新高二化学微专题2水溶液中粒子浓度图像分析（分类）（教师版）

微专题2溶液中粒子浓度图像分析基础知识基础知识1．利用中和滴定曲线分析粒子浓度图像——抓“五点”破解中和滴定图像室温下，向20mL0.1mol·L－1HA溶液中逐滴加入0.1mol·L－1NaOH溶液，溶液pH的变化如图所示：利用中和滴定曲线分析离子浓度思路，三看：一看谁滴定谁，二看坐标，三看特殊点(起点、恰好反应点和中性点)。【例1】25℃时，向20.00mL的NaOH溶液中逐滴加入某浓度的CH3COOH溶液，滴定过程中，溶液的pH与滴入CH3COOH溶液的体积关系如图所示，点②时NaOH溶液恰好被中和。则下列说法错误的是()A．CH3COOH溶液的浓度为0.1mol·L－1B．图中点①到点③所示溶液中，水的电离程度先增大后减小C．点④所示溶液中存在：c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)D．滴定过程中会存在：c(Na＋)>c(CH3COO－)＝c(OH－)>c(H＋)答案C解析根据图像分析，滴定前NaOH溶液的pH＝13，则NaOH溶液的浓度为0.1mol·L－1，点②时氢氧化钠恰好被中和，消耗醋酸溶液20mL，则醋酸溶液的浓度为0.1mol·L－1，故A正确；图中点①到点②所示溶液中，随着滴入醋酸溶液，水电离被抑制的程度减小，即水的电离程度增大，恰好反应后继续滴加醋酸，对水的电离起到抑制作用，即图中点①到点③所示溶液中水的电离程度先增大后减小，故B正确；点④所示溶液是等浓度的醋酸和醋酸钠混合溶液，根据元素守恒：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝2c(Na＋)，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，则c(CH3COOH)＋2c(H＋)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)，C错误；滴定过程中，醋酸钠和氢氧化钠混合溶液中会有c(Na＋)>c(CH3COO－)＝c(OH－)>c(H＋)，D正确。【例2】NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。室温时，向100mL0.1mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液的pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示(滴加过程中无气体逸出)。下列说法正确的是()A．a点溶液中：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(SOeq\o\al(2－,4))＋c(OH－)B．b点溶液中：2c(SOeq\o\al(2－,4))＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(Na＋)C．c点溶液中：c(SOeq\o\al(2－,4))＞c(Na＋)＞c(OH－)＞c(NHeq\o\al(＋,4))D．a、b、c、d四个点中，b点水的电离程度最大答案B解析分析图中曲线，在a点，NaOH与NH4HSO4等物质的量发生反应，生成Na2SO4、(NH4)2SO4和水；在b、c点，溶液均为Na2SO4、(NH4)2SO4、一水合氨的混合溶液；在d点，反应后的溶液为等物质的量的Na2SO4和一水合氨的混合溶液。由以上分析知，在a点，生成物为Na2SO4、(NH4)2SO4和H2O，依据元素守恒，溶液中：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(SOeq\o\al(2－,4))，A不正确；b点溶液中，依据电荷守恒：2c(SOeq\o\al(2－,4))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(Na＋)＋c(H＋)，溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)，所以2c(SOeq\o\al(2－,4))＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(Na＋)，B正确；c点溶液中，一水合氨发生电离，溶液呈碱性，但溶液中c(Na＋)最大，所以离子浓度关系为c(Na＋)＞c(SOeq\o\al(2－,4))＞c(NHeq\o\al(＋,4))＞c(OH－)，C不正确；a、b、c、d四个点中，a点发生NHeq\o\al(＋,4)水解，促进水的电离，而其他点，水的电离都受到抑制，所以a点水的电离程度最大，D不正确。【例3】常温下，向20mL0.1mol·L－1氨水中滴加一定浓度的稀盐酸，溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法不正确的是()A．常温下，0.1mol·L－1氨水中NH3·H2O的电离常数Kb约为1×10－5B．a、b之间的点一定满足：c(NHeq\o\al(＋,4))>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)C．c点溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))<c(Cl－)D．b点代表溶液呈中性答案B解析常温下，0.1mol·L－1氨水中c水(H＋)＝10－11mol·L－1，则c(OH－)＝eq\f(10－14,10－11)mol·L－1＝10－3mol·L－1，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)·cOH－,cNH3·H2O)≈eq\f(10－3×10－3,0.1)＝1×10－5，A正确；a、b之间的任意一点，溶液都呈碱性，则c(H＋)<c(OH－)，结合电荷守恒得：c(Cl－)<c(NHeq\o\al(＋,4))，而c(Cl－)和c(OH－)的相对大小与所加盐酸的量有关，B错误；根据题图知，c点水电离出的氢离子的浓度最大，恰好反应生成氯化铵，铵根离子水解使溶液呈酸性，结合电荷守恒得：c(NHeq\o\al(＋,4))<c(Cl－)，C正溶液呈中性，D正确。【归纳总结】水电离的c(H＋)或c(OH－)与酸或碱体积(V)的关系图常温下，向20mL0.1mol·L－1氨水中滴加一定浓度的稀盐酸，溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。①a点表示未加盐酸，碱抑制水的电离。②b点溶液中氯化铵和氨水共存，溶液呈中性，水电离的抑制程度与促进程度相当。③c点酸碱恰好完全中和，溶液中只有氯化铵，促进水的电离，水电离出的氢离子浓度最大。④d点氯化铵和盐酸共存，溶液呈酸性，盐酸抑制水的电离。2．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＝10－1.2【解题要点】(1)明确每条曲线所代表的粒子及变化趋势。(2)通过做横坐标的垂线，可判断某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。【例4】某弱酸HA溶液中主要成分的分布系数随pH的变化如图所示。下列说法错误的是()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－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4答案B解析由图可知，c(HA)＝c(A－)时，pH≈4.7，该酸Ka＝eq\f(cH＋·cA－,cHA)＝10－4.7，故－lgKa≈4.7，A正确；NaA的水解平衡常数Kh＝eq\f(Kw,Ka)，B错误；根据图像可知，当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4，D正确。【例5】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))的变化如图1所示，H3PO4溶液中H2POeq\o\al(－,4)的分布系数δ随pH的变化如图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()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LiH2PO4答案D解析溶液中存在H2POeq\o\al(－,4)的电离平衡和水解平衡，存在HPOeq\o\al(2－,4)的电离平衡，存在水的电离平衡，所以至少存在4个平衡，A项错误；含P元素的粒子有H2POeq\o\al(－,4)、HPOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)和H3PO4，B项错误；从图1中得到随着c初始(H2POeq\o\al(－,4))增大，溶液的pH从5.50减小到4.66，变小并不明显，同时pH达到4.66以后不随c初始(H2POeq\o\al(－,4))增大而变化，C项错误；由图2得到，pH＝4.66时，δ＝0.994，即溶液中所有含P的成分中H2POeq\o\al(－,4)占99.4%，所以此时H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4，D项正确。【例6】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(δ)与溶液pH的关系如图所示，则下列说法不正确的是()A．由图可知，H2A的Ka1＝10－1.2B．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(OH－)D．pH＝4时，溶液中存在下列关系：c(K＋)＞c(A2－)＞c(HA－)＞c(H＋)＞c(OH－)答案D解析根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。根据图像可知，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－)＝3c(A2－)＋c(OH－)，C正确；pH＝4时，由图像可知c(HA－)>c(A2－)，D错误。3．对数图像(1)图像类型包括对数图像和负对数图像以及对数、负对数混合图像，其中负对数图像有以下类型：pH图像将溶液中c(H＋)取负对数，即pH＝－lgc(H＋)，反映到图像中是c(H＋)越大，则pH越小pOH图像将溶液中c(OH－)取负对数，即pOH＝－lgc(OH－)，反映到图像中是c(OH－)越大，则pOH越小pC图像将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数，即pC＝－lgc(A)，反映到图像中是c(A－)越大，则pC越小【解题策略】(1)先确定图像的类型是对数图像还是负对数图像。(2)再弄清楚图像中横坐标和纵坐标的含义，是浓度对数还是比值对数。(3)理清图像中曲线的变化趋势及含义，根据含义判断线上、线下的点所表示的意义。(4)抓住图像中特殊点：如lg

eq\f(cA,cB)＝0的点有c(A)＝c(B)；lgc(D)＝0的点有c(D)＝1mol·L－1熟记运算法则：lgab＝lga＋lgb、lg

eq\f(a,b)＝lga－lgb、lg1＝0，若K＝ceq\o\al(m,1)·ceq\o\al(n,2)(K只与温度有关)，得lgK＝mlgc1＋nlgc2。(5)将图像中数据或曲线的变化与所学知识对接，作出正确判断。【例7】某温度下，向一定体积0.1mol·L－1的氨水中逐滴加入等浓度的盐酸，溶液中pOH[pOH＝－lgc(OH－)]与pH的变化关系如图所示。下列说法不正确的是()A．M点和N点溶液中H2O的电离程度相同B．Q点溶液中，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)C．M点溶液的导电性小于Q点溶液的导电性D．N点溶液加水稀释，eq\f(cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)变小答案B解析由于M点碱过量，N点酸过量，M点溶液中氢氧根离子浓度与N点溶液中氢离子浓度相同，对水的电离抑制程度相同，故两点水的电离程度相同，A正确；Q点时pH＝pOH，说明溶液呈中性，根据电荷守恒：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，则c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(Cl－)，B错误；M点溶液中主要溶质为一水合氨，为弱电解质，在溶液中部分电离，溶液中离子浓度较小，Q点溶液中溶质主要为氯化铵，为强电解质，在溶液中全部电离，溶液中离子浓度较大，故M点溶液的导电能力小于Q点，C正确；N点溶液加水稀释，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)·cOH－,cNH3·H2O)，温度不变，Kb不变，加水稀释氢离子浓度减小，c(OH－)增大，所以eq\f(cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)变小，D正确。【例8】常温下，向某二元弱酸H2Y溶液中逐滴加入NaOH溶液，混合溶液中lgX[X为eq\f(cHY－,cH2Y)或eq\f(cY2－,cHY－)]与pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A．曲线Ⅰ表示lg

eq\f(cY2－,cHY－)随pH变化的关系曲线B．由图可知，H2Y的二级电离常数Ka2(H2Y)数量级为10－10C．从a点到b点过程中，水的电离程度先增大后减小D．NaHY溶液中的离子浓度大小为c(Na＋)>c(HY－)>c(OH－)>c(H＋)>c(Y2－)答案D解析二元弱酸H2Y的Ka1(H2Y)＝eq\f(cH＋·cHY－,cH2Y)>Ka2(H2Y)＝eq\f(cH＋·cY2－,cHY－)，当溶液的pH相同时，c(H＋)相同，lgX：Ⅰ>Ⅱ，则Ⅰ表示lg

eq\f(cHY－,cH2Y)与pH的变化关系，Ⅱ表示lg

eq\f(cY2－,cHY－)与pH的变化关系，A错误；Ka2(H2Y)＝eq\f(cH＋·cY2－,cHY－)，b点时，则eq\f(cY2－,cHY－)＝1，pH＝10.35，则c(H＋)＝10－10.35，故Ka2(H2Y)＝10－10.35，数量级为10－11，B错误；从H2Y→NaHY→Na2Y的转化过程中，水的电离程度逐渐增大，在b点c(HY－)＝c(Y2－)，还未完全转化为Na2Y，故水的电离程度逐渐增大，C错误；因HY－的水解常数Kh＝eq\f(Kw,Ka1)＝eq\f(10－14,10－6.35)＝10－7.65>Ka2(H2Y)＝10－10.35，故NaHY溶液呈碱性，离子浓度：c(Na＋)>c(HY－)>c(OH－)>c(H＋)>c(Y2－)，D正确。【例9】常温下，向20.00mL0.1000mol·L－1的CH3COOH溶液中滴加0.1000mol·L－1的NaOH溶液，溶液中，lg

eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)随pH的变化关系如图所示(取lg5＝0.7)。下列说法正确的是()A．常温下，CH3COOH的电离常数为10－4B．当溶液的pH＝7时，消耗NaOH溶液20.00mLC．溶液中水的电离程度大小：a>b>cD．c点溶液中：c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)答案D解析常温下，CH3COOH的电离常数Ka＝eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH)，b点pH＝4.76时，lg

eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)＝0，c(CH