高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题8 不定项选择题突破(八) 曲线的分析与应用(含解析)
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(一)溶液中“粒子”浓度关系
1.单一溶液
(1)Na2S溶液
水解方程式:__________________________________________________________;
离子浓度大小关系:______________________________________________________;
电荷守恒:_____________________________________________________________;
物料守恒:______________________________________________________________;
质子守恒:________________________________________________________________。
答案 S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-
c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]
c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
(2)NaHS溶液
水解方程式:____________________________________________________________;
离子浓度大小关系:_______________________________________________________;
电荷守恒:___________________________________________________________;
物料守恒:_______________________________________________________________;
质子守恒:_______________________________________________________________。
答案 HS-+H2OH2S+OH-
c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-)
c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)
c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
c(OH-)=c(H+)+c(H2S)-c(S2-)
解析 NaHS既能发生水解又能发生电离,水溶液呈碱性:
HS-+H2OH2S+OH-(主要);
HS-H++S2-(次要)。
2.混合溶液
(1)1∶1的CH3COOH、CH3COONa溶液
水解方程式:_____________________________________________________________;
离子浓度大小关系:_____________________________________________________________;
电荷守恒:_____________________________________________________________________;
物料守恒:_____________________________________________________________________;
质子守恒:_____________________________________________________________________。
答案 CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
c(CH3COO-)+2c(OH-)=c(CH3COOH)+2c(H+)
解析 CH3COOHCH3COO-+H+(主要)
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-(次要)
水溶液呈酸性。
(2)CH3COOH、CH3COONa混合呈中性溶液
离子浓度大小关系:__________________________________________________________;
电荷守恒:__________________________________________________________________;
物料守恒:______________________________________________________________。
答案 c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
c(Na+)=c(CH3COO-)
解析 CH3COOHCH3COO-+H+
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
若溶液呈中性,则电离和水解相互抵消。
(3)常温下pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合的溶液
离子浓度大小关系:_______________________________________________________;
电荷守恒:_______________________________________________________________。
答案 c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
解析 由于CH3COOH是弱酸,所以当完全反应后,CH3COOH仍过量许多,溶液呈酸性。
(二)滴定曲线的分析与应用
1.巧抓“四点”,突破溶液中的粒子浓度关系
(1)抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。
(2)抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么?判断溶液的酸碱性。
(3)抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。
(4)抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么?判断哪种物质过量。
实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示:
(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)
分析:
a点,溶质为:CH3COONa、CH3COOH,
离子浓度关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);
b点,溶质为:CH3COONa、CH3COOH,
离子浓度关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-);
c点,溶质为:CH3COONa,
离子浓度关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);
d点,溶质为:CH3COONa、NaOH,
离子浓度关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。
2.滴定曲线图像中“交叉点”的分析与应用
[实例分析1]
T ℃时,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中三种微粒H2C2O4、HC2O、C2O的物质的量分数(δ)与pH的关系如下图所示:
回答下列问题:
(1)写出H2C2O4的电离方程式及电离平衡常数表达式
①H2C2O4H++HC2O,
Ka1=;
②HC2OH++C2O,
Ka2=。
(2)根据A点,得Ka1=10-1.2,根据B点,得Ka2=10-4.2。
(3)在pH=2.7的溶液中,=________。
答案 1 000
解析 ===1 000。
(4)0.1 mol·L-1的NaHC2O4溶液呈________性,其离子浓度从大到小的顺序为____________。
答案 酸 c(Na+)>c(HC2O)>c(H+)>c(C2O)>c(OH-)
解析 HC2O+H2OH2C2O4+OH-
Kh===10-(14-1.2)≪Ka2
所以HC2O的电离大于其水解。
(注:也可以根据图像观察)
[实例分析2]
25 ℃时,向某浓度的H3PO4溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中四种微粒H3PO4、H2PO、HPO、PO的物质的量分数(δ)与pH的关系如下图所示:
回答下列问题:
(1)δ0、δ1、δ2、δ3分别代表的微粒是____________________________________________、___________、____________、____________。
(2)写出pH由1到14依次发生反应的离子方程式__________________、_________________、______________________。
(3)Ka1=________,Ka2=________,Ka3=________。
(4)常温下,试判断①0.1 mol·L-1NaH2PO4
②0.1 mol·L-1Na2HPO4的酸碱性。
①________;②________。
答案 (1)H3PO4 H2PO HPO PO
(2)H3PO4+OH-===H2PO+H2O
H2PO+OH-===HPO+H2O
HPO+OH-===PO+H2O
(3)10-2 10-7.1 10-12.2 (4)①酸性 ②碱性
解析 (4)①Kh===10-12≪10-2,溶液呈酸性。
②Kh===10-6.9>10-7.1,溶液呈碱性。
3.滴定直线图像的分析与应用
常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示,
回答下列问题:
(1)向二元弱酸H2Y中滴加NaOH溶液,依次反应的离子方程式为H2Y+OH-===H2O+HY-、HY-+OH-H2O+Y2-。
(2)随着NaOH溶液的滴加,lg 增大(填“增大”或“减小”,下同),lg 减小。
(3)Ka2(H2Y)=________。
答案 10-4.3
解析 Ka2=,
当c(H+)=10-3时,=10-1.3,
所以Ka2=10-4.3。
(4)在交叉点“e”,c(H2Y)________(填“>”“<”或“=”)c(Y2-)。
答案 =
解析 在“e”点,lg =lg ,
所以=,
所以c(H2Y)=c(Y2-)。
1.(2020·全国卷Ⅰ,13)以酚酞为指示剂,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如下图所示。[比如A2-的分布系数:δ(A2-)=]
下列叙述正确的是( )
A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1
C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2
D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
答案 C
解析 根据图像可知,滴定终点消耗NaOH溶液40 mL,H2A是二元酸,可知酸的浓度是
0.100 0 mol·L-1,B项错误;起点溶液pH=1.0,c(H+)=0.100 0 mol·L-1,可知H2A第一步电离是完全的,溶液中没有H2A,所以曲线①代表δ(HA-),曲线②代表δ(A2-),A项错误;利用曲线①、②的交点可知,c(HA-)=c(A2-),此时pH=2.0,c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1,
HA-A2-+H+,Ka(HA-)==1.0×10-2,C项正确;滴定终点时,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),以酚酞为指示剂,说明滴定终点时溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),所以c(Na+)>2c(A2-)+c(HA-),D项错误。
2.[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东),15]25 ℃时,某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1,lg c(CH3COOH)、lg c(CH3COO-)、lg c(H+)和lg c(OH-)随pH变化的关系如下图所示。Ka为CH3COOH的电离常数,下列说法正确的是( )
A.O点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-)
B.N点时,pH=-lg Ka
C.该体系中,c(CH3COOH)= mol·L-1
D.pH由7到14的变化过程中,CH3COO-的水解程度始终增大
答案 BC
解析 随着溶液碱性的增强,c(CH3COOH)减小,c(CH3COO-)增大,故MN线表示lgc(CH3COO-),NP线表示lgc(CH3COOH),MO线表示lgc(H+),OP线表示lgc(OH-)。O点时,c(H+)=c(OH-),N点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-),A项错误;N点时,lgc(CH3COOH)与lgc(CH3COO-)相等,故c(H+)=Ka,pH=-lgKa,B项正确;由CH3COOH的电离平衡常数推导可知Ka==c(H+)·,故c(CH3COOH)=mol·L-1,C项正确;溶液pH增大,碱性增强,CH3COO-的水解程度减小,D项错误。
3.(2019·全国卷Ⅰ,11)NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H2A的Kal=1.1×10-3,Ka2=3.9×10-6)溶液,混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示,其中b点为反应终点。下列叙述错误的是( )
A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关
B.Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的
C.b点的混合溶液pH=7
D.c点的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH-)
答案 C
解析 滴定至终点时发生反应:2NaOH+2KHA===K2A+Na2A+2H2O。溶液导电能力与溶液中离子浓度、离子种类有关,离子浓度越大、所带电荷越多,其导电能力越强,A项正确;图像中纵轴表示“相对导电能力”,随着NaOH溶液的滴加,溶液中c(K+)、c(HA-)逐渐减小,而Na+、A2-的物质的量逐渐增大,由题图可知,溶液的相对导电能力逐渐增强,说明Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的,B项正确;本实验默认在常温下进行,滴定终点时,溶液中的溶质为邻苯二甲酸钠和邻苯二甲酸钾,由于邻苯二甲酸是弱酸,所以溶液呈碱性,pH>7,C项错误;滴定终点时,c(K+)=c(Na+),a点到b点加入NaOH溶液的体积大于b点到c点的,故c点时c(K+)>c(OH-),所以c(Na+)>c(K+)>c(OH-),D项正确。
4.(2017·全国卷Ⅱ,12)改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。
下列叙述错误的是( )
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)
B.lg[K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
答案 D
解析 A项,根据图像,pH=1.2时,H2A和HA-相交,则有c(H2A)=c(HA-),正确;B项,根据pH=4.2时,K2(H2A)==c(H+)=10-4.2,正确;C项,根据图像,pH=2.7时,H2A和A2-相交,则有c(H2A)=c(A2-),正确;D项,根据pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-),且c(HA-)+c(A2-)约为0.1 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2 mol·L-1,可知c(HA-)=c(A2-)>c(H+),错误。
5.(2017·全国卷Ⅰ,13)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时:c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
答案 D
解析 横坐标取0时,曲线M对应pH约为5.4,曲线N对应pH约为4.4,因为是NaOH滴定H2X溶液,所以在酸性较强的溶液中会存在c(HX-)=c(H2X),所以曲线N表示pH与lg的变化关系,B正确;=1时,即lg=0,pH=5.4,c(H+)=1×10-5.4 mol·
L-1,Ka2=≈1×10-5.4=100.6×10-6,A正确;NaHX溶液中,c(HX-)>c(X2-),即<1,lg<0,此时溶液呈酸性,C正确;当溶液呈中性时,由曲线M可知lg>0,>1,即c(X2-)>c(HX-),D错误。
1.(2020·山东省日照高三联考)亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,可用于农药中间体以及有机磷水处理剂的原料。常温下向1 L 0.5 mol·L-1H3PO3溶液中滴加等浓度的NaOH溶液,混合溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.a、b两点,水分别电离出的c水(OH-)之比为10-6.54∶10-1.43
B.b点对应溶液中存在:c(Na+)>3c(HPO)
C.反应H3PO3+HPO2H2PO的平衡常数为105.11
D.当V(NaOH)=1 L时,c(Na+)>c(H2PO)>c(H3PO3)>c(HPO)
答案 AC
解析 A项,a点、b点水电离出的c水(OH-)之比为∶,正确;B项,b点c(H2PO)=c(HPO),溶液pH=6.54<7,溶液呈酸性,则c(OH-)<c(H+),根据电荷守恒得c(Na+)<2c(HPO)+c(H2PO),则c(Na+)<3c(HPO),错误;C项,c(H2PO)=c(H3PO3)时Ka1=c(H+)=10-1.43,c(H2PO)=c(HPO)时,Ka2=c(H+)=10-6.54,H3PO3+HPO2H2PO的平衡常数为=×=×===105.11,正确;D项,V(NaOH)=1 L时,二者恰好完全反应生成NaH2PO3,H2PO水解平衡常数为=10-7.46<Ka2,说明其电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,但是其电离程度较小,错误。
2.(2020·白城市第四中学高三3月模拟)常温下,二元弱酸 H2Y 溶液中滴加 KOH 溶液,所得混合溶液的pH 与离子浓度变化的关系如下图所示,下列有关说法错误的是( )
A.曲线M表示pH与lg的变化关系
B.a点溶液中:c(H+)―c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)―c(K+)
C.H2Y 的第二级电离常数Ka2(H2Y)=10-4.3
D.交点b的溶液中:c(H2Y)=c(Y2-)>c(HY-)>c(H+)>c(OH-)
答案 D
解析 随着pH的增大,H2Y的电离程度逐渐增大,溶液中逐渐增大,逐渐减小,lg逐渐增大,lg逐渐减小,因此曲线M表示pH与lg的关系,故A正确;a点溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(K+)=2c(Y2-)+c(HY-)+c(OH-),因此c(H+)―
c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)―c(K+),故B正确;pH=3时,lg=1.3,则Ka2(H2Y)===10-4.3,故C正确;交点b的溶液中存在:lg=lg>1.3,因此>101.3,即c(Y2-)<c(HY-),故D错误。
3.磷酸(H3PO4)是一种中强酸,常温下,H3PO4水溶液中含磷微粒的分布分数(平衡时某微粒的浓度占各含磷微粒总浓度的分数)与pH的关系如图,下列说法正确的是( )
A.H3PO4的电离方程式为:H3PO43H++PO
B.pH=2时,溶液中大量存在的微粒有:H3PO4、H2PO、HPO、PO
C.滴加NaOH溶液至pH=7,溶液中c(Na+)=c(H2PO)+2c(HPO)+3c(PO)
D.滴加少量Na2CO3溶液,3Na2CO3+2H3PO4===2Na3PO4+3H2O+3CO2↑
答案 C
解析 H3PO4为多元弱酸,电离应分步进行,电离方程式为H3PO4H++H2PO、H2PO
H++HPO、HPOH++PO,故A错误;pH=2时,溶液中大量存在的微粒有:H3PO4、H2PO,故B错误;滴加NaOH溶液至pH=7,依据电荷守恒,溶液中c(Na+)=c(H2PO)+2c(HPO)+3c(PO),故C正确;滴加少量Na2CO3溶液,发生反应为Na2CO3+2H3PO4===2NaH2PO4+H2O+CO2↑,故D错误。
4.(2020·丹东市高三教学质量监测)已知:p[]=-lg[]。室温下,向0.10 mol·L-1HX溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH随p[]变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.溶液中水的电离程度:a>b>c
B.c点溶液中:c(Na+)=10c(HX)
C.室温下NaX的水解平衡常数为10-4.75
D.图中b点坐标为(0,4.75)
答案 D
解析 根据图示可知,a、b、c均为酸性溶液,则溶质为HX和NaX,pH<7的溶液中,HX的电离程度大于X-的水解程度,可只考虑H+对水的电离的抑制,溶液pH越大氢离子浓度越小,水的电离程度越大,则溶液中水的电离程度:ac(OH-),则
c(Na+)<10c(HX),故B错误;HX在溶液中存在电离平衡:HXH++X-,Ka=,则pH=pKa+p[],带入c点坐标(1,5.75)可知,pKa=4.75,则Ka=10-4.75,则室温下NaX的水解平衡常数Kh===10-9.25,b点pH=pKa+p[]=0+4.75=4.75,故C错误,D正确。
5.(2020·山东省济南二中高三检测)常温下,0.1 mol·L-1H2C2O4水溶液中存在H2C2O4、HC2O和C2O三种形态含碳粒子,用NaOH或HCl调节该溶液的pH,三种含碳粒子的分布系数δ随溶液pH变化的关系如图[已知:a=1.35,b=4.17,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,忽略溶液体积变化]。下列说法正确的是( )
A.pH=5时,溶液中主要含碳物质浓度大小关系为c(C2O)>c(H2C2O4)>c(HC2O)
B.已知pKa=-lgKa,则pKa2(H2C2O4)=4.17
C.0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中:c(H+)=c(OH-)+c(C2O)-c(H2C2O4)
D.一定温度下往CaC2O4饱和溶液中加入少量CaCl2固体,c(C2O)将减小,c(Ca2+)不变
答案 BC
解析 pH=5时,溶液中主要含碳物质浓度大小关系为c(C2O)>c(HC2O)>c(H2C2O4),A项错误;Ka2(H2C2O4)=,用曲线②与曲线③的交点数据计算,c(HC2O)=c(C2O),该点的pH=b=4.17,c(H+)=10-4.17,代入公式,得Ka2(H2C2O4)=c(H+)=10-4.17,pKa2(H2C2O4)=-lg(10-4.17)=4.17,B项正确;0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中,电荷守恒式:
c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(C2O)+c(HC2O)①,物料守恒式:c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)②,①②联立,消掉c(Na+),得c(H+)=c(OH-)+c(C2O)-c(H2C2O4),C项正确;CaC2O4饱和溶液中存在溶解平衡:CaC2O4(s)Ca2+(aq)+C2O(aq),加入少量CaCl2固体,c(Ca2+)增大,平衡逆向移动,c(C2O)减小,根据勒夏特列原理,达到新的平衡时,c(Ca2+)仍比原平衡大,D项错误。
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