劉樹領(lǐng) 江蘇 李小君

山東

核心素養(yǎng)下電解質(zhì)溶液圖象問題大掃描

劉樹領(lǐng) 江蘇 李小君

圖象題就是以圖象為載體來設(shè)計問題的一類試題，因其承載著較多的信息量、知識點，使得問題設(shè)計靈活而巧妙，并且能較好地考查識圖讀圖能力、靈活運用圖中隱含信息與所學(xué)知識解答具體問題的能力，也正好體現(xiàn)出證據(jù)推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想等化學(xué)核心素養(yǎng)所要求的內(nèi)容，因而圖象題逐漸成為命題的主流。由于需要借助數(shù)學(xué)知識來分析圖象信息，使得圖象題成為難度較大、區(qū)分度較高的試題類型之一。

1.pH(或pOH)-體積的變化曲線

該類圖象題主要表示向某溶液中倒入或滴加另一溶液時，混合溶液的pH(或pOH)隨著混合溶液體積增大而發(fā)生變化的曲線，多以電解質(zhì)溶液的加水稀釋、酸堿中和滴定、多元弱酸鹽與酸反應(yīng)、銨鹽與堿反應(yīng)等設(shè)計題材，圖象既可以是單曲線變化也有多曲線變化。解決問題的關(guān)鍵在于分析曲線的起點、恰好完全反應(yīng)點、pH=7時對應(yīng)的溶液組成，進而運用“兩弱三守恒”來分析具體問題?！皟扇酢笔侵溉蹼娊赓|(zhì)的電離、鹽類的水解程度一般都較弱；“三守恒”是指電荷守恒(等式中無分子式)、物料守恒(等式中無氫離子與氫氧根離子)、質(zhì)子守恒(等式中無金屬陽離子或銨根離子)。

例1：常溫下，用0.1 mol/L NaOH溶液分別滴定20.00 mL 濃度均為0.1 mol/L CH3COOH溶液和HCN溶液所得滴定曲線如圖所示。下列說法正確的是

( )

A.點①和點②所示溶液中：c(CH3COO-)

B.點③和點④所示溶液中：c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)

C.點①和點②所示溶液中：c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH)

D.點②和點③所示溶液中都有：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)

【評析】本題屬于雙曲線圖象題，由兩個獨立的酸堿中和滴定曲線組合而成，主要考查一元弱酸的電離平衡規(guī)律、一元弱酸的強弱判斷、鹽類水解規(guī)律及三大守恒關(guān)系。①中溶質(zhì)為等量的NaCN和HCN，②中溶質(zhì)為等量的CH3COONa和CH3COOH。由圖象可知點①顯堿性(NaCN水解大于HCN電離)，點②顯酸性(CH3COOH電離大于CH3COONa水解)，故c(CH3COO-)>c(CN-)，所以A錯。點③pH=7，由電荷守恒可得c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)，而④中恰好生成CH3COONa，溶液中存在c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)，故B錯。點①和點②由物料守恒得c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)、c(CN-)+c(HCN)=2c(Na+)，將兩式相減可得c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH)，故C正確。點②和點③所示溶液中都存在電荷守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，且c(Na+)>c(CH3COOH)，故c(CH3COO-)+c(OH-)>c(CH3COOH)+c(H+)，所以D不正確。

【答案】C

2.微粒分布分數(shù)(或系數(shù))-pH(或pOH)的變化曲線

微粒的分布分數(shù)是指酸堿以各種形式存在的平衡濃度與其分析濃度的比值，也是各型體在總濃度中所占分數(shù)，又稱分布系數(shù)，與其總濃度(或分析濃度)無關(guān)，各種型體的分布系數(shù)之和為1。分布系數(shù)曲線是指溶液中溶質(zhì)(或微粒)的百分含量隨溶液pH變化而變化的曲線圖象，隱含著微粒之間的系列轉(zhuǎn)化關(guān)系，常常會出現(xiàn)多條曲線及曲線相交現(xiàn)象。解題關(guān)鍵是理清溶質(zhì)與酸或堿反應(yīng)的先后順序，進而確定曲線的對應(yīng)關(guān)系。

( )

A．pH=1.2時，c(H2A)=c(HA-)

B．lg[K2(H2A)]=-4.2

C．pH=2.7時，c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)

D．pH=4.2時，c(HA-)=c(A2-)=c(H+)

3．濃度-濃度的變化曲線

例3水的電離平衡曲線如圖所示，下列說法中不正確的是

( )

A．圖中五點的Kw間的關(guān)系為B>C>A=D=E

B．若從A點到D點，可采用恒溫條件下，在水中加入少量的醋酸，提高溶液酸性

C．若從A點到C點，可采用恒溫條件下，在水中加入少量的醋酸銨，促進水的電離

D．100℃時，將pH=2的硫酸與0.01 mol/L的KOH溶液等體積混合后，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-6mol/L

【評析】本題是兩條水的離子積變化曲線圖象題，考查的知識點有水的電離平衡影響因素(酸和鹽的影響)、水的離子積常數(shù)Kw和pH的計算以及溶液酸堿性的判斷。利用A點和B點可以計算出25℃曲線上的Kw=10-14、100℃曲線上的Kw=10-12。同一曲線上點的Kw是相等的，從A點到B點，水的電離是吸熱的，T升高，Kw也增大，故則有Kw大小關(guān)系為B>C>A=D=E，故A正確。從A點到D點，c(H+)增大，c(OH-)減小，且c(H+)>c(OH-)，溶液呈酸性，但由于溫度不變，Kw不會改變。所以加入醋酸后，可以滿足從A點到D點的轉(zhuǎn)移，故B正確。從A點到C點，c(H+)和c(OH-)均增大，Kw增大，所以溫度應(yīng)升高。故不可能在恒溫條件下操作，所以C錯誤。由圖可知100℃時水的離子積常數(shù)Kw=10-12，pH=2的硫酸與0.01 mol/L的KOH溶液等體積混合后恰好完全反應(yīng)生成K2SO4，溶液呈中性，故c(H+)=c(OH-)=10-6mol/L，pH=6，故D正確。

【答案】C

4．對數(shù)的變化曲線

例4常溫下將NaOH溶液添加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯誤的是

( )

A．Ka2(H2X)的數(shù)量級為10-6

C．NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)

D．當(dāng)混合溶液呈中性時，c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)

【答案】D

5.溫度-體積變化曲線

該類圖象基于任何化學(xué)反應(yīng)中一定伴隨著能量變化為基礎(chǔ)，描述電解質(zhì)溶液之間混合時出現(xiàn)的溫度隨溶液體積變化而發(fā)生變化的關(guān)系，常以酸堿中和反應(yīng)為素材來設(shè)計問題，解題的關(guān)鍵在于理解溫度曲線的最高點所表示的含義，即恰好完全反應(yīng)，進而解答相關(guān)問題。

例5室溫下，將1.000 mol·L-1鹽酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L-1氨水中，溶液pH和溫度隨加入鹽酸體積變化曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是

( )

A.a點由水電離出的c(H+)=1×10-14mol·L-1

D.d點后，溫度略下降的主要原因是NH3·H2O電離吸熱

【答案】C

6.導(dǎo)電能力(或電導(dǎo)率)-體積(或濃度)變化曲線

電解質(zhì)溶液是通過自由移動的離子來實現(xiàn)導(dǎo)電的，其導(dǎo)電能力的強弱主要取決于離子濃度的大小，導(dǎo)電能力的大小常通過電導(dǎo)率來表示，因而就出現(xiàn)了溶液導(dǎo)電能力隨溶液體積(或濃度)變化而變化的曲線。解題的關(guān)鍵是找出導(dǎo)電曲線上的最高點，進而分析溶液的組成。

例6常溫下，向10 mL 0.1 mol/L的HR溶液中逐漸滴入0.1 mol/L的NH3·H2O溶液，所得溶液pH及導(dǎo)電性變化如圖。下列分析不正確的是

( )

A．a(chǎn)～b點導(dǎo)電能力增強，說明HR為弱酸

B．b點溶液，c(NH3·H2O)=c(R-)+c(H+)-c(OH-)

D．常溫下，HR和NH3·H2O的電離平衡常數(shù)相等

【答案】B

7.溶解度-溫度變化曲線

該類圖象題出現(xiàn)得較少，也比較簡單，實質(zhì)上就是沉淀溶解平衡曲線。解答時只要抓住溶解度的含義，即可知溶解度曲線上的任一點均達到飽和狀態(tài)，對應(yīng)的溶劑為100 g。

例7溴酸銀(AgBrO3)溶解度隨溫度變化曲線如圖所示，下列說法錯誤的是

( )

A．溴酸銀的溶解是放熱過程

B．溫度升高時溴酸銀溶解速率加快

C．60℃時溴酸銀的Ksp約等于6×10-4

D．若硝酸鉀中含有少量溴酸銀，可用重結(jié)晶方法提純

【答案】A

山東省北鎮(zhèn)中學(xué)，江蘇省前黃高級中學(xué))