08发展素养(十六)证据推理-电解质溶液的图像分析【正文】听课手册

发展素养(十六)证据推理——电解质溶液的图像分析分布系数图像分析1.分布系数图像(或分布曲线)含义分布曲线是指以pH为横坐标,以分布系数(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。图像分析要点:(1)读“曲线”——每条曲线所代表的粒子及变化趋势。(2)“读浓度”——通过横、纵坐标的垂线,可读出某pH时的粒子浓度。(3)“用交点”——交点是某两种粒子浓度相等的点,可计算电离常数Ka或Kb。(4)“可替换”——根据溶液中的元素守恒进行替换,分析得出结论。2.分布系数图像示例分析举例一元弱酸(以CH3COOH为例)二元酸(以草酸为例)三元酸(以H3PO4为例)弱电解质分布系数图像δδ0、δ1分别为CH3COOH、CH3COO-的分布系数δ0为H2C2O4的分布系数、δ1为HC2O4-的分布系数、δ2为C2δ0为H3PO4的分布系数、δ1为H2PO4-的分布系数、δ2为HPO42-的分布系数、δ含义当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;当pH=4.2时δ1=δ2;当pH<1.2时,H2C2O4占优势;当1.2<pH<4.2时,HC2O4-占优势;当pH>4.2时,C2当溶液的pH=2时δ0=δ1,pH=7.1时δ1=δ2,pH=12.2时δ2=δ3;当pH<2时,H3PO4占优势;当2<pH<7.1时,H2PO4-占优势;当7.1<pH<12.2时,HPO42-占优势;当pH>12.2离子方程式pH由2到6发生反应的离子方程式:CH3COOH+OH-CH3COO-+H2OpH由4到6发生反应的离子方程式:HC2O4-+OH-C2O42pH由11到14发生反应的离子方程式:HPO42-+OH-PO4求lgKKa(CH3COOH)=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH),由图可知,Ka(CH3COOH)=c(H+)=10-4.76,lgKa(CH3COOH)=-4.76Ka2(H2C2O4)=c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-),由图可知,c(C2O42-Ka3(H3PO4)=c(由图可知,c(HPO42-)=c(PO43-)时pH=12.2,Ka3=c(H+)=10-12.2例1常温下,用0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL未知浓度的次磷酸(H3PO2)溶液。溶液pH、所有含磷微粒的分布系数δ[比如H2PO2-的分布系数:δ(H2PO2-)=c(H2PO2-)cA.曲线①代表δ(H3PO2)的变化情况,曲线③代表δ(H2PO2-B.常温下,H2PO2-的水解常数Kh=1.0×C.V(NaOH)=10mL时,c(H2PO2-)=c(H3POD.pH=7时,溶液中c(Na+)=c(H2PO2-)<0.05mol·【信息解读】信息解读突破口1含磷微粒只有两种,说明次磷酸为一元弱酸,根据加入NaOH溶液后δ(H3PO2)减少的量与δ(H2PO2-)增加的量相等可判断曲线①代表δ(H3PO2)的变化情况,曲线②代表δ(H2PO2-)的变化情况,曲线突破口2由曲线①②交点可知δ(H3PO2)=δ(H2PO2-),故c(H3PO2)=c(H2PO2-),对应曲线③pH=3,即c(H+)=10-3mol·L-1,Ka=10-3,H2PO2-的水解常数Kh突破口3V(NaOH)=10mL时,溶质成分为H3PO2和NaH2PO2,浓度之比为1∶1,由于H3PO2的电离程度大于H2PO2-的水解程度,所以c(H2PO2-)>c(H突破口4根据图像信息,pH=7时,所加氢氧化钠溶液体积大于10mL小于20mL,原溶液体积为20mL,氢氧化钠溶液浓度为0.1000mol·L-1,根据钠元素守恒c(Na+)<0.05mol·L-1,以及电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2PO2-),c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,则c(Na+)=c(H2PO2-)<0.05变式题[2024·湖南长沙长郡中学二模]已知:亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,常温下H3PO3的水溶液中有:H3PO3H2PO3-+H+Ka1、H2PO3-HPO32-+H+Ka2。常温下,向1L0.5mol·L-1H3PO3溶液中滴加等浓度的NaOH溶液,混合溶液中H3PO3、H2PO3-δ(H2PO3-)=c(H2PO3-)A.曲线δ3代表HPOB.Ka1=10-1.43、Ka2=10-6.54C.b点溶液中c(H2PO3-)=c(HPO32-)=D.当V(NaOH)=1L时,溶液中c(H2PO3-)>c(HPO32-)>c(以对数或负对数为坐标的图像分析1.对数图像中数据的含义将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值如c(A)c(B)取常用对数,即lgc(A)①若c(A)=1,则lgc(A)=0;若c(A)=c(B),则lgc(A②若c(A)>1,则lgc(A)取正值,且c(A)越大lgc(A)越大;若c(A)>c(B),则lgc(A)c(B)取正值,③若c(A)<1,则lgc(A)取负值,且c(A)越大lgc(A)越大;若c(A)<c(B),则lgc(A)c(B)取负值,2.常考对数(或负对数)图像的类型图像种类具体类型含义变化规律对数图像lgc生成物与反应物离子浓度比的常用对数lgc(HXlgV稀释后与稀释前体积比的常用对数lgVV0越大AG=lgcH+与OH-浓度比的常用对数AG越大,酸性越强,中性时,c(HAG=0负对数图像pH=-lgc(H+)H+浓度的常用负对数pH越大,c(H+)越小,溶液的碱性越强pC=-lgc(C)C物质浓度的常用负对数pC越大,c(C)越小例2[2025·湖北武汉部分重点校联考]常温下,向0.1mol·L-1的H2C2O4溶液中逐滴滴加等浓度的NaOH溶液,混合溶液中lgX[X表示c(HC2O4-)c(H2A.Ⅰ线表示lgc(HCB.随着lgX的增大,溶液中水的电离程度一直增大C.pH=1.3的溶液中存在c(Na+)>c(HC2O4-)>c(C2D.pH=4.3的溶液中存在c(Na+)+c(H+)=3c(HC2O4-)+c(OH【信息解读】信息解读突破口1Ka1=c(HC2O4-)c(H+)c(H2C2O4)、Ka2=c(C2O42-)c(H+)c(H向H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液,lgX会逐渐增大,当草酸变为正盐后,再滴加NaOH溶液,水的电离程度将会减小突破口3pH=1.3的溶液显酸性,溶质为NaHC2O4,H2C2O4,此时存在c(HC2O4-)=c(H2C2O4),Ka1=10-1.3,HC2O4-的水解常数Kh=KWKa1=10-1410-1.3=10-12.7,由pH=4.3可知,Ka2=10-4.3,Kh<Ka2,则HC2O4-的电离程度大于其水解程度,H2C2O4的电离程度远大于HC2O4-,因此溶液中H2C2O4的一级电离抑制了其二级电离,可以确定溶液中c(H2C2O4)突破口4由于pH=4.3的溶液中存在c(C2O42-)=c(HC2O4-),根据电荷守恒式c(Na+)+cc(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-)可知,c(Na+)+c(H+)=3c(HC2O4-变式题[2025·河南中原名校联考]常温下,向一元