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3-9 粒子浓度分布函数图像
图像呈现微粒分布分数随pH/pOH 变化的曲线图;
常涉及弱酸/弱碱/盐的多步电离或水解平衡;
结合滴定曲线、沉淀溶解、指示剂选择、离子浓度比较等综合考查;
图像中常出现交点、突变点、极值点等关键信息点;
选项设置具有较强的综合性与迷惑性。
考查知识:
弱电解质的电离平衡与平衡常数(Ka, Kb, Kh, Ksp);
溶液中离子浓度大小比较;
滴定曲线与指示剂选择;
分布分数概念及其图像解读;
水解平衡与水的电离;
电荷守恒、物料守恒、质子守恒。
考查能力:
图像分析能力:从曲线中提取关键信息;
逻辑推理能力:结合图像与化学平衡进行推断;
计算能力:利用平衡常数进行近似计算;
综合判断能力:识别图像与选项之间的逻辑关系。
第一步 识图定位:
确定横纵坐标含义(pH/pOH vs 分布分数);
识别各曲线代表的微粒(通常交点处浓度相等);
标记关键点(如交点、终点、突变点)。
第二步 提取常数:
利用交点pH 计算Ka, Kb, Kh;
注意是否涉及多级电离或水解。
第三步 分析选项:
判断是否与图像信息一致;
结合平衡常数进行定量或半定量判断;
注意守恒关系与极限情况。
第四步 综合验证:
检查电荷守恒、物料守恒是否满足;
验证是否存在矛盾或不符合图像的情况。
1. 电离平衡基础
一元弱酸:HA ⇌ H⁺ + A⁻,Ka = [H⁺][A⁻]/[HA],pKa = -logKa
二元弱酸:H₂A ⇌ H⁺ + HA⁻(Ka1);HA⁻ ⇌ H⁺ + A²⁻(Ka2)
关系:通常Ka1 > Ka2,相差4-6 个数量级
2. 分布分数公式
一元酸:
δ(HA) = 1/(1+10^(pH-pKa))
δ(A⁻) = 10^(pH-pKa)/(1+10^(pH-pKa))
二元酸:公式更复杂,但图像特征明显
3. 水解平衡
弱酸强碱盐:A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻,Kh = Kw/Ka
弱碱强酸盐:类似原理
多元酸根:分步水解,通常第一步为主
4. 缓冲溶液
Henderson-Hasselbalch 方程:pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
缓冲范围:pH = pKa ± 1
缓冲容量:当[A⁻]=[HA]时最大
5. 溶度积原理
通式:MₘNₙ(s) ⇌ mMⁿ⁺ + nNᵐ⁻,Ksp = [Mⁿ⁺]ᵐ[Nᵐ⁻]ⁿ
溶解度比较:需换算为摩尔浓度,注意化学计量数
6. 滴定分析
滴定终点pH:由生成盐的性质决定
指示剂选择:变色范围与滴定终点pH 匹配
分布分数应用:判断滴定过程中各微粒变化
7. 水的电离
Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0×10⁻¹⁴(25℃)
酸/碱:抑制水的电离
水解性盐:促进水的电离
图像解读类错误
错误识别曲线对应的微粒
忽略图像坐标范围导致误判
对交点pH 的化学意义理解不清
计算类错误
平衡常数公式记错或用反
忽略多元酸第二步水解/电离
浓度计算时未考虑溶液混合体积变化
水解率计算时近似条件使用不当
概念理解类错误
混淆Ka 与Kh 的概念和计算公式
错误判断水的电离程度变化趋势
沉淀判断时只考虑主要沉淀而忽略次要沉淀
缓冲溶液pH 计算时错误应用公式
推理判断类错误
未综合考虑所有可能平衡而得出片面结论
滴定指示剂选择时未考虑实际变色范围
溶解度比较时未统一浓度单位或计算方式
【典例】
【审题】
1.(2024·浙江·高考真题)室温下,
水溶液中各含硫
微粒物质的量分数随
变化关系如下图[例如
第一步:图像信息提取
图像显示H₂S 体系中H₂S、HS⁻、S²⁻的
分布分数随pH 变化
识别曲线:①→H₂S ,②→HS⁻ ,
]。已知:
。
下列说法正确的是
A.溶解度:
大于
B.以酚酞为指示剂(变色的
范围8.2~10.0),用
标准溶液可滴定
水溶液的浓度
C.忽略
的第二步水解,
的
溶液中
水
解率约为
D.
的
溶液中加入等体积
的
溶液,反应初始生成的沉淀是
③→S²⁻
关键交点:
曲线①②交点pH=7.0 → Ka1(H₂S)=10⁻⁷
曲线②③交点pH=13.0 → Ka2(H₂S)=10⁻¹³
第二步:已知条件梳理
已
知
Ksp(FeS)=4×10⁻¹⁹
,
Ksp[Fe(OH)₂]=4×10⁻¹⁶
酚酞指示剂变色范围:pH=8.2-10.0
第三步:逐项分析选项:
A 项:比较FeS 与
Fe(OH)₂ 溶解度。需计算Ksp 与饱和浓
度,判断大小关系。
B 项:判断酚酞是否
适合滴定H₂S。需看变色范围是否在滴
定终点附近,图中显示终点不在
8.2~10.0 内。
C 项:计算Na₂S 中
S²⁻水解率。忽略第二步水解,用Kh =
Kw/Ka2计算,得约62%,正确。
D 项:判断初始沉淀
是否为FeS。需计算Qc与Ksp比较,发
现两者均沉淀,故错误。
第四步 结论:
通过图像与计算结合,判断C 项正
确。
1.(2020·海南·高考真题)某弱酸HA 溶液中主要成分的分布分数随pH 的变化如图所示。下列说法错误
的是
A.该酸-lgKa ≈4.7
B.NaA 的水解平衡常数Kh=
C.当该溶液的pH= 7.0 时,c(HA)<c(A- )
D.某c(HA):c(A- )=4: 1 的缓冲溶液,pH≈4
2.(2021·辽宁·高考真题)用
盐酸滴定
溶液,溶液中
、
、
的分
布分数
随pH 变化曲线及滴定曲线如图。下列说法正确的是【如
分布分数:
】
A.
的
为
B.c 点:
C.第一次突变,可选酚酞作指示剂
D.
3.(2025·山西吕梁·三模)
为二元弱酸,常温下将
的
溶液滴入
的
溶液中,溶液中
(或
)的分布系数、
溶液体积V 与
的关系如图所示。已知:
。下列叙述正确的是
A.曲线a、b 分别表示的是
和
的分布系数变化曲线
B.q 为滴定终点,此时溶液中的离子浓度:
C.
的水解平衡常数
D.n 点对应的溶液中:
4.(2025·江西南昌·三模)常温下,用
溶液滴定同浓度的
溶液,
被滴定分数
、
及微粒分布分数[
,X 表示
、
或
]的关
系如图所示,下列说法正确的是
A.曲线I 表示
B.c 点溶液中:
C.水的电离程度:
D.常温下,
第二步电离平衡常数
5.(2025·湖南·三模)常温下,将一定量的稀硫酸滴入
溶液中,溶液中含X 元素的微粒有
,四种微粒的物质的量分数
随pOH 的变化如图。下列说法不正确的是
A.曲线I 代表
的变化曲线
B.常温下,
溶液的
C.常温下,
的平衡常数
D.a、b、c 三点水的电离程度最大的是c 点