2025版新教材高中化学第3章水溶液中的离子反应与平衡微专题6溶液中粒子浓度图像分析二分布系数图像学生用书新人教版选择性必修1

二、分布系数图像1．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，即分布系数与溶液pH之间的关系曲线。举例一元弱酸(以CH3COOH为例)二元弱酸(以草酸为例)弱电解质分布系数图δnδ0、δ1分别为CH3COOH、CH3COO－的分布系数δ0为H2C2O4的分布系数、δ1为HC2Oeq\o\al(－,4)的分布系数、δ2为C2Oeq\o\al(2－,4)的分布系数微粒存在形式当pH<pKa时，主要存在形式是CH3COOH；当pH>pKa时，主要存在形式是CH3COO－。δ0与δ1曲线相交在δ0＝δ1＝0.5处，此时c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)，即pH＝pKa当溶液的pH＝1.2时δ0＝δ1，pH＝4.2时δ1＝δ2；当pH<1.2时，H2C2O4为主要存在形式；当1.2<pH<4.2时，HC2Oeq\o\al(－,4)为主要存在形式；而当pH>4.2时，C2Oeq\o\al(2－,4)为主要存在形式求KaKa(CH3COOH)＝eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH)，从图可知，c(CH3COO－)＝c(CH3COOH)时，pH＝pKa＝4.76，Ka(CH3COOH)＝c(H＋)＝10－4.76Ka2(H2C2O4)＝eq\f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))，从图可知，c(C2Oeq\o\al(2－,4))＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))时，pH＝4.2，Ka2＝c(H＋)＝10－4.2，同理求得Ka1＝10－1.22.解题要点(1)明确每条曲线所代表的粒子及变更趋势。(2)通过做横坐标的垂线，可推断某pH时的粒子浓度相对大小。(3)交点是某两种粒子浓度相等的点，可计算电离常数。跟|踪|训|练1.某弱酸HA溶液中主要成分的分布系数随pH的变更如图所示。下列说法错误的是(B)A．该酸－lgKa≈4.7B．NaA的水解平衡常数Kh＝eq\f(1,Ka)C．当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)<c(A－)D．某c(HA)c(A－)＝41的缓冲溶液，pH≈42．LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下，LiH2PO4溶液的pH随c初始(H2POeq\o\al(－,4))的变更如图1所示，H3PO4溶液中H2POeq\o\al(－,4)的分布系数δ随pH的变更如图2所示eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(δ＝\f(cH2PO\o\al(－,4),c总含P元素的粒子)))，下列有关LiH2PO4溶液的叙述正确的是(D)A．溶液中存在3个平衡B．含P元素的粒子有H2POeq\o\al(－,4)、HPOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)C．随c初始(H2POeq\o\al(－,4))增大，溶液的pH明显变小D．用浓度大于1mol·L－1的H3PO4溶液溶解Li2CO3，当pH达到4.66时，H3PO4几乎全部转化为LiH2PO43．常温下，向某浓度的H2A(二元弱酸)溶液中逐滴加入某浓度的KOH溶液，所得溶液中H2A、HA－，A2－三种微粒的物质的量分数(A．由图可知，H2A的Ka1＝10B．曲线3代表A2－的物质的量分数C．向H2A溶液中滴加KOH溶液至pH为4.2时：c(K＋)＋c(H＋)＝3c(A2－)＋c(OHD．pH＝4时，溶液中存在下列关系：c(K＋)>c(A2－)>c(HA－)>c(H＋)>c(OH－)解析：依据题干信息结合图像中H2A、HA－、A2－三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系分析可知，曲线1表示H2A的物质的量分数，曲线2表示HA－的物质的量分数，曲线3表示A2－的物质的量分数。依据图像可知，点(1.2,0.5)表明当pH＝1.2时，c(H2A)＝c(HA－)，所以H2A的电离平衡常数Ka1＝eq\f(cHA－·cH＋,cH2A)＝c(H＋)＝10－1.2，A正确；pH＝4.2时，c(HA－)＝c(A2－)，溶液中存在电荷守恒c(K＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，所以c(K＋)＋c(H＋)＝3c(A2－)＋c(OH－)，C正确；pH＝4时，由图像可知c(HA－)>c4．(2024·辽宁省选择性考试)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一。在25℃时，NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH、NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－和NH2CH2COO－的分布分数eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(如δA2－＝\f(cA2－,cH2A＋cHA－＋cA2－)))与溶液pH关系如图。下列说法错误的是(D)A．甘氨酸具有两性B．曲线c代表NH2CH2COO－C．NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－＋H2ONHeq\o\al(＋,3)CH2COOH＋OH－的平衡常数K＝10－11.65D．c2(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)<c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)·c(NH2CH2COO－)解析：NH2CH2COOH中存在—NH2和—COOH，所以溶液既有酸性又有碱性，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NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH的分布分数随溶液pH的变更，曲线b表示NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－的分布分数随溶液pH的变更，曲线c表示NH2CH2COO－的分布分数随溶液pH的变更，故B正确；NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－＋H2ONHeq\o\al(＋,3)CH2COOH＋OH－的平衡常数K＝eq\f(cNH\o\al(＋,3)CH2COOH·cOH－,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)，25℃时，依据a，b曲线交点坐标(2.35,0.50)可知，pH＝2.35时，c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)＝c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)，则K＝c(OH－)＝eq\f(Kw,cH＋)＝10－11.65，故C正确；由C项分析可知，eq\f(cNH\o\al(＋,3)CH2COOH,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)＝eq\f(10－11.65,cOH－)，依据b，c曲线交点坐标(9.78,0.50)分析可得电离平衡NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－NH2CH2COO－＋H＋的电离常数为K1＝10－9.78，eq\f(cNH2CH2COO－,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)＝eq\f(K1,cH＋)＝eq\f(10－9.78,cH＋)，则eq\f(cNH\o\al(＋,3)CH2COOH,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)×eq\f(cNH2CH2COO－,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)＝eq\f(10－11.65,cOH－)×eq\f(10－9.78,cH＋)<1，即c2(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)>c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)·c(NH2CH2COO－)，故D错误。5．(2024·湖北省选择性考试)下图是亚砷酸As(OH)3和酒石酸(H2T，lgKa1＝－3.04，lgKa2＝－4.37)混合体系中部分物种的c－pH图(浓度：总As为5.0×10－4mol·L－1，总T为1.0×10－3mol·L－1)。下列说法错误的是(D)A．As(OH)3的lgKa1为－9.1B．[As(OH)2T]－的酸性比As(OH)3的强C．pH＝3.1时，As(OH)3的浓度比[As(OH)2T]－的高D．pH＝7.0时，溶液中浓度最高的物种为As(OH)3解析：由图分析，左侧纵坐标浓度的数量级为10－3mol·L－1，右坐标浓度的数量级为10－6mol·L－1，横坐标为pH，随着pH的增大，c{[As(OH)2T]－}先变大，然后再减小，同时c{[AsO(OH)T]2－}变大，两者浓度均为右坐标，说明变更的程度很小，当pH＝4.6时，c{[AsO(OH)T]2－}＝c{[As(OH)2T]－}，Ka＝10－4.6。pH接着增大，则c[As(OH)3]减小，同时c{[As(OH)2O]－}增大，当pH＝9.1时，c{[As(OH)2O]－}＝c[As(OH)3]，Ka1＝c(H＋)＝10－9.1，二者用左坐标表示，浓度比较大，说明变更的幅度比较大，但混合溶液中存在着酒石酸，电离常数远大于亚砷酸，且总T浓度也大于总As。A项，As(OH)3[As(OH)2O]－＋H＋，Ka1＝eq\f(c{[AsOH2O]－}×cH＋,c[AsOH3])，当pH＝9.1时，c{[As(OH)2O]－}＝c[As(OH)3]，Ka1＝c(H＋)＝10－9.1，lgKa1为－9.1，A正确；B项，[As(OH)2T]－[AsO(OH)T]2－＋H＋，Ka＝eq\f(c{[AsOOHT]2－}×cH＋,c{[AsOH2T]－})，当pH＝4.6时，c{[AsO(OH)T]2－}＝c{[As(OH)2T]－}，Ka＝10－4.6，而由A选项计算得As(OH)3的Ka1＝c(H＋)＝10－9.1，即Ka>Ka1，所以[As(OH)2T]－的酸性比As(OH)3的强，B正确；C项，由图可知As(OH)3的浓度为左坐标，浓度的数量级为10－3mol·L－1，[As(OH)2T]－的浓度为右坐标，浓度的数量级为10－