第十二章 第51讲 溶液中的粒子平衡曲线分类突破【精讲精练】-2027届高三化学一轮复习讲义●专题突破(新高考通)
2026-05-24
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 盐类水解的应用 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.99 MB |
| 发布时间 | 2026-05-24 |
| 更新时间 | 2026-05-24 |
| 作者 | 至善教育 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58019883.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦水溶液中离子反应与平衡核心考点,围绕电离、水解、沉淀溶解三大类粒子平衡曲线,按中和滴定pH—V变化、分布系数、对数图像逻辑分类,构建“原理理解-图像分析-数据计算”知识体系,通过考向预测、考点梳理(如“5点”分析法)、方法指导(如交点计算K)、真题训练(2023-2025年高考题)环节,帮助学生突破曲线类问题难点。
讲义突出科学思维与模型建构,如类型一通过分析滴定曲线“5点”判断溶质成分及粒子浓度,类型二利用分布系数曲线交点推导电离常数,培养证据推理能力。设置分层限时训练(基础小题与综合大题),配合即时反馈,确保高效复习,助力学生建立图像分析框架,为教师把控复习节奏提供精准教学路径。
内容正文:
第十二章 水溶液中的离子反应与平衡
第51讲 溶液中的粒子平衡曲线分类突破
【高考考向预测】
溶液粒子平衡曲线包含电离、水解、沉淀溶解三大类图像,先厘清坐标轴物理意义,依托定点数据计算电离常数、溶度积,依据曲线走势判断平衡移动、粒子浓度大小与酸碱变化规律,结合守恒关系比较离子排布;近三年考题频次高,选择填空压轴常出现;预测2027 年侧重多曲线叠加辨析,结合滴定场景、pH 变化综合运算,融合平衡原理考查实际应用判断。
【考点突破●明方向】
类型一 中和滴定pH—V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,判断出各点中的溶质及溶液的酸碱性。以室温时用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液为例(如图),总结如何抓住滴定曲线的5个关键点。
(1)起点
V(NaOH)=0(0点):溶质是CH3COOH,粒子浓度大小关系:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。
(2)反应一半点
V(NaOH)=10 mL(点①):溶质是等物质的量的CH3COOH和CH3COONa,粒子浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-);元素守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)。
(3)中性点
pH=7(点②):溶质是CH3COONa和少量的CH3COOH,粒子浓度大小关系:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)。
(4)恰好反应点
V(NaOH)=20 mL(点③):溶质是CH3COONa,粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。
(5)过量1倍点
V(NaOH)=40 mL:溶质是等物质的量的CH3COONa和NaOH,粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。
【考点突破●明方向】
1.(2023·湖南,12)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( )
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】a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)≈0.010 0 mol·L-1,c(H+)=10-3.38 mol·L-1,Ka(CH3COOH)=≈=10-4.76,故A正确;a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在元素守恒:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),故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-),故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,故D错误。
2.(2022·河北,9)某水样中含一定浓度的C、HC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(C)=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(HC)基本保持不变
D.曲线上任意一点存在c(C)+c(HC)+c(H2CO3)=0.03 mol·L-1
【答案】C
【解析】向C和HC的混合溶液中加入盐酸时,先后发生反应:C+H+===HC、HC+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。由图知,滴定过程中溶液pH第一次发生突跃即a点时,HCl溶液的体积为20.00 mL,由离子方程式C+H+===HC可知,水样中c(C)==0.02 mol·L-1,A错误;a点可看成HC的溶液,由质子守恒可得c(H2CO3)+c(H+)=c(C)+c(OH-),B错误;溶液pH第二次发生突跃时,2n原(C)+n原(HC)=n(HCl),2×0.02 mol·L-1×0.010 00 L+c原(HC)×0.010 00 L=0.010 00 mol·L-1×0.050 00 L,得c原(HC)=0.010 00 mol·L-1;当V(HCl)≤20.00 mL时,只发生反应:C+H+===HC,n生成(HC)=n消耗(HCl),滴定时,c(HC)===0.01 mol·L-1,故溶液中HC浓度不变,C正确;由分析知,水样中C和HC浓度之和为0.03 mol·L-1,由元素守恒知,水样中c(C)+c(HC)+c(H2CO3)=0.03 mol·L-1,但滴定加入盐酸会使溶液体积增大,甚至CO2会逸出,溶液中c(C)+c(HC)+c(H2CO3)<0.03 mol·L-1,D错误。
3.(2024·广西,14)常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定下列两种混合溶液:
Ⅰ.20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1 HCl和CH3COOH溶液
Ⅱ.20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1 HCl和NH4Cl溶液
两种混合溶液的滴定曲线如图。已知Ka(CH3COOH)=Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,下列说法正确的是( )
A.Ⅰ对应的滴定曲线为N线
B.a点水电离出的c(OH-)数量级为10-8
C.V(NaOH)=30.00 mL时,Ⅱ中c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(N)
D.pH=7时,Ⅰ中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)之和小于Ⅱ中c(NH3·H2O)、c(N)之和
【答案】D
【解析】向两种混合溶液中分别加入40 mL氢氧化钠溶液时,Ⅰ中的溶质变为氯化钠和醋酸钠,Ⅱ中的溶质变为氯化钠和一水合氨,氯化钠显中性,醋酸根离子和一水合氨在浓度相同时,一水合氨的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,故含一水合氨溶液的碱性更强,故Ⅰ对应的滴定曲线为M线,A错误;a点的溶质为氯化钠和醋酸钠,醋酸根离子发生水解促进水的电离,溶液的pH接近8,由水电离出的c(H+)=c(OH-),数量级接近10-6,B错误;当V(NaOH)=30.00 mL时,Ⅱ中的溶质为氯化钠、氯化铵、一水合氨,且氯化铵和一水合氨的浓度相同,N的水解常数Kh==≈5.6×10-10<1.8×10-5,即N的水解程度小于一水合氨的电离程度,所以c>c,又根据元素守恒:c=2c+2c,即c>c,故c>c>c,C错误;根据元素守恒,n+n=n+n,根据图像,pH=7时,Ⅱ所加氢氧化钠溶液较少,溶液体积较小,故Ⅰ中c、c之和小于Ⅱ中c、c之和,D正确。
类型二 分布系数曲线
1.认识分布系数δ(X)与pH曲线
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H2C2O4为例)
注:pKa为电离常数的负对数
δ0为CH3COOH的分布系数,δ1为CH3COO-的分布系数
δ0为H2C2O4的分布系数,δ1为HC2的分布系数,δ2为C2的分布系数
2.读图解题要领
(1)读“曲线”——每条曲线所代表的粒子及变化趋势(以上图中H2C2O4为例):随pH增大,δ只减不增的为H2C2O4曲线,δ先增后减的为HC2曲线,δ只增不减的为C2曲线。
(2)“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。
①图中M点:c(HC2)=c(H2C2O4),其pH为pH1,Ka1(H2C2O4)==1。
②同理图中N点:c(HC2)=c(C2),对应pH为pH2,Ka2=1。
③图中O点,c(H2C2O4)=c(C2),此时溶液pH为pH3,则pH3=。
思考 请根据H2C2O4的两级电离常数,推理论证上述③中结论。
提示:H2C2O4⥫⥬H++HC2,HC2⥫⥬H++C2,Ka1·Ka2=,由于交点O时,c(H2C2O4)=c(C2),c2(H+)=Ka1·Ka2=1·1,两边取负对数,即可得,pH3=。
【考点突破●明方向】
1.(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】—Cl为吸电子基团,则酸性:CHCl2COOH>CH2ClCOOH,即Ka(CHCl2COOH)>Ka(CH2ClCOOH)。随着pH的增大,c(CH2ClCOOH)、c(CHCl2COOH)减小,c(CH2ClCOO-)、c(CHCl2COO-)增大。δ(酸分子)=δ(酸根离子)=0.5时的pH分别约为1.3、2.8,故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;CHCl2COOH为弱酸,若c0(CHCl2COOH)=0.1 mol·L-1,且溶液中溶质只有CHCl2COOH时,c(H+)<0.1 mol·L-1,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;CH2ClCOOH的电离常数Ka=10-2.8,C错误;电离度α=×100%,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。
2.(2024·江西,13)废弃电池中锰可通过浸取回收。某温度下,MnSO4在不同浓度的KOH水溶液中,若Mn(Ⅱ)的分布系数δ与pH的关系如图。下列说法正确的是( )
已知:Mn(OH)2难溶于水,具有两性;δ(MnOH+)=。
A.曲线z为δ(MnOH+)
B.O点,c(H+)=×10-10.2 mol·L-1
C.P点,c(Mn2+)<c(K+)
D.Q点,c(S)=2c(MnOH+)+2c(Mn)
【答案】C
【解析】Mn(OH)2难溶于水,具有两性,某温度下,MnSO4在不同浓度的KOH水溶液中,若Mn(Ⅱ)的分布系数δ与pH的关系如图,结合曲线变化和分布系数可知,pH较小时,Mn元素存在形式为Mn2+,则曲线x为Mn2+,曲线y为MnOH+,曲线z为HMn,结合图像变化分析判断选项。z表示δ(HMn),故A错误;图中O点存在电离平衡Mn2++OH-⥫⥬MnOH+,在P点时c(Mn2+)=c(MnOH+),pH=10.2,K=====103.8,O点δ(Mn2+)=0.6时,δ(MnOH+)=0.4,则c(OH-)=×1 mol·L-1=×1 mol·L-1,则c(H+)=×10-10.2 mol·L-1,故B错误;P点时δ(Mn2+)=δ(MnOH+)=0.5,溶液中含Mn元素微粒只有这两种,根据元素守恒有c(Mn2+)+c(MnOH+)=c(S),且c(Mn2+)=c(MnOH+)①,即2c(Mn2+)=c(S)②,根据电荷守恒有2c(Mn2+)+c(MnOH+)+c(K+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S)③,将①和②代入③得到c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(Mn2+),此时pH=10.2,c(H+)<c(OH―)则c(Mn2+)<c(K+),故C正确;Q点时,根据图像溶液中存在元素守恒:c(S)=c(Mn2+)+c(MnOH+)+c(HMn)+c(Mn)+c[Mn(OH],且c(MnOH+)=c(HMn),c(Mn)=c[Mn(OH],则c(S)=c(Mn2+)+2c(MnOH+)+2c(Mn),故c(S)>2c(MnOH+)+2c(Mn),故D错误。
3.(2025·湖南模拟)向一定浓度的H3AsO4溶液中滴加NaOH溶液,水溶液中含砷的各微粒分布系数δ(x)(平衡时某微粒浓度占各种微粒浓度之和的分数)随pH变化如图所示,下列相关说法正确的是( )
A.基态As原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3
B.Ka1(H3PO4)<Ka1(H3AsO4)
C.NaH2AsO4为强碱弱酸盐,溶液显碱性
D.当溶液pH=7时,c(Na+)=3
【答案】D
【解析】基态As原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,A项错误;根据元素周期律,同主族元素从上至下,非金属性依次减弱,其最高价含氧酸的酸性依次减弱,故Ka1(H3PO4)>Ka1(H3AsO4),B项错误;NaH2AsO4为强碱弱酸盐,由题图可知,c(H3AsO4)=c(H2As)时,pH=2.2,则Ka1==10-2.2,Kh(H2As)===10-11.8,当pH=7时c(H2As)=c(HAs),则Ka2==10-7,所以H2的电离程度大于水解程度,溶液显酸性,C项错误;当溶液pH=7时,根据溶液中的电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=3c()+2c()+c(H2)+c(OH-),此时c(H+)=c(OH-),c(H2As)=c(),所以c(Na+)=3,D项正确。
类型三 对数图像中的粒子浓度关系
将溶液中某一微粒的浓度c(A)或某些微粒浓度的比值取常用对数,即lg c(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
(1)识图像:观察横坐标、纵坐标的含义,看清每条曲线代表的粒子种类以及曲线的变化趋势。
(2)找联系:根据图像中的坐标含义和曲线的交点,分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。
(3)想原理:涉及电离平衡常数,写出平衡常数表达式,在识图像、找联系的基础上,将图像与原理结合起来思考。
(4)用公式:运用对数计算公式分析。
【考点突破●明方向】
1.(2025·湖南,13)草酸广泛应用于食品、药品等领域。常温下,通过下列实验探究了草酸的性质:
实验1:向10 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴入一定量0.2 mol ·L-1 KOH溶液。混合溶液的pH与lgX[X=或]的关系如图所示。
实验2:向10 mL 0.2 mol ·L-1 H2C2O4溶液中加入10 mL 0.2 mol·L-1 BaCl2溶液。
已知:25 ℃时,Ksp(BaC2O4)=10-7.6。混合后溶液体积变化忽略不计。
下列说法错误的是( )
A.实验1,当溶液中c(H2C2O4)=c(C2)时,pH=2.5
B.实验1,当溶液呈中性时:c(C2)>c(HC2)>c(H2C2O4)
C.实验2,溶液中有沉淀生成
D.实验2,溶液中存在:2c(Ba2+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HC2)+2c(C2)
【答案】D
【解析】由图像可知,lgX=0时,Ka1=c(H+)=10-1.2,Ka2=c(H+)=10-3.8,Ka1×Ka2=×==10-1.2×10-3.8=10-5.0,当c(H2C2O4)=c(C2)时,c(H+)=10-2.5mol·L-1,pH=2.5,A正确;当溶液呈中性时,c(H+)=10-7mol·L-1,由两步电离平衡常数可知,=>1,c(HC2)>c(H2C2O4),同理:=>1,c(C2)>c(HC2),B正确;方法一:实验2的离子方程式:H2C2O4(aq)+Ba2+(aq)⥫⥬BaC2O4(s)+2H+(aq),平衡常数:K=====102.6,平衡常数较大,该反应进行的程度较大,判断可产生沉淀。方法二:进行定量计算,两步电离平衡反应式相加,得到H2C2O4⥫⥬2H++C2 K=10-5.0,二者等体积混合,c(H2C2O4)=0.1 mol·L-1,列三段式:
H2C2O4⥫⥬2H++C2
始/(mol·L-1) 0.1 0 0
变/(mol·L-1) x 2x x
平/(mol·L-1) 0.1-x 2x x
则K==10-5.0,估算x的数量级为10-3,故Q=c(Ba2+)·c(C2)≈0.1×10-3=10-4>Ksp(BaC2O4)=10-7.6,故有沉淀生成,C正确;根据电荷守恒,右侧缺少了OH-的浓度,D错误。
2.(2024·河北,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,-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,会消耗CN-形成Y配离子,c(CN-)减小,lg 与lg 曲线在Q点相交后,随着-lg c(CN-)增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,lg>lg ,则>,B正确;设金属离子形成配离子的反应为金属离子+mCN-⥫⥬配离子,平衡常数K=,lg K=lg=lg-mlg c(CN-)=-lg -m lg c(CN-),X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的CN-越多,lg~-lg c(CN-)曲线斜率越大,由图知曲线斜率: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;直线上的点为平衡状态,P点在Y对应直线的下方,溶液中存在平衡:Y+mCN-⥫⥬Y配离子,在-lg c(CN-)不变时[即c(CN-)不变],P点对应的lg 偏小,即偏小,则QP=>K,平衡逆向移动,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,D错误。
3.(2025·邵阳模拟)常温下,向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和CH3COONa的混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,混合溶液中的pOH与pX{pX=-lg X,X=或或}的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.L1表示与pOH的关系
B.M点坐标为(-2.55,6.65)
C.常温下,滴加10 mL 0.1 mol·L-1盐酸时,溶液的pH<7
D.滴加20 mL 0.1 mol·L-1盐酸时:c(Cl-)-c(Na+)=2c+2c+
2c(H2NCH2CH2NH2)
【答案】B
【解析】H2NCH2CH2NH2为二元弱碱,存在电离过程:H2NCH2CH2NH2+H2O⥫⥬(H2NCH2CH2NH3)++OH-、+H2O⥫⥬+OH-,CH3COOH为一元弱酸,存在电离过程:CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+,如图,随溶液pOH增大,c(OH-)减小,c(H+)增大,=减小,p增大,则直线L3代表p与pOH的关系;=增大,=增大,故p减小,p也减小,由于Kb1(H2NCH2CH2NH2)>Kb2(H2NCH2CH2NH2),则L2表示p与pOH的关系,L1表示p与pOH的关系;根据L2上的点(0,4.1),Kb1(H2NCH2CH2NH2)==10-4.1,根据L1上点(2,5.2),Kb2(H2NCH2CH2NH2)=10-7.2,根据L3上点(1,10.2),Ka(CH3COOH)=10-4.8,据此回答。
由分析知,L1表示p与pOH的关系,A错误;M点为L2、L3的交点,则=,=,c(OH-)== mol·L-1=10-6.65 mol·L-1,=102.55,即p=-2.55,pOH=6.65,M点坐标为(-2.55,6.65),B正确;加入10 mL 0.1 mol·L-1盐酸时,反应后H2NCH2CH2NH3Cl和CH3COONa的浓度之比为1∶1,溶液中存在的电离与水解,存在CH3COO-的水解。的电离Kb2(H2NCH2CH2NH2)=10-7.2,大于水解Kh===10-9.9,溶液显碱性,CH3COO-的水解显碱性,pH>7,C错误;加入20 mL 0.1 mol·L-1盐酸时,根据元素守恒,c(Cl-)=2c+2c+2c(H2NCH2CH2NH2),D错误。
【限时训练】
(40分钟)
(1~10题,每小题2分,11~16题,每小题5分)
1.(2025·广东揭阳高三期中)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点处存在c(N)+c(NH3·H2O)=0.1 mol·L-1
B.b点处存在c(Na+)>c(S)>c(N)>c(H+)=c(OH-)
C.由b到c发生反应的离子方程式为H++N+2OH-===NH3·H2O+H2O
D.图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是d点
【答案】B
【解析】a点处溶液的体积是原来的两倍,c(N)+c(NH3·H2O)=0.05 mol·L-1,A错误;b点处加入的氢氧化钠溶液的体积大于100 mL,故c(Na+)>c(S),S和N均来自NH4HSO4,随着氢氧化钠溶液的加入,铵根离子的浓度减小有两个原因,一是体积的增大,二是铵根离子和氢氧根离子反应,故c(S)>c(N),此时溶液中的c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,浓度最小,B正确;由起点到a发生反应的离子方程式为H++OH-===H2O,且H+全部反应完,则由b到c发生反应的离子方程式为N+OH-===NH3·H2O,C错误;加酸、碱均抑制水的电离,水解促进水的电离,a点为(NH4)2SO4、Na2SO4的混合溶液,b、c点为(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O的混合溶液,d点为Na2SO4和NH3·H2O的混合溶液,则a点水的电离程度最大,D错误。
2.25 ℃时,向2.0×10-3 mol·L-1HF溶液中逐渐加入NaOH固体(溶液体积变化忽略不计),测得25 ℃时平衡体系中c(F-)、c(HF)与溶液pH的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.曲线ACE描述HF浓度的变化
B.25 ℃时,HF的电离平衡常数Ka(HF)=4×10-4
C.C点时,溶液中存在c(HF)>c(Na+)
D.25 ℃时,水的电离程度:E点>纯水>D点
【答案】D
【解析】逐渐加入NaOH固体,HF浓度逐渐减小,故曲线ACE描述HF浓度的变化,曲线DCB描述F-浓度的变化,故A正确;由图可知,25 ℃、pH=4时,c(H+)=1×10-4 mol·L-1,c(F-)=1.6×10-3 mol·L-1,c(HF)=4.0×10-4 mol·L-1,Ka(HF)===4×10-4,故B正确;C点时c(F-)=c(HF)、c(H+)>c(OH-),再根据电荷守恒知c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(F-),得到c(HF)>c(Na+),故C正确;E点溶液呈酸性,HF的电离程度大于F-的水解程度,HF电离出的H+对水的电离起抑制作用,则E点水的电离程度小于纯水的电离程度,故D错误。
3.丙酮酸(CH3COCOOH)是一元弱酸。298 K时,向20 mL 0.1 mol·L-1丙酮酸溶液中滴加pH=13的NaOH溶液,溶液中lg与pH的关系曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.298 K时,CH3COCOOH的电离常数的数量级为10-3
B.E点溶液中,a=2
C.G点对应的NaOH溶液的体积为20 mL
D.E、F、G三点对应的溶液中水的电离程度:E<F<G
【答案】C
【解析】F点lg=0,则c(CH3COCOO-)=c(CH3COCOOH),此时溶液pH=2.5,即c(H+)=10-2.5 mol·L-1,所以Ka==10-2.5,298 K时,CH3COCOOH的电离常数的数量级为10-3,A正确;E点溶液中,lg=-0.5,=10-0.5,Ka==10-2.5,c(H+)=10-2 mol·L-1,pH=a=2,B正确;G点对应的NaOH溶液的体积如果为20 mL,则刚好完全反应,溶质为CH3COCOONa,溶液应呈碱性,但G点pH=4.5,呈酸性,C错误;E、F、G三点随NaOH的加入,CH3COCOONa的浓度越来越大,CH3COCOONa水解促进水的电离,对应的溶液中水的电离程度:E<F<G,D正确。
4.(2023·海南,14)25 ℃下,Na2CO3水溶液的pH随其浓度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.c(Na2CO3)=0.6 mol·L-1时,溶液中c(OH-)<0.01 mol·L-1
B.Na2CO3水解程度随其浓度增大而减小
C.在水中H2CO3的Ka2<4×10-11
D.0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液和0.3 mol·L-1的NaHCO3溶液等体积混合,得到的溶液c(OH-)<2×10-4 mol·L-1
【答案】B
【解析】由图像可知,c(Na2CO3)=0.6 mol·L-1时,pH>12.0,溶液中c(OH-)>0.01 mol·L-1,故A错误;结合图像可知,当c(Na2CO3)=0.5 mol·L-1时,pH=12.0,Kh(C)=≈=2×10-4,则Ka2==5×10-11,故C错误;若0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液与等体积的蒸馏水混合,浓度变为0.1 mol·L-1,由图可知,pH>11.6,得到的溶液中c(OH-)>2×10-4 mol·L-1,0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液和0.3 mol·L-1的NaHCO3溶液等体积混合后c(OH-)大于与水混合的c(OH-),故D错误。
5.25 ℃时,用0.100 0 mol·L-1的盐酸标准溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的氨水和NaOH溶液,滴定曲线如图。下列说法错误的是( )
A.滴加10.00 mL盐酸时,氨水中存在c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(Cl-)+c(H+)
B.分别滴加20.00 mL盐酸时,NaOH溶液中水的电离程度大于氨水
C.若用甲基橙作指示剂,滴定终点时NaOH溶液消耗盐酸的量略大于氨水
D.滴加10.00 mL盐酸时,氨水中存在c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
【答案】B
【解析】滴加10.00 mL盐酸时,溶质为NH4Cl和NH3·H2O,且物质的量相等,利用电荷守恒和元素守恒,溶液中存在c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)和c(N)+c(NH3·H2O)=2c(Cl-),所以有c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(Cl-)+c(H+),故A正确;分别滴加20.00 mL盐酸时,恰好反应生成氯化钠和氯化铵,铵根离子能够水解促进水的电离,所以NaOH溶液中水的电离程度小于氨水,故B错误;若用甲基橙作指示剂,滴定终点时pH为3.1~4.4,若不考虑铵根离子水解,两份溶液消耗盐酸的量相等,铵根离子水解呈酸性,所以NaOH溶液消耗盐酸的量略大于氨水,故C正确;滴加10.00 mL盐酸时,溶液中存在等量的NH3·H2O和NH4Cl,此时NH3·H2O电离程度强于N水解程度,所以存在)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),故D正确。
6.常温下,向20.00 mL 0.1 mol·L-1富马酸(简记为H2A)溶液中滴加V mL 0.1 mol·L-1氨水,混合溶液中-lg X [X=、或]与pH的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.T点对应pH为10.54
B.Q点对应的溶液加入氨水的体积一定为20.00 mL
C.V=40.00的溶液中:c()>c(A2-)>c(OH-)>c(H+)
D.H2A+2NH3·H2O⥫⥬2N+A2-+2H2O的K=1.0×1011.01
【答案】D
【解析】根据电离方程式和电离常数表达式可知,-lg=-lg Ka1-pH,-lg=-lg Ka2-pH,-lg=-lg Kb-14+pH,又因为Ka1>Ka2,所以-lg Ka1<-lg Ka2,则L1、L2、L3分别代表-lg、-lg、-lg与pH的关系,根据图像中a、b、c三点数据计算:Ka1=10-3.03,Ka2=10-4.44,Kb=10-4.76。T点对应-lg=-6,pH=4.44+6=10.44,A项错误;Q点=,即=,变形得=,解得c(H+)=10-6.135 mol·L-1,若Q点加入氨水的体积为20.00 mL,则溶液为0.05 mol·L-1的NH4HA溶液,根据电离平衡常数可知,该溶液中以HA-电离为主,Ka2=≈,则c(H+)=×10-3.22 mol·L-1>10-6.135 mol·L-1,故Q点对应溶液加入氨水体积大于20.00 mL,B项错误;加入氨水体积为40.00 mL时,恰好生成A,Kh()=10-9.24>Kh(A2-)==10-9.56,对应溶液呈酸性,C项错误;平衡常数K===1011.01,D项正确。
7.298 K时,向20.0 mL 0.10 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程应该选择石蕊溶液作指示剂
B.W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+2OH-===A2-+2H2O
C.Y点对应的溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(A2-)
D.反应H2A+A2-⥫⥬2HA-的平衡常数K=1.0×107.4
【答案】D
【解析】石蕊不能用作酸碱中和滴定的指示剂,根据图示滴定终点的pH,可知第二反应终点应用酚酞作指示剂,A项错误;X点对应的溶液中溶质主要是NaHA,W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+OH-===HA-+H2O,B项错误;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),因为Y点对应的溶液中c(HA-)=c(A2-),所以c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(A2-),C项错误;Ka1=,由于W点c(HA-)=c(H2A),故Ka1=1.0×10-2.3;Ka2=,由于Y点对应的溶液中c(HA-)=c(A2-),故Ka2=1.0×10-9.7;H2A⥫⥬HA-+H+与HA-⥫⥬A2-+H+相减即得H2A+A2-⥫⥬2HA-,此时的平衡常数K===1.0×107.4,D项正确。
8.(2022·辽宁,15)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=10-11.65
D.c2(CH2COO-)<c(CH2COOH)·
c(NH2CH2COO-)
【答案】D
【解析】NH2CH2COOH中存在—COOH和—NH2,所以甘氨酸既有酸性又有碱性,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CH2COOH的分布分数随溶液pH的变化,曲线b表示NCH2COO-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;NCH2COO-+H2O⥫⥬NCH2COOH+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(CH2COO-)=c(CH2COOH),则K==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CH2COO-⥫⥬NH2CH2COO-+H+的电离常数K=10-9.78,=,则×=×<1,即c2(CH2COO-)>c(CH2COOH)·c(NH2CH2COO-),故D错误。
9.(2023·福建,10)25 ℃时,某二元酸H2A的Ka1=10-3.04,Ka2=10-4.37。1.0 mol·L-1 NaHA溶液稀释过程中δ(H2A)、δ(HA-)、δ(A2-)与pc(Na+)的关系如图所示。已知pc(Na+)=-lg c(Na+),HA-的分布系数:δ(HA-)=。下列说法错误的是( )
A.曲线n为δ(HA-)的变化曲线
B.a点:pH=4.37
C.b点:2c(H2A)+c(HA-)=c(Na+)
D.c点:c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-)
【答案】B
【解析】NaHA溶液中Kh(HA-)==10-10.96<Ka2,则HA-的电离程度大于其水解程度,故稀释过程中c(A2-)>c(H2A),则曲线n为δ(HA-)的变化曲线,曲线m为δ(A2-)的变化曲线,曲线p为δ(H2A)的变化曲线,选项A正确;a点,pc(Na+)=1.0,δ(HA-)=0.70,δ(H2A)=δ(A2-)=0.15,Ka2==10-4.37,c(H+)=×10-4.37 mol·L-1,pH≠4.37,选项B错误;b点c(H2A)=c(A2-),根据元素守恒:c(A2-)+c(H2A)+c(HA-)=c(Na+),故2c(H2A)+c(HA-)=c(Na+),选项C正确;c点c(A2-)=c(HA-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),故c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-),选项D正确。
10.(2025·河北邢台一模)室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1叠氮酸(HN3)溶液中滴加pH=13的NaOH溶液,水电离的c水(H+)与NaOH溶液体积的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.在a、b、c、d四点中,水的电离程度最大的是d点
B.在c点对应溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HN3)
C.b点和d点对应溶液的pH相等
D.室温下,电离常数Ka(HN3)= 1×101-2x
【答案】B
【解析】水电离出的氢离子浓度越大,水的电离程度越大,由图可知,c点水的电离程度最大,故A错误;c点为叠氮酸钠溶液,存在质子守恒关系:c(OH-)=c(H+)+c(HN3),故B正确;b点为叠氮酸和叠氮酸钠的混合溶液,溶液呈中性,d点为叠氮酸钠和氢氧化钠的混合溶液,溶液呈碱性,故C错误;由图可知,a点为0.1 mol·L-1叠氮酸溶液,水电离出的氢离子浓度为1×10-x mol·L-1,则溶液中氢离子浓度为1×10-14+x mol·L-1,电离常数Ka(HN3)≈=1×10-27+2x,故D错误。
11.(2021·福建,10)如图为某实验测得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。下列说法正确的是( )
A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小
B.a点时,Kw<Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)
C.b点溶液中,c(Na+)=c(HC)+2c(C)
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HC的水解
【答案】A
【解析】a点、c点的pH相同,即c(H+)相同,但是c点的温度高,Kw大,所以a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小,A正确;NaHCO3溶液中存在电离平衡和水解平衡,根据图示可知,a点时,NaHCO3溶液显碱性,水解程度大于电离程度,Kh(HC)=>Ka2,所以Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3),B错误;b点溶液显碱性,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-),由于c(H+)<c(OH-),所以c(Na+)>c(HC)+2c(C),C错误;NaHCO3溶液中存在电离平衡和水解平衡,而电离和水解均吸热,升高温度,促进了电离和水解平衡,D错误。
12.常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
【答案】D
【解析】横坐标取0时,曲线M对应pH约为5.4,曲线N对应pH约为4.4,因为Ka1(H2X)>Ka2(H2X),所以曲线N表示pH与lg的变化关系,B正确;lg=0,即=1时,pH≈5.4,c(H+)=1×10-5.4 mol·L-1,Ka2==1×10-5.4,A正确;NaHX溶液中,c(HX-)>c(X2-),即<1,lg<0,此时溶液呈酸性,C正确;当溶液呈中性时,由曲线M可知lg>0,>1,即c(X2-)>c(HX-),D错误。
13.(2025·太原模拟)室温下,向1 L 0.1 mol·L-1 NH4HSO3溶液中加入NaOH固体,溶液中)、c(NH3·H2O)、c()、c()随n(NaOH)的变化如图所示(忽略该过程中溶液体积和温度的变化)。已知:室温时,Ka1(H2SO3)=10-1.85,Ka2(H2SO3)=10-7.22,Kb(NH3·H2O)=10-4.74。下列说法不正确的是( )
A.曲线a、d分别代表c()、c(NH3·H2O)的变化
B.随NaOH的加入,的值不断减小
C.M点存在:c(Na+)+c()>3c()
D.N点时,溶液的pH为9.26
【答案】B
【解析】原溶液是1 L 0.1 mol·L-1 NH4HSO3溶液,此溶液中较多的离子是和,加入的NaOH先和反应,c(N)变化不大,得出曲线a代表的浓度变化,曲线b代表的浓度变化,曲线c代表的浓度变化,曲线d代表NH3·H2O的浓度变化,A正确;随NaOH的加入,酸性逐渐减弱,氢离子浓度逐渐减小,温度不变,Ka2不变,=的值不断增大,B错误;M点的溶液中c()=c(),此时pH=7.22,溶液呈碱性,即c(H+)<c(OH-),由电荷守恒c(Na+)+)+c(H+)=2c()+c()+c(OH-)得,c(Na+)+c()>3c(),C正确;N点时c()=c(NH3·H2O),Kb(NH3·H2O)==10-4.74,则c(OH-)=10-4.74 mol·L-1,溶液的pH为9.26,D正确。
14.室温下,将盐酸滴入Na3R溶液中,测得混合溶液的pH与-lg、-lg或-lg的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.L3表示 pH与-lg的关系曲线
B.Na2HR溶液呈碱性
C.水解常数Kh3的数量级为10-12
D.混合溶液的pH=7时,c(Na+)>c(H2R-)+2c(HR2-)+3c(R3-)
【答案】C
【解析】25 ℃时,Ka1(H3R)=>Ka2=>Ka3=,则溶液pH相同时,<<,则-lg>-lg>-lg,所以L1表示pH与-lg的关系曲线,L2表示pH与-lg的关系曲线,L3表示pH与-lg的关系曲线,A正确;L1表示pH与-lg的关系曲线,在溶液pH=8时,-lg=-5.2,则=105.2,=10-5.2,Ka3==10-8×10-5.2=10-13.2;L2表示pH与-lg的关系曲线,在pH=7.1时,-lg=0,=1,Ka2==10-7.1,Kh2===10-6.9,Ka3<Kh2,HR2-的水解程度大于其电离程度,所以Na2HR溶液显碱性,B正确;L3表示pH与-lg的关系曲线,在pH=3时,-lg=2.2,=10-2.2,=102.2,Ka1==10-3×102.2=10-0.8,Kh3===10-13.2,则水解常数Kh3的数量级为10-14,C错误;溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2R-)+2c(HR2-)+3c(R3-)+c(Cl-),由于混合溶液pH=7,c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(H2R-)+2c(HR2-)+3c(R3-)+c(Cl-),因此c(Na+)>c(H2R-)+2c(HR2-)+3c(R3-),D正确。
15.(2024·山东,10)常温下,Ag(Ⅰ)-CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag++CH3COO-⥫⥬CH3COOAg(aq),平衡常数为K。已知初始浓度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08 mol·L-1,所有含碳物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是( )
A.线Ⅱ表示CH3COOH的变化情况
B.CH3COOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)= mol·L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08 mol·L-1
【答案】C
【解析】在溶液中存在三个平衡:CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+①、Ag++CH3COO-⥫⥬CH3COOAg(aq)②,Ag+的水解平衡:Ag++H2O⥫⥬AgOH+H+③,随着pH的增大,c(H+)减小,平衡①③正向移动,c(CH3COOH)、c(Ag+)减小,pH很小时,含碳物种中CH3COOH的摩尔分数较大,pH较大时,Ag+几乎全部转化为AgOH,含碳物种中CH3COO-的摩尔分数较大,线Ⅰ表示CH3COOH的变化情况,线Ⅱ表示CH3COO-的变化情况,线Ⅲ表示CH3COOAg的变化情况,A错误;线Ⅰ和线Ⅱ的交点,c(CH3COOH)=c(CH3COO-),溶液的pH=m,则CH3COOH的电离平衡常数Ka==10-m,B项错误;线Ⅰ和线Ⅲ的交点,c(CH3COOH)=c(CH3COOAg),此时pH=n,Ag++CH3COO-⥫⥬CH3COOAg(aq)的K=,c(Ag+)==== mol·L-1= mol·L-1,C项正确;根据元素守恒,pH=10时溶液中c(Ag+)+c(CH3COOAg)+c(AgOH)=0.08 mol·L-1,D项错误。
16.(2025·云南,14)甲醛法测定的反应原理为4N+6HCHO===(CH2)6N4H++3H++6H2O。取含NH4Cl的废水浓缩至原体积的后,移取20.00 mL,加入足量甲醛反应后,用0.010 00 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定。滴定曲线如图1,含氮微粒的分布分数δ与pH关系如图2[比如:δ=]。下列说法正确的是( )
A.废水中含量为20.00 mg·L-1
B.c点:c+c(H+)=c(OH-)
C.a点:c>c(H+)>c(OH-)>c
D.(CH2)6N4H+⥫⥬(CH2)6N4+H+的平衡常数K≈7.3×10-6
【答案】D
【解析】由图1中的信息可知,当加入NaOH标准溶液的体积为20.00 mL时到达滴定终点,由关系式:4~[(CH2)6N4H++3H+]~4OH-可知,由于待测液的体积和标准溶液的体积相同,因此,浓缩后的20.00 mL溶液中c(N)=c(OH-)=0.010 00 mol·L-1,则原废水中c(N)=0.010 00 mol·L-1×=0.001 000 mol·L-1,因此,废水中N的含量为0.001 000 mol·L-1×18×103 mg·mol-1=18 mg·L-1,A错误;c点加入的NaOH标准溶液过量,得到NaOH、NaCl、(CH2)6N4的混合液,由电荷守恒可知,c[(CH2)6N4H+]+c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-),c(Cl-)<c(Na+),c+c(H+)<c(OH-),B错误;a点加入10.00 mL NaOH溶液,得到NaCl、(CH2)6N4HCl、HCl的混合液,其浓度之比为2∶1∶1,(CH2)6N4H+水解使溶液显酸性,则c[(CH2)6N4H+]<c(H+),C错误;图2中虚线代表δ[(CH2)6N4H+],实线代表δ[(CH2)6N4],当pH=6.00时,δ=0.88,根据氮元素守恒,δ=0.12,则(CH2)6N4H+⥫⥬(CH2)6N4+H+的平衡常数K==≈7.3×10-6,D正确。
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第十二章 水溶液中的离子反应与平衡
第51讲 溶液中的粒子平衡曲线分类突破
【高考考向预测】
溶液粒子平衡曲线包含电离、水解、沉淀溶解三大类图像,先厘清坐标轴物理意义,依托定点数据计算电离常数、溶度积,依据曲线走势判断平衡移动、粒子浓度大小与酸碱变化规律,结合守恒关系比较离子排布;近三年考题频次高,选择填空压轴常出现;预测2027 年侧重多曲线叠加辨析,结合滴定场景、pH 变化综合运算,融合平衡原理考查实际应用判断。
【考点突破●明方向】
类型一 中和滴定pH—V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,判断出各点中的溶质及溶液的酸碱性。以室温时用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液为例(如图),总结如何抓住滴定曲线的5个关键点。
(1)起点
V(NaOH)=0(0点):溶质是CH3COOH,粒子浓度大小关系:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。
(2)反应一半点
V(NaOH)=10 mL(点①):溶质是等物质的量的CH3COOH和CH3COONa,粒子浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-);元素守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)。
(3)中性点
pH=7(点②):溶质是CH3COONa和少量的CH3COOH,粒子浓度大小关系:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)。
(4)恰好反应点
V(NaOH)=20 mL(点③):溶质是CH3COONa,粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。
(5)过量1倍点
V(NaOH)=40 mL:溶质是等物质的量的CH3COONa和NaOH,粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。
【考点突破●明方向】
1.(2023·湖南,12)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( )
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
2.(2022·河北,9)某水样中含一定浓度的C、HC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(C)=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(HC)基本保持不变
D.曲线上任意一点存在c(C)+c(HC)+c(H2CO3)=0.03 mol·L-1
3.(2024·广西,14)常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定下列两种混合溶液:
Ⅰ.20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1 HCl和CH3COOH溶液
Ⅱ.20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1 HCl和NH4Cl溶液
两种混合溶液的滴定曲线如图。已知Ka(CH3COOH)=Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,下列说法正确的是( )
A.Ⅰ对应的滴定曲线为N线
B.a点水电离出的c(OH-)数量级为10-8
C.V(NaOH)=30.00 mL时,Ⅱ中c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(N)
D.pH=7时,Ⅰ中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)之和小于Ⅱ中c(NH3·H2O)、c(N)之和
类型二 分布系数曲线
1.认识分布系数δ(X)与pH曲线
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H2C2O4为例)
注:pKa为电离常数的负对数
δ0为CH3COOH的分布系数,δ1为CH3COO-的分布系数
δ0为H2C2O4的分布系数,δ1为HC2的分布系数,δ2为C2的分布系数
2.读图解题要领
(1)读“曲线”——每条曲线所代表的粒子及变化趋势(以上图中H2C2O4为例):随pH增大,δ只减不增的为H2C2O4曲线,δ先增后减的为HC2曲线,δ只增不减的为C2曲线。
(2)“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。
①图中M点:c(HC2)=c(H2C2O4),其pH为pH1,Ka1(H2C2O4)==1。
②同理图中N点:c(HC2)=c(C2),对应pH为pH2,Ka2=1。
③图中O点,c(H2C2O4)=c(C2),此时溶液pH为pH3,则pH3=。
思考 请根据H2C2O4的两级电离常数,推理论证上述③中结论。
【考点突破●明方向】
1.(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,=
2.(2024·江西,13)废弃电池中锰可通过浸取回收。某温度下,MnSO4在不同浓度的KOH水溶液中,若Mn(Ⅱ)的分布系数δ与pH的关系如图。下列说法正确的是( )
已知:Mn(OH)2难溶于水,具有两性;δ(MnOH+)=。
A.曲线z为δ(MnOH+)
B.O点,c(H+)=×10-10.2 mol·L-1
C.P点,c(Mn2+)<c(K+)
D.Q点,c(S)=2c(MnOH+)+2c(Mn)
3.(2025·湖南模拟)向一定浓度的H3AsO4溶液中滴加NaOH溶液,水溶液中含砷的各微粒分布系数δ(x)(平衡时某微粒浓度占各种微粒浓度之和的分数)随pH变化如图所示,下列相关说法正确的是( )
A.基态As原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3
B.Ka1(H3PO4)<Ka1(H3AsO4)
C.NaH2AsO4为强碱弱酸盐,溶液显碱性
D.当溶液pH=7时,c(Na+)=3
类型三 对数图像中的粒子浓度关系
将溶液中某一微粒的浓度c(A)或某些微粒浓度的比值取常用对数,即lg c(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
(1)识图像:观察横坐标、纵坐标的含义,看清每条曲线代表的粒子种类以及曲线的变化趋势。
(2)找联系:根据图像中的坐标含义和曲线的交点,分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。
(3)想原理:涉及电离平衡常数,写出平衡常数表达式,在识图像、找联系的基础上,将图像与原理结合起来思考。
(4)用公式:运用对数计算公式分析。
【考点突破●明方向】
1.(2025·湖南,13)草酸广泛应用于食品、药品等领域。常温下,通过下列实验探究了草酸的性质:
实验1:向10 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴入一定量0.2 mol ·L-1 KOH溶液。混合溶液的pH与lgX[X=或]的关系如图所示。
实验2:向10 mL 0.2 mol ·L-1 H2C2O4溶液中加入10 mL 0.2 mol·L-1 BaCl2溶液。
已知:25 ℃时,Ksp(BaC2O4)=10-7.6。混合后溶液体积变化忽略不计。
下列说法错误的是( )
A.实验1,当溶液中c(H2C2O4)=c(C2)时,pH=2.5
B.实验1,当溶液呈中性时:c(C2)>c(HC2)>c(H2C2O4)
C.实验2,溶液中有沉淀生成
D.实验2,溶液中存在:2c(Ba2+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HC2)+2c(C2)
2.(2024·河北,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
3.(2025·邵阳模拟)常温下,向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和CH3COONa的混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,混合溶液中的pOH与pX{pX=-lg X,X=或或}的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.L1表示与pOH的关系
B.M点坐标为(-2.55,6.65)
C.常温下,滴加10 mL 0.1 mol·L-1盐酸时,溶液的pH<7
D.滴加20 mL 0.1 mol·L-1盐酸时:c(Cl-)-c(Na+)=2c+2c+
2c(H2NCH2CH2NH2)
【限时训练】
(40分钟)
(1~10题,每小题2分,11~16题,每小题5分)
1.(2025·广东揭阳高三期中)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点处存在c(N)+c(NH3·H2O)=0.1 mol·L-1
B.b点处存在c(Na+)>c(S)>c(N)>c(H+)=c(OH-)
C.由b到c发生反应的离子方程式为H++N+2OH-===NH3·H2O+H2O
D.图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是d点
2.25 ℃时,向2.0×10-3 mol·L-1HF溶液中逐渐加入NaOH固体(溶液体积变化忽略不计),测得25 ℃时平衡体系中c(F-)、c(HF)与溶液pH的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.曲线ACE描述HF浓度的变化
B.25 ℃时,HF的电离平衡常数Ka(HF)=4×10-4
C.C点时,溶液中存在c(HF)>c(Na+)
D.25 ℃时,水的电离程度:E点>纯水>D点
3.丙酮酸(CH3COCOOH)是一元弱酸。298 K时,向20 mL 0.1 mol·L-1丙酮酸溶液中滴加pH=13的NaOH溶液,溶液中lg与pH的关系曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.298 K时,CH3COCOOH的电离常数的数量级为10-3
B.E点溶液中,a=2
C.G点对应的NaOH溶液的体积为20 mL
D.E、F、G三点对应的溶液中水的电离程度:E<F<G
4.(2023·海南,14)25 ℃下,Na2CO3水溶液的pH随其浓度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.c(Na2CO3)=0.6 mol·L-1时,溶液中c(OH-)<0.01 mol·L-1
B.Na2CO3水解程度随其浓度增大而减小
C.在水中H2CO3的Ka2<4×10-11
D.0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液和0.3 mol·L-1的NaHCO3溶液等体积混合,得到的溶液c(OH-)<2×10-4 mol·L-1
5.25 ℃时,用0.100 0 mol·L-1的盐酸标准溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的氨水和NaOH溶液,滴定曲线如图。下列说法错误的是( )
A.滴加10.00 mL盐酸时,氨水中存在c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(Cl-)+c(H+)
B.分别滴加20.00 mL盐酸时,NaOH溶液中水的电离程度大于氨水
C.若用甲基橙作指示剂,滴定终点时NaOH溶液消耗盐酸的量略大于氨水
D.滴加10.00 mL盐酸时,氨水中存在c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
6.常温下,向20.00 mL 0.1 mol·L-1富马酸(简记为H2A)溶液中滴加V mL 0.1 mol·L-1氨水,混合溶液中-lg X [X=、或]与pH的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.T点对应pH为10.54
B.Q点对应的溶液加入氨水的体积一定为20.00 mL
C.V=40.00的溶液中:c()>c(A2-)>c(OH-)>c(H+)
D.H2A+2NH3·H2O⥫⥬2N+A2-+2H2O的K=1.0×1011.01
7.298 K时,向20.0 mL 0.10 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程应该选择石蕊溶液作指示剂
B.W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+2OH-===A2-+2H2O
C.Y点对应的溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(A2-)
D.反应H2A+A2-⥫⥬2HA-的平衡常数K=1.0×107.4
8.(2022·辽宁,15)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=10-11.65
D.c2(CH2COO-)<c(CH2COOH)·
c(NH2CH2COO-)
9.(2023·福建,10)25 ℃时,某二元酸H2A的Ka1=10-3.04,Ka2=10-4.37。1.0 mol·L-1 NaHA溶液稀释过程中δ(H2A)、δ(HA-)、δ(A2-)与pc(Na+)的关系如图所示。已知pc(Na+)=-lg c(Na+),HA-的分布系数:δ(HA-)=。下列说法错误的是( )
A.曲线n为δ(HA-)的变化曲线
B.a点:pH=4.37
C.b点:2c(H2A)+c(HA-)=c(Na+)
D.c点:c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-)
10.(2025·河北邢台一模)室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1叠氮酸(HN3)溶液中滴加pH=13的NaOH溶液,水电离的c水(H+)与NaOH溶液体积的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.在a、b、c、d四点中,水的电离程度最大的是d点
B.在c点对应溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HN3)
C.b点和d点对应溶液的pH相等
D.室温下,电离常数Ka(HN3)= 1×101-2x
11.(2021·福建,10)如图为某实验测得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。下列说法正确的是( )
A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小
B.a点时,Kw<Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)
C.b点溶液中,c(Na+)=c(HC)+2c(C)
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HC的水解
12.常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
13.(2025·太原模拟)室温下,向1 L 0.1 mol·L-1 NH4HSO3溶液中加入NaOH固体,溶液中)、c(NH3·H2O)、c()、c()随n(NaOH)的变化如图所示(忽略该过程中溶液体积和温度的变化)。已知:室温时,Ka1(H2SO3)=10-1.85,Ka2(H2SO3)=10-7.22,Kb(NH3·H2O)=10-4.74。下列说法不正确的是( )
A.曲线a、d分别代表c()、c(NH3·H2O)的变化
B.随NaOH的加入,的值不断减小
C.M点存在:c(Na+)+c()>3c()
D.N点时,溶液的pH为9.26
14.室温下,将盐酸滴入Na3R溶液中,测得混合溶液的pH与-lg、-lg或-lg的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.L3表示 pH与-lg的关系曲线
B.Na2HR溶液呈碱性
C.水解常数Kh3的数量级为10-12
D.混合溶液的pH=7时,c(Na+)>c(H2R-)+2c(HR2-)+3c(R3-)
15.(2024·山东,10)常温下,Ag(Ⅰ)-CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag++CH3COO-⥫⥬CH3COOAg(aq),平衡常数为K。已知初始浓度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08 mol·L-1,所有含碳物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是( )
A.线Ⅱ表示CH3COOH的变化情况
B.CH3COOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)= mol·L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08 mol·L-1
16.(2025·云南,14)甲醛法测定的反应原理为4N+6HCHO===(CH2)6N4H++3H++6H2O。取含NH4Cl的废水浓缩至原体积的后,移取20.00 mL,加入足量甲醛反应后,用0.010 00 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定。滴定曲线如图1,含氮微粒的分布分数δ与pH关系如图2[比如:δ=]。下列说法正确的是( )
A.废水中含量为20.00 mg·L-1
B.c点:c+c(H+)=c(OH-)
C.a点:c>c(H+)>c(OH-)>c
D.(CH2)6N4H+⥫⥬(CH2)6N4+H+的平衡常数K≈7.3×10-6
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