第一部分 主题九 高频考点1 电解质溶液图像分析-【金版教程】2026年高考化学大二轮专题复习冲刺方案全书word
2026-02-17
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教辅
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦电解质溶液图像分析高频考点,涵盖酸碱中和滴定曲线、分布系数曲线、对数图像及沉淀溶解平衡图像,按“知识储备—方法指导—真题训练”逻辑架构,通过梳理特殊点溶质分析、图像类型识别等基础知识点,结合抢分快招归纳解题方法,再以真题精研和分层练习巩固,帮助学生系统构建分析框架。
讲义突出科学思维与科学探究能力培养,创新采用“图像特征—原理关联—数据计算”三步解题法,如对数图像中通过交点pH计算电离常数。设置三年真题与模拟演练分层练习,配合即时反馈,助力学生高效突破难点,为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。
内容正文:
大二轮专题复习冲刺方案 化学
电解质溶液图像分析
一、酸碱中和滴定曲线上的特殊点分析
示例:常温下,用0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L-1 CH3COOH溶液所得滴定曲线如图。
根据图中pH数据,图中A、B、C、D、E各点对应的溶液中水的电离程度大小如下:
各特殊点的溶质及对水电离程度的影响和粒子浓度大小关系
(说明:表中HAc为CH3COOH)
点
溶质
离子浓度大小比较
水的电离情况
A
HAc
c(H+)>c(Ac-)>c(OH-)
抑制
B
HAc、NaAc(1∶1)
c(Ac-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
抑制
C(pH=7)
HAc、NaAc
c(Ac-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
正常电离
D
NaAc
c(Na+)>c(Ac-)>c(OH-)>c(H+)
促进
E
NaAc、NaOH(2∶1)
c(Na+)>c(Ac-)>c(OH-)>c(H+)
抑制
二、分布系数曲线
分布系数图及分析[分布系数曲线是指以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]
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元弱酸(以草酸H2C2O4为例)
δ0为CH3COOH分布系数,δ1为CH3COO-分布系数
δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O分布系数、δ2为C2O分布系数
Ka=
交点:c(CH3COO-)=c(CH3COOH),故Ka=c(H+)=10-4.76
Ka1=
A点:c(HC2O)=c(H2C2O4),故Ka1=c(H+)=10-1.2;
Ka2=
B点:c(C2O)=c(HC2O),故Ka2=10-4.2
随着pH增大,溶质分子浓度不断减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH时的微粒分布系数和酸的浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度
三、对数图像
将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值[如c(A)/c(B)]取常用对数,即lg c(A)或lg [c(A)/c(B)],与溶液中的pH或溶液的体积等关系作出的图像称为对数图像。常考对数图像的类型如下:
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
氢离子与氢氧根离子浓度比的常用对数
AG越大,酸性越强,中性时,=1,AG=0
负对数图像
pH=-lg c(H+)
氢离子浓度的常用对数负值
pH越大,c(H+)越小,溶液的碱性越强
pC=-lg c(C)
C离子浓度的常用对数负值
pC越大,c(C)越小
例:H2X与NaOH溶液的反应的对数图像如下:
(1)识图像:观察横坐标、纵坐标,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,H2XH++HX-、HX-H++X2-,第一步电离要远远大于第二步电离,即Ka1≫Ka2。
(3)思原理:涉及电离平衡常数,写出Ka1(H2X)=,Ka2(H2X)=;横坐标在0点时,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lg =0即c(HX-)=c(H2X)时,pH≈4.4,Ka1==c(H+)≈10-4.4,lg =0即c(HX-)=c(X2-)时,pH≈5.4,Ka2(H2X)==c(H+)≈10-5.4。
四、沉淀溶解平衡图像
(1)阴、阳离子浓度-温度双曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子浓度,两条曲线为不同温度
以“BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO(aq)”为例
图像
曲线可知信息
①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。
T1曲线:a、b点都表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液。
T2曲线:a、b、c点都表示不饱和溶液。
②计算Ksp:由a点或b点可以计算出T1温度下的Ksp。
③比较T1和T2大小:因BaSO4沉淀溶解时吸收热量,可知:T1<T2
(2)负对数(pMpR)曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子浓度的负对数
图像展示
函数关系
函数关系:随着CO浓度增大,M2+浓度减小
曲线可知信息
①横坐标数值越大,c(CO)越小;纵坐标数值越小,c(M)越大。
②直线上各点的意义:直线上的任何一点为饱和溶液;直线上方的点为不饱和溶液;直线下方的点为过饱和溶液,有沉淀生成。
如:c点,相对于MgCO3来说,处于直线上方,为不饱和溶液;相对于CaCO3来说,处于直线下方,为过饱和溶液,此时有CaCO3沉淀生成。
③计算Ksp:由曲线上面给定数据可以计算出相应的Ksp。
④比较Ksp大小:Ksp(MgCO3)>Ksp(CaCO3)>Ksp(MnCO3)
对数图像解题方法
1.(2025·黑吉辽蒙卷,15)室温下,将0.1 mol AgCl置于0.1 mol·L-1 NH4NO3溶液中,保持溶液体积和N元素总物质的量不变,pXpH曲线如图,Ag++NH3[Ag(NH3)]+和Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+的平衡常数分别为K1和K2;NH的水解常数Kh(NH)=10-9.25。下列说法错误的是( )
A.Ⅲ为[Ag(NH3)2]+的变化曲线
B.D点:c(NH)-c(OH-)>0.1-c(H+)
C.K1=103.24
D.C点:c(NH3)=10-3.52 mol·L-1
答案:B
解析:pH越小,酸性越强,Ag+浓度越大,氨气浓度越小,则Ⅰ代表Ag+的变化曲线且由分析可知pH=4时c(NH)≈0.1 mol·L-1,再结合A点坐标及Kh(NH)可得Ⅳ代表NH3的变化曲线,所以Ⅲ代表[Ag(NH3)2]+的变化曲线,Ⅱ代表[Ag(NH3)]+的变化曲线,A正确;D点时pH=7.02、c(NH3)=10-3.24,则c(NH)-c(OH-)+c(H+)=0.1-10-3.24-c[Ag(NH3)]+-2c[Ag(NH3)2]+-10-6.98+10-7.02<0.1,即c(NH)-c(OH-)<0.1-c(H+),B错误;根据图像可知,D点时[Ag(NH3)]+和Ag+浓度相等,此时氨气浓度是10-3.24 mol·L-1,K1==103.24,C正确;B点时[Ag(NH3)2]+和[Ag(NH3)]+浓度相等,所以反应[Ag(NH3)]++NH3[Ag(NH3)2]+的平衡常数K′=103.8,因此K2=K1·K′=103.24×103.8=107.04,C点时[Ag(NH3)2]+和Ag+浓度相等,则K2=,所以c(NH3)= mol·L-1=10-3.52 mol·L-1,D正确。
2.(2025·陕晋宁青卷,14)常温下,溶液中Al3+、Zn2+、Cd2+以氢氧化物形式沉淀时,-lg [c(X)/(mol·L-1)]与-lg [c(H+)/(mol·L-1)]的关系如图[其中X代表Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH)、Zn(OH)或Cd(OH)]。已知:
Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,形成M(OH);溶液中c(X)≤10-5 mol·L-1时,X可忽略不计。
下列说法错误的是( )
A.L为-lg c[Al(OH)]与-lg c(H+)的关系曲线
B.Zn2++4OH-Zn(OH)的平衡常数为1011.2
C.调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3
D.调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离
答案:B
解析:Zn2+和Cd2+沉淀形成Zn(OH)2和Cd(OH)2,Al3+沉淀形成Al(OH)3,则Zn2+和Cd2+的曲线平行,根据Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,因此Zn(OH)生成的pH低于Cd(OH),故从左到右曲线依次为Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH)、Zn(OH)和Cd(OH)。根据图中数据可得,Al3++3OH-Al(OH)3的平衡常数为Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=1×[10-(14-3)]3=10-33,Zn2++2OH-Zn(OH)2的平衡常数为Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-5×[10-(14-8.4)]2=10-5-2×5.6=10-16.2,Cd2++2OH-Cd(OH)2的平衡常数为Ksp[Cd(OH)2]=c(Cd2+)·c2(OH-)=10-5×[10-(14-9.4)]2=10-5-2×4.6=10-14.2。据分析可知,A正确;根据分析可知,Ksp[Zn(OH)2]=10-16.2,则Zn2++4OH-Zn(OH)的平衡常数为K====10-5+16.2+2×1.6=1014.4,B错误;由图中数据及分析可知,pH=14时Cd(OH)2开始溶解,pH=8.4时Al(OH)3开始溶解,且pH=14时c[Al(OH)]>1 mol·L-1,即可认为Al(OH)3完全溶解,并转化为Al(OH),因此调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3,C正确;0.1 mol·L-1的Zn2+开始沉淀,pH=14+lg =6.4,0.1 mol·L-1的Al3+完全沉淀,pH=14+lg ≈4.7,因此调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离,D正确。
3.(2024·新课标卷,13)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,=
答案:D
解析:随着pH的增大,CH2ClCOOH、CHCl2COOH浓度减小,CH2ClCOO-、CHCl2COO-浓度增大,—Cl为吸电子基团,CHCl2COOH的酸性强于CH2ClCOOH,即Ka(CHCl2COOH)>Ka(CH2ClCOOH),δ(酸分子)=δ(酸根离子)=0.5时的pH分别约为1.3、2.8,则两种酸的电离常数分别为Ka(CHCl2COOH)≈10-1.3,Ka(CH2ClCOOH)≈10-2.8。根据分析,曲线M表示δ(CH2ClCOO-)~pH的变化关系,A错误;根据Ka(CHCl2COOH)=,初始c0(CHCl2COOH)=0.10 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点对应的溶液中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;根据上述分析,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。
4.(2024·湖南卷,13)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)
答案:D
解析:根据题意及分析可知随着甲酸的加入,离子浓度不断下降的曲线表示的是OH-浓度的改变,离子浓度不断上升的曲线表示的是HCOO-浓度的改变。M点时,溶液中仍有未反应的NaOH,对水的电离起抑制作用,N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,HCOO-水解促进水的电离,此时水的电离程度最大,A正确;M点时c(HCOO-)=c(OH-),且根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),两式联立可得2c(OH-)=c(Na+)+c(H+),B正确;当V(HCOOH)=10 mL时,溶液中的溶质为等物质的量的NaOH和HCOONa,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),根据元素守恒有c(Na+)=2c(HCOO-)+2c(HCOOH),两式联立可得c(OH-)=c(H+)+2c(HCOOH)+c(HCOO-),C正确;N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,甲酸根离子发生水解使溶液呈碱性,且水解是微弱的,因此c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+),观察题图可知,N点时c(HCOO-)≈0.05 mol·L-1,再根据Ka(HCOOH)==1.8×10-4可知,此时c(HCOOH)>c(H+),D错误。
5.(2023·全国甲卷,13)下图为Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的pMpH关系图{pM=-lg [c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5 mol·L-1可认为M离子沉淀完全}。下列叙述正确的是( )
A.由a点可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5
B.pH=4时的Al(OH)3溶解度为 mol·L-1
C.浓度均为0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+可通过分步沉淀进行分离
D.Al3+、Cu2+混合溶液中c(Cu2+)=0.2 mol·L-1时二者不会同时沉淀
答案:C
解析:由点a(2,2.5)可知,此时pH=2,pOH=12,则Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×10-(12×3)=10-38.5,A错误;由点(5,6)可知,此时pH=5,pOH=9,则Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=10-6×10-(9×3)=10-33,pH=4时Al(OH)3的溶解度为 mol·L-1=10-3 mol·L-1,B错误;由题图可知,Al3+沉淀完全时,pH约为4.7,Cu2+刚要开始沉淀,此时c(Cu2+)=0.1 mol·L-1,若c(Cu2+)=0.2 mol·L-1>0.1 mol·L-1,则Al3+、Cu2+会同时沉淀,D错误。
高频考点作业
[三年真题集训]
1.(2025·河南卷,14)乙二胺(H2NCH2CH2NH2,简写为Y)可结合H+转化为[H2NCH2CH2NH3]+(简写为HY+)、[H3NCH2CH2NH3]2+(简写为H2Y2+)。Ag+与Y可形成[AgY]+和[AgY2]+两种配离子。室温下向AgNO3溶液中加入Y,通过调节混合溶液的pH改变Y的浓度,从而调控不同配离子的浓度(忽略体积变化)。混合溶液中Ag+和Y的初始浓度分别为1.00×10-3 mol·L-1和1.15×10-2 mol·L-1。-lg [c(M)/(mol·L-1)]与-lg [c(Y)/(mol·L-1)]的变化关系如图1所示(其中M代表Ag+、[AgY]+或[AgY2]+),分布系数δ(N)与pH的变化关系如图2所示(其中N代表Y、HY+或H2Y2+)。比如δ(H2Y2+)=。下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅰ对应的离子是[AgY2]+
B.δ(HY+)最大时对应的pH=8.39
C.反应Ag++Y[AgY]+的平衡常数K1=104.70
D.-lg [c(Y)/(mol·L-1)]=3.00时,c(HY+)>c(H2Y2+)>c(Y)
答案:D
解析:Ag+与Y可形成[AgY]+和[AgY2]+两种配离子,发生的反应为Ag++Y[AgY]+、[AgY]++Y[AgY2]+,故随着Y浓度的变大,Ag+浓度变小,[AgY]+先增大后减小,[AgY2]+增大,则从图像上(从右向左表示Y浓度的变大)可以看出,曲线Ⅰ表示[AgY2]+浓度,Ⅱ表示[AgY]+浓度,Ⅲ表示Ag+浓度;同理,调节溶液pH,当酸性较强时,H2Y2+的浓度大,当碱性较强时,Y的浓度大,故曲线Ⅳ表示H2Y2+浓度,曲线Ⅴ表示HY+浓度,曲线Ⅵ表示Y浓度。由分析可知,A正确;由题意可知,Y可以视为二元弱碱,第一步电离方程式为Y+H2OHY++OH-,Kb1=,当c(HY+)=c(Y)时,c(H+)=10-9.93 mol·L-1,c(OH-)=10-4.07 mol·L-1,则Kb1=10-4.07,同理,Kb2=10-7.15,Kb1×Kb2=×==10-11.22,由图2可知,当δ(H2Y2+)=δ(Y)时,δ(HY+)最大,则c(OH-)=10-5.61 mol·L-1,pOH=5.61,pH=8.39,B正确;反应Ag++Y[AgY]+的平衡常数K1=,由图1可知,当c(Y)=10-4.70 mol·L-1时,c{[AgY]+}=c(Ag+),则K1==104.70,C正确;-lg [c(Y)/(mol·L-1)]=3.00时,c(Y)=10-3 mol·L-1,c(Ag+)=10-5.01 mol·L-1,c{[AgY2]+}=c{[AgY]+},由元素守恒可知,c(Ag+)+c{[AgY2]+}+c{[AgY]+}=1.00×10-3 mol·L-1,则c{[AgY2]+}=c{[AgY]+}≈4.95×10-4 mol·L-1,Y的初始浓度为1.15×10-2 mol·L-1,由元素守恒得2c{[AgY2]+}+c{[AgY]+}+c(Y)+c(HY+)+c(H2Y2+)=1.15×10-2 mol·L-1,代入数据,c(Y)+c(HY+)+c(H2Y2+)≈0.01 mol·L-1,则δ(Y)===0.1,由图2可知,pH在8.39~9.93之间,此时c(HY+)>c(Y)>c(H2Y2+),D错误。
2.(2024·浙江6月选考,15)室温下,H2S水溶液中各含硫微粒物质的量分数δ随pH变化关系如下图[例如δ(H2S)=]。已知:Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17。
下列说法正确的是( )
A.溶解度:FeS大于Fe(OH)2
B.以酚酞为指示剂(变色的pH范围8.2~10.0),用NaOH标准溶液可滴定H2S水溶液的浓度
C.忽略S2-的第二步水解,0.10 mol/L Na2S溶液中S2-的水解率约为62%
D.0.010 mol/L FeCl2溶液中加入等体积0.20 mol/L Na2S溶液,反应初始生成的沉淀是FeS
答案:C
解析:在H2S溶液中存在电离平衡:H2SH++HS-、HS-H++S2-,随着pH增大,H2S的物质的量分数逐渐减小,HS-的物质的量分数先增大后减小,S2-的物质的量分数逐渐增大,图中线①、②、③依次代表H2S、HS-、S2-的物质的量分数随pH的变化,由①和②交点的pH=7可知Ka1(H2S)=1×10-7,由②和③交点的pH=13.0可知Ka2(H2S)=1×10-13。FeS的沉淀溶解平衡为FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),饱和FeS溶液物质的量浓度为= mol/L=×10-9 mol/L,Fe(OH)2的沉淀溶解平衡为Fe(OH)2(s)Fe2+(aq)+2OH-(aq),饱和Fe(OH)2溶液物质的量浓度为= mol/L=×10-6 mol/L>×10-9 mol/L,故溶解度FeS小于Fe(OH)2,A错误;酚酞的变色范围为8.2~10,若以酚酞为指示剂,用NaOH标准溶液滴定H2S水溶液,由图可知当酚酞发生明显颜色变化时,反应没有完全,即不能用酚酞作指示剂判断滴定终点,B错误;Na2S溶液中存在水解平衡S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-(忽略第二步水解),第一步水解平衡常数Kh(S2-)=====0.1,设水解的S2-的浓度为x mol/L,则=0.1,解得x≈0.062,S2-的水解率约为×100%=62%,C正确;0.01 mol/L FeCl2溶液中加入等体积0.2 mol/L Na2S溶液,瞬间得到0.005 mol/L FeCl2和0.1 mol/L Na2S的混合液,结合C项,瞬时c(Fe2+)·c(S2-)=0.005×(0.1-0.062)=1.9×10-4>Ksp(FeS),c(Fe2+)·c2(OH-)=0.005×0.0622=1.922×10-5>Ksp[Fe(OH)2],故反应初始生成的沉淀是FeS和Fe(OH)2,D错误。
3.(2024·河北卷,11)在水溶液中,CN-可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与CN-形成配离子达平衡时,lg 与-lg c(CN-)的关系如图。
下列说法正确的是( )
A.99%的X、Y转化为配离子时,两溶液中CN-的平衡浓度:X>Y
B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达平衡时>
C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN-的物质的量:Y<Z
D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率
答案:B
解析:99%的X、Y转化为配离子时,溶液中==,则
lg =lg ≈-2,根据图像可知,纵坐标约为-2时,溶液中-lg cX(CN-)>-lg cY(CN-),则溶液中CN-的平衡浓度:X<Y,A错误。Q点时lg =lg ,即=,加入少量可溶性Y盐后,会消耗CN-形成Y配离子,使得溶液中c(CN-)减小(沿横坐标轴向右移动),lg 与lg 曲线在Q点相交后,随着-lg c(CN-)继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即lg >lg ,则>,B正确。设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子+mCN-配离子,则平衡常数K=,lg K=lg -mlg c(CN-)=-lg -mlg c(CN-),即lg =-mlg c(CN-)-lg K,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的CN-越多,对应lg ~-lg c(CN-)曲线斜率越大,由题图知,曲线斜率:Y>Z,则由Y、Z制备等物质的量的配离子时,消耗CN-的物质的量:Z<Y,C错误。由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,lg 增大,即c(Y)增大,c(Y配离子)减小,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,D错误。
4.(2024·福建卷,10)将草酸钙固体溶于不同初始浓度[c0(HCl)]的盐酸中,平衡时部分组分的lg clg c0(HCl)关系如图。已知草酸Ka1=10-1.3,Ka2=10-4.3。下列说法错误的是( )
A.lg c0(HCl)=-1.2时,溶液的pH=1.3
B.任意c0(HCl)下均有:c(Ca2+)=c(HC2O)+c(H2C2O4)+c(C2O)
C.CaC2O4(s)+2H+(aq)===Ca2+(aq)+H2C2O4(aq)的平衡常数为10-3.0
D.lg c0(HCl)=-4.1时,2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(HC2O)+c(Cl-)
答案:D
解析:草酸钙为强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,溶于不同初始浓度盐酸过程中体系中存在一系列平衡CaC2O4(s)Ca2+(aq)+C2O(aq)、C2O+H2OHC2O+OH-、HC2O+H2OH2C2O4+OH-,因此曲线Ⅰ代表C2O,曲线Ⅱ代表HC2O,曲线Ⅲ代表H2C2O4。lg c0(HCl)=-1.2时,c(HC2O)=c(H2C2O4),则Ka1==c(H+)=10-1.3,溶液的pH=1.3,A正确;草酸钙固体溶于盐酸,任意c0(HCl)下均有元素守恒关系c(Ca2+)=c(HC2O)+c(H2C2O4)+c(C2O),B正确;由题图可知,lg c0(HCl)=1时,c(Ca2+)=c(H2C2O4),c(HC2O)=1×10-2.8 mol/L,Ka1==10-1.3,即===10-1.5,所以CaC2O4(s)+2H+(aq)===Ca2+(aq)+H2C2O4(aq)的平衡常数K===(10-1.5)2=10-3.0,C正确;溶液中存在电荷守恒2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O)+c(Cl-),lg c0(HCl)=-4.1时,c(C2O)=c(HC2O),则存在关系2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH-)+3c(HC2O)+c(Cl-),D错误。
5.(2023·北京卷,14)利用平衡移动原理,分析一定温度下Mg2+在不同pH的Na2CO3体系中的可能产物。
已知:①图1中曲线表示Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系。
②图2中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Mg2+)·c2(OH-)=Ksp[Mg(OH)2];曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Mg2+)·c(CO)=Ksp(MgCO3)[注:起始c(Na2CO3)=0.1 mol·L-1,不同pH下c(CO)由图1得到]。
下列说法不正确的是( )
A.由图1,pH=10.25,c(HCO)=c(CO)
B.由图2,初始状态pH=11、lg [c(Mg2+)]=-6,无沉淀生成
C.由图2,初始状态pH=9、lg [c(Mg2+)]=-2,平衡后溶液中存在c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)=0.1 mol·L-1
D.由图1和图2,初始状态pH=8、lg [c(Mg2+)]=-1,发生反应:Mg2++2HCO===MgCO3↓+CO2↑+H2O
答案:C
解析:从图1可以看出pH=10.25时,碳酸氢根离子与碳酸根离子浓度相同,A正确;从图2可以看出pH=11、lg [c(Mg2+)]=-6时,该点位于曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的下方,不会产生碳酸镁沉淀或氢氧化镁沉淀,B正确;从图2可以看出pH=9、lg [c(Mg2+)]=-2时,该点位于曲线Ⅱ的上方,会生成碳酸镁沉淀,根据元素守恒,溶液中c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)<0.1 mol·L-1,C错误;pH=8时,溶液中主要含碳微粒是HCO,pH=8、lg [c(Mg2+)]=-1时,该点位于曲线Ⅱ的上方,会生成碳酸镁沉淀,因此反应的离子方程式为Mg2++2HCO===MgCO3↓+H2O+CO2↑,D正确。
6.(2023·湖南卷,12)常温下,用浓度为0.0200 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.0200 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka(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
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。由分析可知,a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)=0.0100 mol·L-1,c(H+)=10-3.38 mol·L-1,Ka(CH3COOH)=≈=10-4.76,A正确;a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在守恒c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),B正确;b点溶液中含有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-),C正确;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,D错误。
[一年模拟演练]
7.(2025·甘肃一诊)亚磷酸(H3PO3)及其盐在工农业生产中有着重要作用。已知H3PO3溶液中含磷微粒的浓度之和为0.1 mol·L-1,25 ℃时溶液中所有含磷微粒的lg cpH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.由图可知H3PO3为三元弱酸
B.曲线①表示lg c(H3PO3)随pH的变化
C.反应H3PO3+HPO2H2PO的平衡常数为K=1.0×105.3
D.pH=4时溶液中c(H3PO3)+2c(HPO)=0.1 mol·L-1
答案:C
解析:根据溶液中只有3种含磷微粒,可知H3PO3为二元弱酸,A错误;随着pH增大,依次发生反应:H3PO3+OH-===H2PO+H2O、H2PO+OH-===HPO+H2O,则H3PO3逐渐减少,H2PO先增多后减少,HPO逐渐增多,故曲线③表示lg c(H3PO3),曲线②表示lg c(H2PO),曲线①表示lg c(HPO),B错误;根据c点,c(H3PO3)=c(H2PO),pH=1.4,则H3PO3的Ka1==10-1.4,根据a点,c(H2PO)=c(HPO),pH=6.7,则H3PO3的Ka2==10-6.7,H3PO3+HPO2H2PO的平衡常数K===1.0×105.3,C正确;pH=4时,c(H2PO)>c(HPO)=c(H3PO3),根据元素守恒,c(H3PO3)+c(H2PO)+c(HPO)=0.1 mol·L-1,则c(H3PO3)+2c(HPO)<0.1 mol·L-1,D错误。
8.(2025·四川省高三年级联合诊断)298 K下,将Vb mL 0.1 mol·L-1 MOH溶液与Va mL 0.1 mol·L-1 HR溶液按Va+Vb=100混合,测得Va、Vb与混合溶液pH的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.代表Va变化的是曲线Ⅱ
B.电离平衡常数:Kb(MOH)>Ka(HR)
C.pH=7的混合溶液中存在:3c(M+)+c(H+)=3c(R-)+c(OH-)
D.N点溶液中存在:c(HR)=c(OH-)+c(MOH)+c(H+)
答案:D
解析:
9.(2025·贵阳市高三年级质量监测)某实验测得0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点,c(H2CO3)>c(HCO)
B.b点,c(Na+)=2c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
C.a点,Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HCO的水解
答案:C
解析:
a点时溶液中溶质为NaHCO3,HCO的水解和电离都是微弱的,故c(HCO)>c(H2CO3),A错误;NaHCO3溶液中,根据元素守恒可知,c(Na+)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO),B错误;a点对应溶液呈碱性,则HCO的水解程度大于其电离程度,c(OH-)>c(H+),c(H2CO3)>c(CO),=>1,故Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3),C正确;由上述分析可知,D错误。
10.(2025·陕西省高考适应性检测)一定温度下,H2SO3水溶液中H2SO3、HSO、SO的分布分数δ与pH的关系如图。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(HSO)+c(H2SO3)+c(H+)
B.当=1时,=2×10-4
C.当pH=7.0时,c(NH)<c(SO)+c(HSO)
D.P点时溶液的pH约为8.4
答案:D
解析:0.5 L浓度为0.10 mol·L-1的氨水,通入0.05 mol SO2时,溶质为NH4HSO3,根据元素守恒有c(NH3·H2O)+c(NH)=c(HSO)+c(H2SO3)+c(SO),根据电荷守恒有c(OH-)+c(HSO)+2c(SO)=c(H+)+c(NH),联立可得c(NH3·H2O)+c(OH-)+c(SO)=c(H2SO3)+c(H+),A错误;由图可知,pH=2.2时,c(H2SO3)=c(HSO),则Ka1(H2SO3)==10-2.2,同理,pH=7.8时,c(HSO)=c(SO),则Ka2(H2SO3)==10-7.8,Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)==10-2.2×10-7.8=10-10,当=1时,Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)=c2(H+)=10-10,则c(H+)=10-5mol·L-1,c(OH-)=10-9 mol·L-1,结合Kb(NH3·H2O)==2×10-5,得=2×104,B错误;根据电荷守恒有c(OH-)+c(HSO)+2c(SO)=c(H+)+c(NH),当pH=7.0时,c(OH-)=c(H+),则c(NH)=c(HSO)+2c(SO),故c(NH)>c(SO)+c(HSO),C错误;P点对应溶液中δ(SO)=80%,δ(HSO)=20%,Ka2(H2SO3)==10-7.8=4c(H+),则c(H+)=×10-7.8 mol·L-1,pH=7.8+2lg 2≈8.4,D正确。
11.(2025·遵义市高三适应性考试)某化学兴趣小组用双指示剂法测定Na2CO3中NaHCO3的含量,向10.00 mL的样品溶液中缓慢滴入0.0100 mol/L的HCl溶液。溶液pH随HCl溶液体积的变化关系如图所示(溶液混合后体积变化忽略不计)。下列说法错误的是( )
A.滴定过程中选择酚酞和甲基橙作指示剂
B.a点:c(H+)-c(OH-)=c(HCO)+2c(CO)-c(Na+)
C.b点溶液呈酸性的原因是有H2CO3生成
D.该样品溶液中c(HCO)=0.0100 mol/L
答案:B
解析:由电荷守恒可知,a点:c(H+)+c(Na+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-),即c(H+)-c(OH-)=c(HCO)+2c(CO)+c(Cl-)-c(Na+),B错误。
12.(2025·河南省适应性考试)向CaC2O4饱和溶液(有足量CaC2O4固体)中通入HCl气体,调节体系pH促进CaC2O4溶解,总反应为CaC2O4+2H+H2C2O4+Ca2+。平衡时lg [c(Ca2+)/(mol·L-1)],分布系数δ(M)与pH的变化关系如图所示(其中M代表H2C2O4、HC2O或C2O)。比如δ(C2O)=,c总=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)。已知Ksp(CaC2O4)=10-8.63。
下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ表示lg [c(Ca2+)/(mol·L-1)]~pH的变化关系
B.pH=3时,溶液中c(Cl-)>2c(H2C2O4)+c(HC2O)
C.总反应CaC2O4+2H+H2C2O4+Ca2+的平衡常数K=103.09
D.pH=5时,C2O和HC2O的分布系数关系为>10
答案:B
解析:增大c(Ca2+),CaC2O4+2H+H2C2O4+Ca2+平衡逆向进行,c(H+)增大,且δ(H2C2O4)+δ(HC2O)+δ(C2O)=1,故曲线Ⅱ代表lg [c(Ca2+)/(mol·L-1)]与pH的变化关系;H2C2O4为二元中强酸,分步电离H2C2O4H++HC2O,HC2OH++C2O,随着酸性减弱,H2C2O4含量减小,HC2O含量先增大后减小,C2O 含量增大。故曲线Ⅰ代表δ(H2C2O4)与pH的变化关系,曲线Ⅲ代表δ(HC2O)与pH的变化关系,曲线Ⅳ代表δ(C2O)与pH的变化关系。由以上分析知,A错误。溶液中存在电荷守恒2c(Ca2+)+c(H+)=2c(C2O)+c(HC2O)+c(Cl-)+c(OH-),元素守恒c(Ca2+)=c(C2O)+c(HC2O)+c(H2C2O4),联立两式可得c(H+)+c(HC2O)+2c(H2C2O4)=c(Cl-)+c(OH-),当pH=3时,c(H+)>c(OH-),所以c(Cl-)>2c(H2C2O4)+c(HC2O),B正确。当pH=1.27时,c(H2C2O4)=c(HC2O),Ka1(H2C2O4)=
=10-1.27;当pH=4.27时,c(C2O)=c(HC2O),Ka2(H2C2O4)==10-4.27,总反应CaC2O4+2H+H2C2O4+Ca2+的平衡常数
K==
===10-3.09,C错误。pH=5时,c(H+)=10-5 mol·L-1,Ka2(H2C2O4)==10-4.27,===100.73<10,C2O和HC2O的分布系数关系为=<10,D错误。
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