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文档简介

重难点12电解质溶液图像分析

o---------h

1备题趋势

水溶液中的离子平衡是化学反应原理摸块中的重要章节,涉及宏观辨识与微观探析,变化观念与平衡

思想以及证据推理与模型认知等多重学科素养,上海高考中主要是以电解质溶液曲线变化为载体,考查电

离平衡常数、水解平衡常数、溶度积的计算,指示剂的选择,对水的电离平衡的影响,溶液中粒子浓度的

大小关系,以及外界条件对电离平衡、水解平衡、溶解平衡的影响,从高考命题的变化趋势来看,溶液中

离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化是主流试题。预计2025年,“四大常数”的计算及应用、中和

滴定的迁移应用,离子浓度大小比较、沉淀溶解平衡仍为考查的重点,尤其是注意溶度积的计算及应用。

1.电解质溶液中的三大平衡

三大平衡电离平衡水解平衡沉淀溶解平衡

示例CH3coOHCH3COO+H2OAgCl(s)

++

CH3COO+HCH3COOH+OH-Ag(aq)+CV(aq)

研究弱电解质(包括弱酸、弱碱、盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱酸强难溶电解质(如难溶的

对象水、多元弱酸的酸式酸根)碱盐、弱酸弱碱盐)酸、碱、盐等)

Ka=Kh=Ksp(AgCl)=

平衡常数

C(CHCOO)C(H+)C(CHCOOH)C(OH)

33+

c(Ag)-C(Cl)

C(CH3COOH)C(CH3COO)

升高促进电离,离子浓度增大,Ksp可能增大,也可能减

促进水解,Kh增大

温度Ka增大小

促进电离,离子浓度(除OH-促进水解,离子浓度(除H+外)减

影加水稀释促进溶解,Kp不变

外)减小,&不变小,题不变

加入AgNO3溶液或NaCl

因加入相应加入CH3coONa固体或盐力口入CH3co0H或NaOH,抑制水

溶液,抑制溶解,Kp不

素离子酸,抑制电离,&不变解,廊不变

加入反应加入NaOH,促进电离,&加入氨水,促进溶解,金

加入盐酸,促进水解,的不变

离子不变不变

2.Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系

(1)一元弱酸强碱盐:Kh=Kw/Ka;

(2)一元弱碱强酸盐:Kh=Kw/&;

3++3+3+

(3)多元弱碱强酸盐,如氯化铁:Fe(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H(aq),A:h=c(H)/c(Fe)o将

(KW)3=C3(H+)XC3(O}T)与Ksp=c(Fe3+)xc3(OJT)两式相除,消去c3(0JT)可得Kh=(Kw>/Ksp。

(4)M(OH)“悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系,M(OH)„(s)M"+(aq)+wOlT(aq),Ksp=c(M"+)d(OlT)

3.电离常数与水解常数的关系

⑴对于一元弱酸HA,Ka与的的关系

HA-H++A-,Ka(HA)=C;,

c(0H)C(HA)

A+H2OHA+OH-,^h(A-)='o

1.0X1014

则Ka-Kh=c(H+)-c(OH-)=Kw,故Kh=等。常温时Ka-Kh=Kw=1.0xl(yi4,跖=

Ka

(2)对于二元弱酸H2B,KMH2B)、Ka2(H2B)与Kh(HB-)、Kh(B,的关系

c(0H)c(HzB)_c(H+)y(0H)c(H2B)_Kw

HB+HOH2B+OH,Kh(HB-)=-

2c(HB)-c(H+)-c(HB-)Kal

KE2-、_C(°H)C(HB-)_C(H+>C(0H)C(HB-)_KW

22

B+H2OHB+OH',“h(B>---C(H+).C(B-)~K^°

4.滴定图像分析的五点方法

如室温下,向20mL0.1mol-L-1HA溶液中逐滴加入0.1mol-L1NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示。

起始

().1mol•['HA溶液的pH>l,故HA为弱酸

点A

溶液中:

一半

c(A")>c(Na+)>

点B

c(H+)>c(OH-)

溶液中:

中性

c(Na+)=c(A')>

点C

c(H+)=c(OH-)

好溶液中:

应c(Na+)>c(A_)>

点D

c(OH-)>c(H+)

溶液中:

过量

T溶质为NaA、NaOHHpH>7卜c(Na+)>c(OH")>

E__c(A)>c(H+)

5.“分布系数”图像及分析

分布系数图像是酸碱中和滴定曲线的一种变式,常以pH、分布系数⑹为横、纵坐标,结合滴定实验数

据绘制出关系曲线,这里分布系数(3)代表组分的平衡浓度占总浓度的分数。一元弱酸和二元弱酸的分布系

数图像及分析如下;

一元弱酸(以CH3COOH为例)二元弱酸(以草酸H2c2。4为例)

CH.COOHCH.COO-

H2C2O4HCO;C2OJ-

1I---------1—2

"4/&=4.7

6%:OpH=ifpH=4-

Ui)

(I

34567PH/.PWJPK.

123456

注;pKa为电离常数的负对数PH

K=c(HCzO»c(H+)

AI-C(HCO)

_C(CH3C0C)一)♦以H+)224

a—C(CH3COOH)

A点;C(HC20;)=C(H2C2O4),故Kai=c(H+)=l(yL2;

交点;c(CH3coCr)=c(CH3coOH),故

K=c(Czd歹)-C(H+)

a2-C(HCO;)

Ka=C(H+)=10-4.762

B点;C(C2O5-)=C(HC2OJ),故(2=10-42

6.“对数关系”图像及分析

利用某种离子浓度(或两种离子浓度比值)的对数(或负对数)与溶液的pH为坐标,建立滴定过程中对数

关系图像,电解质溶液中四种常考的对数关系及分析如下表;

类型含义变化规律

pH=-lgc(H+)氢离子浓度的负对数值pH越大,c(H+)越小,溶液的碱性越强

pC=-lgc(C)C离子浓度的负对数值pC越大,c(C)越小

1g喈最越大,反应向正反应方向进行的

ig£m

8c(-X)生成物与反应物离子浓度比的对数值

程度越大

%稀释后与稀释前体积比的对数值1g?越大,稀释程度越大

常温下,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;

2

(1)向二元弱酸H2Y中滴力口NaOH溶液,依次发生反应;H2Y+OH-===H2O+HY\H¥-+OH===H2O+Y-O

(2)随着NaOH溶液的滴加,溶液的pH增大,坨喏已增大,1g嘿?减小,故曲线M代表1g喏白的变

化,曲线N代表1g黔的变化。

⑶通过图中信息,计算(232丫)=10-43。

7.平衡常数(舄、Ksp)图像及分析

(1)双曲线型

常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲

不同温度下水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化曲线

线(Ksp=9xl(y6)

c(OH-)/(mol-L-1)

1]o

曲线b心线a・X

](广耳膜造一3

1(尸

------!-----1-----------►

10-710-64xIO-

c(H+)/mol•L1c(SOt)/mol-L-1

①a、c点在曲线上,a-c的变化为增大

①A、C、B三点均为中性,温度依次升高,品依

2

c(SO4-),如力口入Na2sO4固体,但“不变;

次增大;

②b点在曲线的上方,Q>Kp,将会有沉淀

②D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,Kw=lxl(yi4;

生成;

③AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点;

③d点在曲线的下方,Q<Ksp,则为不饱和

c(H+)<c(OH)

溶液,还能继续溶解CaSCU

(2)直线型(pM-pR曲线)

pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数。

①直线AB上的点;C(M2+)=C(R2)O

②溶度积;CaSO4>CaCO3>MnCO3□

③X点对CaCO3要析出沉淀,对CaSO4是不饱和溶液,能继续溶解CaSO4o

④Y点;c(SOi-)>c(Ca2+),二者的浓度积等于10-5;Z点;c(CO1)<c(Mn2+),二者的浓度积等于10"6。

提醒;①大部分难溶电解质的溶解过程是吸热的,升高温度,促进难溶电解质的溶解,Ksp增大。②加

水稀释,平衡向溶解的方向移动,但仍为饱和溶液,离子浓度不变,Kp不变。③向平衡体系中加入可与体

系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体时,平衡体系向溶解方向移动,但Kp不变。

限时提升练

6

(建议用时:30分钟)

1.(2025•上海市延安中学高三质量调研)(双选)向ZOmLO.lmol.L'CHsCOOH溶液中逐滴加入O.lmolL-1

NaOH过程中,pH变化如图所示,下列说法不正确的是

A.A、C两点水的电离程度:A>C

B.B点溶液中:c(CH3coeT)+c(OH-尸c(Na+)+c(H+)

C.若D点为恰好完全中和的点,则溶液中:c(Na+)=c(CH3coeT)+c(CH3coOH)

D.溶液pH=7时,V(NaOH)>20mL

2.(2025•上海市南洋模范中学高三期中考试)常温下,向20mL0.01molLiCH3coOH溶液中逐滴加入

O.OlmolLiNaOH溶液,溶液中水电离出的c水田+)随加入NaOH溶液体积的变化关系如图所示,己知

Ka(CH3COOH)=1.75x10-5,4^?。4.2。

A.b、d点对应溶液的pH相同

+_+

B.b点:c(Na)>c(CH3COO)>c(H)>c(OH)

+1

C.e点:c(Na)=2[c(CH3COO3+c(CH3COOH)]=O.OOSmolL

D.a点,c水(H+)y2.4xl()Tmol.I7i

3.(2025•上海市南洋中学高三期中考试)(双选)醋酸和醋酸钠的混合液常用于控制溶液pH。现有一组

c(CH3coeT)+c(CH3coOH)=0.1molLi的醋酸和醋酸钠的混合液。室温下,该组溶液中c(CH3co0H)、

c(CH3coeT)与pH的关系如图所示,下列认识正确的是()

A.利用图中信息,可以计算室温下CH3co0H的电离常数Ka

B.W点,c(Na+)>c(CH3coOH)

C(CH3coeT)

C.随着pH的增大,增大

D.pH<6.75时,CH3coOH电离的量与CH3coe水解的量不可能相等

4.(2025•上海市南洋模范中学高三期中考试)H2A为二元弱酸,常温下向H2A溶液加入NaOH固体(忽

略溶液体积变化),溶液中H2A、HA\A?一的分布系数3与POH的关系如图所示。下列说法错误的是

100

80

X060

8))

40

20

0

A.曲线a表示H2A

B.H2A的Kal的数量级为101-2

C.M点:c(Na+)>3c(A2')

+2

D.O.lmoLL/NaHA溶液中:c(Na)>c(HA-)>c(A-)>c(H2A)

5.(2025•上海市七宝中高三月考)常温下,用0.100mol・L」NaOH溶液分别滴定20.00mL0.100moH/i的

HX和HY溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是

A.酸性:HX>HY

B.B点满足c(H+)+c(HY)=2c(OH-)+c(Y-)

C.A、B两点中水的电离程度都比纯水的电离程度大

D.HX曲线上的A与C点混合,则存在3c(X-)+3c(HX)=4c(Na+)

6.(2025•上海行知中学高三第一次月考)室温下向lOmLO.lmol/LNaOH溶液中加入0.1mol/L醋酸溶液,

溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A.A、B两点所示溶液中水的电离程度相同

B.A点所示溶液中:[Na+]>[CH3coe)]>[CH3COOH]>[OH]

C.B点所示溶液中:[CH3co0]>[CH3coOH]

D.C点所示溶液中:[CH3coO-]+[CH3coOH]=[Na+]

7.(2025•上海交大附中月考)常温下,往20mL0.1mol・L-iCH3coOH溶液中逐滴滴入0.1mol・LiNH3・H2O

溶液,溶液的pH与所加NH3・H2O溶液体积的关系如图所示,下列说法正确的是

5

已知:Ka(CH3COOH)=Kb(NH3-H2O)=2xl0-。

A.a点溶液中,离子浓度大小关系为c(CH3coO)>c(H+)>c(0H-)

B.b点溶液中,一定存在c(NH4+)+c(NH3・H2O)=c(CH3coO)+c(CH3coOH)

++

C.c点溶液中,C(CH3COO)+C(H)>C(NH3«H2O)+C(OH-)+C(NH4)

D.a—c的过程中,水的电离程度依次增大

8.(2025•上海市浦东新高三模拟质量调研)常温下用O.lOmolL-1的HC1溶液滴定同浓度20.00mL某一

元碱MOH溶液并绘制滴定曲线如图所示。下列说法正确的是

A.水的电离程度:X>Y>Z

B.X点:2c(Cr)=c(M+)+c(MOH)=0.2mol-U1

C.Y点:c(Cr)=c(H+)=c(M+)=c(OH-)

c(H+)

D.对Z点溶液加热,人.+\一定增大

c(MOH)xc(Mj

9.(2024•上海市控江中学高三下学期测试)常温下向某浓度的氯水中逐滴滴入NazSCh溶液,无气体逸

出,溶液pH变化如图所示,下列关系错误的是

A.a点:c(H+)>c(Cl)>c(C10)

B.b点:c(Cl-)=2c(S042-)=0.01molLi

+=22

C.c点:c(Na)2c(HSO3-)+2c(S34-)+2c(SO4-)

+22

D.d点:c(Na)=c(Cr)+2c(SO3-}+c(HSO3-)+2c(SO4-)+c(OH)

10.(2024•上海市南模、控江、曹二、进才中学四高三联考)常温下,向20mLO.lOmoLLT的碳酸钠溶液

中滴加O.lOmolL-i的盐酸,溶液pH随滴定百分率的变化如图所示。下列说法正确的是

2550100

滴定百分率%

2

A.a点:C(H2CO3)-C(CO3-)>C(OH-)-C(C1)

B.b点溶液中的含碳微粒之和<0.002mol

C.水的电离程度:a点〉b点

D.煮沸是为了除去CO2,使突跃变小43.9

11.(2025•上海复旦大学附属中学高三期中等级性考试)工业上常用电解法将CO2转化为草酸(H2c2。4)。

草酸H2c2。4是二元弱酸。向10niL0.1moKL-iH2c2。4溶液中加入O.lmoLL-iNaOH溶液,含碳微粒的物质的

量分数随溶液pH变化如图所示:

11

(1)25℃时,碳酸电离平衡常数分别是Kai=4xl(y7,Ka2=4xl0-;写出少量草酸和过量碳酸钠反应的离子

方程式:«

(2)已知25℃草酸钙的Ksp=4.0xl0-8,碳酸钙的Ksp=2.5xl0-9。回答下列问题:25℃时向20mL碳酸钙的

饱和溶液中逐滴加入LOxlO-3moi.L"的草酸钾溶液20mL,(填“能”或"否")产生草酸钙沉淀,试通

过计算说明理由。

12.(2025•上海市徐汇中学高三期中考试)常温下,相同体积、相同pH的盐酸和醋酸(Ka=L8xl(y5),分

别加水稀释,pH随溶液体积变化的曲线如图所示。

(1)改变下列条件,能使CH3COOH的电离平衡常数增大的是。

A.加冰醋酸B.加水稀释C.加少量NaOH溶液D.升高温度

⑵图中表示盐酸稀释的pH变化曲线为(填“I”或“II”)。

⑶图中(填“a"、"b”或"c”)点,对应水的电离程度最大。

C(CHCOO~)

(4)常温下,测得CH3coOH和CH3coONa的混合溶液pH为6,则3

C(CH3COOH)

13.(2025•上海市朱家角中学高三上学期第一阶段测试)SO2是大气的主要污染物,工业上利用钠碱循环

法可除去SO2。25℃时,H2sCh及其钠盐的溶液中,H2so3、HSOy,SCh?-的物质的量分数随溶液pH变化关

系如图所示。钠碱循环法中,吸收液为NazSCh溶液,可用Na2s。3溶液吸收SO2制备NaHSCh。

(l)NaHSO3溶液呈酸性,溶液中离子浓度的由大到小排序为o

⑵当溶液恰好呈中性时:c(Na+)、C(HSO3),cBCh')的大小关系为。

14.(2025•上海市市东中学高三摸底测试)如图是某温度下,将足量的BaSCU固体溶于一定量水中达到

溶解平衡后,假定溶液体积不变的情况下,加入Na2cCh使c(CO32-)增大过程中,溶液中c(Ba2+)和C(SO42-)

的变化曲线。根据图中的数据分析、计算下列各题。

1

(2)当c(CCh〉)大于mol.L时开始有BaCO3沉淀生成;BaCO3的Ksp=。

(3)图像中代表沉淀转化过程中c(Ba2+)随c(CCh2-)变化的曲线是(填“MP”或“MN”);沉淀转化

的离子方程式BaSO4(s)+CO32-(aq)UBaC03⑸+SO42-(aq),该反应的平衡常数K=

231

(4)向1LNa2cCh溶液中加入足量BaSCU固体,假定溶液体积不变,当溶液中c(CO3)=lxl0-mol-L-

时,溶解BaSCU的物质的量为moL

15.(2025•上海市复旦大学附属中学高三阶段性教学质量评估)常温下,H3ASO4和H3ASO3溶液中含碑

微粒的物质的量分数与溶液pH的关系分别如下图1和下图2所示:

LL9

.80

S。8

6酸

6求66

4嘲

s后s4

s2由s

彝2

0.0.0.0

22.2467。8101'1句’2246'8910'12.213.5

pHpH

图1图2

(1)H3ASO4的第一步电离方程式是,该步电离常数表达式是Kai(H3AsO4)=0

+22

(2)由图1中a点可知,当C(H3ASOJ=C他AsOj时,Kal(H3AsO4)=c(H)=10-;据此类推,由图2

可知,Kai(H3AsO34)约等于,可判断H3Ase)4酸性强于H3Ase)3。

(3)以酚献为指示剂,将NaOH溶液逐滴加入到H3ASO3溶液中,当溶液由无色变为红色时停止滴加。该

过程中主要反应的离子方程式为;pH=8时,溶液中,c(Na+)c(H2AsO3-)(填或"=")。

II.测定某H3

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