2021新高考化學二輪總復習學案熱點專攻（八）水溶液中離子平衡的圖像分析

熱點專攻(八)水溶液中離子平衡的圖像分析常以酸堿中和反應和電離平衡、沉淀溶解平衡建立過程中離子濃度變化曲線、pH變化曲線等為設計背景。主要命題點有電解質電離方程式的書寫、水電離程度的比較、離子濃度的等量關系、離子濃度大小的比較、電離常數(shù)的計算、pH的計算及溶度積的計算等,側重考查考生分析問題的能力。一、一強一弱溶液稀釋的圖像1.相同體積、相同濃度的鹽酸、醋酸加水稀釋到相同的體積,醋酸的pH大加水稀釋到相同的pH,鹽酸加入的水多2.相同體積、相同pH的鹽酸、醋酸加水稀釋到相同的體積,鹽酸的pH大加水稀釋到相同的pH,醋酸加入的水多3.pH與稀釋后溶液體積變化的線性關系(Va、Vb為稀釋前的體積,V為稀釋后的體積)續(xù)表(1)HY為強酸、HX為弱酸(2)a、b兩點的溶液中:c(X)=c(Y)(3)水的電離程度:d>c>a=b(1)MOH為強堿、ROH為弱堿(2)c(ROH)>c(MOH)(3)水的電離程度:a>b二、KW和Ksp圖像1.曲線型不同溫度下水溶液中c(H+)與c(OH)的變化曲線常溫下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線[Ksp=9×106](1)A、C、B三點均為中性,溫度依次升高,KW依次增大(2)D點為酸性溶液,E點為堿性溶液,KW=1×1014(3)AB直線的左上方均為堿性溶液,任意一點都有c(H+)<c(OH)(1)a、c點在曲線上,a→c的變化為增大c(SO42-),如加入Na2SO4固體,但(2)b點在曲線的上方,Qc>Ksp,將會有沉淀生成(3)d點在曲線的下方,Qc<Ksp,則為不飽和溶液,還能繼續(xù)溶解CaSO42.直線型(pMpR曲線)pM為陽離子濃度的負對數(shù),pR為陰離子濃度的負對數(shù)①直線AB上的點:c(M2+)=c(R2)。②溶度積:CaSO4>CaCO3>MnCO3。③X點對CaSO4要析出沉淀,對CaCO3是不飽和溶液,能繼續(xù)溶解CaCO3。④Y點:c(SO42-)>c(Ca2+),二者的濃度積等于105;Z點:c(CO32-)<c(Mn2+),三、分布分數(shù)圖及分析[分布曲線是指以pH為橫坐標、分布分數(shù)(即組分的平衡濃度占總濃度的分數(shù))為縱坐標的關系曲線]一元弱酸(以CH3COOH為例)二元酸(以草酸H2C2O4為例)注:pKa為電離常數(shù)的負對數(shù)δ0為CH3COOH分布分數(shù),δ1為CH3COO分布分數(shù)δ0為H2C2O4分布分數(shù)、δ1為HC2O4-分布分數(shù)、δ2為C2隨著pH增大,溶質分子濃度不斷減小,離子濃度逐漸增大,酸根離子增多。根據(jù)分布分數(shù)可以書寫一定pH時所發(fā)生反應的離子方程式同一pH條件下可以存在多種溶質微粒。根據(jù)在一定pH的微粒分布分數(shù)和酸的分析濃度(平衡時各微粒的濃度之和),就可以計算各微粒在該pH時的平衡濃度四、酸堿中和滴定曲線氫氧化鈉滴定等濃度等體積的鹽酸、醋酸的滴定曲線鹽酸滴定等濃度等體積的氫氧化鈉溶液、氨水的滴定曲線曲線起點不同。強堿滴定強酸、弱酸的曲線,強酸起點低;強酸滴定強堿、弱堿的曲線,強堿起點高突躍點變化范圍不同。強堿與強酸反應的突躍點變化范圍大于強堿與弱酸反應(強酸與弱堿反應)室溫下pH=7不一定是終點。強堿與強酸反應時,終點是pH=7;強堿與弱酸反應終點是pH>7,強酸與弱堿反應終點是pH<7應考訓練1.(雙選)(2020山東新高考質量測評聯(lián)盟5月聯(lián)考)常溫下,Ksp(BaSO4)=1×1010,Ksp(BaCO3)=1×109。向20mL0.1mol·L1BaCl2溶液中滴入0.1mol·L1的Na2SO4溶液,溶液中pBa2+[pBa2+=lgc(Ba2+)]與Na2SO4溶液體積的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.圖像中,n=1,m=5B.若起始時c(BaCl2)=0.2mol·L1,m不變,b點向d點移動C.若用同濃度的Na2CO3溶液替代Na2SO4溶液,可使b點向c點移動D.V0時向溶液中滴加Na2CO3溶液,產生BaCO3沉淀的條件是c(2.(2020湖南長郡中學適應性考試)配離子的穩(wěn)定性可用K不穩(wěn)衡量,例如[Ag(NH3)2]+的K不穩(wěn)=c(Ag+)·c2(NH3)c{[Ag(NH3)2]+}。在一定溫度下,向0.1mol·L1硝酸銀溶液中滴入稀氨水,發(fā)生反應Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+。溶液中pNH3與δ(X)的關系如圖。其中pNH3=lg[Ag+和[Ag(NH3)2]+的分布系數(shù)圖A.圖中δ2代表的是δ{[Ag(NH3)2]+}B.向溶液中滴入稀硝酸,δ(Ag+)減小C.該溶液中c(NH4+)+c(H+)=cD.該溫度時,K不穩(wěn){[Ag(NH3)2]+}=107.33.(雙選)(2020山東德州一模)常溫下,向VmL0.1mol·L1HA溶液中滴入0.1mol·L1NaOH溶液,溶液中由水電離出的氫離子濃度的負對數(shù)[lgc水(H+)]與所加NaOH溶液體積的關系如圖所示。下列說法不正確的是()A.常溫下,Ka(HA)約為105B.P點溶液對應的pH=7C.M點溶液中存在:c(Na+)=c(A)+c(HA)D.N點溶液中存在:c(Na+)>c(A)>c(OH)>c(H+)4.(雙選)(2020山東濟寧三模)常溫下,用AgNO3溶液分別滴定濃度均為0.01mol·L1的KCl、K2C2O4溶液,所得沉淀的溶解平衡圖像如圖所示(不考慮C2O42-的水解)。已知Ksp(AgCl)的數(shù)量級為1010。下列敘述不正確的是A.Ksp(Ag2C2O4)的數(shù)量級為1011B.n點表示Ag2C2O4的過飽和溶液C.向c(Cl)=c(C2O42-)的混合液中滴入AgNO3溶液時,D.Ag2C2O4(s)+2Cl(aq)2AgCl(s)+C2O42-(aq)的平衡常數(shù)為1005.(2020遼寧部分重點中學協(xié)作體模擬)用0.1mol·L1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L1H2SO3溶液,所得滴定曲線如圖所示(忽略混合時溶液體積的變化,已知加入30mLNaOH溶液后混合溶液呈堿性)。下列敘述不正確的是()A.Ka2(H2SO3)的數(shù)量級為108B.向X點溶液中加入少量澄清石灰水溶液,c(C.若將NaHSO3與Na2SO3按物質的量之比1∶1混合對應的點應在Y、Z之間D.圖中溶液中水的電離程度:W<X<Y<Z6.(2020山東聊城二模)25℃時,H3AsO4水溶液中含砷的各種微粒的分布分數(shù)(平衡時某種微粒的濃度占各微粒濃度之和的分數(shù))與pH的關系分別如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.將NaOH溶液逐滴加入到H3AsO4溶液中,當溶液pH在5~6時發(fā)生反應的離子方程式為H2AsO4-+OHHAsO42B.Na2HAsO4溶液中離子濃度關系為c(Na+)>c(HAsO42-)>c(OH)>c(H2AsO4-C.向H3AsO4溶液滴加NaOH溶液至中性時c(Na+)=2c(HAsO42-)+3cD.AsO43-7.(雙選)(2020山東濟南二模)室溫時,向100mL0.1mol·L1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L1NaOH溶液,溶液pH隨NaOH溶液體積的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.圖中a、b、c、d四個點,水的電離程度最大的是d點B.a點處存在c(NH4+)+c(NH3·H2O)=0.1mol·C.b點處存在c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OHD.由b到c發(fā)生反應的離子方程式為NH4++OHNH3·H28.(雙選)(2020江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市教學情況調查)25℃時,將SO2通入NaOH溶液得到一組c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)=0.100mol·L1的混合溶液,溶液中部分微粒的物質的量濃度與A.H2SO3的Ka2=107.2B.pH=1.9的溶液中:c(Na+)>c(H2SO3)=c(HSO3-)>c(SC.c(Na+)=0.100mol·L1的溶液中:c(H+)+c(SO32-)=c(OH)+c(H2D.c(HSO3-)=0.050mol·L1的溶液中:c(H+)+c(Na+)<0.150mol·L1+c熱點專攻(八)水溶液中離子平衡的圖像分析應考訓練1.BC解析圖像中起始時對應0.1mol·L1BaCl2溶液,此時pBa2+=lgc(Ba2+)=lg0.1=1,因此n=1,b點時恰好完全反應,c(Ba2+)=Ksp(BaSO4)mol·L1=1×10-10mol·L1=1×105mol·L1,pBa2+=lgc(Ba2+)=lg1×105=5,因此m=5,故A正確;若起始時c(BaCl2)=0.2mol·L1,m不變,則加入的Na2SO4溶液體積增大,因此b點應該向右移動,故B錯誤;BaCO3的溶度積大于BaSO4的溶度積,恰好完全反應生成碳酸鋇時,鋇離子濃度大,pBa2+值小,而用等濃度的Na2CO3溶液替代Na2SO4溶液,消耗的碳酸鈉溶液和Na2SO4溶液體積相同,因此b點應豎直向下遷移,故C錯誤;V0時向溶液中滴加Na2CO3溶液,2.B解析向0.1mol·L1硝酸銀溶液中滴入稀氨水,隨著氨水的加入,n(Ag+)逐漸減少,n{[Ag(NH3)2]+}逐漸增大,即δ(Ag+)減少,δ{[Ag(NH3)2]+}增大,結合圖像變化趨勢,δ(Ag+)隨著pNH3的增大而增大,所以δ1代表的是δ(Ag+),δ2代表的是δ{[Ag(NH3)2]+},A項正確;NH3與H+反應生成NH4+,使反應Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+逆向移動,c(Ag+)增大,則向溶液中滴入稀硝酸,δ(Ag+)增大,B項錯誤;溶液中電荷守恒關系為c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}+c(NH4+)+c(H+)=c(OH)+c(NO3-),物料守恒關系為:c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}=c(NO3-),整理兩式可得c(NH4+)+c(H+)=c(OH),C項正確;a點時,c(Ag+)=c{[Ag(NH3)2]+},pNH3=3.65,則c(NH3)=103.65mol·L1,K不穩(wěn){[Ag(NH3)2]+}=c2(NH3)=(103.3.BC解析由示意圖可知,0.1mol·L1HA溶液中水電離出的氫離子濃度為1011mol·L1,溶液中氫離子濃度為103mol·L1,則Ka(HA)=c(H+)·c(A-)c(HA)≈1×10-3×1×10-30.1=105,故A正確;P點為NaA和NaOH的混合溶液,溶液呈堿性,溶液的pH>7,故B錯誤;M點為HA和NaA的混合溶液,溶液呈中性,溶液中c(OH)=c(H+),由電荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(A)+c(OH)可知,溶液中c(Na+)=c(A),故C錯誤;N4.BD解析若曲線X為AgCl的沉淀溶解平衡曲線,則Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl)=104×105.75=109.75=100.25×1010,則數(shù)量級為1010,若曲線Y為AgCl的沉淀溶解平衡曲線,則Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl)=104×102.46=106.46=100.54×107,則數(shù)量級為107,由題意可知Ksp(AgCl)的數(shù)量級為1010,則曲線X為AgCl的沉淀溶解平衡曲線,則曲線Y為Ag2C2O4的沉淀溶解平衡曲線,Ksp(Ag2C2O4)=c2(Ag+)·c(C2O42-)=(104)2×(102.46)=1010.46。由以上分析知,曲線Y為Ag2C2O4的沉淀溶解平衡曲線,Ksp(Ag2C2O4)=100.54×1011,則Ksp(Ag2C2O4)的數(shù)量級為1011,故A正確;曲線Y為Ag2C2O4的沉淀溶解平衡曲線,n點的離子積Qc(Ag2C2O4)<Ksp(Ag2C2O4),故n點為Ag2C2O4的不飽和溶液,故B錯誤;根據(jù)圖像可知,當陰離子濃度相同時,生成AgCl沉淀所需的c(Ag+)小于生成Ag2C2O4沉淀所需的c(Ag+),故向c(Cl)=c(C2O42-)的混合液中滴入AgNO3溶液時,先析出氯化銀沉淀,故C正確;Ag2C2O4+2Cl2AgCl+C2O42-的平衡常數(shù)K=c(C2O42-)c2(C5.C解析Ka2(H2SO3)=c(SO32-)·c(H+)c(HSO3-),據(jù)圖像可知,當c(SO32-)=c(HSO3-)時溶液pH=7.19,即c(H+)=107.19mol·L1,則Ka2(H2SO3)=107.19,即Ka2(H2SO3)的數(shù)量級為108,故A正確;c(SO32-)c(HSO3-)=Ka2(H2SO3)c(H+),溫度不變時平衡常數(shù)不變,加入少量澄清石灰水溶液堿性增強,c(H+)減小,所以該比值增大,故B正確;當?shù)稳?0mLNaOH溶液時,溶液中的溶質恰好為等物質的量的亞硫酸氫鈉和亞硫酸鈉,此時溶液顯堿性,所以SO32-的水解程度大于HSO3-的電離程度,所以c(SO32-)<c(HSO3-),根據(jù)滴定過程發(fā)生的反應可知,隨著NaOH6.C解析當溶液pH在5~6時,H2AsO4-的分布分數(shù)由1開始降低,HAsO42-的分布分數(shù)由0開始增大,故發(fā)生反應H2AsO4-+OHHAsO42-+H2O,A正確;由圖可知,NaHAsO4溶液顯堿性,則HAsO42-的電離程度小于HAsO42-的水解程度,則溶液中c(H2AsO4-)>c(AsO43-),同時水也電離出氫氧根離子,故溶液中離子濃度關系為c(Na+)>c(HAsO42-)>c(OH)>c(H2AsO4-)>c(AsO43-),B正確;向H3AsO4溶液滴加NaOH溶液至中性時,溶液c(H+)=c(OH),此時溶液中不存在AsO43-,結合電荷守恒可得c(Na+)=2c(HAsO42-)+c(H2AsO4-),C錯誤;當pH=11.5時,7.CD解析根據(jù)反應量的關系可知,a點恰好消耗完H+,溶質為(NH4)2SO4與Na2SO4;b、c、d三點溶液均含有NH3·H2O;(NH4)2SO4可以促進水的電離,而NH3·H2O抑制水的電離,b點溶液呈中性,所以a點水的電離程度最大,A錯誤;等體積混合后濃度變?yōu)樵瓉淼囊话?a點溶質為(NH4)2SO