内容正文:
大单元四 第三单元 水溶液中的离子反应与平衡
第6讲 溶液中粒子浓度的变化曲线
【高考考向预测】
溶液中粒子浓度变化曲线依托电离、水解、酸碱滴定等情境,考查图像中点、线、趋势的解读,结合三大守恒、电离常数、水解常数判断粒子浓度大小、计算平衡常数并分析平衡移动,题型以选择题和原理大题为主;近三年考频极高,属于必考内容;预测2027年侧重多曲线叠加图像、滴定全过程分段分析,强化交点、特殊点的数据计算与平衡规律综合运用。
【双基自测●明考向】
1.(2026高三·全国·一轮复习)操作可排出盛有KMnO4溶液滴定管尖嘴内的气泡。( )
2.(2026高三·全国·一轮复习)除去碱式滴定管胶管内的气泡,将尖嘴垂直向下,挤压胶管内玻璃球将气泡排出。( )
3.(2026高三·全国·一轮复习)图示仪器读数为4.9 mL。( )
4.中和滴定时为了节省时间,不需要重复2~3次实验。( )
5.将液面在处的的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积为。( )
6.(2025高三·全国·一轮复习)用标准溶液滴定未知浓度的溶液,用甲基橙作指示剂进行滴定。( )
7.(2025高三·全国·一轮复习)准确量取稀盐酸。( )
8.用于标准酸溶液滴定未知碱溶液。( )
9.(2026高三·全国·一轮复习)如图用稀盐酸滴定溶液。( )
10.利用如图所示的方法,排出酸式滴定管内的气泡。( )
【核心梳理●明考点】
考点一 中和滴定曲线
1.巧抓“5点”,突破滴定曲线中粒子浓度关系
(1)抓反应的“起始”点:判断酸、碱的相对强弱。
(2)抓反应“一半”点:判断是什么溶质的等量混合。
(3)抓“恰好”反应点:生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。
(4)抓溶液的“中性”点:生成什么溶质,哪种物质过量或不足。
(5)抓反应的“过量”点:溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。
2.抓住滴定曲线中的5个关键点——模型构建
以室温时用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液为例。如图所示:
关键点
离子浓度关系
反应起始点(与pH轴的交点)
起始点为HA的单一溶液,0.1 mol·L-1 HA溶液pH>1说明HA是弱酸,c(HA)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)
反应一半点(点①)
溶液中含等物质的量的NaA和HA,此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A-的水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
中性点(点②)
溶液pH=7,溶液呈中性,酸没有完全被中和,c(Na+)=c(A-)>c(HA)>c(H+)=c(OH-)
恰好完全反应点(点③)
此时二者恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液显碱性,c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>(H+)
过量点(点④)
此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性,c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
【考点突破●明方向】
1.常温下向100 mL 0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液中pOH与加入盐酸的体积关系如图所示。已知:pOH=-lg c(OH-),(H2C2O4)=1×10-2,(H2C2O4)=1×10-5。下列说法不正确的是( )
A.m的值约为5
B.若V1=100,则n>7
C.a点:c(Na+)+c(H+)=c(HC2)+2c(C2)+c(Cl-)+c(OH-)
D.若q=10,则b点对应的溶液>100
2.常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加一定浓度的稀盐酸,溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法不正确的是( )
A.常温下,0.1 mol·L-1氨水中NH3·H2O的电离常数Kb约为1×10-5
B.a、b之间的点一定满足:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.c点溶液中c(N)<c(Cl-)
D.b点代表溶液呈中性
3.室温下,将1.00 mol·L-1盐酸滴入20.00 mL 1.00 mol·L-1的氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积的变化曲线如图所示。
下列有关说法中不正确的是( )
A.a点溶液中离子浓度大小关系:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.b点溶液中离子浓度大小关系:c(N)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)
C.c点溶液中离子浓度大小关系:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.d点时溶液温度达到最高,之后温度略有下降,原因是NH3·H2O电离
考点二 分布系数曲线
1.认识分布曲线
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(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HC2分布系数
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的微粒分布系数和酸的分布浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度。
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①点:c(HC2)=c(H2C2O4),其pH为pH1,(H2C2O4)=。
②同理图中②点:c(HC2)=c(C2),对应pH为pH2,。
③图中③点,c(H2C2O4)=c(C2),此时c(HC2)最大,其溶液pH为pH3,则pH3=。
推理过程如下:
H2C2O4H++HC2,HC2,,由于交点③时,c(H2C2O4)=c(C2),c2(H+)=,两边取负对数,即可得,pH3=。
【考点突破●明方向】
1.室温下,向0.1 mol·L-1的某二元酸H2A溶液中逐渐加入NaOH固体,溶液中含A各粒子的分布系数δ(A)随溶液pH的变化如图所示,已知lg 3≈0.48。下列说法正确的是( )
A.曲线a表示的是HA-的变化
B.(H2A)的数量级为10-3
C.假设Q点溶液中无A2-,则图中x=2.41
D.pH<7时溶液中可能存在:c(Na+)>c(HA-)+2c(A2-)
2.(2024·山东部分学校联考)H2C2O4为二元弱酸。常温下,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2)=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系错误的是( )
A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2)<c(HC2)
B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2)
C.pH=7的溶液中:c(Na+)>2c(C2)
D.c(HC2)>c(C2)的溶液中:c(Na+)>0.100 mol·L-1+c(HC2)
考点三 对数图像
1.图像含义
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 得到的粒子浓度对数图像。
2.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。
3.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,计算电离常数时应利用两种粒子浓度相等的点,如lg =0。
(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、想原理的基础上,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.(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.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所示:
回答下列问题:
(1)向二元弱酸H2Y中滴加NaOH溶液,依次反应的离子方程式为
。
(2)随着NaOH溶液的滴加,lg (填“增大”或“减小”,下同),lg 。
(3)(H2Y)= 。
(4)在交叉点“e”,c(H2Y) c(Y2-)(填“>”“<”或“=”)。
3.25 ℃时,向Na2CO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与lg X的变化关系如图所示。已知:lg X=lg ,下列叙述正确的是( )
A.曲线m表示pH与lg 的变化关系
B.当溶液呈中性时,c(Na+)=c(HC)+2c(C)
C.(H2CO3)的数量级为10-6
D.滴加过程中,保持不变
【真题再现●明考向】
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.(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
3.(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
4.(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)
5.(2024·山东卷)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CH3OOOH的变化情况
B.CH3OOOH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
6.(2024·浙江6月选考)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-1的Na2S溶液中S2-水解率约为62%
D.0.010 mol·L-1的FeCl2溶液中加入等体积0.20 mol·L-1的Na2S溶液,反应初始生成的沉淀是FeS
【限时训练】
(60分钟)
基础落实
选择题只有1个选项符合题意
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.常温下,用0.10 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1的HX溶液,所得滴定曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.该滴定过程应选择酚酞作为指示剂
B.对应溶液中水的电离程度:a<b<c
C.c点所示的溶液中:c(Na+)+c(HX)+c(X-)=0.10 mol·L-1
D.相同条件下,X-的水解能力强于HX的电离能力
3.以酚酞为指示剂,用0.100 0 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:δ(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0.200 0 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-)
4.改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。
下列叙述错误的是( )
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)
B.lg [K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
5.常温下,向碳酸溶液中逐滴加入NaOH溶液,所得溶液中pC(C微粒的浓度的负对数)与pH的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.由图中数据可以计算碳酸的电离常数的数量级为10-6
B.虽然H2CO3与C能反应,但从图像中能看出这两种微粒在溶液中能够共存
C.pH=7的溶液中离子浓度大小关系为c(HC)>c(H2CO3)>c(C)
D.pH=10的溶液中离子浓度大小关系有c(Na+)<3c(C)
6.(2024·湖南长沙高三联考)酒石酸(H2B)及其与OH-形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化曲线如图[已知:20 ℃时,Ksp(KHB)=3.8×10-4,S(K2B)=100 g·L-1]。向20 mL 0.1 mol·L-1酒石酸溶液中,逐滴加入0.2 mol·L-1 KOH溶液,下列相关说法正确的是( )
A.酒石酸的的数量级为10-3
B.pH=4,c(HB-)>c(H2B)>c(B2-)
C.用酒石酸检验K+时,最佳pH范围是3.04~4.37
D.V(KOH)=10 mL时,c(H2B)+c(HB-)+c(B2-)≈0.067 mol·L-1
7.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的氨水,不考虑NH4NO2的分解,所得溶液pH及导电能力变化如图。下列分析正确的是( )
A.a点和b点溶液中,水的电离程度大小是a>b
B.b点溶液中离子浓度大小的关系:c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-)
C.a、d两点的导电能力相同,则a、d两点的pH相同
D.氨水的物质的量浓度为1.0 mol·L-1
8.25 ℃时,向1 L某缓冲溶液(含0.1 mol·L-1 CH3COOH、0.08 mol·L-1 CH3COONa)和1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入NaOH(s)或通入HCl(g),两种溶液的pH变化如图所示(不考虑溶液体积变化)。已知缓冲溶液pH=pKa-lg ,下列说法正确的是( )
A.曲线①对应的溶液是缓冲溶液
B.25 ℃时醋酸的电离常数的数量级为10-6
C.a点溶液中离子浓度的大小关系为c(CH3COO-)=c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
D.b点溶液存在:4c(CH3COOH)+9c(H+)=9c(Cl-)+9c(OH-)+5c(CH3COO-)
9.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。
(1)该温度下,己二酸(H2X)的两级电离常数的数量级:为 ,为 。
(2)pH与lg 变化的曲线是 。
(3)HX-的电离程度 (填“大于”“小于”或“等于”)X2-的水解程度,其理由是
。
(4)当反应进行到混合溶液呈中性时,溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是 。
能力提升
10.室温下,某二元碱X(OH)2水溶液中相关组分的物质的量分数随溶液pH变化的曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.由图可知X(OH)2一级、二级电离平衡常数
B.X(OH)NO3水溶液显碱性
C.等物质的量的X(NO3)2和X(OH)NO3混合溶液中c(X2+)<c[X(OH)+]
D.在pH=6的水溶液中,c(OH-)=c(X2+)+c(H+)+c[X(OH)+]
11.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液中逐滴滴入等浓度的NaOH溶液至过量,用甲基橙(变色范围的pH为3.1~4.4)作指示剂,并用pH计测定滴定过程的溶液pH变化,其滴定曲线如图所示,则下列分析正确的是( )
A.滴入10 mL标准NaOH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(H2C2O4)+c(H+)=c(OH-)+2c(C2)
C.在①②之间的任意一点,均存在:c(Na+)>c(HC2)>c(C2)>c(H2C2O4)
D.图中②点所示的溶液中:c(Na+)=2c(HC2)+2c(C2)+2c(H2C2O4)
12.H2A是一种二元弱酸,H2A由于与空气中的某种成分作用而保持浓度不变,已知Ksp(MA)=3.0×10-9,某水体中lg c(X)(X为H2A、HA-、A2-、M2+)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线③代表HA-
B.H2A的一级电离常数为10-8.3
C.c(M2+)随pH升高而增大
D.pH=10.3时,c(M2+)=3.0×10-7.9 mol·L-1
13.弱电解质的研究是重要课题。室温下,H2SeO3电离平衡体系中含Se微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示,回答下列问题:
(1)写出NaHSeO3水解常数的表达式 。
(2)写出将少量氢氧化钠溶液滴入H2SeO3溶液中的离子方程式: 。
(3)NaHSeO3溶液显 性,0.1 mol·L-1 NaHSeO3溶液中,离子浓度由大到小的顺序为
。
(4)计算H2SeO3+Se的平衡常数K= 。
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大单元四 第三单元 水溶液中的离子反应与平衡
第6讲 溶液中粒子浓度的变化曲线
【高考考向预测】
溶液中粒子浓度变化曲线依托电离、水解、酸碱滴定等情境,考查图像中点、线、趋势的解读,结合三大守恒、电离常数、水解常数判断粒子浓度大小、计算平衡常数并分析平衡移动,题型以选择题和原理大题为主;近三年考频极高,属于必考内容;预测2027年侧重多曲线叠加图像、滴定全过程分段分析,强化交点、特殊点的数据计算与平衡规律综合运用。
【双基自测●明考向】
1.(2026高三·全国·一轮复习)操作可排出盛有KMnO4溶液滴定管尖嘴内的气泡。( )
【答案】错误
【详解】溶液具有强氧化性,会腐蚀碱式滴定管的橡胶管,因此溶液需要盛放在酸式滴定管中;图示是碱式滴定管排出尖嘴气泡的操作,不是酸式滴定管(盛的滴定管)的排气泡操作,因此该说法错误。
2.(2026高三·全国·一轮复习)除去碱式滴定管胶管内的气泡,将尖嘴垂直向下,挤压胶管内玻璃球将气泡排出。( )
【答案】错误
【详解】碱式滴定管排气泡的正确操作为:将胶管向上弯折使尖嘴斜向上,挤压胶管内的玻璃球放出部分溶液,即可将气泡随溶液一同排出。题干操作错误,原因是气泡密度小于滴定溶液,若尖嘴垂直向下,气泡会上浮停留在胶管内部,无法被排出,会导致后续滴定体积测定存在误差。
3.(2026高三·全国·一轮复习)图示仪器读数为4.9 mL。( )
【答案】错误
【详解】图示仪器为滴定管,精度为0.01 mL,其读数为4.90 mL,该表述错误。
4.中和滴定时为了节省时间,不需要重复2~3次实验。( )
【答案】
错误
【详解】中和滴定实验中,必须重复滴定2~3次。因为单次实验可能因终点判断偏差(如指示剂颜色变化不敏感)、读数误差或操作失误引入偶然误差。重复实验后,舍去与其他几次实验数据差别较大的数据,然后取剩余数据的平均值,可有效减小误差,确保结果准确性。若仅进行一次滴定,无法验证数据的可靠性,故题干说法错误。
5.将液面在处的的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积为。( )
【答案】错误
【详解】滴定管尖嘴部分没有刻度,将液面在0 mL处的25 mL的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积大于25 mL;
答案:错误;
6.(2025高三·全国·一轮复习)用标准溶液滴定未知浓度的溶液,用甲基橙作指示剂进行滴定。( )
【答案】错误
【详解】NaOH 与 反应生成,溶液呈碱性,而甲基橙的变色范围是 3.1 - 4.4(酸性范围),用甲基橙作指示剂,滴定终点时溶液 pH 不在其变色范围内,会导致较大误差,应选用酚酞(变色范围 8.2 - 10.0,碱性范围 )作指示剂 。
7.(2025高三·全国·一轮复习)准确量取稀盐酸。( )
【答案】正确
【详解】要准确量取15.00mL稀盐酸,应使用酸式滴定管(因为稀盐酸呈酸性,会腐蚀碱式滴定管的橡胶管 ),图中仪器为酸式滴定管,其可精确到0.01mL,能满足准确量取15.00mL稀盐酸的需求,故正确。
8.用于标准酸溶液滴定未知碱溶液。( )
【答案】正确
【详解】图中滴定管为酸式滴定管,锥形瓶中装待测碱液,可用于标准酸溶液滴定未知碱溶液,正确。
9.(2026高三·全国·一轮复习)如图用稀盐酸滴定溶液。( )
【答案】错误
【详解】用稀盐酸滴定溶液,稀盐酸应用酸式滴定管盛装,图示为碱式滴定管,装置错误。
10.利用如图所示的方法,排出酸式滴定管内的气泡。( )
【答案】错误
【详解】酸式滴定管下端为玻璃旋塞,图示滴定管为碱式滴定管,将碱式滴定管尖嘴部分向上倾斜45°,慢慢挤压玻璃珠排气,如图所示,故答案为:错误。
【核心梳理●明考点】
考点一 中和滴定曲线
1.巧抓“5点”,突破滴定曲线中粒子浓度关系
(1)抓反应的“起始”点:判断酸、碱的相对强弱。
(2)抓反应“一半”点:判断是什么溶质的等量混合。
(3)抓“恰好”反应点:生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。
(4)抓溶液的“中性”点:生成什么溶质,哪种物质过量或不足。
(5)抓反应的“过量”点:溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。
2.抓住滴定曲线中的5个关键点——模型构建
以室温时用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液为例。如图所示:
关键点
离子浓度关系
反应起始点(与pH轴的交点)
起始点为HA的单一溶液,0.1 mol·L-1 HA溶液pH>1说明HA是弱酸,c(HA)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)
反应一半点(点①)
溶液中含等物质的量的NaA和HA,此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A-的水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
中性点(点②)
溶液pH=7,溶液呈中性,酸没有完全被中和,c(Na+)=c(A-)>c(HA)>c(H+)=c(OH-)
恰好完全反应点(点③)
此时二者恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液显碱性,c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>(H+)
过量点(点④)
此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性,c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
【考点突破●明方向】
1.常温下向100 mL 0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液中pOH与加入盐酸的体积关系如图所示。已知:pOH=-lg c(OH-),(H2C2O4)=1×10-2,(H2C2O4)=1×10-5。下列说法不正确的是( )
A.m的值约为5
B.若V1=100,则n>7
C.a点:c(Na+)+c(H+)=c(HC2)+2c(C2)+c(Cl-)+c(OH-)
D.若q=10,则b点对应的溶液>100
【答案】D
【解析】m点还没有加入盐酸,C2发生水解:C2+OH-,Kh==10-9,所以c(OH-)≈ mol·L-1=10-5 mol·L-1,pOH=5,A正确;V1=100时,Na2C2O4与盐酸按照1∶1恰好反应,生成NaHC2O4和NaCl,HC2的电离程度大于其水解程度,溶液呈酸性,pH<7,pOH>7,B正确;a点溶液满足电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HC2)+2c(C2)+c(Cl-)+c(OH-),C正确;q=10,即pOH=10,c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,c(H+)=1×10-4 mol·L-1,=100,D错误。
2.常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加一定浓度的稀盐酸,溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法不正确的是( )
A.常温下,0.1 mol·L-1氨水中NH3·H2O的电离常数Kb约为1×10-5
B.a、b之间的点一定满足:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.c点溶液中c(N)<c(Cl-)
D.b点代表溶液呈中性
【答案】B
【解析】常温下,0.1 mol·L-1氨水中c水(H+)=10-11 mol·L-1,则c(OH-)= mol·L-1=10-3 mol·L-1,Kb==1×10-5,A正确;a、b之间的任意一点,溶液都呈碱性,则c(H+)<c(OH-),结合电荷守恒得:c(Cl-)<c(N),而c(Cl-)和c(OH-)的相对大小与所加盐酸的量有关,B错误;根据题图知,c点水电离出的氢离子的浓度最大,恰好反应生成氯化铵,铵根离子水解使溶液呈酸性,结合电荷守恒得:c(N)<c(Cl-),C正确;b点溶液中c水(H+)=10-7 mol·L-1,常温下c(H+)·c(OH-)=Kw=10-14,所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,D正确。
3.室温下,将1.00 mol·L-1盐酸滴入20.00 mL 1.00 mol·L-1的氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积的变化曲线如图所示。
下列有关说法中不正确的是( )
A.a点溶液中离子浓度大小关系:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.b点溶液中离子浓度大小关系:c(N)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)
C.c点溶液中离子浓度大小关系:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.d点时溶液温度达到最高,之后温度略有下降,原因是NH3·H2O电离
【答案】D
【解析】a点溶液为等物质的量浓度的NH3·H2O和NH4Cl,溶液显碱性,故氨水的电离程度大于NH4Cl的水解程度,所以有c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),A正确,b点溶液显中性,有c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒有c(N)=c(Cl-),且有c(N)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),B正确;c点溶液中溶质是NH4Cl和HCl,根据电荷守恒有c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),C正确;d点时酸碱恰好中和,放出热量最多,溶液温度达到最高,中和反应结束后,加入的盐酸温度低,随着盐酸的加入,混合溶液温度逐渐降低,与NH3·H2O电离无关,D错误。
考点二 分布系数曲线
1.认识分布曲线
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(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HC2分布系数
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的微粒分布系数和酸的分布浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度。
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①点:c(HC2)=c(H2C2O4),其pH为pH1,(H2C2O4)=。
②同理图中②点:c(HC2)=c(C2),对应pH为pH2,。
③图中③点,c(H2C2O4)=c(C2),此时c(HC2)最大,其溶液pH为pH3,则pH3=。
推理过程如下:
H2C2O4H++HC2,HC2,,由于交点③时,c(H2C2O4)=c(C2),c2(H+)=,两边取负对数,即可得,pH3=。
【考点突破●明方向】
1.室温下,向0.1 mol·L-1的某二元酸H2A溶液中逐渐加入NaOH固体,溶液中含A各粒子的分布系数δ(A)随溶液pH的变化如图所示,已知lg 3≈0.48。下列说法正确的是( )
A.曲线a表示的是HA-的变化
B.(H2A)的数量级为10-3
C.假设Q点溶液中无A2-,则图中x=2.41
D.pH<7时溶液中可能存在:c(Na+)>c(HA-)+2c(A2-)
【答案】C
【解析】根据图像横坐标的变化判断,加入氢氧化钠溶液后,pH在增大,溶液中发生酸碱中和,根据二元酸的电离方程式判断微粒的变化,酸式根离子先增大后减小,酸分子的浓度减小,根据交点的特点微粒的浓度相等进行计算电离平衡常数。pH越小,氢离子浓度越大,H2A越多,所以曲线a代表H2A的变化,A项错误;P点处c(A2-)=c(HA-),故=c(H+)=10-5.51 mol·L-1,数量级为10-6,B项错误;由=0.75,可得,,c(H+)=3×10-2.89,pH=-lg c(H+)=-lg 3×10-2.89=2.89-0.48=2.41,即Q点纵坐标x为2.41,C项正确;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(A2-)+c(HA-),推出c(Na+)-c(HA-)-2c(A2-)=c(OH-)-c(H+),因c(H+)>c(OH-),故c(Na+)<c(HA-)+2c(A2-),D项错误。
2.(2024·山东部分学校联考)H2C2O4为二元弱酸。常温下,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2)=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系错误的是( )
A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2)<c(HC2)
B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2)
C.pH=7的溶液中:c(Na+)>2c(C2)
D.c(HC2)>c(C2)的溶液中:c(Na+)>0.100 mol·L-1+c(HC2)
【答案】D
【解析】A.由图像可知,pH=2.5的溶液中c(H2C2O4)和c(C2)浓度之和小于c(HC2),即c(H2C2O4)+c(C2)<c(HC2),A正确;B.依据溶液中电荷守恒和元素守恒分析,c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液为NaHC2O4溶液,溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(Na+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-)和元素守恒c(Na+)=c(HC2)+c(C2)+c(H2C2O4),将两式合并得到(或根据NaHC2O4溶液中的质子守恒得到)c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2),B正确;C.pH=7的溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒c(H+)+c(Na+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-)可知,c(Na+)=2c(C2)+c(HC2),故c(Na+)>2c(C2),C正确;D.由图像可知,c(HC2)=c(C2)的溶液呈酸性且c(H2C2O4)=0,c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2)=2c(C2)=0.100 mol·L-1,电荷守恒c(H+)+c(Na+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-),因为c(H+)>c(OH-),故c(Na+)<2c(C2)+c(HC2)=0.100 mol·L-1+c(HC2),D错误。
考点三 对数图像
1.图像含义
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 得到的粒子浓度对数图像。
2.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。
3.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,计算电离常数时应利用两种粒子浓度相等的点,如lg =0。
(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、想原理的基础上,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.(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.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所示:
回答下列问题:
(1)向二元弱酸H2Y中滴加NaOH溶液,依次反应的离子方程式为
。
(2)随着NaOH溶液的滴加,lg (填“增大”或“减小”,下同),lg 。
(3)(H2Y)= 。
(4)在交叉点“e”,c(H2Y) c(Y2-)(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)H2Y+OH-===H2O+HY-、HY-+OH-===H2O+Y2-
(2)增大 减小 (3)10-4.3 (4)=
【解析】(3),当c(H+)=10-3 mol·L-1时,=10-1.3,所以=10-4.3。(4)在“e”点lg ,所以,所以c(H2Y)=c(Y2-)。
3.25 ℃时,向Na2CO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与lg X的变化关系如图所示。已知:lg X=lg ,下列叙述正确的是( )
A.曲线m表示pH与lg 的变化关系
B.当溶液呈中性时,c(Na+)=c(HC)+2c(C)
C.(H2CO3)的数量级为10-6
D.滴加过程中,保持不变
【答案】D
【解析】对图像进行以下分析:(H2CO3)=,(H2CO3)=⇒K=c(H+)·X,M点pH=9.3、lg X=-1,X=10-1,则K=10-10.3;N点pH=7.4,lg X=1,X=10,则K=10-6.4;二元弱酸的,则曲线m表示lg 与溶液pH的变化关系,曲线n代表lg 与溶液pH的变化关系,A项错误;当溶液显中性时,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-)+c(Cl-),c(H+)=c(OH-),则c(Na+)>c(HC)+2c(C),B项错误;根据A项分析知(H2CO3)=10-6.4,数量级为10-7,C项错误;(H2CO3)·(H2CO3),温度不变,(H2CO3)、(H2CO3)不变,故滴加过程中,保持不变,D项正确。
本讲感悟
疑点:
盲点:
【真题再现●明考向】
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.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(2024·山东卷)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CH3OOOH的变化情况
B.CH3OOOH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】在溶液中存在平衡:CH3COOHCH3COO-+H+(①)、Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)(②),Ag+的水解平衡Ag++H2OAgOH+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较小时(约小于7.8)CH3COO-浓度增大的影响大于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度增大,pH较大时(约大于7.8)CH3COO-浓度增大的影响小于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度减小,故线 Ⅰ 表示CH3COOH的摩尔分数随pH变化的关系,线 Ⅱ 表示CH3COO-的摩尔分数随pH变化的关系,线 Ⅲ 表示CH3COOAg随pH变化的关系。A.根据分析,线 Ⅱ 表示CH3COO-的变化情况,A项错误;B.由图可知,当c(CH3COOH)=c(CH3COO-)相等时(即线 Ⅰ 和线 Ⅱ 的交点),溶液的pH=m,则CH3COOH的电离平衡常数Ka==10-m,B项错误;C.pH=n时=10-m,c(CH3COO-)==10n-mc(CH3COOH),Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)的K=,c(Ag+)=,由图可知pH=n时,c(CH3COOH)=c(CH3COOAg),代入整理得c(Ag+)= mol·L-1,C项正确;D.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。
6.(2024·浙江6月选考)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-1的Na2S溶液中S2-水解率约为62%
D.0.010 mol·L-1的FeCl2溶液中加入等体积0.20 mol·L-1的Na2S溶液,反应初始生成的沉淀是FeS
【答案】C
【解析】A.FeS的溶解平衡为FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),饱和FeS溶液物质的量浓度为×10-9 mol·L-1。Fe(OH)2的溶解平衡为Fe(OH)2(s)Fe2+(aq)+2OH-(aq),饱和Fe(OH)2溶液物质的量浓度为×10-9 mol·L-1,故溶解度:FeS小于Fe(OH)2,A项错误;B.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项错误;C.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-1,则=0.1,解得x≈0.062,S2-的水解率约为×100%=62%,C项正确;D.0.01 mol·L-1 FeCl2溶液中加入等体积0.2 mol·L-1 Na2S溶液,瞬间得到0.005 mol·L-1 FeCl2和0.1 mol·L-1 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×(0.062)2=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项错误。
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选择题只有1个选项符合题意
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,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.常温下,用0.10 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1的HX溶液,所得滴定曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.该滴定过程应选择酚酞作为指示剂
B.对应溶液中水的电离程度:a<b<c
C.c点所示的溶液中:c(Na+)+c(HX)+c(X-)=0.10 mol·L-1
D.相同条件下,X-的水解能力强于HX的电离能力
【答案】D
【解析】根据题图知,滴定终点溶液呈碱性,所以该实验应该选择酚酞作为指示剂,故A正确。酸或碱抑制水的电离,弱离子促进水的电离,a点溶质为HX、NaX,溶液呈酸性,抑制水的电离;b点溶液呈中性,不影响水的电离;c点溶质为NaX,X-水解促进水的电离,所以水的电离程度:a<b<c,故B正确。酸、碱的物质的量浓度相等,二者混合后存在元素守恒,根据元素守恒得c(Na+)+c(HX)+c(X-)=0.10 mol·L-1,故C正确。加入10 mL时,有一半的酸被中和,溶液中溶质为等物质的量浓度的NaX、HX,根据图像知,混合溶液pH<7,溶液呈酸性,说明X-的水解能力弱于HX的电离能力,故D错误。
3.以酚酞为指示剂,用0.100 0 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:δ(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0.200 0 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-)
【答案】C
【解析】根据图像及题意分析,曲线①代表δ(HA-),曲线②代表δ(A2-),A错误;当加入40 mL NaOH溶液时,溶液的pH发生突变,说明酸碱恰好完全反应,结合分析,根据反应2NaOH+H2A===Na2A+2H2O,c(H2A)==0.100 0 mol·L-1,B错误;曲线①与曲线②的交点存在等量关系:δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-),此时加入的VNaOH=25 mL,对应滴定曲线上pH=2.0,则c(H+)=10-2 mol·L-1,HA-的电离平衡常数Ka==c(H+)=1.0×10-2,C正确;用酚酞作指示剂,酚酞变色的pH范围为8.2~10,说明滴定终点时溶液呈碱性,即c(OH-)>c(H+),溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),则c(Na+)>2c(A2-)+c(HA-),D错误。
4.改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。
下列叙述错误的是( )
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)
B.lg [K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
【答案】D
【解析】A项,根据图像,pH=1.2时,H2A和HA-相交,则有c(H2A)=c(HA-),正确;B项,根据pH=4.2时,K2(H2A)==c(H+)=10-4.2,故lg [K2(H2A)]=-4.2,正确;C项,根据图像,pH=2.7时,H2A和A2-相交,则有c(H2A)=c(A2-),且小于c(HA-),正确;D项,根据pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-),且c(HA-)+c(A2-)约为0.1 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2 mol·L-1,可知c(HA-)=c(A2-)>c(H+),错误。
5.常温下,向碳酸溶液中逐滴加入NaOH溶液,所得溶液中pC(C微粒的浓度的负对数)与pH的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.由图中数据可以计算碳酸的电离常数的数量级为10-6
B.虽然H2CO3与C能反应,但从图像中能看出这两种微粒在溶液中能够共存
C.pH=7的溶液中离子浓度大小关系为c(HC)>c(H2CO3)>c(C)
D.pH=10的溶液中离子浓度大小关系有c(Na+)<3c(C)
【答案】D
【解析】碳酸的电离常数,当c(H2CO3)=c(HC)时,=c(H+)=10-6,故碳酸的电离常数的数量级为10-6,A正确;从图像可知,在溶液pH范围是5~12时,溶液中同时存在H2CO3与C,B正确;根据图示可知:在溶液pH=7时,溶液中离子浓度大小关系为c(HC)>c(H2CO3)>c(C),C正确;在溶液pH=10时,溶液存在电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-),溶液显碱性,则c(OH-)>c(H+),故c(Na+)>c(HC)+2c(C),根据图示可知pH=10时c(HC)>c(C),因此c(Na+)>3c(C),D错误。
6.(2024·湖南长沙高三联考)酒石酸(H2B)及其与OH-形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化曲线如图[已知:20 ℃时,Ksp(KHB)=3.8×10-4,S(K2B)=100 g·L-1]。向20 mL 0.1 mol·L-1酒石酸溶液中,逐滴加入0.2 mol·L-1 KOH溶液,下列相关说法正确的是( )
A.酒石酸的的数量级为10-3
B.pH=4,c(HB-)>c(H2B)>c(B2-)
C.用酒石酸检验K+时,最佳pH范围是3.04~4.37
D.V(KOH)=10 mL时,c(H2B)+c(HB-)+c(B2-)≈0.067 mol·L-1
【答案】C
【解析】由题图可知,当HB-的浓度分数等于H2B的浓度分数时,溶液的pH为3.04,则H2B的电离常数=c(H+)=1×10-3.04,则的数量级为10-4,故A错误;由题图可知,溶液pH为4时,溶液中三种离子的浓度大小顺序为c(HB-)>c(B2-)>c(H2B),故B错误;由题图可知,溶液pH在3.04~4.37范围内,溶液中HB-浓度较大,有利于钾离子转化为酒石酸氢钾沉淀,故C正确;当氢氧化钾溶液的体积为10 mL时,酒石酸溶液与氢氧化钾溶液恰好反应生成酒石酸氢钾,由酒石酸氢钾的溶度积可知,溶液中c(K+)= mol·L-1≈0.019 5 mol·L-1,由元素守恒可知,溶液中c(K+)=c(H2B)+c(HB-)+c(B2-)≈0.019 5 mol·L-1,故D错误。
7.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的氨水,不考虑NH4NO2的分解,所得溶液pH及导电能力变化如图。下列分析正确的是( )
A.a点和b点溶液中,水的电离程度大小是a>b
B.b点溶液中离子浓度大小的关系:c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-)
C.a、d两点的导电能力相同,则a、d两点的pH相同
D.氨水的物质的量浓度为1.0 mol·L-1
【答案】B
【解析】由题图可知,b点导电能力最大,说明b点HNO2和氨水恰好完全反应,溶质为NH4NO2,NH4NO2水解促进水电离,a点时HNO2过量,HNO2抑制水的电离,所以水的电离程度:a点<b点,故A错误;b点导电能力最大,b点HNO2和氨水恰好完全反应,溶液中的溶质只有NH4NO2,由于此时溶液显酸性,则N的水解程度,离子浓度的关系为c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-),故B正确;由题图知,a点溶液显酸性,d点溶液显碱性,所以a、d两点的pH不相同,故C错误;b点导电能力最大,说明b点HNO2和氨水恰好完全反应,10 mL 0.1 mol·L-1的HNO2和10 mL氨水恰好完全反应,所以氨水的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,故D错误。
8.25 ℃时,向1 L某缓冲溶液(含0.1 mol·L-1 CH3COOH、0.08 mol·L-1 CH3COONa)和1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入NaOH(s)或通入HCl(g),两种溶液的pH变化如图所示(不考虑溶液体积变化)。已知缓冲溶液pH=pKa-lg ,下列说法正确的是( )
A.曲线①对应的溶液是缓冲溶液
B.25 ℃时醋酸的电离常数的数量级为10-6
C.a点溶液中离子浓度的大小关系为c(CH3COO-)=c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
D.b点溶液存在:4c(CH3COOH)+9c(H+)=9c(Cl-)+9c(OH-)+5c(CH3COO-)
【答案】D
【解析】当两种溶液中均未加入NaOH(s)或通入HCl(g),即图中横坐标为0时,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH值较小,故①为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,②为缓冲溶液。由题图分析可知②为缓冲溶液,A错误;①为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,当醋酸溶液中加入氢氧化钠0.05 mol时,即图中a点,溶质成分为0.05 mol·L-1 CH3COOH和0.05 mol·L-1 CH3COONa,因醋酸的电离和醋酸根离子的水解程度较小,近似认为两者浓度相等,故Ka=≈c(H+)=10-4.75,Ka的数量级为10-5,B错误;根据B中分析,图中a点,溶质成分为0.05 mol·L-1 CH3COOH和0.05 mol·L-1 CH3COONa,溶液呈酸性,即醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,故c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-),C错误;b点溶液中溶质成分为0.15 mol·L-1 CH3COOH、0.05 mol·L-1 NaCl、0.03 mol·L-1 CH3COONa,根据元素守恒:9c(Na+)=4[c(CH3COOH)+c(CH3COO-)],电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),联立两式,4c(CH3COOH)+9c(H+)=9c(Cl-)+9c(OH-)+5c(CH3COO-),D正确。
9.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。
(1)该温度下,己二酸(H2X)的两级电离常数的数量级:为 ,为 。
(2)pH与lg 变化的曲线是 。
(3)HX-的电离程度 (填“大于”“小于”或“等于”)X2-的水解程度,其理由是
。
(4)当反应进行到混合溶液呈中性时,溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是 。
【答案】(1)10-5 10-6
(2)N (3)大于 当HX-和X2-浓度相等时,溶液pH小于7
(4)c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-)
能力提升
10.室温下,某二元碱X(OH)2水溶液中相关组分的物质的量分数随溶液pH变化的曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.由图可知X(OH)2一级、二级电离平衡常数
B.X(OH)NO3水溶液显碱性
C.等物质的量的X(NO3)2和X(OH)NO3混合溶液中c(X2+)<c[X(OH)+]
D.在pH=6的水溶液中,c(OH-)=c(X2+)+c(H+)+c[X(OH)+]
【答案】D
【解析】A.根据X(OH)2一级、二级电离平衡常数表达式:,,根据图像,可以利用点(9.2,0.5)和点(6.2,0.5)两点中,c[X(OH)+]=c[X(OH)2]和c(X2+)=c[X(OH)+],故电离平衡常数就等于该点的c(OH-),代入数值可以计算X(OH)2一级、二级电离平衡常数,A正确;B.根据选项A的分析代入计算可得:=c(OH-)=10-4.8,=c(OH-)=10-7.8,则X(OH)+的水解平衡常数为Kh==10-9.2,则X(OH)+电离程度大于其水解程度,溶液显碱性,B正确;C.等物质的量的X(NO3)2和X(OH)NO3混合溶液,X2+的水解程度大于X(OH)+的水解程度,则溶液中c(X2+)<c[X(OH)+],C正确;D.室温下pH=6溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),D错误。
11.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液中逐滴滴入等浓度的NaOH溶液至过量,用甲基橙(变色范围的pH为3.1~4.4)作指示剂,并用pH计测定滴定过程的溶液pH变化,其滴定曲线如图所示,则下列分析正确的是( )
A.滴入10 mL标准NaOH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(H2C2O4)+c(H+)=c(OH-)+2c(C2)
C.在①②之间的任意一点,均存在:c(Na+)>c(HC2)>c(C2)>c(H2C2O4)
D.图中②点所示的溶液中:c(Na+)=2c(HC2)+2c(C2)+2c(H2C2O4)
【答案】D
【解析】甲基橙变色范围的pH为3.1~4.4,滴入10 mL标准NaOH溶液时,溶液pH为4.7,颜色由红色变为黄色,A错误;图中①点为第一滴定终点,得到的溶质为NaHC2O4,由质子守恒可知,所示溶液中:c(H2C2O4)+c(H+)=c(OH-)+c(C2),B错误;在①②之间的任意一点,得到的溶质为NaHC2O4、Na2C2O4,如果溶质以Na2C2O4为主,则c(HC2)<c(C2),C错误;图中②点为第二滴定终点,得到的溶质为Na2C2O4,所示的溶液中由元素守恒可知:c(Na+)=2c(HC2)+2c(C2)+2c(H2C2O4),D正确。
12.H2A是一种二元弱酸,H2A由于与空气中的某种成分作用而保持浓度不变,已知Ksp(MA)=3.0×10-9,某水体中lg c(X)(X为H2A、HA-、A2-、M2+)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线③代表HA-
B.H2A的一级电离常数为10-8.3
C.c(M2+)随pH升高而增大
D.pH=10.3时,c(M2+)=3.0×10-7.9 mol·L-1
【答案】D
【解析】H2A的浓度保持不变,则①代表H2A,随着pH逐渐增大,HA-、A2-的浓度增大,pH较小时HA-的浓度大于A2-的浓度,则曲线②代表HA-,曲线③代表A2-,A错误;曲线①②的交点代表溶液中H2A、HA-的浓度相等。由坐标(6.3,-5)知:H2A的一级电离常数=c(H+)=10-6.3,B错误;曲线④代表M2+,则c(M2+)随pH升高而减小,C错误;根据图像,曲线②③的交点(10.3,-1.1)代表溶液中HA-、A2-浓度相等,均为10-1.1 mol·L-1,则c(M2+)= mol·L-1=3.0×10-7.9 mol·L-1,D正确。
13.弱电解质的研究是重要课题。室温下,H2SeO3电离平衡体系中含Se微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示,回答下列问题:
(1)写出NaHSeO3水解常数的表达式 。
(2)写出将少量氢氧化钠溶液滴入H2SeO3溶液中的离子方程式: 。
(3)NaHSeO3溶液显 性,0.1 mol·L-1 NaHSeO3溶液中,离子浓度由大到小的顺序为
。
(4)计算H2SeO3+Se的平衡常数K= 。
【答案】(1)
(2)OH-+H2SeO3===HSe+H2O
(3)酸 c(Na+)>c(HSe)>c(H+)>c(Se)>c(OH-)
(4)1.0×105
【解析】(1)NaHSeO3中HSe+H2OH2SeO3+OH-;水解常数的表达式为。(2)少量氢氧化钠溶液滴入H2SeO3溶液中,生成HSe,离子方程式为OH-+H2SeO3===HSe+H2O。(3)由图像可知,NaHSeO3溶液显酸性,说明其电离程度大于水解程度,所以溶液中离子浓度从大到小的顺序为c(Na+)>c(HSe)>c(H+)>c(Se)>c(OH-)。(4)c(H2SeO3)=c(HSe)时,pH=2.5,·c(H+)=c(H+)=10-2.5,c(Se)=c(HSe)时,pH=7.5,·c(H+)=c(H+)=10-7.5,H2SeO3+Se=1.0×105。
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