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选择性必修1(人教版2019)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
水溶液中的三类离子反应图像
酸碱滴定曲线是以酸碱中和滴定为载体，通过酸碱滴定过程的分析，综合考查指示剂的选择、水的电离程度变化、溶液导电性变化、溶液温度变化、电离常数计算、离子浓度大小比较、离子浓度守恒关系等。
一、过程分析
以向20 mL 0.1 mol·L－1的HA酸溶液中加入0.1 mol·L－1NaOH溶液为例，对滴定过程的分析，要根据酸碱用量，抓住五个特殊点，确定溶质组成、分析平衡体系。
突破点1:滴定曲线分析
二、解题策略
1．抓住五个特殊点
对滴定过程的分析，要注意根据酸碱滴定过程中酸碱用量，抓住起点、半点、中和点、中性点及倍点5个特殊点，分析溶质组成、平衡体系。
2．判断四个变化
(1)溶液pH变化：向HA溶液滴加NaOH溶液过程中，溶液pH经历酸性→中性→碱性变化，特别是五个关键点的pH。
(2)水的电离程度变化：滴加NaOH溶液过程中，溶液中溶质组成及水的电离程度经历如下变化：HA(抑制，起点)→HA和NaA(正常，中性点)→NaA(促进，中和点，A－水解)→NaA和NaOH(正常)→NaA和NaOH(抑制)。
(3)溶液导电性(电导率)变化：滴加NaOH溶液过程中，溶液导电性逐渐增大。
(4)溶液温度变化：滴加NaOH溶液过程中，中和点之前主要为酸碱中和，放出热量，溶液温度升高；中和点之后主要为盐类水解，吸收热量，溶液温度降低。
例如：向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液，溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示：
(注：a点为反应一半点，b点呈中性，c点恰好完全反应，d点NaOH过量一倍)
分析：a点，溶质为CH3COONa　CH3COOH
离子浓度关系：c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)
b点，溶质为CH3COONa　CH3COOH
离子浓度关系：c(CH3COO－)＝c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－)
c点，溶质为CH3COONa
离子浓度关系：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)
d点，溶质为CH3COONa　NaOH
离子浓度关系：c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)
【典型例题1】常温下,在20 mL a mol·L-1盐酸中滴加a mol·L-1 MOH (一元碱)溶液,混合溶液中由水电离的c(H+)与MOH溶液体积的关系如图所示
下列说法正确的是(　　)。
A.a=0.01
B.Y点溶液中:c(M+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)
C.微热Z点对应的溶液,溶液的pH增大
D.若R点时V[MOH(aq)]=x mL,则常温下MOH的电离常数
答案:D
解析:Z点对应溶液中水的电离程度最大,则Z点时酸和碱恰好完全反应:MOH+HCl══MCl+H2O,又水电离的c(H+)大于1×10-7 mol·L-1,说明MOH是弱碱。Y点对应的溶液中溶质是MCl和HCl,溶液呈酸性,Z点之后继续加入MOH溶液,R点对应的溶液呈中性。A项,X点对应的溶液为a mol·L-1盐酸, c(H+)= =0.1 mol·L-1,c(HCl)=0.1 mol·L-1,错误;B项,Y点对应的溶液呈酸性,则c(Cl-)>c(M+),c(H+)>c(OH-),错误;
C项,Z点对应的溶液呈酸性,加热时M+的水解程度增大,溶液酸性增强,pH减小,错误;D项,R点对应的溶液中
规律总结
(1)一元酸HA、一元碱BOH的混合溶液中只含有H+、A-、B+、OH- 4种离子,不可能出现两种阳(阴)离子浓度同时大于两种阴(阳)离子浓度的情况。如c(B+)>c(A-) >c(H+)>c(OH-)等肯定错误。
(2)将物料守恒式代入电荷守恒式中,即可得出质子守恒式。
[提升1]常温下,向50 mL溶有0.1 mol Cl2的氯水中滴加2 mol·L-1的NaOH溶液,得到溶液pH随所加NaOH溶液体积的变化图像如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.若a点pH=4,且c(Cl-)=m·c(ClO-),则Ka(HClO)=
B.若x=100,b点对应溶液中:c(OH-)>c(H+),可用pH试纸
测定其pH
C. b～c段,随NaOH溶液的滴入, 逐渐增大
D.若y=200,c点对应溶液中:c(OH-)-c(H+)=2c(Cl-)+c(HClO)
选D。
【解析】若a点pH=4,(H+)=10-4mol·L-1,溶液呈酸性,根据方程式知c(HClO)=c(Cl-)-c(ClO-),c(Cl-)= mc(ClO-),则c(HClO)=(m-1)c(ClO-),
Ka(HClO)= = ,A错误;若x=100,氯水恰好与NaOH溶液完全反应生成NaCl、NaClO,NaClO水解生成次氯酸,溶液呈碱性,但次氯酸具有漂白性,不能用pH试纸测pH,应选pH计测量,B错误;b～c段,随NaOH溶液的滴入,溶液的pH不断增大,溶液中c(H+)减小,温度不变则Ka(HClO)= 不变,所以
减小,C错误;若y=200,c点对应溶液中存在0.1 mol NaCl、0.1 mol NaClO、0.2 mol NaOH,根据电荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)①,物料守恒
[提升2]工业生产中产生的SO2废气常用NaOH吸收。25℃时，用0.1 mol·L－1NaOH 溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1H2SO3，溶液pH的滴定曲线如图。下列说法错误的是(　　)
A.若a点时c(H2SO3)＝c(HSO3－)，则Ka1(H2SO3)＝10－1.85
B．滴定时，可用甲基橙作为b点的终点判断指示剂
C．若c点时c(HSO3－)＝c(SO32－)，则c(Na＋)<3c(HSO3－)
D．若10－0.7＝0.2，则根据d点可以计算出Ka2(H2SO3)的数量级为10－8
C
D
突破点2:对数图象
[要点归纳]
例如，有关沉淀溶解平衡的对数图像分析如下：
已知：
pM＝－lg c(M)(M：Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋)，p(CO32 -)＝－lg c(CO32 -)
含义
横坐标数值越大，c(CO)越小
纵坐标数值越大，c(M)越小
线上方的点为不饱和溶液
线上的点为饱和溶液
线下方的点表示有沉淀生成
线上任意点，坐标数值越大，其对应的离子浓度越小
【例】用0.100 mol·L－1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L－1Cl－溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是(　　)
A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10
B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)
C．相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L－1Cl－，反应终点c移到点a
D．相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L－1Br－，反应终点c向点b方向移动
C
[图解过程]
　[根据滴定曲线，当加入25 mLAgNO3溶液时，Ag＋与Cl－刚好完全反应，AgCl处于沉淀溶解平衡状态，此时溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝10－4.75 mol·L－1，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝10－9.5≈3.16×10－10，A项正确；曲线上各点都处于沉淀溶解平衡状态，故符合c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B项正确；根据图示，Cl－浓度为0.050 0 mol·L－1时消耗25 mLAgNO3溶液，则Cl－浓度为0.040 0 mol·L－1时消耗20 mLAgNO3溶液，a点对应AgNO3溶液体积为15 mL，所以反应终点不可能由c点移到a点，C项错误；由于AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp，初始c(Br－)与c(Cl－)相同时，反应终点时消耗的AgNO3溶液体积相同，但Br－浓度小于Cl－浓度，即反应终点从曲线上的c点向b点方向移动，D项正确。]
B
突破点3:分布系数图像
【典型例题1】改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。
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+)
答案:D
解析:A项,根据图像,pH=1.2时,H2A和HA-物质的量分数相同,则有c(H2A)=c(HA-),A正确;B项,pH=4.2时, K2(H2A)=
=c(H+)=10-4.2,B正确;C项,根据图像,pH=2.7时,HA-物质的量分数最大,H2A和A2-物质的量分数相同,则有c(HA-) >c(H2A)=c(A2-),C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 mol·L-1,可知c(HA-) =c(A2-)>c(H+),D错误。
【典型例题2】(2020全国卷Ⅰ)以酚酞为指示剂,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积V(NaOH)的变化关系如下图所示。
下列叙述正确的是(　　)。
A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1
C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2
D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
答案:C
解析:由图示滴定曲线中只有一个明显的滴定终点且终点时消耗氢氧化钠溶液的体积为40 mL,以及起点时溶液pH=1,可确定酸H2A第一步是完全电离的,其浓度是0.100 0 mol·L-1,所以曲线①代表δ(HA-)、曲线②代表δ(A2-),A、B两项错误。C项,曲线①、②交点时δ(HA-)=δ(A2-),此时V(NaOH)=25 mL,
再根据曲线③可知此时溶液pH=2,由 ,得
Ka=1.0×10-2,C项正确。利用电荷守恒,因为是强碱滴定弱酸,滴定终点时溶液呈碱性,c(H+)2c(A2-) +c(HA-),D项错误。
【提升1】　常温下，0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三者所占物质的量分数(分布系数)随pH变化的关系如图所示。下列表述不正确的是(　　)
H2C2O4溶液中三种微粒分布曲线
B

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