2022年 江苏高考 命题区间九 角度二 结合图像判断溶液中离子浓度的大小关系

角度二　结合图像判断溶液中离子浓度的大小关系
1．一强一弱溶液的稀释图像
(1)25 ℃时，相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数，醋酸的pH大 加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多
(2)25 ℃时，相同体积、相同pH的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数，盐酸的pH大 加水稀释到相同的pH，醋酸加入的水多
(3)pH与稀释倍数的线性关系
lg ＝0，代表没稀释；lg ＝1，代表稀释10倍
①HY为强酸、HX为弱酸 ②a、b两点的溶液中：c(X－)＝c(Y－) ③水的电离程度：d＞c＞a＝b ①MOH为强碱、ROH为弱碱 ②lg ＝0时，c(ROH)＞c(MOH) ③水的电离程度：a＞b
2.双曲线型[K＝c(X＋)·c(Y－)]
不同温度下水溶液中c(H＋)与c(OH－)的变化曲线 常温下，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线[Ksp(CaSO4)＝9×10－6]
(1)A、C、B三点均为中性，温度依次升高，Kw依次增大 (2)D点为酸性溶液，E点为碱性溶液，Kw＝1×10－14 (3)AB直线的左上方均为碱性溶液，任意一点：c(H＋)＜c(OH－) (1)a、c点在曲线上，a→c的变化为增大c(SO)，如加入Na2SO4固体，但Ksp不变 (2)b点在曲线的上方，Qc＞Ksp，将会有沉淀生成 (3)d点在曲线的下方，Qc＜Ksp，则为不饱和溶液，还能继续溶解CaSO4
3.分布系数图及分析[分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线]
一元弱酸(以CH3COOH为例) 二元酸(以草酸H2C2O4为例)
Ka＝ 交点c(CH3COO－) ＝c(CH3COOH) 故Ka＝c(H＋)＝10－4.76 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
4.酸碱中和滴定
氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线 盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线
曲线起点不同：强碱滴定强酸、弱酸的曲线，强酸起点低；强酸滴定强碱、弱碱的曲线，强碱起点高
突跃点变化范围不同：强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)
室温下pH＝7不一定是滴定终点：强碱与强酸反应时，滴定终点pH＝7；强碱与弱酸(强酸与弱碱)反应时，滴定终点不是pH＝7(强碱与弱酸反应终点pH＞7，强酸与弱碱反应终点pH＜7)
酸碱指示剂的选择：根据中和反应终点的酸碱性选择指示剂。 酸性，选甲基橙；碱性，选酚酞；中性，二者均可
解题技巧　抓住关键五个点，突破中和滴定曲线
(1)五个点的诠释与应用
五个点 应用
抓反应的起始点 判断酸、碱的相对强弱
抓反应的一半点 判断是哪种溶质的等量混合
抓溶液的中性点 判断溶液中溶质的成分及哪种反应物过量或不足
抓恰好反应点 判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性
抓反应的过量点 判断溶液中的溶质成分及谁多、谁少还是等量
(2)实例：室温下，向20 mL 0.1 mol·L－1 HA溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 NaOH溶液，溶液pH的变化如图所示：
5．常考对数及对数曲线
(1)常考有关对数举例
①pC：类比pH，即为C离子浓度的负对数，规律是pC越大，C离子浓度越小。
②pK：平衡常数的负对数，规律是pK越大，平衡常数越小，对于一元弱酸(HX)：
pKa＝pH－lg，lg 越大，HX的电离程度越大。
③AG＝lg ，氢离子浓度与氢氧根离子浓度比的对数，规律是：AG越大，酸性越强，中性时AG＝0。
(2)常考有关图像举例
①pOH—pH曲线：
a．表示一元酸与一元碱中和过程中H＋与OH－浓度的关系。
b．Q点代表中性。
c．M点显酸性，N点显碱性，两点水的电离程度相同。
②直线型(pM—pR曲线)
pM为阳离子浓度的负对数，pR为阴离子浓度的负对数。
a．直线AB上的点：c(M2＋)＝c(R2－)。
b．溶度积：CaSO4＞CaCO3＞MnCO3。
c．X点：CaCO3要析出沉淀；CaSO4是不饱和溶液，能继续溶解CaSO4。
d．Y点：c(SO)＞c(Ca2＋)，二者的浓度积等于10－5；Z点：c(CO)＜c(Mn2＋)，二者的浓度积等于10－10.6。
③常温下将KOH溶液滴加到二元弱酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系图
a．二元弱酸(H2X)一级电离程度远大于二级电离程度。
lg 越大，表示电离程度越大，因而N代表一级电离的曲线，M代表二级电离曲线。
b．可以根据m点，n点的坐标计算pKa1和pKa2。
题组一　弱酸或弱碱稀释曲线的分析
1.某温度下，相同体积、相同pH的氨水和氢氧化钠溶液加水稀释时的pH变化曲线如图所示，下列判断正确的是(　　)
A．a点导电能力比b点强
B．b点的Kw值大于c点
C．与盐酸完全反应时，消耗盐酸体积Va＞Vc
D．a、c两点c(H＋)相等
答案　D
解析　由图可知pH：b点大于a点，所以溶液中的离子浓度：b点大于a点，即导电能力：b点强于a点，A项错误；b点和c点的温度相同，Kw相等，B项错误；由图像中曲线的变化趋势知，a点是NaOH溶液，c点是氨水，pH相同时c(NH3·H2O)远大于c(NaOH)，故消耗盐酸体积Va＜Vc，C项错误；a、c两点的pH相同，则c(H＋)相同，D项正确。
题组二　以酸碱中和滴定为背景的图像分析
2．298 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甲基橙作指示剂
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；H2AHA－＋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，H2AHA－＋H＋与HA－A2－＋
H＋相减即得H2A＋A2－HA－，此时的平衡常数K＝＝＝1.0×107.4，D项正确。
3．(2021·沈阳市高三一模)某二元酸H2MO4在水中分两步电离：H2MO4===H＋＋HMO，HMOH＋＋MO。常温下，向20 mL 1 mol·L－1 NaHMO4溶液中滴入c mol·L－1 NaOH溶液，溶液温度与滴入NaOH溶液体积关系如下图。下列说法正确的是(　　)
A．该NaOH溶液的pH为13
B．图像中E点对应的溶液中c(Na＋)＝c(H2MO4)＋c(HMO)＋c(MO)
C．若F点对应的溶液pH＝2，则MO的水解平衡常数约为9.4×10－10
D．整个过程中G点水的电离程度最大
答案　D
解析　A项，根据图像分析可知，G点温度最高，说明此时两物质恰好完全反应，NaHMO4＋NaOH===Na2MO4＋H2O，二者等体积反应，则c(NaOH)＝1 mol·L－1，因此pH＝14，错误；B项，第一步完全电离，溶液中不存在H2MO4，图像中E点对应的溶液中c(Na＋)＝c(HMO)＋c(MO)，错误；C项，F点加入氢氧化钠溶液10 mL，所得溶液是等浓度的NaHMO4、Na2MO4，若F点对应的溶液pH＝2，氢氧根离子浓度是10－12 mol·L－1，则MO的水解平衡常数为≈10－12，错误；D项，G点时两者恰好完全反应，生成的溶质Na2MO4属于强碱弱酸盐，即MO水解程度最大，所以整个过程中G点水的电离程度最大，正确。
4．(2020·海南，12)某弱酸HA溶液中主要成分的分布分数随pH的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．该酸－lg Ka ≈4.7
B．NaA的水解平衡常数Kh＝
C．当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)D．某c(HA)∶c(A－)＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4
答案　B
解析　观察曲线的交点为c(HA)＝c(A－)时，此时溶液的pH≈4.7，该酸的Ka＝＝c(H＋)≈10－4.7，故－lg Ka≈4.7，A说法正确；NaA的水解平衡常数Kh＝＝，B说法错误；根据图像可知，当该溶液的pH＝7.0时，c(HA)＜c(A－ )，C说法正确；根据图像可知，c(HA)为0.8、c(A－)为0.2时，pH约为4，故某c(HA)∶c(A－ )＝4∶1的缓冲溶液，pH≈4，D说法正确。
题组三　沉淀溶解平衡曲线
5．(2020·安庆二模)已知25 ℃时，某有机酸HA(Ka＝4×10－6 ) 可以与氯化钙溶液反应(CaA2难溶)，现向10 mL 0.1 mol·L－1 HA溶液中加入CaCl2粉末(忽略溶液体积变化)，溶液的pH随Ca2＋浓度变化曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．Ka随温度和浓度升高而增大
B．X点由水电离出的c(H＋)＝0.01 mol·L－1
C．25 ℃，Ksp(CaA2)的数量级为 10－14
D．Y点的溶液中c(HA)＋c(A－)＝0.1 mol·L－1
答案　C
解析　Ka只与温度有关，与浓度无关，A项错误；X点时溶液为HA与HCl的混合溶液，水的电离受到抑制，因此由水电离出的c(H＋)＝10－12 mol·L－1，B项错误；X点溶液中的溶质为HA与HCl，氢离子主要来自HCl的电离，由c(H＋)＝0.01 mol·L－1，结合反应2HA＋CaCl2===CaA2↓＋2HCl，可知发生反应的c(HA)≈0.01 mol·L－1，故此时溶液中剩余的c(HA)≈0.09 mol·L－1，由Ka表达式代入数值可得c(A－)＝3.6×10－5 mol·L－1，再根据Ksp＝
c(Ca2＋)·c2(A－)＝5×10－5 ×(3.6×10－5 )2 ＝6.48×10－14，故Ksp(CaA2)的数量级为10－14，C项正确；Y点时，HA完全反应生成CaA2沉淀，溶液中的c(HA)＋c(A－)＜0.1 mol·L－1，D项错误。
6．(2020·眉山模拟)一定温度下，硫酸盐MSO4(M2＋代表Ba2＋、Sr2＋)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知：p(M2＋)＝－lg c(M2＋)，p(SO)＝－lg c(SO)。向10 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液中滴入1滴(约0.05 mL)0.01 mol·L－1 BaCl2溶液出现白色浑浊，而滴入1滴(约0.05 mL) 0.01 mol·L－1 SrCl2溶液无浑浊出现。下列说法错误的是(　　)
A．该温度下，溶度积常数Ksp(BaSO4)＜Ksp(SrSO4)
B．欲使c点对应BaSO4溶液移向b点，可加浓BaCl2溶液
C．欲使c点对应SrSO4溶液移向a点，可加浓SrCl2溶液
D．SrSO4(s)＋Ba2＋(aq)BaSO4(s)＋Sr2＋(aq)的平衡常数为106.8
答案　C
解析　题目中向10 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液中滴入1滴(约0.05 mL)0.01 mol·L－1 BaCl2溶液出现白色浑浊，而滴入1滴(约0.05 mL)0.01 mol·L－1 SrCl2溶液无浑浊出现，可说明SrSO4溶度积常数较大，故A正确；欲使c点对应BaSO4溶液移向b点，则c(SO)变小，c(Ba2＋)增大，则可加入浓BaCl2溶液，使沉淀溶解平衡逆向移动，故B正确；欲使c点对应SrSO4溶液移向a点，c(SO)、c(Sr2＋)都变大，且二者浓度相等，应加入SrSO4固体，故C错误；由图像可知Ksp(BaSO4)＝10－5×10－5＝10－10，Ksp(SrSO4)＝10－1.6×10－1.6＝10－3.2，SrSO4(s)＋Ba2＋(aq)BaSO4(s)＋Sr2＋(aq)的平衡常数K＝＝＝106.8，故D正确。
7．某温度下，分别向10 mL浓度均为0.1 mol·L－1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴加0.1 mol·L－1的Na2S溶液，滴加过程中溶液中－lg c(Cu2＋)和－lg c(Zn2＋)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示[已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，lg 3≈0.5]，下列说法错误的是(　　)
A．溶液pH：a＜b＜e
B．a点的ZnCl2溶液中：c(Cl－)＜2[c(Zn2＋)＋c(H＋)]
C．a—b—e为滴定CuCl2溶液的曲线
D．d点纵坐标约为33.9
答案　C
解析　在CuCl2和ZnCl2溶液中，Zn2＋和Cu2＋水解，溶液呈酸性，Na2S溶液呈碱性，随着加入的Na2S溶液体积的增大，溶液的pH逐渐增大，故溶液pH：a＜b＜e，A项正确；a点ZnCl2溶液中存在电荷守恒，c(Cl－)＋c(OH－)＝2c(Zn2＋)＋c(H＋)，故c(Cl－)＜2[c(Zn2＋)＋c(H＋)]，B项正确；Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，a—b—e应为滴定ZnCl2溶液的曲线，C项错误；分别向10 mL浓度均为0.1 mol·L－1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴加0.1 mol·L－1 Na2S溶液，达到滴定终点时，－lg c(Cu2＋)＝17.7，Ksp(CuS)＝10－35.4，d点时，c(S2－)约为×0.1 mol·L－1，c(Cu2＋)＝
mol·L－1＝3×10－34.4 mol·L－1，故d点纵坐标约为33.9，D项正确。