文档文本内容
第34 天 押多坐标复合曲线
对数图、双纵轴图——“找交点、看斜率、定平衡”
(2025·四川·高考真题)
是一种二元酸,
是一种难溶盐。图中曲线分别表示室温
下:
(i)
的
溶液中,各物种的
与
的关系;
(ⅱ)含
的
溶液中,
与
的关系。
下列说法正确的是
A.曲线④表示
与
的关系
B.(ⅰ)中
时,
例1
C.
D.(ⅱ)中增加
,平衡后溶液中
浓度之和增大
(2025·河北·高考真题)已知
和
结合形成两种配离子
和
常温下,
的
和
的
混合溶液中,
和
的浓度对数
(实线)、含铜微
粒的分布系数(虚线)[例如
]与溶液pH 的关系如图所示:
下列说法错误的是
A.
B.
C.图中a 点对应的
D.当
时,体系中
(2022·湖北·高考真题)下图是亚砷酸
和酒石酸
混合体系中部分物种的
图(浓度:总
为
,总T 为
)。下列说法错
误的是
例2
例3
A.
的
为
B.
的酸性比
的强
C.
时,
的浓度比
的高
D.
时,溶液中浓度最高的物种为
(2020·全国I 卷·高考真题)以酚酞为指示剂,用0.1000 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、分布系数随滴加NaOH 溶液体积VNaOH的变化关系如
图所示。[比如A2−的分布系数:
]
下列叙述正确的是
A.曲线①代表
,曲线②代表
B.H2A 溶液的浓度为0.2000 mol·L−1
C.HA−的电离常数Ka=1.0×10−2
例4
D.滴定终点时,溶液中
(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.
“多坐标复合曲线”是高考化学中数形结合能力的最高体现,命题呈现“信息多维、曲线交织、综合
性强”的特点。试题常在同一坐标系中同时呈现分布系数(δ)、浓度对数(lgc、pX)、沉淀溶解平衡、
配位平衡等多条曲线,涉及酸碱电离、沉淀溶解、配位反应、萃取分配等多种平衡的耦合。考查重点包括:
曲线归属判断(根据粒子性质随pH 的变化规律)、平衡常数(Ka、Kb、Ksp、Kf)的计算、交点(如δ
相等、pX 相等)的定量分析、离子浓度大小比较、电荷守恒与物料守恒的应用等。近年趋势是强化对多
平衡体系协同变化的理解,以及对数坐标与分布系数双纵轴的解读能力,同时注重通过特定点(如交点、
拐点)计算多个平衡常数。预计2026 年将继续以“陌生复杂体系+复合图像”为载体,要求学生从多条曲
线中提取关键数据,综合运用多种平衡原理进行推理和计算。
常考的方向和角度有:
分布系数曲线的识别与交点分析:分布系数δ 随pH 变化曲线中,每条曲线代表一种型体,交点处
相邻两型体浓度相等,交点pH 等于该步电离常数(pKa)或相应平衡常数。根据粒子随pH 增减趋
例5
势判断曲线归属。常见考点:二元弱酸H₂A 的δ(H₂A)、δ(HA⁻)、δ(A²⁻);三元酸H₃T 的δ(H₃T)、
δ(H₂T⁻)、δ(HT²⁻)、δ(T³⁻)。
沉淀溶解平衡与pH 的关系曲线:在含难溶物的体系中,pM(-lg c(M))或lg c(M)随pH 变化,斜
率反映沉淀溶解平衡常数与溶液酸度的关系。通过交点或特定点计算Ksp。常见考点:MS 饱和溶
液中pM-pH 图;多种硫化物沉淀分步分离。
配位平衡与分布系数:多级配离子形成时,各配离子的分布系数随pH(或配体浓度)变化,曲线
交点对应逐级稳定常数。常见考点:Cu²⁺与NH₃ 形成[Cu(NH₃)]²⁺和[Cu(NH₃)₂]²⁺的δ-pH 图;Ag⁺与
S₂O₃²⁻的配合物分布。
萃取分配平衡曲线:有机物在水相和有机相间的分配受水相pH 影响,可通过lgD(分配比)或萃
取率-pH 曲线计算分配常数和电离常数。常见考点:弱酸HA 在环己烷和水中的分配,萃取率与
pH 关系。
对数坐标(pX、lgc)与分布系数的双纵轴图:图中左纵轴为分布系数(0~1),右纵轴为pX 或
lgc。需注意两种坐标的量纲不同,交点数值需根据平衡常数表达式换算。常见考点:H₂S 溶液中
δ(H₂S)、δ(HS⁻)、δ(S²⁻)与pH 关系,同时给出pS²⁻-pH 曲线。
电离常数的计算(Ka、Kb):利用分布系数曲线交点(δ 相等时pH=pKa),或取某点已知粒子浓
度比结合pH 计算。对于多元酸,各步Ka 依次减小,交点pH 逐渐增大。常见考点:H₂AsO₃ 的
Ka1;H₂C₂O₄ 的Ka1、Ka2;H₃PO₄ 的三级电离。
溶度积Ksp 的计算:在沉淀溶解平衡曲线中,取曲线上一点,根据pH 和pM 计算离子积,结合
H₂S 或其它配体的电离平衡求出Ksp。常见考点:MS 在H₂S 饱和溶液中pM-pH 图求Ksp;AgBr 氨
浸过程中求Ksp 和Kf。
配位稳定常数Kf 的计算:在配合物分布系数图中,两条相邻曲线交点处两种配离子浓度相等,代
入平衡常数表达式可求出逐级稳定常数。常见考点:Cu²⁺-NH₃ 体系中[Cu(NH₃)]²⁺和[Cu(NH₃)₂]²⁺的
K1、K2。
电荷守恒与物料守恒在曲线点中的应用:在给定pH 的点,根据溶液中所有离子写出电荷守恒和物
料守恒式,结合曲线读取的浓度或分布系数,判断离子浓度大小关系或计算未知浓度。常见考点:
滴定曲线某点c(Na⁺)与c(A²⁻)、c(HA⁻)的关系;沉淀溶解平衡点c(Cl⁻)与c(Ag⁺)的关系。
滴定曲线与分布系数曲线的融合:图中同时给出滴定曲线(pH-V)和分布系数曲线(δ-pH),通
过滴定突跃和分布变化判断分步滴定可能性和指示剂选择。常见考点:三元酸H₃A 的滴定曲线与
分布系数对应;二元酸H₂A 的滴定中第一次突跃对应δ(HA⁻)最大。
水的电离程度判断:在滴定或反应过程中,水的电离程度受酸、碱、盐影响。分布系数图中,酸
性区抑制电离,中性附近盐类水解促进电离。常见考点:比较不同pH 点水的电离程度大小。
沉淀分步分离的pH 控制:在多种金属离子混合液中,通过调节pH 使硫化物分步沉淀,需计算各
离子开始沉淀和沉淀完全的pH。利用Ksp 和H₂S 的Ka1、Ka2 及H₂S 饱和浓度。常见考点:Fe²⁺、
Mg²⁺与氨水沉淀pH;Cu²⁺、Zn²⁺与H₂S 沉淀pH。
多平衡耦合的常数计算:涉及多个平衡(如沉淀溶解、配位、酸碱)耦合的总反应平衡常数,等
于各步平衡常数之积或商。通过图像中某点数据直接计算总K。常见考点:AgBr 在氨水中的溶解
平衡常数;CaM 在酸中的溶解平衡常数。
交点与拐点的定量意义:两条曲线交点表示两个相关量相等(如两种粒子浓度相等、pX 相等)。
拐点常对应反应计量点或某平衡的临界点。根据交点坐标可直接计算平衡常数。常见考点:
δ(H₂A)=δ(HA⁻)时pH=pKa1;pM1=pM2 时对应两种沉淀共存。
混合体系中粒子浓度大小比较:结合图像中给出的pH 及分布系数,确定主要存在型体,再用电荷
守恒、物料守恒及电离/水解程度比较各离子浓度。常见考点:NaHA 溶液中c(H₂A)与c(A²⁻)大小;
Na₂A 与NaHA 混合液中离子浓度排序。
一、双轴图像
包括双横轴图像、双纵轴图像,一般是pH-V 图像与分布分数图像、pH-V 图像与对数图像
等的组合,解题时要明确各坐标轴代表的物理量,明确图像含义,弄清曲线表示的是哪些量之间
的关系。再利用中的特殊点进行分析。
如图:分布函数与滴定曲线结合
二、双电解质溶液组合图像
双电解质溶液图像组合题的信息较多,提取难度较大,考生备考时应重点关注pH-V 图像、
分布系数图像与其他图像的组合,选好特殊点,用好平衡常数。
如图:某废水处理过程中始终保持H2S 饱和,即c(H2S)=0.1 mol·L-1,通过调节pH 使Ni2+和
Cd2+形成硫化物而分离,体系中pH 与-lg c 关系如图所示,c 为HS-、S2-、Ni2+和Cd2+的浓度,单
位为mol·L-1。已知Ksp(NiS)>Ksp(CdS)
曲线①代表Cd2+、③代表S2-,由图示曲线①③交点可知,此时c(Cd2+)=c(S2-)=10-13 mol·L-1,则
有Ksp(CdS)=c(Cd2+)·c(S2-)=10-13×10-13=10-26;曲线④代表HS-,由图示曲线④两点坐标可知,此时
c(H+)=10-1.6 mol·L-1时,c(HS-)=10-6.5 mol·L-1,Ka1(H2S)=c( H
+)·c( H S
-)
c( H 2S)
=10
-1.6×10
-6.5
0.1
=10-7.1或
者当c(H+)=10-4.2 mol·L-1时,c(HS-)=10-3.9 mol·L-1,Ka1(H2S)=c( H
+)·c( H S
-)
c( H 2S)
=10
- 4.2×10
-3.9
0.1
=10-
7.1;已知Ka1·Ka2=c( H
+)·c( H S
-)
c( H 2S)
×c( H
+)·c(S
2-)
c( H S
-)
=c
2( H
+)·c(S
2-)
c( H 2S)
,由曲线③两点坐标可知,当
c(H+)=10-4.9 mol·L-1时,c(S2-)=10-13 mol·L-1,或者当c(H+)=10-6.8 mol·L-1时,c(S2-)=10-9.2 mol·L-1,故
有Ka1·Ka2=c
2( H
+)·c(S
2-)
c( H 2S)
=(10
- 4.9)
2×10
-13
0.1
=(10
-6.8)
2×10
-9.2
0.1
=10-21.8,结合分析可知,Ka1=10-
7.1,故有Ka2(H2S)=10-14.7。
三、配合物解离平衡图像
快速确定配合物解离平衡图像中曲线所对应的粒子。配合物体系中粒子存在形式多样,配合
物解离平衡图像中曲线纷繁复杂,如何快速辨析曲线所代表的粒子种类是解题的关键,可用以下
两种方法快速确定曲线表示的含义。
(1)定性比较:首先确定横、纵坐标函数的增减性,然后根据配位平衡移动方向,分析溶液中粒子变
化趋势,确定粒子种类。
(2)定量比较:巧用曲线的特殊点(曲线交点、标有具体坐标的点、零点等),通过凑常数法、赋值法
等计算相关量,从而确定粒子种类。
四、新信息图像
题中给出的新信息常常挖掘自教材边角知识或衔接大学教材内容,解题时需要理解新信息的含义,
明确曲线变化背后所表现的微粒浓度关系。常考的新信息图像如下。
(1)电位滴定图像:当达到滴定终点时,电极电位发生突跃,可以类比pH-V 图像进行分析。
(2)酸度-V 图像:酸度AG=lg c( H
+)
c(O H
-)
,当AG=0 时,溶液呈中性,可以类比pH-V 图像进行分
析。
(3)电阻率-V 图像:电阻率越大,溶液导电能力越弱,各离子浓度之和越小。
1.(2026·安徽合肥·模拟预测)常温下,
溶液中含硫粒子分布系数
及
饱和溶液中
与pH 的关系如图所示。
已知:I.
。
Ⅱ.
饱和溶液随pH 变化过程中,
保持
不变。
下列叙述正确的是
A.曲线④代表
与pH 的关系
B.
的平衡常数
C.
的平衡常数
D.常温下,
溶液的pH 约为4
2.(2026·陕西宝鸡·二模)向AgBr 饱和溶液(有足量AgBr 固体)中滴加
溶液,发生如下反应:
、
,相关数据如下图所示。下列说法
正确的是
A.
表示
随
变化的关系
B.b 点:
与
之比为
C.
的平衡常数为
D.
时有:
3.(2026·湖南长沙·模拟预测)常温下,
溶液中含硫粒子分布系数
[如
]与
的关系如图中虚线所示,金属硫化物
和
在
饱和
溶液(
)中达沉淀溶解平衡时,
与
的关系如图中实线所示(c 为金属离子浓度)。下列
说法正确的是
A.
的第一步电离常数为
B.直线④表示
饱和溶液中金属离子
的
与
的关系
C.向浓度均为
的
和
的混合溶液中加入饱和
溶液,
先开始沉淀
D.金属硫化物
的
4.(2026·甘肃武威·模拟预测)工业上常用
作沉淀剂除去废水中的
和
,废水处理过程中始终
保持
饱和,即
。常温下,通过调节pH 使
和
分别形成硫化物沉淀而
分离,体系中
[
,其中M 为
、
、
或
随溶液pH 变化如图。已知
,下列说法正确的是
A.
表示
随溶液pH 的变化
B.
的数量级为
C.N 点坐标中
D.
的
5.(2026·天津·模拟预测)
时,向足量难溶的
粉末中滴加稀盐酸,溶液中含碳粒子分布系数、
的负对数与
关系如图所示。已知:
不水解,
。
下列叙述错误的是
A.
B.
时,溶液中
C.
时,
的平衡常数
D.
时,溶液中:
6.(2025·甘肃平凉·模拟预测)室温下,向20.00 mL 未知浓度的二元酸H2A 中,逐滴加入
的NaOH 溶液,混合溶液中各类含A 微粒的物质的量分数与滴加NaOH 溶液体积及混合溶液的pH 的
关系如图所示(曲线③为滴定曲线)。下列说法正确的是
A.A2-的水解常数约为10-8
B.H2A 的一级电离方程式为
C.滴定时可选用甲基橙作指示剂
D.曲线①表示溶液中HA-的物质的量分数
7.(2026·河南·模拟预测)已知:常温下,
均为难溶物,
在不同pH 的
溶液中的
存在形式不同,
溶液中
、含A 微粒的物质的量分数随pH 的变化如图所示。下列说法
错误的是
A.曲线Ⅱ代表
的溶解平衡曲线
B.常温下X 点,
在
溶液中不会产生
沉淀
C.当溶液的
时,
D.等体积、等浓度的
溶液与
溶液混合所得溶液中:
8.(2026·四川成都·二模)弱酸
在有机相和水相中存在平衡:
(环己烷)
,平衡常数
为
。25℃时,向
环己烷溶液中加入
水进行萃取,用
或
调
节水溶液pH。测得水溶液中
、
、
、环己烷中
与水相萃取率
随pH 的变化关系如图。
已知:①
在环己烷中不电离;②忽略体积的变化。下列说法中错误的是
A.①代表
的变化关系
B.
C.当
时,体系中
D.其他条件不变,若加入水的体积为
,则交点N 的pH 减小
9.(2026·湖南衡阳·模拟预测)向
饱和溶液(有足量
固体)中通入
气体,调节体系
促进
溶解,总反应为
,平衡时
、分布系数
(其中
代表
、
或
)与
的变化关系如图所示。比如
,已知:
。下列说法错误的是
A.曲线I 表示
与
的变化关系
B.
时,
C.
时,溶液中
D.总反应
的平衡常数为
10.(2026·山东日照·一模)HA 和
分别为一元酸和二元酸,
不发生水解。常温条件下,现有含
的
饱和溶液和含
的MB 饱和溶液。两份溶液中
及含A 粒子的
微粒分布系数[如
]的变化关系如下图所示。下列说法正确的是( )
A.
B.
的平衡常数约为
C.MB 饱和溶液中存在
D.
饱和溶液中存在
11.(2026·云南昭通·模拟预测)室温下,向
溶液中滴加
氨水,
滴加过程中
随滴入氨水体积的变化和
为
或
随
的变化曲线如图所示。
下列说法不正确的是
A.
表示
随
的变化曲线
B.该温度下,
的
的数量级为
C.c、d 两点溶液中均存在:
D.滴定过程中任意一点溶液中均存在:
12.(2026·江西抚州·模拟预测)25℃下,用
标准溶液滴定
溶液,测得
溶液的相对电导率
及
随滴入
标准溶液的体积
的变化关系如图所
示。已知
,
,
较小。下列正确的是
A.点之后电导率持续上升说明,
的导电能力强于
B.
的过程中,溶液中
逐渐减小
C.结合图像数据,计算的
约为
D.
点溶液中:
13.(2026·湖南怀化·一模)常温下,将1.00 mol/L NaOH 溶液加入
(二元弱酸)中,随NaOH 溶液的不
断加入,含A 的相关微粒的物质的量浓度及pH 变化如图所示,下列说法正确的是
A.该
溶液中
的数量级为
B.
时,
C.调pH 至12 的过程中,水的电离程度先减小后增大
D.
时,
14.(2026·湖北孝感·二模)常温下,将0.1mol·L-1 NaOH 溶液滴入50mL 0.1mol·L-1 H3T 溶液中,溶液中
含T 微粒(H3T、H2T-、HT2-、T3-)的分布系数
、溶液pH 与加入NaOH 溶液的体积V 的关系如图所示。
已知:
(T3-)=
。下列叙述错误的是
A.a、c 线分别代表H3T、HT2-的分布系数变化情况
B.pH=7 时,c(Na+)>3c(HT2-)+3c(T3-)
C.c(H3T)=c(HT2-)时溶液pH=4.98
D.由M 至N 的滴定过程中,不可用甲基橙作指示剂