2023版高三一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)（蘇教版）第4部分 專題8 題型課8水溶液中陌生圖像分析

水溶液中陌生圖像分析eq\a\vs4\al(分布曲線圖像)分布曲線是指以pH為橫坐標(biāo)、分布系數(shù)(即組分的平衡濃度占總濃度的分?jǐn)?shù))為縱坐標(biāo)的關(guān)系曲線。利用圖像中交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pH可求pKa。一元弱酸(以CH3COOH為例)二元弱酸(以草酸H2C2O4注：pKa為電離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)δ0為CH3COOH分布系數(shù)，δ1為CH3COO－分布系數(shù)δ0為H2C2O4分布系數(shù)、δ1為HC2Oeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))分布系數(shù)、δ2為C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))分布系數(shù)【典例】常溫下，向0.1mol·L－1H3PO4溶液中加入NaOH的過(guò)程中各種微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(δ)隨pH的變化關(guān)系如圖所示(H3PO4的三級(jí)電離常數(shù)依次為Ka1、Ka2、Ka3)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．Ka2＝10－7.2，HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的水解平衡常數(shù)為10－6.8B．為獲得盡可能純的NaH2PO4，pH應(yīng)控制在4～5C．反應(yīng)H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋H2OH3PO4＋OH－的K＝10－11.9D．Na2HPO4溶液中存在c(OH－)＋c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝c(H＋)＋c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＋c(H3PO4)[思路點(diǎn)撥]H3PO4eq\o(→,\s\up9(OH－))H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))eq\o(→,\s\up9(OH－))HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))eq\o(→,\s\up9(OH－))POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))，由題圖可知pKa1＝2.1，pKa2＝7.2，pKa3＝12.3，再根據(jù)Ka·Kh＝Kw，可知pKh1＝1.7，pKh2＝6.8，pKh3＝11.9。D[分析題圖可知，曲線1代表H3PO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化關(guān)系，曲線2代表H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化關(guān)系，曲線3代表HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化關(guān)系，曲線4代表POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化關(guān)系。A項(xiàng)，當(dāng)pH＝7.2時(shí)，c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＝c(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))，Ka2＝eq\f(c(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))·c(H＋),c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))))＝c(H＋)＝10－7.2，HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的水解平衡常數(shù)Kh(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝eq\f(c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))·c(OH－),c(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))))＝c(OH－)＝10－6.8，正確；B項(xiàng)，由題圖可知，pH在4～5之間，H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)接近1.0，正確；C項(xiàng)，當(dāng)pH＝2.1時(shí)，c(H3PO4)＝c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))，Ka1＝eq\f(c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))·c(H＋),c(H3PO4))＝c(H＋)＝10－2.1，該反應(yīng)的K＝eq\f(c(H3PO4)·c(OH－),c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))))＝eq\f(c(H3PO4)·c(H＋)·c(OH－),c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))·c(H＋))＝eq\f(Kw,Ka1)＝eq\f(10－14,10－2.1)＝10－11.9，正確；D項(xiàng)，Na2HPO4溶液中，根據(jù)質(zhì)子守恒知，c(H＋)＋c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＋2c(H3PO4)＝c(OH－)＋c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))，錯(cuò)誤。]1．(2021·山東名校聯(lián)考)室溫下，向某二元弱酸(H2A)中滴加氫氧化鈉溶液，含A微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溶液pH的關(guān)系如圖所示，A．Ka2(H2A)的數(shù)量級(jí)為10B．溶液呈中性時(shí)：c(HA－)>c(A2－)>c(H2AC．NaHA溶液顯堿性D．a(chǎn)點(diǎn)溶液中有：c(H＋)＝2c(H2A)＋c(OH－)＋c(HA－)－c(NaC[A項(xiàng)，根據(jù)圖像可知，Ka2(H2A)＝10－7.3，數(shù)量級(jí)為10－8，正確；B項(xiàng)，根據(jù)圖像可知pH＝7時(shí)，離子濃度關(guān)系：c(HA－)>c(A2－)>c(H2A)，正確；C項(xiàng)，Ka2(H2A)＝10－7.3，Ka1(H2A)＝10－2.5，Kh2＝Kw/Ka1＝10－11.5，則HA－的電離程度大于水解程度，NaHA溶液顯酸性，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，a點(diǎn)溶液中，c(A2－)＝c(H2A)，根據(jù)電荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝2c(A2－)＋c(OH－)＋c(HA－)，用c(H2A)替換c(A2－)，并將c(Na＋)移到右邊，得c(H＋)＝2c(H2A)＋c(OH－)＋c2．已知25℃時(shí)，向0.100mol·L－1的H3PO4溶液中滴加NaOH溶液，各含磷微粒的分布系數(shù)δ隨pH變化的關(guān)系如圖所示[如δ(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝eq\f(c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))),c(H3PO4)＋c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＋c(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＋c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))))]。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．曲線1代表δ(H3PO4)，曲線3代表δ(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))B．25℃，pH＝3時(shí)溶液中c(H3PO4)∶c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＝1∶10C.當(dāng)溶液的pH由11增大到14時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)為HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋OH－=POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋H2OD．若選擇酚酞作指示劑，終點(diǎn)時(shí)溶質(zhì)主要為Na3PO4D[H3PO4為三元中強(qiáng)酸，發(fā)生三步電離：①H3PO4H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋H＋，②H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋H＋，③HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋H＋，所以曲線1、2、3、4代表的微粒分別為H3PO4、H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))；兩條曲線交點(diǎn)處的H＋濃度值對(duì)應(yīng)相應(yīng)三級(jí)電離平衡常數(shù)，即Ka1＝10－2、Ka2＝10－7.1、Ka3＝10－12.2。曲線1代表δ(H3PO4)，曲線3代表δ(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))，A項(xiàng)正確；結(jié)合第一步的電離平衡常數(shù)，c(H3PO4)∶c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＝c(H＋)∶Ka1＝10－3∶10－2＝1∶10，B項(xiàng)正確；當(dāng)溶液的pH由11增大到14時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)為HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋OH－=POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋H2O，C項(xiàng)正確；酚酞的pH變色范圍為8.2～10，滴定終點(diǎn)時(shí)溶質(zhì)主要為Na2HPO4，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]eq\a\vs4\al(坐標(biāo)為對(duì)數(shù)或負(fù)對(duì)數(shù)的圖像)1．常見(jiàn)定量關(guān)系對(duì)于二元弱酸H2A，Ka1＝eq\f(c(H＋)·c(HA－),c(H2A))，Ka2＝eq\f(c(H＋)·c(A2－),c(HA－))，pKa1＝pH－lgeq\f(c(HA－),c(H2A))，pKa2＝pH－lgeq\f(c(A2－),c(HA－))。(1)當(dāng)c(HA－)＝c(H2A)時(shí)，pKa1＝pH，Ka1＝c(H＋(2)當(dāng)c(A2－)＝c(HA－)時(shí)，pKa2＝pH，Ka2＝c(H＋)。2．常見(jiàn)圖像示例分析(1)常溫下，二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液，所得混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示：?eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(L1代表lg\f(c(HY－),c(H2Y))與pH變化的關(guān)系,H2Y的Ka1＝10－1.3，Ka2＝10－4.3,e點(diǎn)：c(H2Y)＝c(Y2－)))(2)常溫下將KOH溶液滴入二元弱酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系圖：?eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(二元弱酸(H2X)一級(jí)電離程度遠(yuǎn)大于二級(jí)電,離程度,lg\f(c(X2－),c(HX－))越大，表示電離程度越大，因而N,代表一級(jí)電離的曲線，M代表二級(jí)電離曲,線可以根據(jù)m點(diǎn)，n點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算pKa1和pKa2))【典例】25℃時(shí)，向某二元弱酸H2X的溶液中滴加NaOH溶液，混合溶液中l(wèi)geq\f(c(X2－),c(HX－))或lgeq\f(c(HX－),c(H2X))與pH的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是()A.Ka2(H2X)的數(shù)量級(jí)為10－9B．m曲線表示lgeq\f(c(HX－),c(H2X))與pH的變化關(guān)系C．25℃時(shí)，NaHX溶液中c(X2－)>c(H2XD．pH＝8時(shí)，eq\f(c(X2－),c(H2X))＝10－0.7[思路點(diǎn)撥](1)Ka1＝eq\f(c(HX－)·c(H＋),c(H2X))?pH＋lgKa1＝lgeq\f(c(HX－),c(H2X))，同理：pH＋lgKa2＝lgeq\f(c(X2－),c(HX－))。(2)當(dāng)pH＝7.4時(shí)，lgeq\f(c(HX－),c(H2X))＝1，可求lgKa1＝－6.4，當(dāng)pH＝9.3時(shí)，lgeq\f(c(X2－),c(HX))＝－1，可求lgKa2＝－10.3。(3)Ka1·Ka2＝eq\f(c(X2－)·c2(H＋),c(H2X))，pH＝8可求eq\f(c(X2－),c(H2X))＝eq\f(Ka1·Ka2,c2(H＋))＝10－0.7。D[B項(xiàng)，在相同條件下，Ka1>Ka2，然后結(jié)合圖像知，曲線m表示lgeq\f(c(X2－),c(HX－))與pH的關(guān)系，曲線n表示lgeq\f(c(HX－),c(H2X))與pH的關(guān)系，錯(cuò)誤；A項(xiàng)，根據(jù)m曲線上的點(diǎn)(9.3，－1)可以計(jì)算出H2X的Ka2＝10－1－9.3＝10－10.3，根據(jù)n曲線上的點(diǎn)(7.4，1)可以計(jì)算出Ka1＝101－7.4＝10－6.4，H2X的Ka2＝10－10.3＝100.7－11＝100.7×10－11，故Ka2(H2X)的數(shù)量級(jí)為10－11，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由H2X的Ka1＝10－6.4、Ka2＝10－10.3可知，25℃時(shí)，HX－的電離常數(shù)為10－10.3，HX－的水解平衡常數(shù)Kh＝eq\f(Kw,Ka1)＝10－7.6，Ka2<Kh，故HX－的水解程度大于電離程度，NaHX溶液中c(H2X)>c(X2－)，錯(cuò)誤。]1.(2021·山東中學(xué)聯(lián)盟聯(lián)考)常溫下，用NaOH溶液滴定某二元弱酸H2A溶液，溶液中－lgeq\f(c(H＋),c(H2A))和－lgc(HA－)或－lgeq\f(c(H＋),c(HA－))和－lgc(A2－)關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A．水的電離程度：M點(diǎn)<N點(diǎn)B．滴定過(guò)程中，當(dāng)pH＝5時(shí)，c(Na＋)－3c(HA－C．若c(HA－)>c(A2－)>c(H2A)，D．NaHA溶液中：c(H＋)＋c(A2－)＝c(H2A)＋c(OH－D[H2A的電離平衡常數(shù)Ka1＝eq\f(c(H＋)·c(HA－),c(H2A))，Ka2＝eq\f(c(H＋)·c(A2－),c(HA－))，兩邊分別取負(fù)對(duì)數(shù)，可得－lgKa1＝－lgeq\f(c(H＋),c(H2A))－lgc(HA－)，－lgKa2＝－lgeq\f(c(H＋),c(HA－))－lgc(A2－)，因此存在關(guān)系－lgKa＝x＋y，其中x、y分別表示橫、縱坐標(biāo)的數(shù)值，即Ka＝10－(x＋y)，又Ka1>Ka2，故圖中M點(diǎn)所在曲線代表－lgeq\f(c(H＋),c(H2A))與－lgc(HA－)的關(guān)系，N點(diǎn)所在曲線代表－lgeq\f(c(H＋),c(HA－))與－lgc(A2－)的關(guān)系，因此Ka1＝10－2，Ka2＝10－5。NaHA溶液中，根據(jù)電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)＋c(OH－)和物料守恒：c(Na＋)＝c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)，消去c(Na＋)，可得c(H＋)＋c(H2A)＝c(A2－)＋c(OH－)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2.(2021·山東名校聯(lián)考)已知：p＝p[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]＝－lg[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]。室溫下，向0.10mol·L－1的CH3COOH溶液中滴加0.10mol·L－1的NaOH溶液，p隨溶液pH的變化關(guān)系如圖。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)溶液中：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.10mol·L－1B．b點(diǎn)坐標(biāo)為(4.25，0)C．c點(diǎn)溶液中：c(Na＋)>10c(CH3COOHD．溶液中水的電離程度：a<b<cD[CH3COOH的電離平衡常數(shù)表達(dá)式為Ka＝c(CH3COO－)·c(H＋)/c(CH3COOH)，則lgKa＝lg[c(CH3COO－)/c(CH3COOH)]＋lgc(H＋)＝－pH－lg[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]，即pH＝－lgKa－lg[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]＝p－lgKa，將點(diǎn)(5.75，1)代入可得lgKa＝－4.75，即Ka＝10－4.75。0.10mol·L－1的CH3COOH溶液中c(H＋)≈c(CH3COO－)，則有Ka＝[c(H＋)·c(CH3COO－)]/[0.10－c(H＋)]≈[c(H＋)·c(H＋)]/0.10＝10－4.75，解得c(H＋)≈10－2.9mol·L－1，所以0.10mol·L－1的CH3COOH溶液pH約為2.9，當(dāng)pH＝3.75時(shí)說(shuō)明已經(jīng)滴入了部分NaOH溶液，溶液的體積發(fā)生變化，所以c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.10mol·L－1不再成立，A錯(cuò)誤；b點(diǎn)溶液中p＝0，代入pH＝p－lgKa，可得此時(shí)pH＝0－(－4.75)＝4.75，所以b點(diǎn)坐標(biāo)為(4.75，0)，B錯(cuò)誤；c點(diǎn)溶液中存在電荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，此時(shí)p[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]＝1，則c(CH3COO－)＝10c(CH3COOH)，代入電荷守恒式可得：c(H＋)＋c(Na＋)＝10c(CH3COOH)＋c(OH－)，由于溶液呈酸性，c(H＋)>c(OH－)，則c(Na＋)<10c(CH3COOH)，C錯(cuò)誤；隨著NaOH溶液的滴入，溶液pH增大，溶液中CH3COONa逐漸增多，當(dāng)溶質(zhì)全部為CH3COONa時(shí)水的電離程度達(dá)到最大，此時(shí)溶液呈堿性，也就是說(shuō)在完全反應(yīng)之前隨著NaOH滴入，水的電離程度逐漸增大，即水的電離程度：c>b>a1．(2020·全國(guó)Ⅰ卷，T13)以酚酞為指示劑，用0.1000mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00mL未知濃度的二元酸H2A溶液。溶液中，pH、分布系數(shù)δ隨滴加NaOH溶液體積VNaOH[比如A2－的分布系數(shù)：δ(A2－)＝eq\f(c(A2－),c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－))]下列敘述正確的是()A．曲線①代表δ(H2A)，曲線②代表δ(HA－B．H2A溶液的濃度為0.2000mol·LC．HA－的電離常數(shù)Ka＝1.0×10－2D．滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液中c(Na＋)<2c(A2－)＋c(HA－C[由題圖可知加入40mLNaOH溶液時(shí)達(dá)到滴定終點(diǎn)，又H2A為二元酸，則H2A溶液的濃度為0.1000mol·L－1，由題圖可知，沒(méi)有加入NaOH溶液時(shí)，H2A溶液的pH約為1.0，分析可知H2A第一步完全電離，曲線①代表δ(HA－)，曲線②代表δ(A2－)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖可知δ(HA－)＝δ(A2－)時(shí)溶液pH＝2.0，即c(HA－)＝c(A2－)時(shí)溶液pH＝2.0，則Ka(HA－)＝eq\f(c(H＋)·c(A2－),c(HA－))＝1.0×10－2，C項(xiàng)正確；滴定終點(diǎn)時(shí)溶液中存在的離子有Na＋、H＋、A2－、HA－、OH－，根據(jù)電荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，此時(shí)c(H＋)<c(OH－)，則c(Na＋)＞2c(A2－)＋c(HA－2．常溫下將NaOH溶液滴加己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．Ka2(H2X)的數(shù)量級(jí)為10－6B．曲線N表示pH與lgeq\f(c(HX－),c(H2X))的變化關(guān)系C.NaHX溶液中c(H＋)>c(OH－)D．當(dāng)混合溶液呈中性時(shí)，c(Na＋)>c(HX－)>c(X2－)>c(OH－)＝c(H＋)D[因己二酸的Ka1>Ka2，根據(jù)電離常數(shù)表達(dá)式可知pH相同時(shí)lgeq\f(c(X2－),c(HX－))<lgeq\f(c(HX－),c(H2X))，故M曲線表示pH與lgeq\f(c(X2－),c(HX－))關(guān)系，N曲線表示pH與lgeq\f(c(HX－),c(H2X))關(guān)系。根據(jù)電離常數(shù)表達(dá)式利用取對(duì)數(shù)可得：pH＋lgKa1＝lgeq\f(c(HX－),c(H2X))，pH＋lgKa2＝lgeq\f(c(X2－),c(HX－))。進(jìn)而求出Ka1≈10－4.4，Ka2≈10－5.4＝100.6×10－6。eq\f(c(X2－),c(HX－))＝1(pH<7)可知pH＝7(中性時(shí))c(X2－)>c(HX－)。]3.(2021·山東名校聯(lián)考)常溫下，向10mL0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中緩慢滴加10mL0.2mol·L－1的HNO3溶液，溶液中各離子(H＋、OH－省略)的物質(zhì)的量(n)隨著加入的HNO3物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示[已知常溫下Kh1(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝1.8×10－4、Kh2(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝2.4×10－8]。下列說(shuō)法不正確的是()A．①代表Na＋、④代表NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))B．B點(diǎn)溶液中：c(OH－)＋2c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝c(H＋)＋2c(H2CO3)C．A點(diǎn)溶液中：n(H＋)＋0.002mol＝3n(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＋n(OH－)＋n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))D．A點(diǎn)溶液中：c(OH－)≈1.8×10－4mol·L－1B[滴加HNO3溶液的過(guò)程中，n(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))一直減小、n(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))先增大后減小，n(Na＋)保持不變，n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))逐漸增大，故①～④分別表示Na＋、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))