2022-2023學年蘇教版選擇性必修1 專題3 第三單元 微專題13 酸堿中和反應過程中的圖像分析 學案

微專題13酸堿中和反應過程中的圖像分析一般分析方法如下：(1)識圖像①觀察縱、橫坐標表示何種變量，是pH、濃度還是含量。②觀察圖像，分析曲線(點、線段)的變化規(guī)律。(2)想原理涉及電解質(zhì)的強弱，影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素，鹽類水解的影響因素及溶液中存在的“三大守恒”。(3)找聯(lián)系將圖像與弱電解質(zhì)的電離及鹽類水解相關(guān)知識聯(lián)系起來，分析題目中涉及的問題，利用平衡移動原理分析。1．pH—酸(或堿)的量變化曲線解決酸堿中和滴定曲線類問題的關(guān)鍵是巧抓“5點”，即曲線的起點、恰好反應點、中性點、反應一半點和過量點，先判斷出各點的溶質(zhì)及溶液的酸堿性。以室溫時用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L－1HA溶液為例(如圖)，總結(jié)如何抓住滴定曲線的5個關(guān)鍵點。關(guān)鍵點粒子濃度關(guān)系點①——起點起點為HA的單一溶液，0.1mol·L－1HA溶液的pH>1，說明HA是弱酸，c(HA)>c(H＋)>c(A－)>c(OH－)點②——反應一半點兩者反應得到等物質(zhì)的量的NaA和HA，由圖知溶液的pH<7，可知HA的電離程度大于A－的水解程度，c(A－)>c(Na＋)>c(HA)>c(H＋)>c(OH－)點③——中性點由圖所示，該點溶液的pH＝7，溶液呈中性，酸沒有被完全中和，c(Na＋)＝c(A－)>c(HA)>c(H＋)＝c(OH－)點④——恰好完全反應點此時二者恰好完全反應生成NaA，NaA為強堿弱酸鹽，溶液顯堿性，c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(HA)>c(H＋)點④之后——過量點NaOH溶液過量，得到NaA與NaOH的混合溶液，溶液顯堿性，c(Na＋)>c(OH－)>c(A－)>c(H＋)例1室溫時，將0.10mol·L－1NaOH溶液滴入20.00mL未知濃度的某一元酸HA溶液中，溶液pH隨加入NaOH溶液體積的變化曲線如圖所示(忽略溶液混合時體積的變化)。當V(NaOH)＝20.00mL(圖中c點)，二者恰好完全反應。則下列有關(guān)說法不正確的是()A．HA為弱酸，其物質(zhì)的量濃度為0.10mol·L－1B．a(chǎn)點時：c(A－)－c(HA)＝2c(H＋)－2c(OH－)C．c(HA)＋c(A－)＋c(Na＋)的值：b點近似等于c點D．d點時：2c(HA)＋2c(A－)＝3c(Na＋)答案D解析A項，當V(NaOH)＝20.00mL(圖中c點)，二者恰好完全反應，所以HA的濃度是0.10mol·L－1，起始時HA的pH＝3，這說明HA為弱酸，正確；B項，a點時HA被中和一半，溶液中的溶質(zhì)是等濃度的HA、NaA，根據(jù)電荷守恒和物料守恒可知溶液中c(A－)－c(HA)＝2c(H＋)－2c(OH－)，正確；C項，b點溶液顯中性，c(A－)＝c(Na＋)，則b點溶液中c(HA)＋c(A－)＋c(Na＋)＝c(HA)＋2c(A－)，c點二者恰好反應，根據(jù)物料守恒可知c＇(HA)＋c＇(A－)＝c＇(Na＋)，因此溶液中c＇(HA)＋c＇(A－)＋c＇(Na＋)的值為2c＇(HA)＋2c＇(A－)，由于溶液中A－濃度均遠大于HA濃度，故c(HA)＋c(A－)＋c(Na＋)的值b點近似等于c點，正確；D項，d點時溶質(zhì)是NaOH和NaA，二者物質(zhì)的量之比為1∶2，根據(jù)物料守恒可知：3c(HA)＋3c(A－)＝2c(Na＋)，錯誤。2．縱、橫坐標均為對數(shù)的圖像(1)pOH—pH曲線pOH＝－lgc(OH－)①表示一元酸與一元堿中和過程中H＋與OH－濃度的關(guān)系。②Q點代表溶液顯中性。③M點溶液顯酸性，N點溶液顯堿性，兩點水的電離程度相同。(2)對數(shù)圖例2(2017·全國卷Ⅰ，13)常溫下將NaOH溶液滴加到己二酸(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。下列敘述錯誤的是()A．Ka2(H2X)的數(shù)量級為10－6B．曲線N表示pH與lg

eq\f(cHX－,cH2X)的變化關(guān)系C．NaHX溶液中c(H＋)>c(OH－)D．當混合溶液呈中性時：c(Na＋)>c(HX－)>c(X2－)>c(OH－)＝c(H＋)答案D解析橫坐標取0時，曲線M對應的pH約為5.4，曲線N對應的pH約為4.4，因為是NaOH溶液滴定H2X溶液，所以在酸性較強的溶液中會存在c(HX－)＝c(H2X)，所以曲線N表示pH與lg

eq\f(cHX－,cH2X)的變化關(guān)系，B項正確；eq\f(cX2－,cHX－)＝1時，即lg

eq\f(cX2－,cHX－)＝0時，pH≈5.4，c(H＋)＝1×10－5.4mol·L－1，Ka2＝eq\f(cH＋·cX2－,cHX－)≈1×10－5.4，A正確；NaHX溶液中，c(HX－)>c(X2－)，即eq\f(cX2－,cHX－)<1，lg

eq\f(cX2－,cHX－)<0，此時溶液呈酸性，C正確；D項，當溶液呈中性時，由曲線M可知lg

eq\f(cX2－,cHX－)>0，eq\f(cX2－,cHX－)>1，即c(X2－)>c(HX－)，錯誤。3．分布系數(shù)—pH圖像分布系數(shù)：組分的平衡濃度占總濃度的分數(shù)Ka1＝eq\f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)A點：c(HC2Oeq\o\al(－,4))＝c(H2C2O4)，故Ka1＝10－1.2。Ka2＝eq\f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))B點：c(C2Oeq\o\al(2－,4))＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))，故Ka2＝10－4.2。例3(2017·全國卷Ⅱ，12)改變0.1mol·L－1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中的H2A、HA－、A2－的物質(zhì)的量分數(shù)δ(X)隨pH的變化如圖所示eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(已知δX＝\f(cX,cH2A＋cHA－＋cA2－)))。下列敘述錯誤的是()A．pH＝1.2時，c(H2A)＝c(HA－)B．lg[K2(H2A)]＝－4.2C．pH＝2.7時，c(HA－)>c(H2A)＝c(A2－)D．pH＝4.2時，c(HA－)＝c(A2－)＝c(H＋)答案D解析A項，根據(jù)圖像，pH＝1.2時，H2A和HA－相交，則有c(H2A)＝c(HA－)，正確；B項，根據(jù)pH＝4.2時，K2(H2A)＝eq\f(cH＋·cA2－,cHA－)＝10－4.2，正確；C項，根據(jù)圖像，pH＝2.7時，H2A和A2－相交，則有c(H2A)＝c(A2－)，正確；D項，根據(jù)pH＝4.2時，c(HA－)＝c(A2－)，由電荷守恒：c(H＋)＝c(OH－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，故c(H＋)>c(HA－)＝c(A2－)，錯誤。1．25℃時，用0.25mol·L－1的NaOH溶液，分別滴定同濃度的三種稀酸溶液，滴定的曲線如圖所示，下列判斷不正確的是()A．同濃度的稀酸中：c(A－)>c(B－)>c(D－)B．滴定至P點時，溶液中：c(B－)>c(HB)C．pH＝7時，三種溶液中：c(A－)>c(B－)>c(D－)D．當中和百分數(shù)達100%時，將三種溶液混合后：c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＝c(OH－)－2c(H＋)答案D解析A項，根據(jù)圖像可知三種酸(HA、HB和HD)溶液的起始pH，HA最小，酸性最強，HD的pH最大，酸性最弱，酸性越強，酸根離子的濃度越大，正確；B項，滴定至P點時溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的HB和NaB，溶液顯酸性，電離大于水解，因此c(B－)>c(HB)，正確；正確；D項，混合溶液的質(zhì)子守恒關(guān)系式：c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＝c(OH－)－c(H＋)，錯誤。2．(2020·石家莊等六市聯(lián)考)某溫度下，向一定體積0.1mol·L－1的氨水中逐滴加入等濃度的鹽酸，溶液中pOH[pOH＝－lgc(OH－)]與pH的變化關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是()A．M點和N點溶液中H2O的電離程度相同B．Q點溶液中，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)C．M點溶液的導電性小于Q點溶液的導電性D．N點溶液加水稀釋，eq\f(cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)變小答案B解析由于M點堿過量，N點酸過量，M點溶液中氫氧根離子濃度與N點溶液中氫離子濃度相同，對水的電離抑制能力相同，故兩點水的電離程度相同，A正確；Q點時pH＝pOH，說明溶液呈中性，根據(jù)電荷守恒：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，則c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(Cl－)，B錯誤；M點溶液中主要溶質(zhì)為一水合氨，為弱電解質(zhì)，在溶液中部分電離，溶液中離子濃度較小，Q點溶液中溶質(zhì)主要為氯化銨，為強電解質(zhì)，溶液中離子濃度較大，故M點溶液的導電能力小于Q點，C正確；N點溶液加水稀釋，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)·cOH－,cNH3·H2O)，溫度不變，Kb不變，加水稀釋氫離子濃度減小，c(OH－)增大，所以eq\f(cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)變小，故D正確。3．(八省聯(lián)考·重慶，13)草酸H2C2O4是二元弱酸。向100mL0.40mol·L－1H2C2O4溶液中加入1.0mol·L－1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，加水控制溶液體積為200mL。測得溶液中微粒的δ(x)隨pH變化曲線如圖所示，δ(x)＝eq\f(cx,cH2C2O4＋cHC2O\o\al(－,4)＋cC2O\o\al(2－,4))，x代表微粒H2C2O4、HC2Oeq\o\al(－,4)或C2Oeq\o\al(2－,4)。下列敘述正確的是()A．曲線Ⅰ是HC2Oeq\o\al(－,4)的變化曲線B．草酸H2C2O4的電離常數(shù)K1＝1.0×10－1.22C．在b點，c(C2Oeq\o\al(2－,4))＋2c(OH－)＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))＋c(H＋)D．在c點，c(HC2Oeq\o\al(－,4))＝0.06mol·L－1答案B解析A項，開始時為H2C2O4，隨NaOH的加入，H2C2O4→HC2Oeq\o\al(－,4)→C2Oeq\o\al(2－,4)，曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為H2C2O4、HC2Oeq\o\al(－,4)、C2Oeq\o\al(2－,4)的變化曲線，錯誤；B項，a點時c(H2C2O4)＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))，此時pH＝1.22，K1＝eq\f(cH＋·cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)＝1×10－1.22，正確；C項，b點，c(HC2Oeq\o\al(－,4))＝c(C2Oeq\o\al(2－,4))，pH約為4，即c(H＋)＝1×10－4mol·L－1，c(OH－)＝1×10－10mol·L－1，錯誤；D項，δ(HC2Oeq\o\al(－,4))(注意溶液的體積為200mL)，錯誤。4．已知peq\f(cHX,cX－)＝－lg

eq\f(cHX,cX－)。室溫下，向0.10mol·L－1HX溶液中滴加0.10mol·L－1NaOH溶液，溶液pH隨peq\f(cHX,cX－)變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．溶液中水的電離程度：a＞b＞cB．c點溶液中：c(Na＋)＝10c(HX)C．室溫下NaX的水解平衡常數(shù)為10－4.75D．圖中b點坐標為(0,4.75)答案D解析A項，a、b、c三點處溶液中的溶質(zhì)為HX、NaX，三點對應的溶液均為酸性溶液，溶液的pH＜7，可知溶液中HX的電離程度大于X－的水解程度，HX的電離會抑制水的電離，pH越小，HX的電離程度越大，對水的電離的抑制作用就越強，因此溶液中水的電離程度：a＜b＜c，錯誤；B項，c點溶液中存在電荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(X－)＋c(OH－)，此時peq\f(cHX,cX－)＝－lg

eq\f(cHX,cX－)＝1，則eq\f(cHX,cX－)＝eq\f(1,10)，即c(X－)＝10c(HX)，將其代入電荷守恒的表達式可知c(H＋)＋c(Na＋)＝10c(HX)＋c(OH－)，由于溶液呈酸性，c(H＋)＞c(OH－)，所以c(Na＋)＜10c(HX)，錯誤；D項，a、b、c三點在同一直線上，由a、c兩點的坐標可知，該直線的方程為y＝x＋4.75，當x＝0時，y＝4.75，因此圖中b點的坐標為(0,4.75)，正確；C項，由D項分析知，室溫下NaX的水解平衡常數(shù)Kh＝eq\f(cHX·cOH－,cX－)＝eq\f(cH＋·cOH－,Ka)＝eq\f(Kw,Ka)＝eq\f(10－14,10－4.75)＝10－9.25，錯誤。5．常溫條件下，向20mL0.01mol·L－1CH3COOH溶液中逐滴加入0.01mol·L－1的NaOH溶液，溶液中水電離的c(H＋)隨加入NaOH溶液的體積變化如圖所示，下列說法正確的是()A．b、d兩點溶液的pH相同B．從a到c，對醋酸的電離既有促進作用也有抑制作用C．e點所示溶液中，c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)＝0.01mol·L－1D．從a→c的過程中，存在pH＝7的點答案D解析b點醋酸過量，其電離使溶液顯酸性，pH<7，d點NaOH過量，pH>7，故A錯誤；醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，加NaOH溶液消耗氫離子，醋酸的電離平衡正向移動，所以從a到c，醋酸的電離始終受到促進，故B錯誤；e點所示溶液中，加入的NaOH的物質(zhì)的量是醋酸的物質(zhì)的量的2倍，反應后溶液中醋酸鈉和NaOH物質(zhì)的量相等，根據(jù)物料守恒得c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)＝0.01mol·L－1×eq\f(2,3)，故C錯誤；c點，醋酸與氫氧化鈉恰好完全反應生成醋酸鈉，溶液顯堿性，氫氧化鈉溶液體積小于20mL時的某一個值恰好使溶液顯中性，所以從a→c的過程中，存在著pH＝7的點，故D正確。6．(2020·安徽皖南八校聯(lián)考)298K時，某種甲酸(HCOOH)和甲酸鈉的混合溶液中HCOOH、HCOO－的濃度存在關(guān)系式c(HCOO－)＋c(HCOOH)＝0.100mol·L－1，含碳元素的粒子的濃度與pH的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．298K時，HCOOH的電離常數(shù)Ka＝1.0×10－10.25B．0.100mol·L－1HCOONa溶液中有c(HCOO－)＋c(HCOOH)＋c(OH－)<c(H＋)＋0.100mol·L－1C．298K時，加蒸餾水稀釋P點溶液，溶液中n(H＋)·n(OH－)增大D．0.100mol·L－1HCOONa溶液和0.1mol·L－1HCOOH溶液等體積混合后，溶液的pH＝3.75(混合后溶液體積變化忽略不計)答案C解析298K時，HCOOH的電離常數(shù)Ka＝eq\f(cH＋·cHCOO－,cHCOOH)＝eq\f(1.0×10－3.75×0.050,0.050)＝1.0×10－3.75，A錯誤；HCOONa溶液呈堿性，c(OH－)>c(H＋)，0.1mol·L－1HCOONa溶液中有c(HCOOH)＋c(HCOO－)＝0.100mol·L