2022年高考化学二轮复习专题七 分布系数图及溶液中粒子浓度关系 (含解析)

这是一份2022年高考化学二轮复习专题七 分布系数图及溶液中粒子浓度关系 (含解析)，共10页。

借助分布系数图判断电解质溶液中粒子浓度的关系，是高考常考题型，其中不同阶段粒子浓度关系的判断是近几年高考的热点和亮点。如2018江苏化学14题考查NaOH溶液滴定H2C2O4过程中微粒的物质的量浓度关系；2017全国Ⅰ卷13题考查二元酸与NaOH溶液反应过程中粒子关系；2017全国Ⅱ卷12题考查二元酸随pH变化粒子关系等，该类题目的解题关键是正确判断溶液中溶质的成分及其量的关系，以及离子的电离程度和水解程度的大小。该题型一般综合性强、难度较大，能够很好考查学生的分析推理能力，复习备考中应特别关注。
一、透析分布曲线 奠定思维方向
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。
二、熟悉两大理论 构建思维基点
1.电离平衡→建立电离过程是微弱的意识
弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的，且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。如在稀醋酸溶液中：CH3COOHCH3COO－＋H＋，H2OOH－＋H＋，在溶液中，粒子浓度由大到小的顺序：c(CH3COOH)＞
c(H＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)。
2.水解平衡→建立水解过程是微弱的意识
弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的，但水的电离程度远远小于盐的水解程度。如稀的CH3COONa溶液中，CH3COONa===CH3COO－＋Na＋，CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，H2OH＋＋OH－，溶液中，c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(CH3COOH)＞c(H＋)。
三、把握三大守恒 明确定量关系
1.电荷守恒
在电解质溶液中，阳离子的电荷总数与阴离子的电荷总数相等，即溶液呈电中性。
2.物料守恒(原子守恒)
在电解质溶液中，由于某些离子能够水解，粒子种类增多，但这些粒子所含某些原子的总数始终不变，符合原子守恒。
3.质子守恒
在水溶液中由水电离出的H＋和OH－总数相等。
四、抓准五个关键点 形成思维模型
以室温时用0.1 ml·L－1 NaOH溶液滴定0.1 ml·L－1 HA溶液为例。
考点指导1 单一溶液中离子浓度关系
【典例1】 (安徽理综)室温下，下列溶液中粒子浓度关系正确的是( )
A.Na2S溶液：c(Na＋)>c(HS－)>c(OH－)>c(H2S)
B.Na2C2O4溶液：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋2c(H2C2O4)
C.Na2CO3溶液：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(COeq \\al(2－,3))＋c(OH－)
D.CH3COONa和CaCl2混合溶液：c(Na＋)＋c(Ca2＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＋2c(Cl－)
解析 A项，由于S2－＋H2OHS－＋OH－、HS－＋H2OH2S＋OH－、H2OH＋＋OH－，故离子浓度关系应为c(Na＋)>c(OH－)>c(HS－)>c(H2S)，错误；B项，符合电解质溶液中质子守恒关系，正确；C项，根据电荷守恒有
c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCOeq \\al(－,3))＋2c(COeq \\al(2－,3))＋c(OH－)，错误；D项，根据物料守恒，离子浓度的关系应为c(Na＋)＋c(Ca2＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＋eq \f(1,2)c(Cl－)，错误。
答案 B
【对点训练】
1.常温下，浓度均为0.1 ml·L－1的下列溶液中，粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.氨水中，c(NHeq \\al(＋,4))＝c(OH－)＝0.1 ml·L－1
B.NH4Cl溶液中，c(NHeq \\al(＋,4))＞c(Cl－)
C.Na2SO4溶液中，c(Na＋)＞c(SOeq \\al(2－,4))＞c(OH－)＝c(H＋)
D.Na2SO3溶液中，c(Na＋)＝2c(SOeq \\al(2－,3))＋c(HSOeq \\al(－,3))＋c(H2SO3)
解析 氨水为弱碱溶液，只能部分电离出氢氧根离子，结合电荷守恒c(NHeq \\al(＋,4))＋
c(H＋)＝c(OH－)可得：c(NHeq \\al(＋,4))＜c(OH－)＜0.1 ml·L－1，A错误；NH4Cl溶液中，铵根离子部分水解、氯离子浓度不变，则溶液中c(NHeq \\al(＋,4))＜c(Cl－)，B错误；Na2SO4溶液显中性，c(OH－)＝c(H＋)，结合电荷守恒可得：c(Na＋)＝2c(SOeq \\al(2－,4))，溶液中离子浓度大小为c(Na＋)＞c(SOeq \\al(2－,4))＞c(OH－)＝c(H＋)，C正确；根据亚硫酸钠溶液中的物料守恒可得：c(Na＋)＝2c(SOeq \\al(2－,3))＋2c(HSOeq \\al(－,3))＋2c(H2SO3)，D错误。
答案 C
2.(2018·郴州质检)已知NaHSO3溶液显酸性，NaHCO3溶液显碱性，现有浓度均为0.1 ml/L的NaHSO3和NaHCO3两种溶液，两种溶液中各粒子的物质的量浓度存在下列关系(R表示S元素或C元素)，其中正确的一组是( )
A.c(Na＋)＞c(HROeq \\al(－,3))＞c(H＋)＞c(ROeq \\al(2－,3))＞c(OH－)
B.c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HROeq \\al(－,3))＋c(ROeq \\al(2－,3))＋c(OH－)
C.c(H＋)＋c(H2RO3)＝c(ROeq \\al(2－,3))＋c(OH－)
D.c(Na＋)＝c(HROeq \\al(－,3))＋c(H2RO3)＋2c(ROeq \\al(2－,3))
解析 A项，NaHCO3溶液显碱性，说明HCOeq \\al(－,3)的水解程度大于电离程度，离子浓度大小为c(Na＋)＞c(HCOeq \\al(－,3))＞c(OH－)＞c(H＋)＞c(COeq \\al(2－,3))，A错；B项，根据电荷守恒得，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HROeq \\al(－,3))＋2c(ROeq \\al(2－,3))＋c(OH－)，B错；C项，根据质子守恒得(可联合电荷守恒和物料守恒得到)，c(H＋)＋c(H2RO3)＝c(OH－)＋c(ROeq \\al(2－,3))，C正确；D项，根据物料守恒得c(Na＋)＝c(ROeq \\al(2－,3))＋c(HROeq \\al(－,3))＋c(H2RO3)，D错。
答案 C
考点指导2 混合溶液及反应过程中离子浓度关系
【典例2】 (四川理综)室温下，将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽略体积变化)，实验数据如下表：
下列判断不正确的是( )
A.实验①反应后的溶液中：c(K＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H＋)
B.实验①反应后的溶液中：c(OH－)＝c(K＋)－c(A－)＝eq \f(Kw,1×10－9) ml/L
C.实验②反应后的溶液中：c(A－)＋c(HA)＞0.1 ml/L
D.实验②反应后的溶液中：c(K＋)＝c(A－)＞c(OH－)＝c(H＋)
解析 实验①反应后溶液的pH＝9，即溶液显碱性，说明HA为弱酸，二者等浓度等体积混合恰好反应生成KA，A－水解，A项正确；实验①反应后的溶液中，由电荷守恒式c(H＋)＋c(K＋)＝c(A－)＋c(OH－)知，c(K＋)－c(A－)＝c(OH－)－c(H＋)，B项错误；因为HA为弱酸，如果与等体积等浓度的KOH溶液混合，溶液显碱性，若溶液显中性，则在两溶液体积相等的条件下，HA溶液的浓度应大于0.2 ml/L，所以实验②反应后的溶液中，c(A－)＋c(HA)＞0.1 ml/L，C项正确；实验②反应后溶液显中性，根据电荷守恒式c(H＋)＋c(K＋)＝c(A－)＋c(OH－)，且c(H＋)＝c(OH－)，则c(K＋)＝c(A－)，即c(K＋)＝c(A－)＞c(H＋)＝c(OH－)，D项正确。
答案 B
【思维建模】
酸、碱中和型离子浓度的关系
【对点训练】
3.向1 L含0.01 ml NaAlO2和0.02 ml NaOH的溶液中缓慢通入CO2，随n(CO2)增大，先后发生三个不同的反应，当0.01 ml2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3。下列对应关系正确的是( )
解析 A项，NaAlO2与NaOH的混合溶液，由电荷守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(AlOeq \\al(－,2))＋c(OH－)，有c(Na＋)c(AlOeq \\al(－,2))，错误；C项，继续通CO2，发生题给反应：2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，当n(CO2)＝0.015 ml，此时为Na2CO3溶液，有c(COeq \\al(2－,3))>c(HCOeq \\al(－,3))，错误；D项，继续通CO2发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，当n(CO2)＝0.03 ml，此时为NaHCO3 溶液，因HCOeq \\al(－,3)水解程度大于电离程度，溶液呈碱性，正确。
答案 D
4.[2018·江苏化学，14]H2C2O4为二元弱酸，Ka1(H2C2O4)＝5.4×10－2，Ka2(H2C2O4)＝5.4×10－5，设H2C2O4溶液中c(总)＝c(H2C2O4)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋c(C2Oeq \\al(2－,4))。室温下用NaOH溶液滴定25.00 mL 0.100 0 ml·L－1H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是(双选)( )
0 ml·L－1 H2C2O4溶液：c(H＋)＝0.100 0 ml·L－1＋c(C2Oeq \\al(2－,4))＋c(OH－)－c(H2C2O4)
B.c(Na＋)＝c(总)的溶液：c(Na＋)>c(H2C2O4)>c(C2Oeq \\al(2－,4))>c(H＋)
C.pH＝7的溶液：c(Na＋)＝0.100 0 ml·L－1＋c(C2Oeq \\al(2－,4))－c(H2C2O4)
D.c(Na＋)＝2c(总)的溶液：c(OH－)－c(H＋)＝2c(H2C2O4)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))
解析 H2C2O4溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋2c(C2Oeq \\al(2－,4))，物料守恒：c(H2C2O4)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋c(C2Oeq \\al(2－,4))＝0.100 0 ml·L－1，将两式相加，可得：c(H＋)＝0.100 0 ml·L－1＋c(C2Oeq \\al(2－,4))＋c(OH－)－c(H2C2O4)，A项正确；c(Na＋)＝c(总)的溶液，相当于等物质的量的H2C2O4与NaOH反应后的溶液，即为NaHC2O4溶液，已知Ka2＝5.4×10－5，Kh(HC2Oeq \\al(－,4))＝eq \f(Kw,Ka1)＝eq \f(1×10－14,5.4×10－2)c(H2C2O4)，B项错误；起始时，H2C2O4溶液中c(总)＝c(H2C2O4)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋c(C2Oeq \\al(2－,4))＝0.100 0 ml·L－1，滴入NaOH溶液后，c(H2C2O4)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋c(C2Oeq \\al(2－,4))<0.100 0 ml·L－1，溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋2c(C2Oeq \\al(2－,4))，pH＝7的溶液中，c(Na＋)＝c(HC2Oeq \\al(－,4))＋2c(C2Oeq \\al(2－,4))<0.100 0 ml·L－1＋c(C2Oeq \\al(2－,4))－c(H2C2O4)，C项错误；c(Na＋)＝2c(总)的溶液，相当于1 ml H2C2O4与2 ml NaOH反应后的溶液，即为Na2C2O4溶液，Na2C2O4中存在质子守恒：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋2c(H2C2O4)，D项正确。
答案 AD
考点指导3 分布系数图
【典例3】 (2018·天津理综，6)LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下，LiH2PO4溶液的pH随c初始(H2POeq \\al(－,4))的变化如图1所示，H3PO4溶液中H2POeq \\al(－,4)的分布分数δ随pH的变化如图2所示eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(δ＝\f(c（H2POeq \\al(－,4)）,c总（含P元素的粒子）)))。
下列有关LiH2PO4溶液的叙述正确的是( )
A.溶液中存在3个平衡
B.含P元素的粒子有H2POeq \\al(－,4)、HPOeq \\al(2－,4)和POeq \\al(3－,4)
C.随c初始(H2POeq \\al(－,4))增大，溶液的pH明显变小
D.用浓度大于1 ml·L－1的H3PO4溶液溶解Li2CO3，当pH达到4.66时，H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4
解析 LiH2PO4溶液中存在H2POeq \\al(－,4)的电离平衡：H2POeq \\al(－,4)H＋＋HPOeq \\al(2－,4)、HPOeq \\al(2－,4)H＋＋POeq \\al(3－,4)，H2POeq \\al(－,4)的水解平衡：H2POeq \\al(－,4)＋H2OH3PO4＋OH－，H2O的电离平衡：H2OH＋＋OH－，溶液中存在4个平衡，A项错误；含P元素的粒子有H2POeq \\al(－,4)、HPOeq \\al(2－,4)、POeq \\al(3－,4)、H3PO4，B项错误；根据图1，随着c初始(H2POeq \\al(－,4))增大，溶液的pH先逐渐减小后趋向不变，C项错误；根据图2，当pH＝4.66时，δ＝0.994，即H2POeq \\al(－,4)的分布分数为0.994，故当pH达到4.66时，H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4，D项正确。
答案 D
【对点训练】
5.(2017·课标全国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lgeq \f(c（HX－）,c（H2X）)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 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lgeq \f(c（HX－）,c（H2X）)的变化关系，B项正确；eq \f(c（X2－）,c（HX－）)＝1时，即lgeq \f(c（X2－）,c（HX－）)＝0，pH＝5.4，c(H＋)＝1×10－5.4 ml·L－1，Ka2＝eq \f(c（H＋）·c（X2－）,c（HX－）)≈1×10－5.4，A正确；NaHX溶液中，c(HX－)>c(X2－)，即eq \f(c（X2－）,c（HX－）)<1，lgeq \f(c（X2－）,c（HX－）)<0，此时溶液呈酸性，C正确；D项，当溶液呈中性时，由曲线M可知lgeq \f(c（X2－）,c（HX－）)>0，eq \f(c（X2－）,c（HX－）)>1，即c(X2－)>c(HX－)，错误。
答案 D
6.(2017·课标全国Ⅱ，12)改变0.1 ml·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)＝eq \f(c（X）,c（H2A）＋c（HA－）＋c（A2－）)]。
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＋)
解析 A项，根据图像，pH＝1.2时，H2A和HA－物质的量分数图像相交，则有c(H2A)＝c(HA－)，正确；B项，根据pH＝4.2点，K2(H2A)＝[c(H＋)·c(A2－)]/c(HA－)＝c(H＋)＝10－4.2 ml·L－1，lg[K2(H2A)]＝－4.2，正确；C项，根据图像，pH＝2.7时，H2A和A2－物质的量分数图像相交，则有c(H2A)＝c(A2－)，HA－曲线位于上方，则有c(HA－)＞c(H2A)＝c(A2－)，正确；D项，根据pH＝4.2时，c(HA－)＝
c(A2－)，且物质的量分数约为0.48，而c(H＋)＝10－4.2 ml·L－1，可知c(HA－)＝c(A2－)＞c(H＋)，错误。
答案 D
【课堂小结】
分析溶液中微粒浓度关系的思维流程
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(以草酸H2C2O4为例)
δ0为CH3COOH分布系数，δ1为
CH3COO－分布系数
δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2Oeq \\al(－,4)分布系数、δ2为C2Oeq \\al(2－,4)分布系数
随着pH增大，溶质分子浓度不断减小，离子浓度逐渐增大，酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH的微粒分布系数和酸的分析浓度，就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度
滴定曲线
关键点
离子浓度关系
原点(点0)
原点为HA的单一溶液，0.1 ml·L－1 HA溶液pH＞1说明HA是弱酸；c(HA)＞c(H＋)＞
c(A－)＞c(OH－)
反应一半点
(点①)
两者反应生成等物质的量的NaA和HA混合液，此时溶液pH＜7，说明HA的电离程度大于A－的水解程度，c(A－)＞c(Na＋)＞c(HA)＞c(H＋)＞c(OH－)
中性点
(点②)
此时溶液pH＝7，溶液是中性，酸没有完全被中和，c(Na＋)＝c(A－)＞c(HA)＞c(H＋)＝c(OH－)
恰好完全反应点(点③)
此时二者恰好完全反应生成NaA，为强碱弱酸盐，溶液显碱性，c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(HA)＞c(H＋)
过量点
(点④)
此时，NaOH溶液过量，得到NaA与NaOH等物质的量的混合液，溶液显碱性，c(Na＋)＞c(OH－)＞c(A－)＞c(H＋)
实验编号
起始浓度/ml·L－1
反应后溶
液的pH
c(HA)
c(KOH)
①
0.1
0.1
9
②
x
0.2
7
选项
n(CO2)/ml
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na＋)>c(AlOeq \\al(－,2))＋c(OH－)
B
0.01
c(Na＋)>c(AlOeq \\al(－,2))>c(OH－)>c(COeq \\al(2－,3))
C
0.015
c(Na＋)>c(HCOeq \\al(－,3))>c(COeq \\al(2－,3))>c(OH－)
D
0.03
c(Na＋)>c(HCOeq \\al(－,3))>c(OH－)>c(H＋)