2021届高中化学同步选择性必修第一册 第3章 微专题6 酸碱中和反应过程中的图像分析学案

微专题6　酸碱中和反应过程中的图像分析

酸碱中和过程中的图像纵坐标为pH，横坐标为酸或碱溶液的体积。

1．分析步骤

(1)横纵坐标：分清加入的酸溶液或碱溶液；

(2)起点pH：结合题目信息得出酸(或碱)的强弱；

(3)滴定终点或pH＝7的点：利用盐类水解、弱电解质电离平衡、水的电离等知识分析出对应的体积；

(4)其他特殊点分析：滴定一半或滴定过量等点相关问题。

2．实例

以用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1 HA溶液为例，其滴定曲线如图。

3.其他图像

(1)分布系数

分布系数：组分的平衡浓度占总浓度的分数

Ka1＝

A点：c(HC2O)＝c(H2C2O4)

故Ka1＝c(H＋)＝10－1.2

Ka2＝

B点：c(C2O)＝c(HC2O)

故Ka2＝10－4.2

(2)对数图

pOH—pH曲线：pOH＝－lg c(OH－)

①表示一元酸与一元碱中和过程中H＋与OH－离子浓度的关系。

②Q点代表中性。

③M点显酸性，N点显碱性，两点水的电离程度相同。

1．298 K时，向20.0 mL 0.10 mol·L－1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L－1 NaOH溶液，滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．该滴定过程应该选择石蕊溶液作指示剂

B．W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A＋2OH－===A2－＋2H2O

C．Y点对应的溶液中c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(A2－)

D．反应H2A＋A2－2HA－的平衡常数K＝1.0×107.4

答案　D

解析　根据第二反应终点溶液显碱性可知H2A为弱酸，强碱滴定弱酸用碱性条件下变色的酚酞溶液作指示剂，A项错误；X点对应的溶液中溶质主要是NaHA，W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A＋OH－===HA－＋H2O，B项错误；根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，因为Y点对应的溶液中c(HA－)＝c(A2－)，所以c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋3c(A2－)，C项错误；H2AHA－＋H＋，Ka1＝，由于W点c(HA－)＝c(H2A)，故Ka1＝c(H＋)＝1.0×10－2.3；HA－A2－＋H＋，Ka2＝，由于Y点对应的溶液中c(HA－)＝c(A2－)，故Ka2＝c(H＋)＝1.0×10－9.7；H2AHA－＋H＋与HA－A2－＋H＋相减即得H2A＋A2－2HA－，此时的平衡常数K＝＝＝1.0×107.4，D项正确。

2．常温下，用浓度为0.100 0 mol·L－1的NaOH溶液分别逐滴加入到20.00 mL 0.100 0 mol·L－1的HX、HY溶液中，pH随NaOH溶液体积的变化如图。下列说法正确的是(　　)

A．V(NaOH)＝0 mL时，两份溶液中，c(X－)>c(Y－)

B．V(NaOH)＝10.00 mL时，c(X－)>c(Na＋)>c(HX)>c(H＋)>c(OH－)

C．V(NaOH)＝20.00 mL时，c(OH－)>c(H＋)>c(Na＋)>c(X－)

D．pH＝7时，两份溶液中，c(X－)＝c(Na＋)＝c(Y－)

答案　B

解析　由图可知HX为弱酸，在水中部分电离；HY为强酸，在水中全部电离，故浓度均为0.100 0 mol·L－1的HX、HY溶液中c(Y－)>c(X－)，A项错误；当V(NaOH)＝10.00 mL 时溶液中溶质为等物质的量的HX和NaX，由图可知此时pH＝4，HX的电离程度大于NaX的水解程度，故c(X－)>c(Na＋)>c(HX)>c(H＋)>c(OH－)，B项正确；当V(NaOH)＝20.00 mL时，溶液中的溶质为NaX，又因X－＋H2OHX＋OH－，但极其微弱，故c(Na＋)>c(X－)>c(OH－)>c(H＋)，C项错误；当V(NaOH)＝20.00 mL时，两份溶液的溶质分别为NaX、NaY，由于NaX为强碱弱酸盐，此时pH>7，而NaY为强酸强碱盐，此时pH＝7，故当两溶液中pH＝7时，HX溶液中需V(NaOH)<20 mL，HY溶液中需V(NaOH)＝20 mL，两溶液中c(Na＋)不相等，D项错误。

3.(2019·四川四市联考)草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸。常温下向H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液，混合溶液中lg X[X表示或]随pH的变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．线Ⅰ中X表示的是

B．线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为1

C．c(HC2O)＞c(C2O)＞c(H2C2O4)对应溶液pH：1.22＜pH＜4.19

D．c(Na＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)对应溶液的pH＝7

答案　C

解析　草酸的电离平衡常数K1＝，K2＝，且K1＞K2，当lg X＝0时，即X＝1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg K，pH1＝1.22＜pH2＝4.19，表明K1＝10－1.22＞K2＝10－4.19，所以线Ⅰ中X表示的是，线Ⅱ中X表示的是，A项正确；pH＝0时，c(H＋)＝1 mol·L－1，lg＝lg＝lg K1＝－1.22，lg＝lg＝lg K2＝－4.19，所以，线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为1，B项正确；设pH＝a，c(H＋)＝10－a，＝＝10a－4.19，当c(C2O)＜c(HC2O)时，10a－4.19＜1，即a－4.19＜0，解得a＜4.19；K1·K2＝，即＝＝102a－5.41，当c(C2O)＞c(H2C2O4)时，102a－5.41＞1，即2a－5.41＞0，解得a＞2.705，所以c(HC2O)＞c(C2O)＞c(H2C2O4)，对应溶液pH：2.705＜pH＜4.19，C项错误；根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，当c(Na＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)时，c(H＋)＝c(OH－)，对应溶液的pH＝7，D项正确。

4．常温条件下，向20 mL 0.01 mol·L－1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 mol·L－1的NaOH溶液，溶液中水电离的c(H＋)随加入NaOH溶液的体积变化如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．b、d两点溶液的pH相同

B．从a到c，对醋酸的电离既有促进作用也有抑制作用

C．e点所示溶液中，c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)＝0.01 mol·L－1

D．从a→c的过程中，存在pH＝7的点

答案　D

解析　b点醋酸过量，其电离使溶液显酸性，pH<7，d点NaOH过量，pH>7，故A错误；醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，加NaOH溶液消耗氢离子，醋酸的电离平衡正向移动，所以从a到c，醋酸的电离始终受到促进，故B错误；e点所示溶液中，加入的NaOH的物质的量是醋酸的物质的量的2倍，反应后溶液中醋酸钠和NaOH物质的量相等，根据物料守恒得c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)＝0.01 mol·L－1×，故C错误；c点，醋酸与氢氧化钠恰好反应生成醋酸钠，溶液显碱性，氢氧化钠溶液体积小于20 mL时的某一个值恰好使溶液显中性，所以从a→c的过程中，存在着pH＝7的点，故D正确。

5．(2019·信阳月考)已知联氨(N2H4)为二元弱碱，常温下将盐酸滴加到联氨(N2H4)的水溶液中，混合溶液中微粒的物质的量分数δ(X)随－lg c(OH－)变化的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．反应N2H＋N2H42N2H的pK＝－0.9(已知pK＝－lgK)

B．N2H5Cl溶液中存在：c(Cl－)＋c(OH－)＝c(N2H)＋2c(N2H)＋c(H＋)

C．N2H5Cl溶液中：c(H＋)＞c(OH－)

D．Kb1(N2H4)＝10－6.0

答案　A

解析　由N2H4＋H2ON2H＋OH－可得Kb1(N2H4)＝＝c(OH－)＝10－6.0。由N2H的电离方程式N2H＋H2ON2H＋OH－可得，Kb2(N2H4)＝＝c(OH－)＝10－15.0，而反应N2H＋N2H42N2H的K＝＝＝，所以pK＝－9.0，A项错误，D项正确；N2H5Cl溶液中存在电荷守恒c(Cl－)＋c(OH－)＝c(N2H)＋2c(N2H)＋c(H＋)，B项正确；N2H5Cl溶液因N2H水解呈酸性，所以c(H＋)＞c(OH－)，C项正确。

6．已知某温度下CH3COOH的电离常数K＝1.6×10－5。该温度下，向20 mL 0.01 mol·L－1CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 mol·L－1 KOH溶液，其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。请回答下列有关问题：(已知lg4＝0.6)

(1)a点溶液中c(H＋)为________，pH约为________。

(2)a、b、c、d四点中水的电离程度最大的是________点，滴定过程中宜选用________作指示剂，滴定终点在________(填“c点以上”或“c点以下”)。

(3)若向20 mL稀氨水中逐滴加入等浓度的盐酸，则下列变化趋势正确的是________(填字母)。

答案　(1)4×10－4mol·L－1　3.4　(2)c　酚酞　c点以上　(3)B

解析　(1)电离消耗的醋酸在计算醋酸的电离平衡浓度时可以忽略不计。由K＝得，c(H＋)＝ mol·L－1＝4×10－4mol·L－1。(2)a点是醋酸溶液，b点是醋酸和少量CH3COOK的混合溶液，c点是CH3COOK和少量醋酸的混合溶液，d点是CH3COOK和KOH的混合溶液，酸、碱均能抑制水的电离，CH3COOK水解促进水的电离，所以c点溶液中水的电离程度最大。由于酸碱恰好完全反应时溶液显碱性，故应该选择在碱性范围内变色的指示剂酚酞。滴定终点应在c点以上。(3)由于稀氨水显碱性，首先排除选项A和C；两者恰好反应时溶液显酸性，排除选项D。