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3-2 一元酸碱稀释
图像
图像形式:以
0
V
lg V (稀释倍数的对数)为横坐标,pH 为纵坐标,呈现多条曲线代表不同一元酸或
碱的稀释过程。
曲线行为:
强酸/强碱:稀释时pH 变化显著(每稀释10 倍,pH 增加/减少1 单位)。
弱酸/弱碱:稀释时pH 变化缓慢,曲线平缓,无限稀释时pH 趋近7。
考查点:通过曲线趋势、特定点pH 值判断酸碱强弱、计算电离常数、比较水的电离程度、分析混合
溶液性质等。
常见变量:初始浓度、稀释倍数、温度影响、电荷守恒等。
考查知识:
酸碱电离理论:强电解质与弱电解质的区别,电离常数(K_a/K_b)计算。
稀释行为:稀释对pH 的影响,强酸/强碱与弱酸/弱碱的稀释规律。
水的电离与Kw:酸碱性对水电离的抑制,水电离程度的比较。
盐类水解:弱酸强碱盐或弱碱强盐水解对溶液pH 和水的电离的影响。
混合溶液分析:电荷守恒、物料守恒、电离与水解的竞争。
考查能力:
图像分析能力:从曲线中提取信息,判断酸碱强弱和变化趋势。
计算能力:利用pH 和浓度计算K_a/K_b。
逻辑推理能力:通过比较和推理判断选项正误。
综合应用能力:结合多个概念解决复杂问题。
考查方式:通过图像设置情境,要求推断性质、计算常数、比较程度、判断混合结果,选项常涉及易
错点。
第一步 识图定位:
o
确认横坐标lgV/V0 含义:lgV/V0=0 表示未稀释,lgV/V0=1 表示稀释10 倍,以此类推。
o
识别纵坐标pH,注意刻度范围。
o
标注各曲线对应的酸或碱,观察初始pH 和稀释趋势。
第二步 判断酸碱强弱:
o
对于酸(初始浓度0.1 mol/L):
初始pH=1→强酸;初始pH>1→弱酸。
稀释10 倍(lgV/V0=1)时,强酸pH 增加1,弱酸pH 增加小于1。
o
对于碱(初始浓度0.1 mol/L):
初始pH=13→强碱;初始pH<13→弱碱。
稀释10 倍时,强碱pH 减少1,弱碱pH 减少小于1。
第三步 比较酸性/碱性:
o
对于弱酸,初始pH 越大或稀释时pH 变化越小,酸性越弱(K_a 越小)。
o
对于弱碱,初始pH 越小或稀释时pH 变化越小,碱性越弱(K_b 越小)。
第四步 计算电离常数:
o
弱酸Ka计算:在稀释点,若浓度已知,用近似公式K_a ≈ [H⁺]² / C,其中C 为当前浓度(考
虑稀释)。
o
弱碱Kb计算:类似,Kb ≈ [OH⁻]² / C,然后Ka = Kw / Kb。
第五步 分析水的电离:
o
水的电离程度由[H⁺]或[OH⁻]决定:pH 越接近7,水的电离程度越大。
o
酸或碱溶液抑制水的电离,比较不同点时,看pH 偏离7 的程度。
第六步 混合溶液分析:
o
应用电荷守恒:溶液中正负电荷平衡。
o
应用物料守恒:元素质量守恒。
o
比较电离与水解:若K_a > K_h,电离主导;若K_a < K_h,水解主导。
第七步 温度影响:
o
温度升高,K_w 增大,弱电解质电离度增加,pH 可能变化。
o
强电解质不受温度影响(忽略体积变化)。
思维模型总结:
强酸/强碱:稀释时pH 线性变化。
弱酸/弱碱:稀释时pH 变化缓慢,趋近7。
无限稀释:所有溶液pH 趋近7(常温)。
酸碱电离理论:
强酸/强碱:完全电离,如HCl、NaOH。
弱酸/弱碱:部分电离,如CH₃COOH、NH₃·H₂O,有电离常数K_a/K_b。
pH 计算:
定义:pH = -log[H⁺]。
强酸:[H⁺] = C;强碱:[OH⁻] = C,pH = 14 + log C。
弱酸:[H⁺] ≈ √(K_a · C);弱碱:[OH⁻] ≈ √(K_b · C)。
稀释公式:
强酸:稀释n 倍,[H⁺] → C/n,pH → pH₀ + log n。
弱酸:稀释n 倍,[H⁺] ≈ √(K_a · C/n),pH 变化小于强酸。
水的电离:
K_w = [H⁺][OH⁻] = 10⁻¹⁴(常温),中性pH=7。
酸或碱抑制水的电离,水的电离程度随[H⁺]或[OH⁻]减小而增大。
盐类水解:
弱酸强碱盐:水解呈碱性,如NaA,K_h = K_w / K_a。
弱碱强酸盐:水解呈酸性,如NH₄Cl,K_h = K_w / K_b。
守恒原理:
电荷守恒:∑正电荷 = ∑负电荷。
物料守恒:元素总量不变。
温度影响:
K_w 随温度升高而增大,中性pH < 7。
弱电解质电离度随温度升高而增大。
误判酸碱强弱:仅凭初始pH 判断,但需结合稀释行为。例如,0.1 mol/L 弱酸pH>1,但稀释后pH
变化小。
稀释行为混淆:认为弱酸稀释时pH 变化与强酸相同,实际上弱酸pH 变化缓慢。
Ka计算错误:在稀释点,未使用当前浓度计算,误用初始浓度。公式Ka ≈ [H⁺]² / C 中C 为当前浓
度。
水的电离程度比较:误以为pH 越大水的电离越大,实际上pH=7 时水的电离最大,酸或碱溶液都
抑制水的电离。
混合溶液pH 判断:忽略电离与水解的竞争,例如弱酸与其盐混合时,需比较Ka和Kh。
温度影响忽略:温度升高时,弱酸电离增强,pH 可能降低,但Kw增大,需综合考虑。
图像点对应错误:误读
0
V
lg V 值,例如将
0
V
lg V =1 视为稀释1 倍(实际是10 倍)。
【典例】
【审题】
1.(2025·河南新乡·三模)常温下,将
浓度均为
的
三种一元酸HX、HY、HZ 分别稀释至
。溶液的pH 与
的关系如图所示。下列有关说法正确的是
A.三种酸的酸性:
B.常温下,HX 的电离常数约为
C.等物质的量浓度的NaY、NaZ 溶液中,水的电离程度:
D.等物质的量浓度的HY 与NaOH 溶液按体积比2:1 混合,混合
溶液中
【答案】D
【解析】由图可知,0.1mol/LHZ 溶液pH 为1,则HZ 为一元强酸,
HY、HX 溶液的pH 大于1,所以两者为一元弱酸,由HY 溶液
中pH 小于HX 可知,HY 的酸性强于HX,则三种酸的酸性强
弱顺序为HX<HY<HZ;由图可知,0.1mol/LHX 溶液pH 为
5.2,则HX 的电离常数约为
;稀释100 倍
后,HY 溶液pH 为3.4,则HY 的电离常数约为
理解图像:
横坐标
0
V
lg V :
0
V
lg V =0 表示未稀
释(V=V0),
0
V
lg V =1 表示稀释10
倍(V=10V0)。
纵坐标pH:范围从1 到6 左右。
三条曲线:HX、HY、HZ,初始点
(
0
V
lg V =0)对应pH 值不同。
判断酸碱强
弱:
在
0
V
lg V =0 时,HZ 的pH=1,符合
0.1 mol/L 强酸特征,故HZ 为强酸。
HY 和HX 的pH>1(HY 约3,HX 约
5.2),故为弱酸。
酸性比较:初始pH 越小,酸性越
强,所以酸性HX < HY < HZ。
计算电离常
数:
对于
HX :初始
pH=5.2 ,
[H⁺]=10⁻⁵.² ,C=0.1 mol/L ,Ka≈
。
A.由分析可知,三种酸的酸性强弱顺序为HX<HY<HZ,故A 错
误;
B.由分析可知,HX 的电离常数约为10—9.4,故B 错误;
C.由分析可知,HY 为一元弱酸、HZ 为一元强酸,则NaZ 在溶液
中不水解,NaY 在溶液中水解促进水的电离,所以等物质的量
浓度的NaY、NaZ 溶液中,NaY 溶液中水的电离程度大于
NaZ,故C 错误;
D.由题意可知,等物质的量浓度的HY 与氢氧化钠溶液按体积比
2:1 混合得到等浓度的NaY 和HY 混合溶液,由分析可知,Y—
的水解常数为Kh=
=
<Ka,说明HY 的电离程度大
于Y—在溶液中的水解程度,所以溶液中Y—离子浓度大于HY,
故D 正确;
故选D。
=
= 10-9.4。
对于HY:初始pH≈3,但需用稀释
点计算。图中
0
V
lg V =2 时(稀释
100 倍),HY 的pH=3.4 ,此时
C=0.001 mol/L ,[H⁺]=10-3.4 ,Ka ≈
=
= 10-3.8。
1.(2024·山西晋中·模拟预测)已知:
,且
均为一元弱酸。常温下,向
的
溶液和HY 溶液中分别加水稀释,所得溶液pH 与
变化的关系如图所示,其中V 为
稀释后溶液体积,
为起始时溶液体积,下列说法正确的是
A.线iii 代表HY,线i 或ii 可代表HX
B.升高温度,
点溶液
不变
C.水的电离程度
D.向等体积
点溶液加入
固体恰好中和后,溶液中
【答案】C
【解析】A.加水稀释时,
=1,即稀释10 倍时,一元强酸的pH 增大1,弱酸的pH 变化小于1,HX
即使为强酸,pH 变化也不会大于1,而i 对应横坐标1 时,pH>4,故i 不能代表HX,又
,可知HX 的酸性强于HY,则ii 代表HX,ⅲ代表HY,故A 错误;B.升高温度
弱酸和水的电离程度均增大,c(H+)增大,a 点pH 减小,故B 错误;C.从b→c 加水过程,酸浓度减
小,c(H+)减小,对水电离的抑制程度减小,水的电离程度增大,故C 正确;D.因酸性HX>HY,则
pH 相同的两种溶液,HY 的浓度大于HX,则等体积的两种酸,HY 消耗的NaOH 多,反应后溶液中
,故D 错误;故选:C。
2.(2024·陕西商洛·模拟预测)常温下,分别取未知浓度的MOH 和HA 溶液,加水稀释至原体积的n
倍。稀释过程中,两溶液pH 的变化如图所示。下列叙述正确的是
A.P 线代表HA 的稀释图像且HA 为强酸
B.水的电离程度:Z>Y=X
C.将X 点溶液与Y 点溶液混合至中性时,
D.将X 点溶液与Z 点溶液等体积混合,所得溶液中一定有:
【答案】C
【解析】根据图中曲线MOH 溶液不断稀释,碱性减弱,pH 不断减小,因此Q 线是MOH 的稀释曲线,
HA 溶液不断稀释,酸性不断减弱,pH 不断增大,因此P 线是HA 溶液的稀释曲线。根据lg n 与pH
变化关系得到MOH 是强碱,HA 为弱酸。A.根据图中分析P 线代表HA 的稀释图像,再根据lg n 与
pH 变化分析稀释10 倍pH 变化不到1 个单位,说明HA 为弱酸,故A 错误;B.Y 点pH=10,Z 点
pH=9,则Y 点碱性更强,抑制水的电离能力更强,因此水电离程度更小,Z 点pH=9,X 点pH=5,两
者抑制水的电离能力相同,水电离程度相等,因此X、Y、Z 三点溶液中水的电离程度: Z =X>Y,
故B 错误;C.X 点溶液与Y 点溶液混合至pH=7 时,根据电荷守恒
和
pH=7 得到
,故C 正确;D.X 点与Z 点等体积混合溶质是MA 和HA 的混合溶液,且
HA 物质的量浓度大于MA 物质的量浓度,一般来说溶液显酸性,故D 错误;答案为C。
3.(2023 高三·全国·专题练习)浓度均为
、体积均为
的
和
溶液,分别加水稀释
至体积
,
随
的变化如图所示。下列叙述错误的是
A.MOH 的碱性强于
的碱性
B.
的电离程度:b 点大于a 点
C.若两溶液无限稀释,则它们的
相等
D.当
时,若两溶液同时升高温度,则
增大
【答案】D
【解析】A.
的
溶液和
溶液的pH 分别为13 和小于13,说明
是强碱,
是
弱碱,A 项正确;B.弱电解质“越稀越电离”,加水稀释使电离平衡右移,电离程度增大,b 点对应
溶液的稀释程度大于a 点,则b 点对应溶液的电离程度大于a 点,B 项正确;C.每稀释10 倍,
溶液的pH 变化1,
溶液的pH 变化小于1,说明
是强碱,
是弱碱。若无限稀释,两条
曲线最终交于一点,则说明两种碱溶液中
相等,C 项正确;D.升温能使电离平衡右移,
是弱碱,
增大,而
是强碱,
不变,D 项错误;故选D。
4.(2023·贵州贵阳·二模)常温下,pH 均为2、体积均为V0的HA、HB、HC 溶液,分别加水稀释至体积
为V,溶液pH 随
。的变化关系如图所示,下列叙述正确的是
A.水的电离程度:a 点>b 点
B.HA 为强酸,且Ka(HB)<Ka(HC)
C.当
=3 时,升高溶液的温度,
增大
D.取a、c 两点溶液,中和体积、浓度均相同的NaOH 溶液,c 点溶液消耗的体积较小
【答案】C
【解析】稀释100 倍时,pH 由2 变为4 的酸为强酸,pH 由2 变为小于4 的酸为弱酸,根据图知,HA 为强
酸而HB、HC 为弱酸,pH 变化越小的酸酸性越弱,则酸性HB >HC,以此解答。A.HC 是弱酸,HC
溶液中水的电离被抑制,加水稀释,溶液中H+浓度减小,对水电离的抑制效果减弱,则水的电离程
度:a 点<b 点,故A 错误;B.由分析可知,HA 为强酸而HB、HC 为弱酸,则酸性HB >HC,
Ka(HB)>Ka(HC),故B 错误;C.HA 为强酸而HB、HC 为弱酸,当
=3 时,三种溶液同时升高
温度,促进弱酸电离,不考虑酸和水挥发时,c(A-)不变,c(B-)增大,
增大,故C 正确;D.酸
性HB >HC,pH 均为2、体积均为V0的HB、HC 溶液,稀释相同的倍数后浓度:c(HC)>c(HB),中和
相同体积相同浓度的NaOH 溶液消耗酸体积与酸浓度成反比,所以HB 消耗体积大,故D 错误;故选
C。