2023版高三一轮总复习化学（苏教版）第4部分 专题8 题型课8水溶液中陌生图像分析

水溶液中陌生图像分析eq\a\vs4\al(分布曲线图像)分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。利用图像中交点对应的pH可求pKa。一元弱酸(以CH3COOH为例)二元弱酸(以草酸H2C2O4注：pKa为电离常数的负对数δ0为CH3COOH分布系数，δ1为CH3COO－分布系数δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2Oeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))分布系数、δ2为C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))分布系数【典例】常温下，向0.1mol·L－1H3PO4溶液中加入NaOH的过程中各种微粒的物质的量分数(δ)随pH的变化关系如图所示(H3PO4的三级电离常数依次为Ka1、Ka2、Ka3)。下列叙述错误的是()A．Ka2＝10－7.2，HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的水解平衡常数为10－6.8B．为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在4～5C．反应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)[思路点拨]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))，由题图可知pKa1＝2.1，pKa2＝7.2，pKa3＝12.3，再根据Ka·Kh＝Kw，可知pKh1＝1.7，pKh2＝6.8，pKh3＝11.9。D[分析题图可知，曲线1代表H3PO4的物质的量分数随pH的变化关系，曲线2代表H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的物质的量分数随pH的变化关系，曲线3代表HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的物质的量分数随pH的变化关系，曲线4代表POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的物质的量分数随pH的变化关系。A项，当pH＝7.2时，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))的水解平衡常数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，正确；B项，由题图可知，pH在4～5之间，H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的物质的量分数接近1.0，正确；C项，当pH＝2.1时，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，该反应的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，正确；D项，Na2HPO4溶液中，根据质子守恒知，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)))，错误。]1．(2021·山东名校联考)室温下，向某二元弱酸(H2A)中滴加氢氧化钠溶液，含A微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示，A．Ka2(H2A)的数量级为10B．溶液呈中性时：c(HA－)>c(A2－)>c(H2AC．NaHA溶液显碱性D．a点溶液中有：c(H＋)＝2c(H2A)＋c(OH－)＋c(HA－)－c(NaC[A项，根据图像可知，Ka2(H2A)＝10－7.3，数量级为10－8，正确；B项，根据图像可知pH＝7时，离子浓度关系：c(HA－)>c(A2－)>c(H2A)，正确；C项，Ka2(H2A)＝10－7.3，Ka1(H2A)＝10－2.5，Kh2＝Kw/Ka1＝10－11.5，则HA－的电离程度大于水解程度，NaHA溶液显酸性，错误；D项，a点溶液中，c(A2－)＝c(H2A)，根据电荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝2c(A2－)＋c(OH－)＋c(HA－)，用c(H2A)替换c(A2－)，并将c(Na＋)移到右边，得c(H＋)＝2c(H2A)＋c(OH－)＋c2．已知25℃时，向0.100mol·L－1的H3PO4溶液中滴加NaOH溶液，各含磷微粒的分布系数δ随pH变化的关系如图所示[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))))]。下列叙述错误的是()A．曲线1代表δ(H3PO4)，曲线3代表δ(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))B．25℃，pH＝3时溶液中c(H3PO4)∶c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＝1∶10C.当溶液的pH由11增大到14时，发生的主要反应为HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋OH－=POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋H2OD．若选择酚酞作指示剂，终点时溶质主要为Na3PO4D[H3PO4为三元中强酸，发生三步电离：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＋，所以曲线1、2、3、4代表的微粒分别为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))；两条曲线交点处的H＋浓度值对应相应三级电离平衡常数，即Ka1＝10－2、Ka2＝10－7.1、Ka3＝10－12.2。曲线1代表δ(H3PO4)，曲线3代表δ(HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))，A项正确；结合第一步的电离平衡常数，c(H3PO4)∶c(H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)))＝c(H＋)∶Ka1＝10－3∶10－2＝1∶10，B项正确；当溶液的pH由11增大到14时，发生的主要反应为HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋OH－=POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋H2O，C项正确；酚酞的pH变色范围为8.2～10，滴定终点时溶质主要为Na2HPO4，D项错误。]eq\a\vs4\al(坐标为对数或负对数的图像)1．常见定量关系对于二元弱酸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)当c(HA－)＝c(H2A)时，pKa1＝pH，Ka1＝c(H＋(2)当c(A2－)＝c(HA－)时，pKa2＝pH，Ka2＝c(H＋)。2．常见图像示例分析(1)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：⇒eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(L1代表lg\f(c(HY－),c(H2Y))与pH变化的关系,H2Y的Ka1＝10－1.3，Ka2＝10－4.3,e点：c(H2Y)＝c(Y2－)))(2)常温下将KOH溶液滴入二元弱酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系图：⇒eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(二元弱酸(H2X)一级电离程度远大于二级电,离程度,lg\f(c(X2－),c(HX－))越大，表示电离程度越大，因而N,代表一级电离的曲线，M代表二级电离曲,线可以根据m点，n点的坐标计算pKa1和pKa2))【典例】25℃时，向某二元弱酸H2X的溶液中滴加NaOH溶液，混合溶液中lgeq\f(c(X2－),c(HX－))或lgeq\f(c(HX－),c(H2X))与pH的关系如图所示。下列叙述正确的是()A.Ka2(H2X)的数量级为10－9B．m曲线表示lgeq\f(c(HX－),c(H2X))与pH的变化关系C．25℃时，NaHX溶液中c(X2－)>c(H2XD．pH＝8时，eq\f(c(X2－),c(H2X))＝10－0.7[思路点拨](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)当pH＝7.4时，lgeq\f(c(HX－),c(H2X))＝1，可求lgKa1＝－6.4，当pH＝9.3时，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项，在相同条件下，Ka1>Ka2，然后结合图像知，曲线m表示lgeq\f(c(X2－),c(HX－))与pH的关系，曲线n表示lgeq\f(c(HX－),c(H2X))与pH的关系，错误；A项，根据m曲线上的点(9.3，－1)可以计算出H2X的Ka2＝10－1－9.3＝10－10.3，根据n曲线上的点(7.4，1)可以计算出Ka1＝101－7.4＝10－6.4，H2X的Ka2＝10－10.3＝100.7－11＝100.7×10－11，故Ka2(H2X)的数量级为10－11，错误；C项，由H2X的Ka1＝10－6.4、Ka2＝10－10.3可知，25℃时，HX－的电离常数为10－10.3，HX－的水解平衡常数Kh＝eq\f(Kw,Ka1)＝10－7.6，Ka2<Kh，故HX－的水解程度大于电离程度，NaHX溶液中c(H2X)>c(X2－)，错误。]1.(2021·山东中学联盟联考)常温下，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－)关系如图所示，下列说法不正确的是()A．水的电离程度：M点<N点B．滴定过程中，当pH＝5时，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的电离平衡常数Ka1＝eq\f(c(H＋)·c(HA－),c(H2A))，Ka2＝eq\f(c(H＋)·c(A2－),c(HA－))，两边分别取负对数，可得－lgKa1＝－lgeq\f(c(H＋),c(H2A))－lgc(HA－)，－lgKa2＝－lgeq\f(c(H＋),c(HA－))－lgc(A2－)，因此存在关系－lgKa＝x＋y，其中x、y分别表示横、纵坐标的数值，即Ka＝10－(x＋y)，又Ka1>Ka2，故图中M点所在曲线代表－lgeq\f(c(H＋),c(H2A))与－lgc(HA－)的关系，N点所在曲线代表－lgeq\f(c(H＋),c(HA－))与－lgc(A2－)的关系，因此Ka1＝10－2，Ka2＝10－5。NaHA溶液中，根据电荷守恒：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项错误。]2.(2021·山东名校联考)已知：p＝p[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]＝－lg[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]。室温下，向0.10mol·L－1的CH3COOH溶液中滴加0.10mol·L－1的NaOH溶液，p随溶液pH的变化关系如图。下列说法正确的是()A．a点溶液中：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.10mol·L－1B．b点坐标为(4.25，0)C．c点溶液中：c(Na＋)>10c(CH3COOHD．溶液中水的电离程度：a<b<cD[CH3COOH的电离平衡常数表达式为Ka＝c(CH3COO－)·c(H＋)/c(CH3COOH)，则lgKa＝lg[c(CH3COO－)/c(CH3COOH)]＋lgc(H＋)＝－pH－lg[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]，即pH＝－lgKa－lg[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]＝p－lgKa，将点(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－)，则有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约为2.9，当pH＝3.75时说明已经滴入了部分NaOH溶液，溶液的体积发生变化，所以c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.10mol·L－1不再成立，A错误；b点溶液中p＝0，代入pH＝p－lgKa，可得此时pH＝0－(－4.75)＝4.75，所以b点坐标为(4.75，0)，B错误；c点溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，此时p[c(CH3COOH)/c(CH3COO－)]＝1，则c(CH3COO－)＝10c(CH3COOH)，代入电荷守恒式可得：c(H＋)＋c(Na＋)＝10c(CH3COOH)＋c(OH－)，由于溶液呈酸性，c(H＋)>c(OH－)，则c(Na＋)<10c(CH3COOH)，C错误；随着NaOH溶液的滴入，溶液pH增大，溶液中CH3COONa逐渐增多，当溶质全部为CH3COONa时水的电离程度达到最大，此时溶液呈碱性，也就是说在完全反应之前随着NaOH滴入，水的电离程度逐渐增大，即水的电离程度：c>b>a1．(2020·全国Ⅰ卷，T13)以酚酞为指示剂，用0.1000mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中，pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积VNaOH[比如A2－的分布系数：δ(A2－)＝eq\f(c(A2－),c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－))]下列叙述正确的是()A．曲线①代表δ(H2A)，曲线②代表δ(HA－B．H2A溶液的浓度为0.2000mol·LC．HA－的电离常数Ka＝1.0×10－2D．滴定终点时，溶液中c(Na＋)<2c(A2－)＋c(HA－C[由题图可知加入40mLNaOH溶液时达到滴定终点，又H2A为二元酸，则H2A溶液的浓度为0.1000mol·L－1，由题图可知，没有加入NaOH溶液时，H2A溶液的pH约为1.0，分析可知H2A第一步完全电离，曲线①代表δ(HA－)，曲线②代表δ(A2－)，A项错误，B项错误；由题图可知δ(HA－)＝δ(A2－)时溶液pH＝2.0，即c(HA－)＝c(A2－)时溶液pH＝2.0，则Ka(HA－)＝eq\f(c(H＋)·c(A2－),c(HA－))＝1.0×10－2，C项正确；滴定终点时溶液中存在的离子有Na＋、H＋、A2－、HA－、OH－，根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，此时c(H＋)<c(OH－)，则c(Na＋)＞2c(A2－)＋c(HA－2．常温下将NaOH溶液滴加己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是()A．Ka2(H2X)的数量级为10－6B．曲线N表示pH与lgeq\f(c(HX－),c(H2X))的变化关系C.NaHX溶液中c(H＋)>c(OH－)D．当混合溶液呈中性时，c(Na＋)>c(HX－)>c(X2－)>c(OH－)＝c(H＋)D[因己二酸的Ka1>Ka2，根据电离常数表达式可知pH相同时lgeq\f(c(X2－),c(HX－))<lgeq\f(c(HX－),c(H2X))，故M曲线表示pH与lgeq\f(c(X2－),c(HX－))关系，N曲线表示pH与lgeq\f(c(HX－),c(H2X))关系。根据电离常数表达式利用取对数可得：pH＋lgKa1＝lgeq\f(c(HX－),c(H2X))，pH＋lgKa2＝lgeq\f(c(X2－),c(HX－))。进而求出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(中性时)c(X2－)>c(HX－)。]3.(2021·山东名校联考)常温下，向10mL0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中缓慢滴加10mL0.2mol·L－1的HNO3溶液，溶液中各离子(H＋、OH－省略)的物质的量(n)随着加入的HNO3物质的量的变化关系如图所示[已知常温下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]。下列说法不正确的是()A．①代表Na＋、④代表NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))B．B点溶液中：c(OH－)＋2c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝c(H＋)＋2c(H2CO3)C．A点溶液中：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点溶液中：c(OH－)≈1.8×10－4mol·L－1B[滴加HNO3溶液的过程中，n(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))一直减小、n(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))先增大后减小，n(Na＋)保持不变，n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))逐渐增大，故①～④分别表示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))