2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第8章热点专题突破5突破溶液中有关粒子浓度的图像综合题

突破溶液中有关粒子浓度的图像综合题

1．图像分析策略

第一步：明确图像中横、纵坐标的含义。

第二步：理解图像中曲线的变化情况，分析发生变化的原因及影响因素。

第三步：研究图像中的特殊点，如起点、恰好中和点、溶液呈中性点、突变点、拐点、交叉点及终点等。分析特殊点对应的溶液中溶质及各粒子种类存在情况。

2．解题思维流程

　(2017·全国卷Ⅰ)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＋)

解析　由H2XH＋＋HX－可知：Ka1＝，则c(H＋)＝，等式两边同取负对数可得：pH1＝－lg Ka1＋lg。同理，由HX－H＋＋X2－可得：pH2＝－lg Ka2＋lg。因1＞Ka1≫Ka2，则－lg Ka1＜－lg Ka2。当lg＝lg时，有pH1＜pH2，故曲线N表示pH与lg的变化关系，曲线M表示pH与lg 的变化关系，B项正确。由曲线M可知，lg  ＝0时，pH≈5.4，Ka2＝＝·c(H＋)＝1×10－5.4＝100.6×10－6,1<100.6<10，故Ka2的数量级为10－6，A项正确。NaHX溶液中，＜1，则lg＜0，此时溶液pH＜5.4，溶液呈酸性，所以c(H＋)＞c(OH－)，C项正确。由以上分析可知，HX－的电离程度大于其水解程度，故当溶液呈中性时，有lg >0，则>1，溶液中各离子浓度大小关系为c(X2－)＞c(HX－)，D项错误。

答案　D

　常温下在20 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液40 mL，溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。回答下列问题：

(1)在同一溶液中，H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存。

(2)当pH＝7时，溶液中含碳元素的主要微粒为______，溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为______________________________。

(3)已知在25 ℃时，CO水解反应的平衡常数即水解常数Kh＝＝2.0×10－4 mol·L－1，当溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1时，溶液的pH＝______________。

解析　常温下在20 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液40 mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水。

(1)由反应及图像可知，在同一溶液中，H2CO3、HCO、CO不能大量共存。

(2)由图像可知，pH＝7时，溶液中含碳元素的主要微粒为HCO、H2CO3，由电荷守恒可知c(Na＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(HCO)＋c(OH－)，又c(H＋)＝c(OH－)，则c(Na＋)>c(Cl－)，因HCO水解，则c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(H＋)＝c(OH－)。

(3)CO的水解常数Kh＝＝2×10－4，当溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1时，c(OH－)＝10－4 mol·L－1，由Kw可知，c(H＋)＝10－10 mol·L－1，所以pH＝10。

答案　(1)不能　

(2)HCO、H2CO3　c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(H＋)＝c(OH－)　

(3)10

1．常温下，用0.1000 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L－1 CH3COOH溶液所得滴定曲线如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A．曲线上任一点均存在：c(Na＋)－c(OH－)＝c(CH3COO－)－c(H＋)

B．点①所示溶液中：c(CH3COO－)＋2c(OH－)＝c(CH3COOH)＋2c(H＋)

C．点②所示溶液中：c(Na＋)＝c(CH3COO－)

D．点③所示溶液中：c(Na＋)>c(OH－)>c(CH3COO－)

>c(H＋)

答案　D

解析　曲线上任一点均存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，则c(Na＋)－c(OH－)＝c(CH3COO－)－c(H＋)，A项正确；点①所示溶液中的溶质是等物质的量的醋酸和醋酸钠，根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，物料守恒有2c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)，前式代入后式得：c(CH3COO－)＋2c(OH－)＝c(CH3COOH)＋2c(H＋)，B项正确；点②所示溶液呈中性，c(OH－)＝c(H＋)，根据电荷守恒得c(Na＋)＝c(CH3COO－)，C项正确；点③氢氧化钠与醋酸完全反应，得到醋酸钠溶液，溶液呈碱性，则c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)，D项错误。

2．室温时，配制一组c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10 mol·L－1的H2A和NaOH的混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．在c(Na＋)＝0.10 mol·L－1的溶液中：c(A2－)－c(H＋)＝c(H2A)－c(OH－)

B．pH＝4的溶液中：c(HA－)＝c(H2A)＋c(A2－)

C．pH＝7的溶液中：c(Na＋)＝c(A2－)＋c(HA－)

D. Ka1(H2A)的数量级为10－5

答案　A

解析　在c(Na＋)＝0.10 mol·L－1的溶液中，存在c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10 mol·L－1，则溶液中的物料守恒关系为c(Na＋)＝c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)，电荷守恒关系为c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，则c(A2－)－c(H＋)＝c(H2A)－c(OH－)，A项正确；pH＝4时，若c(HA－)＝c(H2A)＋c(A2－)，则2c(HA－)＝0.1 mol·L－1，c(HA－)＝0.05 mol·L－1，根据题图可知，pH＝4时，c(HA－)>0.05 mol·L－1，B项错误；根据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，pH＝7时，c(H＋)＝c(OH－)，则c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)，C项错误；pH＝3.2时，c(H2A)＝c(HA－)＝0.05 mol·L－1，Ka1＝＝10－3.2，D项错误。

3．类比pH的定义，对于稀溶液可以定义pC＝－lg c。常温下，某浓度的H2A溶液在不同pH下，测得pC(H2A)、pC(HA－)、pC(A2－)的变化如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．曲线Ⅱ表示pC(HA－)随pH的变化

B．当pH＝1.40时，c(H2A)>c(A2－)>c(HA－)

C．常温下，＝104.50

D．a、b、c三点对应的溶液中，c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)的值相等

答案　D

解析　根据pC的含义可知，浓度越大，pC的值越小，pH增大，促进H2A的电离，故曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示HA－、H2A、A2－的pC随pH的变化，A项错误；pH＝1.40时，pC(A2－)>pC(H2A)>pC(HA－)，则c(A2－)<c(H2A)<c(HA－)，B项错误；曲线Ⅰ、Ⅱ交点处c(HA－)＝c(H2A)，Ka1＝c(H＋)＝10－0.80，曲线Ⅰ、Ⅲ交点处c(HA－)＝c(A2－)，Ka2＝c(H＋)＝10－5.30，＝＝＝＝10－4.50，C项错误；根据物料守恒可知，a、b、c三点对应的溶液中c(A2－)＋c(H2A)＋c(HA－)的值相等，D项正确。