高考化学答题技巧之选择题 题型03 电解质溶液图像分析(解析版)Word（32页）

题型03 电解质溶液图像分析 1．电解质溶液中的三大平衡分析判断 电离平衡CH3COOH CH3COO－＋H＋ 水解平衡(如CH3COONa 溶液)CH3COO－＋H2O CH3COOH＋OH－ 沉淀溶解平衡 AgCl(s) Ag＋ (aq)＋Cl－(aq) 研究对象 弱电解质(包括弱酸、弱碱、 水、多元弱酸的酸式酸根) 盐溶液(包括强酸弱碱盐、 弱酸强碱盐、弱酸弱碱盐) 难溶电解质(如难 溶的酸、碱、盐 等) 平衡常数 Ka＝ Kh＝ Ksp(AgCl)＝ c(Ag＋)·c(Cl－) 影 响 因 素 升高温度 促进电离，离子浓度增大， Ka增大 促进水解，Kh增大 Ksp可能增大，也 可能减小 加水稀释 促进电离，离子浓度(除OH －外)减小，Ka不变 促进水解，离子浓度(除H ＋外)减小，Kh不变 促进溶解，Ksp不 变 加入相应 离子 加入CH3COONa 固体或盐 酸，抑制电离，Ka不变 加入CH3COOH 或 NaOH，抑制水解，Kh不 变 加入AgNO3溶液 或NaCl 溶液抑制 溶解，Ksp不变 加入反应 离子 加入NaOH，促进电离，Ka 不变 加入盐酸，促进水解，Kh 不变 加入氨水，促进 溶解，Ksp不变 2．强酸(碱)和弱酸(碱)稀释图像 (1)同体积、相同浓度的盐酸、醋酸 图象是高考试题的数字化语言，用图象表述化学反应过程或者呈现信息情景是近几年高考化学综合 试题常见的表达方式。它往往拥有较大的信息存储量，能够很全面地考查学生分析、比较、概括和归纳 问题的能力。近年来借助数学工具，把分布系数、浓度的对数融于离子反应平衡图象中，把所要考查的 知识简明、直观、形象的寓于坐标曲线上。命题设计新颖灵活，综合性强，难度较大。 分析：加水稀释相同的倍数，醋酸的pH 大 分析：加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多 (2)相同体积、相同pH 的盐酸、醋酸 分析：加水稀释相同的倍数，盐酸的pH 大 分析：加水稀释到相同的pH，醋酸加入的水多 (3)pH 与稀释倍数的线性关系 分析：(1)HY 为强酸、HX 为弱酸 (2)a、b 两点的溶液中：c(X－)＝c(Y－) (3)水的电离程度：d＞c＞a＝b 分析：(1)MOH 为强碱、ROH 为弱碱 (2)c(ROH)＞c(MOH) (3)水的电离程度：a＞b 3．酸碱中和滴定曲线 (1)滴定曲线特点 氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸 的滴定曲线 盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴 定曲线 曲线起点不同：强碱滴定强酸、弱酸的曲线，强酸起点低；强酸滴定强碱、弱碱的曲线，强 碱起点高 突跃点变化范围不同：强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸 反应(强酸与弱碱反应) 室温下pH＝7 不一定是终点：强碱与强酸反应时，终点是pH＝7；强碱与弱酸(强酸与弱碱) 反应时，终点不是pH＝7(强碱与弱酸反应终点是pH＞7，强酸与弱碱反应终点是pH＜7) (2)滴定曲线上的特殊点的分析 示例：常温下，用0.100 0 mol·L－1 NaOH 溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1 CH3COOH 溶液所得滴定 曲线如图。 ①pH—V 图 各特殊点对水电离程度的影响 点 溶质 水的电离情况 A CH3COOH 抑制 B CH3COOH、CH3COONa 抑制 C CH3COOH、CH3COONa 正常电离 D CH3COONa 只促进 E CH3COONa、NaOH 抑制 F CH3COONa、NaOH 抑制 根据图中pH 数据，图中A、B、C、D、E、F 各点对应的溶液中水的电离程度大小顺序图示： ②pH—V 图 各特殊点粒子大小关系及变化趋势 点 溶质 离子浓度大小比较 A CH3COOH c(H＋)＞c(Ac－)＞c(OH－) B(1∶1) CH3COOH、CH3COONa c(Ac－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－) C(pH＝7) CH3COOH、CH3COONa c(Ac－)＝c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－) D CH3COONa c(Na＋)＞c(Ac－)＞c(OH－)＞c(H＋) E(2∶1) CH3COONa、NaOH c(Na＋)＞c(Ac－)＞c(OH－)＞c(H＋) F(1∶1) CH3COONa、NaOH c(Na＋)＞c(OH－)＞c(Ac－)＞c(H＋) c(H＋) c(OH－) c(Na＋) c(HAc) c(Ac－) 变化趋势 减小 增大 增大 减小 先增大再减小 4．根据图形节点求算弱电解质电离平衡常数 (1)由图形起点计算平衡常数 示例：常温下，向20 mL 0.1 mol/L 氨水中滴加一定浓度的稀盐酸，溶液中水电离的氢离子浓度随加入 盐酸体积的变化如图所示。分析：由图中a 点可知，常温下0.1 mol/L 的氨水中c(H＋)＝1.0×10－11 mol/L， c(OH－)＝Kw/c(H＋)＝1.0×10－3 mol/L，所以Kb＝≈ mol/L＝1×10－5 mol/L。 (2)由图形交点计算平衡常数 示例：常温下，向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH 溶液，所得溶液中 H2C2O4、HC2O、C2O 三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH 的关系如图所示 分析：由图像可知： pH＝1.2 时，c(HC2O)＝c(H2C2O4)，则Ka1＝＝c(H＋)＝10 － 1.2 ， pH＝4.2 时，c(HC2O)＝c(C2O)，Ka2＝＝c(H＋)＝10 － 4.2 。 5．沉淀溶解平衡图象 (1)阳离子~阴离子单曲线图：横、纵坐标分别为阳离子或阴离子 以“BaSO4(s) Ba2＋(aq)＋SO(aq)”为例 图像展示 曲线可知 信息 ** Expression is faulty **曲线上任意一点(a 点、c 点)都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc ＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变 化，不会出现在曲线以外 ** Expression is faulty **曲线上方区域的点(b 点)均为过饱和溶液，此时Qc＞Ksp，表示有 沉淀生成 ** Expression is faulty **曲线下方区域的点(d 点)均为不饱和溶液，此时Qc＜Ksp，表示无沉 淀生成 ** Expression is faulty **计算Ksp：由c 点可以计算出Ksp 点的变化 a→c 曲线上变化，增大c(SO) b→c 加入1×10－5 mol·L－1 Na2SO4溶液(加水不可以) d→c 加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化) c→a 曲线上变化，增大c(Ba2＋) 溶液蒸发时，离子浓度的变化 原溶液不饱和时，离子浓度都增大；原溶液饱和时，离子浓度都不变 溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同 (2)阴阳离子浓度~温度双曲线图：横、纵坐标分别为阳离子或阴离子，两条曲线为不同温度 BaSO4 曲线可知信息 ** Expression is faulty **曲线上各点的意义：每条曲线上任一点都表示饱和溶 液，曲线上方的任一点均表示过饱和溶液，此时有沉淀析出，曲线下方的任 一点均表示不饱和溶液 T1曲线：a、b 点都表示饱和溶液，c 点表示过饱和溶液 T2曲线：a、b 点都表示不饱和溶液，c 点表示不饱和溶液 ** Expression is faulty **计算Ksp：由a 或b 点可以计算出T1温度下的Ksp ** Expression is faulty **比较T1和T2大小：因沉淀溶解平衡大部分为吸热，可 知：T1<T2 (3)对数(pM-pR)曲线：横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的负对数 图像展示 函数关系 函数关系：随着CO 浓度增大，Ca2＋浓度减小 曲线可知信 息 ** Expression is faulty **横坐标数值越大，CO)越小；纵坐标数值越小，c(M)越大 ** Expression is faulty **直线上各点的意义：直线上的任何一点为饱和溶液；直线上方的 点为不饱和溶液；直线下方的点为过饱和溶液，有沉淀生成 如：c 点，相对于MgCO3来说，处于直线上方，为不饱和溶液；相对于CaCO3来说，处 于直线下方，为过饱和溶液，此时有CaCO3沉淀生成 ** Expression is faulty **计算Ksp：由曲线上面给定数据可以计算出相应的Ksp ** Expression is faulty **比较Ksp大小：Ksp(MgCO3)>Ksp(CaCO3)>Ksp(MnCO3) 6．分布系数图及分析 分布系数图象，简称分布曲线，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，分布系数与溶液pH 之间的关系曲线。 一元弱酸(以CH3COOH 为例) 二元酸(以草酸为例) 三元酸(以H3PO4为例) δ0为CH3COOH，δ1为CH3COO- δ0为H2C2O4、δ1为HC2O4 -、δ2为 C2O4 2- δ0 为H3PO4 、δ1 为H2PO4 - 、δ2 为 HPO4 2-、δ3为PO4 3- 随着pH 增大，溶质分子浓度不断减小，离子浓度逐渐增大，酸根离子增多。根据分布系数可以书写一 定pH 时发生反应的离子方程式。 同一pH 条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH 时的分布系数和酸的浓度，就可以计算出各成分 在该pH 时的平衡浓度 7．对数图像。 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lg c(A)或 lg[c(A)/c(B)]，与溶液中的pH 或溶液的体积等关系作出的图像称为对数图像。常考对数图像的类型如下： 图像种类 具体类型 含义 变化规律 对数图像 lg c \( H X - \) c \( H 2 X \) 生成物与反应物离子浓 度比的常用对数 lg c \( H X - \) c \( H 2 X \)越大，反应向正反应方 向进行的程度越大 lg 稀释后与稀释前体积比 的常用对数 lg 越大，稀释程度越大 AG＝lg c \( H +¿ \) c \(O H - \) ¿ 氢离子与氢氧根离子浓 度比的常用对数 AG 越大，酸性越强，中性时， c \( H +¿ \) c \(O H - \) ¿＝1，AG＝0 负对数图 像 pH＝－lg c(H ＋) 氢离子浓度的常用对数 负值 pH 越大，c(H＋)越小，溶液的碱性越 强 pC＝－lgc(C) C 离子浓度的常用对数 负值 pC 越大，c(C)越小 如：H2X 与NaOH 溶液的反应的对数图象 (1)识图像：观察横坐标、纵坐标，找到横坐标的零点，即lg c \( H X - \) c \( H 2 X \) =0 和lg c \( X 2- \) c \( H X - \) =0 的点 (2)找联系：二元弱酸H2X 分步电离，H2X H++HX-、HX- H++X2-，第一步电离要远远大于第二步 的电离，即K1>K2、c1(H+)>c2(H+) (3)思原理：涉及电离平衡常数，写出K1(H2X)=c \( H +¿ \)·c \( H X - \) c \( H 2 X \) ¿，K2(H2X)=c \( H +¿ \)·c \( X 2- \) c \( H X - \) ¿；横坐 标在0 点时，可以看出N 曲线的pH 小，酸性强，则曲线N 表示pH 与lg c \( H X - \) c \( H 2 X \) 的关系，曲线M 表示 pH 与lg c \( X 2- \) c \( H X - \) 的关系 (4)用公式，确定平衡常数 ①lg c \( H X - \) c \( H 2 X \) =0 即c(HX-)=c(H2X)时，pH≈4.4，K1=c \( H +¿ \)·c \( H X - \) c \( H 2 X \) ¿=c(H+)≈10-4.4；lg c \( X 2- \) c \( H X - \) =0 即c(HX-)=c(X2-)时，pH≈5.4，K2(H2X)=c \( H +¿ \)·c \( X 2- \) c \( H X - \) ¿=c(H+)≈10-5.4 ②同理，曲线A 表示pH 与lg c \( H Y - \) c \( H 2Y \)的变化关系，则K1=10-2.7；K2=10-4.3 三、解题模板 “四步骤”突破多曲线图象题 (1)明确横、纵坐标的含义。一般情况下，横坐标为pH，纵坐标各组分浓度随pH 的变化趋势。 (2)抓主关键点。重视起点、终点和交点对应的pH，特别要关注交点，交点处微粒浓度相同，可用此 特殊关系计算电离常数或水解平衡常数。 (3)理解最高点和最低点对应的pH 和各组分存在的pH 范围。 (4)联系电离平衡、水解平衡的规律及电荷守恒、物料守恒的关系分析判断。 1．(2023•湖南卷，12 改编)常温下，用浓度为0.0200mol·L-1 的NaOH 标准溶液滴定浓度均为 0.0200mol·L-1的HCl 和CH3COOH 的混合溶液，滴定过程中溶液的 随 ( )的变化曲线 如图所示。下列说法错误的是( ) A．Ka(CH3COOH)约为10-4.76 B．点a：c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-) C．点b：c(CH3COOH)<c(CH3COO-) D．水的电离程度：a＜b＜c＜d 【答案】D 【解析】NaOH 溶液和HCl、CH3COOH 混酸反应时，先与强酸反应，然后再与弱酸反应，由滴定曲线 可知，a 点时NaOH 溶液和HCl 恰好完全反应生成NaCl 和水，CH3COOH 未发生反应，溶质成分为NaCl 和CH3COOH；b 点时NaOH 溶液反应掉一半的CH3COOH，溶质成分为NaCl、CH3COOH 和 CH3COONa； c 点时NaOH 溶液与CH3COOH 恰好完全反应，溶质成分为NaCl、CH3COONa；d 点时NaOH 过量，溶质 成分为NaCl 、CH3COONa 和NaOH 。A 项，a 点时溶质成分为NaCl 和CH3COOH ， c(CH3COOH)=0.0100mol/L ，c(H+)=10-3.38mol/L ，Ka(CH3COOH) = =10- 4.76 ，故A 正确；B 项，a 点溶液为等浓度的NaCl 和CH3COOH 混合溶液，存在物料守恒关系 c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)，故B 正确；C 项，点b 溶液中含有NaCl 及等浓度的CH3COOH 和 CH3COONa，由于pH<7，溶液显酸性，说明CH3COOH 的电离程度大于CH3COO-的水解程度，则 c(CH3COOH)<c(CH3COO-)，故C 正确；D 项，c 点溶液中CH3COO-水解促进水的电离，d 点碱过量，会抑 制水的电离，则水的电离程度c>d，故D 错误；故选D。 2．(2023•全国乙卷，13)一定温度下，AgCl 和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 下列说法正确的是( ) A．a 点条件下能生成Ag2CrO4沉淀，也能生成AgCl 沉淀 B．b 点时，c(Cl-)=c(CrO4 2-)，Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4) C．Ag2CrO4+2Cl- 2AgCl+CrO4 2-的平衡常数K=107.9 D．向NaCl、Na2CrO4均为0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液，先产生Ag2CrO4沉淀 【答案】C 【解析】根据图像，由(1.7，5)可得到Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO4 2-)=(1×10-5)2×1×10- 1.7=10-11.7，由(4.8，5)可得到AgCl 的溶度积Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl)=1×10-5×1×10-4.8=10-9.8，据此数据计算各选 项结果。A 项，假设a 点坐标为(4 ，6.5) ，此时分别计算反应的浓度熵Q 得，Q(AgCl)=10-10.5 ， Q(Ag2CrO4)=10-17，二者的浓度熵均小于其对应的溶度积Ksp，二者不会生成沉淀，A 错误；B 项，Ksp为难 溶物的溶度积，是一种平衡常数，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，根据分析可知，二者的溶度积不 相同，B 错误；C 项，该反应的平衡常数表达式为K= ，将表达式转化为与两种难溶物的溶度积有 关的式子得K= = = = =1×107.9，C 正确；D 项，向NaCl、 Na2CrO4均为0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3，开始沉淀时所需要的c(Ag+)分别为10-8.8和10-5.35，说明 此时沉淀Cl-需要的银离子浓度更低，在这种情况下，先沉淀的是AgCl，D 错误；故选C。 3．(2023•全国新课标卷，13)向AgCl 饱和溶液(有足量AgCl 固体)中滴加氨水，发生反应Ag++NH3 [Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+，lg [c(M)/(mol·L-1)]与lg [c(NH4 +)/(mol·L-1)]的关系如 下图所示(其中M 代表Ag+、Cl-、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+)。 下列说法错误的是( ) A．曲线I 可视为AgCl 溶解度随NH3浓度变化曲线 B．AgCl 的溶度积常数Ksp(AgCl)= c(Ag+)·c(Cl-)=1.0×10－9.75 C．反应[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数K 的值为103.81 D．c(NH3)=0.01mol·L-1时，溶液中c{[Ag(NH3)2]+}＞c{[Ag(NH3)]+}＞c(Ag+) 【答案】A 【解析】首先确定曲线，曲线I，开始时浓度最小，依据题意，最小的[Ag(NH3)2]+ ，曲线Ⅱ，浓度 先增大后减少，依据题意，是[Ag(NH3)]+，曲线Ⅲ，Ⅳ开始浓度一样，是Ag+和Cl-，曲线Ⅲ浓度后减 少，说明是Ag+，曲线Ⅳ浓度后增大，说明是Cl-。A 项，曲线I 为二氨合银离子与氨气浓度对数变化的 曲线，故A 错误；B 项，曲线I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示二氨合银离子、一氨合银离子、银离子、氯离子与 氨气浓度对数变化的曲线，由图可知，当氨分子浓度为10—1mol/L 时，溶液中银离子和氯离子浓度分别为 10—7.40mol/L、10—2.35mol/L，则氯化银的溶度积为10—2.35×10—7.40=10—9.75，故B 正确；C 项，由图可知，氨分 子浓度对数为-1 时，溶液中二氨合银离子和一氨合银离子的浓度分别为10—2,35mol/L 和10—5.16mol/L，则 [Ag(