离常数约为,C错误;D.由分析可知,点溶质为和,和的浓度相等,此时溶液显碱性,即的电离大于的水解,故离子浓度关系为:,D错误;故选A。
2.(23-24高三上·陕西·阶段练习)常温下,用浓度为的NaOH标准溶液滴定浓度均为的HCl和的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.约为
B.水的电离程度:a<b<c<d
C.点b:
D.点a:
【答案】B
【解析】NaOH溶液与HCl和的混酸反应时,先与HCl反应,再与反应。由滴定曲线可知,a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水,未发生反应,溶质成分为NaCl和;b点时NaOH溶液反应掉一半的,溶质成分为NaCl、和;c点时NaOH溶液与恰好完全反应,溶质成分为NaCl、;d点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、和NaOH。A.由以上分析可知,a点时,,,故A正确;B.c点溶液中水解,促进水的电离,d点碱过量,抑制水的电离,则水的电离程度,故B错误;C.点b溶液中含有NaCl及等浓度的和,由于,溶液显酸性,说明的电离程度大于的水解程度,则,故C正确;D.a点溶液为等浓度的NaCl和混合溶液,存在物料守恒关系,故D正确;故选B。
3.(2023·浙江·二模)时,利用的溶液滴定未知浓度的和的混合溶液,其滴定曲线如图所示。已知两溶液中的浓度相同,时的。下列说法不正确的是
A.滴定溶液至终点时,
B.曲线Ⅱ只出现一个突跃点其原因可能是与的值相差不够大
C.混合溶液滴定过程中溶液的导电能力逐渐降低
D.混合溶液滴定至点时,已经参与反应
【答案】C
【解析】曲线I为滴定HF的pH变化曲线,发生pH突跃时为滴定终点,则消耗9mL NaOH溶液,曲线II为混合酸的滴定曲线,且两溶液中HF浓度相同,所以滴定混合溶液中的HF也需消耗9mLNaOH溶液,曲线II共消耗15mLNaOH溶液,则HNO3消耗6mLNaOH溶液。A.滴定HF溶液至终点时,HF与NaOH恰好完全反应,生成NaF,溶液中F-水解,使溶液呈碱性,因此离子浓度大小关系为,A正确;B.当两种酸混合溶液被滴定时,如果两者电离程度相差不大,则滴定曲线只出现一个突跃点,B正确;C.HF是弱电解质,滴定时生成NaF是强电解质,因此导电能力也会有增强,不会一直降低,C错误;D.混合溶液滴定时,先反应的是强酸,硝酸只需要6 mL NaOH溶液就反应完全,a点时消耗9mLNaOH溶液,此时HF已经参与反应,D正确;故选C。
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