高中化学新教材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（同步讲义）

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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＝eq \f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)A点：c(HC2Oeq \o\al(－,4))＝c(H2C2O4)故Ka1＝c(H＋)＝10－1.2Ka2＝eq \f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))B点：c(C2Oeq \o\al(2－,4))＝c(HC2Oeq \o\al(－,4))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－＋2H2OC．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＝eq \f(cH＋·cHA－,cH2A)，由于W点c(HA－)＝c(H2A)，故Ka1＝c(H＋)＝1.0×10－2.3；HA－A2－＋H＋，Ka2＝eq \f(cH＋·cA2－,cHA－)，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＝eq \f(Ka1,Ka2)＝eq \f(1.0×10－2.3,1.0×10－9.7)＝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eq \f(cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)或eq \f(cC2O\o\al(2－,4),cHC2O\o\al(－,4))]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eq \f(cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)B．线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为1C．c(HC2Oeq \o\al(－,4))＞c(C2Oeq \o\al(2－,4))＞c(H2C2O4)对应溶液pH：1.22＜pH＜4.19D．c(Na＋)＝c(HC2Oeq \o\al(－,4))＋2c(C2Oeq \o\al(2－,4))对应溶液的pH＝7答案　C解析　草酸的电离平衡常数K1＝eq \f(cH＋·cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)，K2＝eq \f(cH＋·cC2O\o\al(2－,4),cHC2O\o\al(－,4))，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eq \f(cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)，线Ⅱ中X表示的是eq \f(cC2O\o\al(2－,4),cHC2O\o\al(－,4))，A项正确；pH＝0时，c(H＋)＝1 mol·L－1，lgeq \f(cHC2O\o\al(－,4),cH2C2O4)＝lgeq \f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)＝lg K1＝－1.22，lgeq \f(cC2O\o\al(2－,4),cHC2O\o\al(－,4))＝lgeq \f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))＝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，eq \f(cC2O\o\al(2－,4),cHC2O\o\al(－,4))＝eq \f(K2,cH＋)＝10a－4.19，当c(C2Oeq \o\al(2－,4))＜c(HC2Oeq \o\al(－,4))时，10a－4.19＜1，即a－4.19＜0，解得a＜4.19；K1·K2＝eq \f(c2H＋·cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)，即eq \f(cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)＝eq \f(K1·K2,c2H＋)＝102a－5.41，当c(C2Oeq \o\al(2－,4))＞c(H2C2O4)时，102a－5.41＞1，即2a－5.41＞0，解得a＞2.705，所以c(HC2Oeq \o\al(－,4))＞c(C2Oeq \o\al(2－,4))＞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(HC2Oeq \o\al(－,4))＋2c(C2Oeq \o\al(2－,4))＋c(OH－)，当c(Na＋)＝c(HC2Oeq \o\al(－,4))＋2c(C2Oeq \o\al(2－,4))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－1D．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×eq \f(2,3)，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N2Heq \o\al(2＋,6)＋N2H42N2Heq \o\al(＋,5)的pK＝－0.9(已知pK＝－lgK)B．N2H5Cl溶液中存在：c(Cl－)＋c(OH－)＝c(N2Heq \o\al(＋,5))＋2c(N2Heq \o\al(2＋,6))＋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N2Heq \o\al(＋,5)＋OH－可得Kb1(N2H4)＝eq \f(cN2H\o\al(＋,5)·cOH－,cN2H4)＝c(OH－)＝10－6.0。由N2Heq \o\al(＋,5)的电离方程式N2Heq \o\al(＋,5)＋H2ON2Heq \o\al(2＋,6)＋OH－可得，Kb2(N2H4)＝eq \f(cN2H\o\al(2＋,6)·cOH－,cN2H\o\al(＋,5))＝c(OH－)＝10－15.0，而反应N2Heq \o\al(2＋,6)＋N2H42N2Heq \o\al(＋,5)的K＝eq \f(c2N2H\o\al(＋,5),cN2H\o\al(2＋,6)·cN2H4)＝eq \f(Kb1N2H4,Kb2N2H4)＝eq \f(10－6.0,10－15.0)，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(N2Heq \o\al(＋,5))＋2c(N2Heq \o\al(2＋,6))＋c(H＋)，B项正确；N2H5Cl溶液因N2Heq \o\al(＋,5)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＝eq \f(c2H＋,cCH3COOH)得，c(H＋)＝eq \r(1.6×10－5×0.01) 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。关键点离子浓度关系点O原点为HA的单一溶液，0.100 0 mol·L－1 HA的pH＞1，说明是弱酸，c(HA)＞c(H＋)＞c(A－)＞c(OH－)点①两者反应生成等物质的量的HA和NaA，此时溶液pH＜7，说明HA电离程度大于A－水解程度，c(A－)＞c(Na＋)＞c(HA)＞c(H＋)＞c(OH－)点②此时溶液pH＝7，溶液呈中性，酸没有完全被反应，c(A－)＝c(Na＋)＞c(HA)＞lc(H＋)＝c(OH－)点③此时两者恰好反应生成NaA，为弱酸强碱盐溶液，c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H＋)点③之后此时NaOH过量或者远远过量，溶液显碱性，可能出现c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H＋)，也可能出现c(Na＋)＞c(OH－)＞c(A－)＞c(H＋)