第3章 聚焦突破11 酸碱中和滴定曲线、分布系数图像分析-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参(人教版·不定项)
2026-10-25
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教辅
摘要:
本讲义聚焦酸碱中和滴定曲线与分布系数图像分析核心知识点,系统梳理“五点”(起点、一半点、中性点、恰好反应点、过量1倍点)的溶质成分及微粒浓度关系,结合“三步”解题法(明确坐标、抓关键点、联系规律)构建学习支架,帮助学生掌握酸碱反应规律。
资料以表格对比、图像分析为特色,通过高考真题及集训题强化应用,培养科学思维(证据推理、模型建构)和科学探究能力。课中辅助教师清晰呈现知识点,课后学生可借真题解析查漏补缺,提升解题技能。
内容正文:
1.明确“五点”,理解酸碱中和滴定曲线
常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液,溶液的pH变化曲线如下图所示。
关键点
溶液中溶质成分及微粒浓度大小关系
起点
V(NaOH
溶液)=0
溶质是CH3COOH
微粒浓度大小关系:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)
一半点
V(NaOH
溶液)
=10 mL
(点①)
溶质是等物质的量的CH3COOH和CH3COONa
微粒浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
元素守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)
中性点
pH=7
(点②)
溶质是CH3COONa和少量的CH3COOH
微粒浓度大小关系:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
续 表
关键点
溶液中溶质成分及微粒浓度大小关系
恰好反应点
V(NaOH溶液)=
20 mL(点③)
溶质是CH3COONa
微粒浓度大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
过量1倍点
V(NaOH溶液)
=40 mL
溶质是等物质的量的CH3COONa和NaOH
微粒浓度大小关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
2.分布系数图像分析
分布曲线是指以pH为横坐标,分布系数(即各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)
Ka=
交点:
c平(CH3COO-)=c平(CH3COOH),
故Ka=c平(H+)=10-4.76 mol·L-1
Ka1= A点:
c平(HC2O)=
c平(H2C2O4),故Ka1=c平(H+)=10-1.2 mol·L-1;Ka2=
B点:
c平(C2O)=c平(HC2O),
故Ka2=c平(H+)=10-4.2 mol·L-1
注:pKa为电离常数的负对数。
3.抓好“三步”,做出精准判断
(1)明确横、纵坐标含义:分析滴定曲线时,要分清加入的是酸溶液还是碱溶液。
(2)抓住关键点:重视起点、交点、最高点和终点。利用起点可判断酸或碱的强弱,计算电离常数;关注交点,交点处微粒浓度相同,可用此特殊关系计算电离常数或水解常数。
(3)联系规律:注意运用电离平衡、水解平衡规律及电荷守恒、元素守恒关系分析判断。
(2025·贵州卷)25 ℃时,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 ClCH2COOH溶液中滴入0.100 0 mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH及-lg(用pM表示)随NaOH溶液体积的变化关系如下图。
下列说法错误的是( )
A.25 ℃时,Ka(ClCH2COOH)=10-2.86 mol·L-1
B.P点溶液的pH=pM=1.43
C.当V(NaOH溶液)=10.00 mL时,c(ClCH2COOH)>c(ClCH2COO-)
D.当V(NaOH溶液)=15.00 mL时,4c(Na+)=3c(ClCH2COO-)+3c(ClCH2COOH)
[解析] 向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1ClCH2COOH溶液中滴入0.100 0 mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH在不断增大,实线为溶液的pH随NaOH溶液体积的变化关系;虚线为-lg(用pM表示)随NaOH溶液体积的变化关系;当-lg=0时,=1,溶液的pH为2.86(Q点纵坐标),Ka(ClCH2COOH)==c平(H+)=10-2.86 mol·L-1,A正确;P点溶液
中,有pH=pM,即-lg=-lg c(H+),即=c(H+),根据Ka(ClCH2COOH)==c(H+)=10-2.86 mol·L-1,=c平(H+)=10-1.43 mol·L-1,pH=pM=1.43,B正确;当V(NaOH溶液)=10.00 mL时,溶质为等物质的量的ClCH2COOH和ClCH2COONa,由题图可知,此时溶液呈酸性,故ClCH2COOH的电离程度大于ClCH2COO-的水解程度,故c(ClCH2COOH)<c(ClCH2COO-),C错误;当V(NaOH溶液)=15.00 mL时,溶质为ClCH2COOH和ClCH2COONa,且二者的物质的量之比为1∶3,根据元素守恒,有4c(Na+)=3c(ClCH2COO-)+3c(ClCH2COOH),D正确。
[答案] C
(2025·天津卷)苹果酸是二元弱酸,以H2A表示,常用于制造药物、糖果等。25 ℃时,溶液中H2A、HA-和A2-的分布系数δ(X)随溶液pH变化如下图。例如:A2-的分布系数δ(A2-)=。
该温度下,下列说法错误的是( )
A.曲线①是H2A的分布系数曲线
B.H2A的Ka1=10-3.46 mol·L-1
C.反应H2A+A2-⥫⥬2HA-的平衡常数K=10-1.59
D.pH=6时,溶液中粒子浓度的大小关系为c(A2-)>c(HA-)>c(H2A)
[解析] H2A存在电离平衡:H2A⥫⥬HA-+H+、HA-⥫⥬A2-+H+,随着pH升高,H2A的分布系数逐渐减小,HA-的分布系数先增大后减小,A2-的分布系数逐渐增大,结合题图可知,曲线①②③分别是H2A、HA-、A2-的分布系数曲线;当c(H2A)=c(HA-)时,溶液pH=3.46,H2A的Ka1==10-3.46 mol·L-1,同理:Ka2==10-5.05 mol·L-1,反应H2A+A2-⥫⥬2HA-的平衡常数K=====101.59,A、B正确,C错误;由题图可知,pH=6时,A2-的分布系数大于HA-,H2A的分布系数极小,故c(A2-)>c(HA-)>c(H2A),D正确。
[答案] C
【突破集训】
1.(2026·武汉高二联考)室温时,向20 mL 0.1 mol·L-1的醋酸中不断滴入0.1 mol·L-1的NaOH溶液,溶液的pH变化曲线如下图所示。在滴定过程中,下列关于溶液中粒子浓度大小关系的描述不正确的是( )
A.a点时:c(CH3COOH)>c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.b点时:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+ )=c(OH-)
C.c点时:c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
D.d点时:2c(Na+)= 3c(CH3COO-)+3c(CH3COOH)
解析:选A。反应前n(CH3COOH)=0.002 mol,a点时n(NaOH)=0.001 mol,此时溶液中溶质为等物质的量的CH3COOH和CH3COONa,因为溶液的pH<7,所以CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,故c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-),A不正确;b点时,pH=7,溶液呈中性,c(H+ )=c(OH-),依据电荷守恒,可得出c(Na+)=c(CH3COO-),由于水的电离程度很小,因此c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+ )=c(OH-),B正确;c点时,CH3COOH与NaOH刚好完全反应生成CH3COONa和H2O,CH3COONa溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+),C正确;d点时溶液中溶质为CH3COONa和NaOH,且二者物质的量之比为2∶1,依据元素守恒可得2c(Na+)=3c(CH3COO-)+3c(CH3COOH),D正确。
2.(双选)25 ℃时,向0.1 mol·L-1氨水中通入HCl气体,溶液pH与反应物的物质的量之比的关系如下图所示(忽略通入气体后溶液体积的变化)。下列有关说法错误的是( )
A.P3点溶液中:c(NH)<c(NH3·H2O)
B.P2点溶液中:c(NH)=c(Cl-)
C.P1点溶液中,c(Cl-)>c(NH)>c(NH3·H2O)
D.25 ℃时,NH4Cl的水解平衡常数的数量级为10-10
解析:选AC。根据起点0.1 mol·L-1氨水的pH=11.1可知,NH3·H2O⇌NH+OH-,c平(OH-)== mol·L-1=10-2.9 mol·L-1,Kb(NH3·H2O)=≈=10-4.8 mol·L-1,随HCl气体的通入,发生反应NH3·H2O+HCl===NH4Cl+H2O,溶液中含有NH4Cl,存在NH的水解平衡:NH+H2O⇌NH3·H2O+H+。P3点时=1,溶液中溶质只有NH4Cl,NH的水解程度较小,溶液中c(NH)>c(NH3·H2O),A错误;P2点时,溶液pH=7,呈中性,则溶液中c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-)可知,c(NH)=c(Cl-),B正确;P1点时=0.5,溶液中溶质为NH4Cl、NH3·H2O,且物质的量之比为1∶1,溶液显碱性,说明NH的水解程度小于NH3·H2O的电离程度,则溶液中,c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O),C错误;25 ℃时,NH4Cl的水解平衡常数Kh(NH)===10-9.2 mol·L-1,数量级为10-10,D正确。
3.(2026·常德高二检测)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的变化曲线如下图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76 mol·L-1
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
解析:选D。点a时HCl恰好被完全中和,溶质为等物质的量的NaCl和CH3COOH,根据CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+,可近似认为点a时c(H+)=c(CH3COO-),又点a时pH=3.38,c(H+)=10-3.38 mol·L-1,故Ka(CH3COOH)≈=10-4.76 mol·L-1,A项正确;由元素守恒可得点a溶液中c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B项正确;点b时CH3COOH被中和了一半,溶质为NaCl及等物质的量浓度的CH3COOH和CH3COONa,溶液pH<7,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,故c(CH3COOH)<c(CH3COO-),C项正确;点a、点b溶液均呈酸性,水的电离均受到抑制,溶液pH越小,水的电离受抑制程度越大,点c酸碱恰好完全中和,CH3COO-水解促进水的电离,点d NaOH过量,又抑制水的电离,D项错误。
4.(双选)向100 mL 0.40 mol/L H2C2O4溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液调节pH,加水控制溶液体积为200 mL。测得溶液中微粒的δ(x)随 pH变化曲线如下图所示[δ(x)=,x代表微粒H2C2O4、HC2O或C2O]。下列叙述正确的是( )
A.曲线Ⅰ是HC2O的变化曲线
B.H2C2O4的电离常数Ka1=1.0×10-1.22 mol/L
C.在b点,c(C2O)+2c(OH-)=c(HC2O)+c(H+)
D.在c点,c(HC2O)=0.03 mol/L
解析:选BD。分析题图可推知曲线Ⅰ是H2C2O4 的变化曲线,曲线Ⅱ是HC2O的变化曲线,曲线Ⅲ是C2O的变化曲线,A错误;在a点,c(H2C2O4)=c(HC2O),pH=1.22,H2C2O4的电离常数Ka1==c平(H+)=1.0×10-1.22 mol/L,B正确;在 b点,c(C2O)=c(HC2O),且c(H+)≈10-4 mol/L,则2c(OH-)=c(H+)显然不成立,C错误;在c点,HC2O的分布系数为0.15,而H2C2O4、HC2O、C2O的总物质的量为0.1 L×0.40 mol/L=0.04 mol,故HC2O的物质的量为0.15×0.04 mol=0.006 mol,溶液体积为0.2 L,故c(HC2O)==0.03 mol/L,D正确。
5.(2025·全国卷)HF总浓度c总(HF)为0.100 0 mol·L-1的水溶液中存在平衡:HFH++F-、HF+F-HF。溶液中c(HF)、c(HF)、c(F-)与pH关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.M、N分别为c(HF)~pH、c(HF)~pH关系曲线
B.K1=≈7×10-4 mol·L-1,K2=≈5 L·mol-1
C.溶液中c总(HF)=c(F-)+c(HF)+c(HF)
D.pH=1的溶液中c(H+)=c(F-)+c(HF)+c(OH-)
解析:选B。已知HF溶液中存在平衡:HFH++F-,当溶液中pH增大时,c(H+)减小,该平衡正向移动,c(HF)减小,对应M曲线;c(HF)先增大后减小,对应P曲线,所以M、N分别为c(HF)~pH、c(F-)~pH关系曲线,故A项错误;根据题图中数据可知,pH=4.0时,K1==≈7×10-4 mol·L-1,K2==≈5 L·mol-1,故B项正确;根据元素守恒可知,c总(HF)=c(F-)+c(HF)+2c(HF),故C项错误;HF是弱酸,因此在pH=1的溶液中,应该加入了酸性更强的酸,溶液中存在其他阴离子,根据电荷守恒,则c(H+)>c(F-)+c(HF)+c(OH-),故D项错误。
6.已知常温下HF的酸性强于HCN的酸性,分别向1 L 1 mol·L-1的HF、HCN溶液中加入NaOH固体(忽略温度和溶液体积变化),溶液pH随lg(X表示F或CN)变化情况如上图所示。下列说法错误的是( )
A.lg Ka(HF)-lg Ka(HCN)=6
B.溶液中对应的c(X-):d点>c点
C.b点溶液的pH=5.2
D.e点溶液中c(Na+)>c(HCN)>c(OH-)>c(H+)
解析:选B。由题干信息可知,常温下HF的酸性强于HCN的酸性,即Ka(HF)>Ka(HCN),当横坐标为0时,lg=0或lg=0,即c(F-)=c(HF) 或c(CN-)=c(HCN),Ka(HF)==c平(H+)=10-3.2 mol·L-1, Ka(HCN)==c平(H+)=10-9.2 mol·L-1,故曲线Ⅰ代表溶液pH随lg的变化,曲线Ⅱ代表溶液pH随lg的变化。由分析可知,Ka(HF)=10-3.2 mol·L-1,Ka(HCN)=10-9.2 mol·L-1,lg Ka(HF)-lg Ka(HCN)=6,A正确;由元素守恒可知c(HX)+c(X-)=1 mol·L-1,d点lg=lg<0,即c(CN-)<0.5 mol·L-1,c点lg=lg>0,即c(F-)>0.5 mol·L-1,故溶液中对应的c(X-):c点>d点,B错误;b点溶液中lg=2,即=102,c平(H+)==10-5.2 mol·L-1,故b点对应溶液的pH=5.2,C正确;由题图可知,e点溶液的pH=9.2,此时lg=0,即c(CN-)=c(HCN),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-),又c(OH-)>c(H+),故c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+),即有c(Na+)>c(HCN)>c(OH-)>c(H+),D正确。
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