2027届高三化学一轮复习学案课件第8章第42讲反应过程中粒子浓度变化及图像分析

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第42讲　反应过程中粒子浓度变化及图像分析
提能训练　练案[42]
考点一　溶液中粒子浓度的关系及分析
1．熟悉两大理论，构建思维基点(1)电离平衡
②多元弱酸的电离是分步进行的，其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如在H2S溶液中H2S、HS－、S2－、H＋的浓度大小关系是_______________________________。
c(H2S)>c(H＋)>c(HS－)>c(S2－)
(2)水解平衡①水解过程是微弱的。
2．明确电解质溶液中的三个守恒关系(1)电荷守恒：电解质溶液必须保持电中性，即阴离子所带负电荷数一定等于阳离子所带正电荷总数。如Na2S与NaHS两溶液的电荷守恒式相同：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HS－)＋c(OH－)＋2c(S2－)。(2)元素守恒：变化前后某种元素的质量守恒。如常温下，在1 ml·L－1 Na2S溶液中：c(Na＋)＝2[c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)]＝2 ml·L－1。(3)质子守恒：电解质溶液中，由于电离、水解等过程的发生，往往存在质子(H＋)的转移，转移过程中质子数量保持不变，称为质子守恒。可通过元素守恒与电荷守恒推出质子守恒。如Na2S溶液中存在c(OH－)＝c(H＋)＋c(HS－)＋2c(H2S)。
【微思考】　常温下，写出0.1 ml·L－1 NaHCO3溶液中各种粒子浓度关系。(1)元素守恒式：__________________________________________。(2)电荷守恒式：__________________________________________。(3)质子守恒式：__________________________________________。
3．单一溶液中粒子浓度的比较
4．混合溶液中各离子浓度的大小比较(1)根据电离程度、水解程度的相对大小分析。分子的电离大于相应离子的水解，如等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液中，各离子浓度的大小：________________________________。(2)分子的电离小于相应离子的水解。在0.1 ml·L－1 NaCN和0.1 ml·L－1 HCN的混合液中，各离子浓度的大小：____________________ __________________。
c(Na＋)>c(CN－)>
c(OH－)>c(H＋)
(3)两种溶液混合后发生化学反应，则先考虑发生化学反应后溶液中实际存在的物质及其物质的量的多少，后考虑水解或电离的问题。如0.2 ml·L－1 CH3COONa溶液与0.1 ml·L－1 HCl溶液等体积混合，发生化学反应HCl＋CH3COONa===CH3COOH＋NaCl，所以溶质实际上是CH3COONa、CH3COOH和NaCl，且三者浓度相等。由于CH3COOH的电离程度大于CH3COO－的水解程度，故离子浓度大小顺序为_______________________________________________。
c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)
5．不同溶液中同一离子浓度大小的比较
【易错辨析】(1)同浓度的Na2CO3溶液和CH3COONa溶液相比，前者pH大；同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液相比，后者pH小。(　　)[提示]　√
(3)常温下，pH＝10的CH3COONa溶液与pH＝4的NH4Cl溶液中水的电离程度相同。(　　)[提示]　√
1．(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2＋。已知25 ℃时，H2S饱和溶液浓度约为0.1 ml·L－1，Ka1(H2S)＝10－6.97，Ka2(H2S)＝10－12.90，Ksp(FeS)＝10－17.20，Ksp(CdS)＝10－26.10。下列说法错误的是(　　)A．Na2S溶液中：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(HS－)＋2c(S2－)B．0.01 ml·L－1 Na2S溶液中：c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)C．向c(Cd2＋)＝0.01 ml·L－1的溶液中加入FeS，可使c(Cd2＋)c(Cd2＋)
微考点1　单一溶液中各种粒子浓度的比较
2．写出下列溶液中的粒子守恒关系式。(1)Na2CO3溶液①物料守恒：____________________________________________；②电荷守恒：____________________________________________；③质子守恒：____________________________________________。(2)浓度均为0.1 ml·L－1 NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合①电荷守恒：____________________________________________；②物料守恒：____________________________________________；③质子守恒：____________________________________________。
(3)Na2S溶液中各粒子浓度的关系①物料守恒：____________________________________________；②电荷守恒：____________________________________________；③质子守恒：____________________________________________。(4)写出(NH4)2SO4溶液中各粒子浓度关系①物料守恒：____________________________________________；②电荷守恒：____________________________________________；③质子守恒：___________________________________________。
3．(1)常温下，0.1 ml·L－1 NH4Cl溶液。①粒子种类：____________________________________________。②离子浓度大小关系：____________________________________。③元素守恒式：__________________________________________。(2)常温下，比较0.1 ml·L－1 NaHCO3溶液中各种离子浓度关系。①大小关系：____________________________________________。②元素守恒式：__________________________________________。③电荷守恒式：__________________________________________。④质子守恒式：__________________________________________。
(3)常温下，比较0.1 ml·L－1 Na2CO3溶液中各种离子浓度关系。①大小关系：___________________________________________。②元素守恒式：_________________________________________。③电荷守恒式：_________________________________________。④质子守恒式：_________________________________________。
4．常温下，在10 mL浓度均为0.1 ml·L－1 NaOH和NH3·H2O的混合溶液中滴加0.1 ml·L－1的盐酸。下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是(　　)
微考点2　混合溶液中各种粒子浓度的比较
5．(2026·广西玉林一模)在25 ℃时，向体积均为20 mL、浓度均为0.1 ml·L－1的两种酸(HX、HY)溶液中分别滴加0.1 ml·L－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与反应后溶液的pH的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)B．0.1 ml·L－1 HY溶液中c(H＋)＝10－3 ml·L－1C．V(NaOH溶液)＝20 mL时，反应后的两种溶液中c(X－)＝c(Y－)D．b点时：c(Y－)－c(HY)>c(H＋)－c(OH－)
[解析]　由题图可知，0.1 ml·L－1 HX溶液的pH等于1，则HX为强酸，电离方程式为HX===H＋＋X－，A错误；由题图可知，0.1 ml·L－1 HY溶液的pH等于4,0.1 ml·L－1 HY溶液中c(H＋)＝10－4 ml·L－1，B错误；V(NaOH溶液)＝20 mL时，两种溶液恰好反应分别生成等物质的量的NaX和NaY，NaY发生水解，所以两种溶液中c(X－)>c(Y－)，C错误；b点加入NaOH溶液的体积为10 mL，对于HY溶液，该点溶液中溶质为等物质的量的HY和NaY，根据元素守恒：c(Y－)＋c(HY)＝2c(Na＋)，根据电荷守恒：c(Y－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，联立得：c(Y－)－c(HY)＝2[c(H＋)－c(OH－)]，则c(Y－)－c(HY)>c(H＋)－c(OH－)，D正确。
6．(2025·江苏卷，12,3分)室温下，有色金属冶炼废渣(含Cu、Ni、Si等的氧化物)用过量的较浓H2SO4溶液酸浸后，提取铜和镍的过程如图所示。
7．比较下列几组溶液中指定离子浓度的大小。(1)浓度均为0.1 ml·L－1的①H2S、②NaHS、③Na2S、④H2S和NaHS的混合溶液，溶液pH从大到小的顺序是________________。(2)相同浓度的下列溶液中：①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH中，c(CH3COO－)由大到小的顺序是________________。
微考点3　不同溶液中同一离子浓度的比较
[答案]　(1)③>②>④>①(2)②>①>③(3)④>②>③>①
[答案]　⑤>④>③>①>②
比较溶液中微粒浓度大小的基本思路
考点二　反应过程中粒子浓度变化图像及分析
1．滴定曲线中的粒子浓度关系及分析(1)巧抓关键“五点”，突破中和滴定曲线中粒子浓度关系
(2)应用示例及分析以室温时用0.1 ml·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L－1 HA溶液为例，总结如何抓住滴定曲线的5个关键点。滴定曲线如图所示：
2．分布分数图像中粒子浓度关系及分析分布分数图像是酸碱中和滴定曲线的一种变式，常以pH、分布分数(δ)为横、纵坐标，结合滴定实验数据绘制出关系曲线，这里分布分数(δ)代表组分的平衡浓度占总浓度的分数。一元弱酸和二元弱酸的分布分数图像及分析如下：
3．对数图像中的粒子浓度关系及分析(1)利用某种粒子浓度(或两种粒子浓度的比值)的对数(或负对数)与溶液的pH为坐标，建立滴定过程中的对数关系图像，电解质溶液中四种常考对数关系及分析如下表：
(3)破解对数图像的步骤
②找联系：根据图像中的坐标含义和曲线的交点，分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。③想原理：涉及电离平衡常数，写出平衡常数表达式，在识图像、想原理的基础上，将图像与原理结合起来思考。④用公式：运用对数计算公式分析。
1．(2024·湖南卷)常温下Ka(HCOOH)＝1.8×10－4，向20 mL 0.10 ml·L－1 NaOH溶液中缓慢滴入相同浓度的HCOOH溶液，混合溶液中某两种离子的浓度随加入HCOOH溶液体积的变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
微考点1　滴定图像中的粒子浓度的关系
A．水的电离程度：Mc(HCOO－)>c(OH－)>c(H＋)>c(HCOOH)[答案]　D
[解析]　结合起点和终点，向20 mL 0.10 ml·L－1 NaOH溶液中缓慢滴入相同浓度的HCOOH溶液，经过M点再下降的曲线表示的是OH－的浓度改变，经过M点、N点再上升的曲线表示的是HCOO－的浓度改变。M点时，V(HCOOH)＝10 mL，溶液中的溶质为c(HCOONa)∶c(NaOH)＝1∶1，仍有未反应的NaOH，对水的电离是抑制的，N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa，此时存在HCOONa的水解，水的电离程度最大，A正确；M点时，V(HCOOH)＝10 mL，溶液中的溶质为HCOONa和NaOH，根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCOO－)＋c(OH－)，由图可知M点时c(HCOO－)＝c(OH－)，则2c(OH－)＝c(Na＋)＋
c(H＋)，B正确；当V(HCOOH)＝10 mL时，溶液中的溶质为c(NaOH)∶c(HCOONa)＝1∶1，根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCOO－)＋c(OH－)，根据元素守恒有c(Na＋)＝2c(HCOO－)＋2c(HCOOH)，则c(OH－)＝c(H＋)＋2c(HCOOH)＋c(HCOO－)，C正确；N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa，由于甲酸根离子发生水解，因此c(Na＋)>c(HCOO－)及c(OH－)>c(H＋)，观察图中点可
2．25 ℃时，用浓度为0.100 0 ml·L－1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 ml·L－1的三种酸HX、HY、HZ的溶液，滴定曲线如图所示。(1)在相同温度下，相同浓度的三种酸溶液的导电能力由弱到强的顺序是______________________ _______________________________________。(2)V(NaOH溶液)＝20.00 mL时，溶液中c(Y－)________(填“”或“＝”，下同)c(HY)。若使最终溶液的pH＝7，则滴定HZ溶液和滴定HX溶液所需NaOH溶液的体积的关系是HZ溶液______HX溶液。
(3)将上述HY溶液、HX溶液等体积混合后，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时，溶液中各离子浓度的大小关系为_______________ ____________________________________________________________。(4)根据滴定曲线，可得Ka(HY)≈________。
[答案]　(1)HX(3)c(Na＋)>c(Y－)>c(X－)>c(OH－)>c(H＋)(4)10－5
[解析]　(1)根据图像分析，氢氧化钠溶液的体积为0时，0.100 0 ml·L－1的三种酸HX、HY、HZ的溶液的pH分别为4、3、1，故酸性大小顺序为HXc(OH－)> c(H＋)。(4)0.100 0 ml·L－1的HY溶液的pH＝3，即c(H＋)＝10－3 ml·L－1，水的电离程度很小，可以不考虑。
明确解题要领，快速准确作答 “读曲线”——每条曲线所代表的粒子及变化趋势； “读浓度”——通过横坐标的垂线，可读出某pH时的粒子浓度； “用交点”——交点是某两种粒子浓度相等的点，可计算电离常数K； “可替换”——根据溶液中的元素守恒进行替换，分析得出结论。
3．(2025·湖北卷)CO2气氛下，Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2＋)＝2.0×10－5 ml·L－1，pKa1(H2CO3)＝6.4、pKa2(H2CO3)＝10.3，pKsp(PbCO3)＝12.1。下列说法错误的是(　　)
微考点2　分布分数图像中微粒浓度关系
4．室温下，向亚硫酸溶液中滴加NaOH溶液，各含硫微粒分布系数(平衡时某微粒的物质的量占各微粒物质的量之和的分数)与溶液pH的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
5．已知N2H4在水中的电离与NH3相似，室温下向N2H4的水溶液中滴加某强酸，溶液的pH与粒子浓度关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
微考点3　对数图像中粒子浓度的关系
1．离子浓度大小的比较(1)判断离子：电离过程、水解反应。(2)明确“微弱”：电离是微弱的，水解是微弱的。(3)利用守恒：原子守恒、电荷守恒、质子守恒(电荷守恒与原子守恒的推导)。(4)溶液中粒子浓度关系比较的一般方法
2．判断溶液中粒子浓度关系的注意事项
3．从定性和定量两个角度辨析Kw、Ka(Kb)、Kh三者关系
1．常温下，0.2 ml·L－1的一元酸HA与等浓度的NaOH溶液等体积混合后，所得溶液中部分微粒组分及浓度如图所示，下列说法正确的是(　　)A．HA为强酸B．该混合液pH＝7C．该混合溶液中：c(A－)＋c(Y)＝c(Na＋)D．图中X表示HA，Y表示OH－，Z表示H＋[答案]　C
[解析]　由图可知A－浓度最大，X、Y、Z浓度依次减小，由题意知，两者反应生成0.1 ml·L－1的NaA溶液。由于A－浓度小于0.1 ml·L－1，说明A－水解，即HA是弱酸，A项错误；由于A－水解，水解后溶液呈碱性，B项错误；根据元素质量守恒可知，c(A－)＋c(HA)＝c(Na＋)，混合液中粒子浓度大小关系为c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(HA)> c(H＋)，因此X表示OH－，Y表示HA，Z表示H＋，则c(A－)＋c(Y)＝ c(Na＋)，C项正确，D项错误。
2．大量排放含SO2的烟气会形成酸雨，工业上常利用Na2SO3溶液作为吸收液脱除烟气中的SO2，随着SO2的吸收，吸收液的pH不断变化。下列粒子浓度关系一定正确的是(　　)
3．(2026·安徽滁州模拟)一定温度下，下列溶液的离子浓度关系式正确的是(　　)A．pH＝5的H2S溶液中，c(H＋)＝c(HS－)＝1×10－5 ml·L－1B．pH＝a的氨水稀释至原溶液体积的10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1
[答案]　D[解析]　pH＝5的H2S溶液中，H＋的浓度为1×10－5 ml·L－1，但是HS－的浓度会小于H＋的浓度，H＋来自H2S的第一步电离、HS－的电离和水的电离，故H＋的浓度大于HS－的浓度，A项错误；弱碱在溶液中不完全电离，pH＝a的氨水稀释至原溶液体积的10倍时，其溶液的pH大于a－1，即b>a－1，a碳酸>次氯酸，根据“越弱越水解”的原则，pH相同的三种钠盐溶液，浓度的大小关系为醋酸钠>碳酸氢钠>次氯酸钠，则钠离子的浓度：①>②>③，D项正确。
4．已知某一温度下，在0.1 ml·L－1的强电解质NaHA溶液中， c(H＋) Ka(HCN)。现有100 mL 0.1 ml·L－1 NaF溶液和100 mL 0.1 ml·L－1 NaCN溶液，下列有关这两种溶液的说法不正确的是(　　)A．溶液pH：NaFc(HCN)C．NaF溶液中：c(HF)＝c(OH－)－c(H＋)D．NaCN溶液中：c(Na＋)＝c(CN－)＋c(HCN)[答案]　B
[解析]　因为Ka(HF)>Ka(HCN)，所以水解程度NaFc(OH－)B．b点溶液c(Na＋)＝c(CH3COO－)，V1＝20C．c点溶液n(CH3COO－)大于b点D．滴定过程中，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)
[答案]　B[解析]　a点醋酸反应一半，混合溶液中溶质为等物质的量浓度的CH3COOH、CH3COONa，由图可知溶液的pHc(OH－)，再由电荷守恒：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋ c(H＋)，则c(CH3COO－)>c(Na＋)，所以溶液中存在：c(CH3COO－)> c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)，A正确；b点溶液pH＝7，溶液呈中性，则 c(H＋)＝c(OH－)，溶液中存在电荷守恒c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，则c(Na＋)＝c(CH3COO－)，醋酸钠溶液呈碱性，要使混合溶液呈中性，则醋酸应该稍微过量，则V17，则溶液中pH＝b时，c(Na＋)∶c(X2－)＝3∶1
A．H2A的Ka1＝10－12B．当溶液中c(H2A)＝c(A2－)时，pH＝2.7C．滴加NaOH溶液过程中存在：c(A2－)＋c(HA－)＋c(H2A)＝0.1 ml·L－1D．当H2A被完全中和时，c(OH－)＝c(HA－)＋c(H2A)＋c(H＋)[答案]　B
当溶液中c(H2A)＝c(A2－)时，c(H＋)＝10－2.7 ml·L－1，pH＝2.7，B正确；滴加NaOH溶液过程中，溶液体积增大，根据元素守恒，c(A2－)＋ c(HA－)＋c(H2A)