2020年高考化学一轮复习多曲线图象综合考查电解质溶液中的离子平衡

2020年高考化学一轮复习多曲线图象综合考查电解质溶液中的离子平衡

高考热考题型攻关(十三)“多曲线图象”综合考查电解质溶液中的离子平衡 水溶液中的离子平衡试题常常借助“多曲线图象”来考查。命题设计新颖灵活，综合性强，难度较大。涉及内容主要有：电解质相对强弱的判断，离子浓度的变化或定量计算，pH的计算，水解平衡的强弱判断或粒子浓度大小比较，难溶电解质的溶解平衡的判断及计算等。题目注重考查考生的读图识表能力、逻辑推理能力以及分析问题和解决问题的能力。‎ ‎1．(2017·全国卷Ⅰ)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　)‎ A．Ka2(H2X)的数量级为10－6‎ B．曲线N表示pH与lg的变化关系 C．NaHX溶液中c(H＋)>c(OH－)‎ D．当混合溶液呈中性时，c(Na＋)>c(HX－)>c(X2－)>c(OH－)＝c(H＋)‎ 解析：由题意和图象知，HX－的电离程度大于其水解程度，故当溶液呈中性时，c(Na2X)>c(NaHX)，溶液中各离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(X2－)>c(HX－)>c(OH－)＝c(H＋)，D项错误。‎ 答案：D ‎2．(2017·全国卷Ⅱ)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[已知δ(X)＝]。‎ 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＋)‎ 解析：根据题给图象，pH＝1.2时，δ(H2A)＝δ(HA－)，则c(H2A)＝c(HA－)，A项正确；根据HA－H＋＋A2－，可确定K2(H2A)＝，根据题给图象，pH＝4.2时，δ(HA－)＝δ(A2－)，则c(HA－)＝c(A2－)，即lg[K2(H2A)]＝lg c(H＋)＝－4.2，B项正确；根据题给图象，pH＝2.7时，δ(HA－)>δ(H2A)＝δ(A2－)，则c(HA－)>c(H2A)＝c(A2－)，C项正确；根据题给图象，pH＝4.2时，δ(HA－)＝δ(A2－)，则c(HA－)＝c(A2－)≈0.05 mol·L－1，而c(H＋)＝10－4.2mol·L－1，则c(HA－)＝c(A2－)>c(H＋)，D项错误。‎ 答案：D ‎“四步骤”突破多曲线图象题 ‎(1)明确横、纵坐标的含义。一般情况下，横坐标为pH，纵坐标各组分浓度随pH的变化趋势。‎ ‎(2)抓主关键点。重视起点、终点和交点对应的pH，特别要关注交点，交点处微粒浓度相同，可用此特殊关系计算电离常数或水解平衡常数。‎ ‎(3)理解最高点和最低点对应的pH和各组分存在的pH范围。‎ ‎(4)联系电离平衡、水解平衡的规律及电荷守恒、物料守恒的关系分析判断。‎ ‎1．(2019·青岛模拟)室温下，0.1 mol·L－1的某二元酸H2A溶液中，可能存在的含A粒子(H2A、HA－、A2－)的物质的量分数随pH变化的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．H2A的电离方程式：H2AH＋＋HA－‎ B．pH＝5时，在NaHA和Na2A的混合溶液中：‎ c(HA－)∶c(A2－)＝1∶100‎ C．等物质的量浓度的NaHA和Na2A溶液等体积混合，离子浓度大小关系为：c(Na＋)＞c(HA－)＞c(A2－)‎ D．Na2A溶液必存在：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HA－)＋2c(H2A)，各粒子浓度均大于0‎ 解析：由图知，在pH＝0～6范围内，不存在H2A分子，说明H2A 的第一步电离是完全的，H2A的电离方程式为H2A===H＋＋HA－，HA－H＋＋A2－，A项错误；由pH＝3时的数据可求得HA－的电离平衡常数Ka＝＝1×10－3，温度不变，电离平衡常数不变，故pH＝5时电离平衡常数Ka＝＝＝1×10－3解得＝100，故B项正确；在等物质的量浓度的NaHA和Na2A混合溶液中，HA－的电离程度大于A2－的水解程度，故离子浓度大小关系应为c(Na＋)＞c(A2－)＞c(HA－)，C项错误；根据H2A的电离方程式知，Na2A溶液中c(H2A)＝0，D项错误。‎ 答案：B ‎2．(2019·深圳调研)25 ℃时，向Na2CO3溶液中滴入盐酸，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。‎ 已知：lgX＝lg或lg，下列叙述正确的是(　　)‎ A．曲线m表示pH与的变化关系 B．当溶液呈中性时，c(Na＋)＝c(HCO)＋2c(CO)‎ C．Ka1(H2CO3)＝1.0×10－6.4‎ D．25 ℃时，CO＋H2OHCO＋OH－的平衡常数为1.0×10－7.6‎ 解析：A项，碳酸钠溶液中滴加盐酸，发生CO＋H＋HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，根据图象，推出曲线m表示的是，错误；B项，根据电中性，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)＋c(Cl－)，因为溶液显中性，因此c(H＋)＝c(OH－)，即得出c(Na＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(Cl－)，故B错误；C项，n曲线代表的是，根据N点，＝10，此时c(H＋)＝10－7.4mol·L－1，根据电离平衡常数的定义，H2CO3的一级电离平衡常数为＝10×10－7.4＝10－6.4，正确；D项，该反应的平衡常数为，根据M点，＝10，c(H＋)＝10－9.3mol·L－1，c(OH－)＝10－4.7mol·L－1，代入数值，得出此反应的化学平衡常数为10－3.7，错误。‎ 答案：C ‎3．(2019·西安模拟)已知：H2SO3HSO＋H＋　Ka1、HSOSO＋H＋　Ka2常温下，向某浓度的H2SO3溶液中逐滴加入一定量浓度的NaOH溶液，所得溶液中H2SO3、HSO、SO三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示，则下列说法不正确的是(　　)‎ A．曲线3表示的微粒是SO B．溶液pH＝4.2时：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(SO)‎ C．常温下，＝1 000‎ D．溶液pH＝1.2时：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(H2SO3)‎ 解析：曲线1、2、3分别表示的微粒是H2SO3、HSO、SO，A项正确；溶液pH＝4.2时，依据电荷守恒得c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HSO)＋2c(SO)，B项错误；由图象可知溶液pH＝1.2时，c(H2SO3)＝c(HSO)，则Ka1＝c(H＋)＝10－1.2，pH＝4.2时，c(HSO)＝c(SO)，则Ka2＝c(H＋)＝10－4.2，由电离平衡常数可知＝1 000，C项正确；溶液pH＝1.2时，H2SO3、HSO的物质的量分数相等，且c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HSO)，则c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(H2SO3)，D项正确。‎ 答案：B ‎4．(2019·南充诊断)常温下，二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液，所得混合溶液的pH与微粒浓度变化的关系如图所示，下列有关说法错误的是(　　)‎ A．曲线M表示lg与pH的变化关系 B．Ka2(H2Y)＝10－4.3‎ C．d点溶液中：c(H＋)－c(OH－)＝2c(Y2－)＋c(HY－)－c(K＋)‎ D．交点e的溶液中：c(H2Y)＝c(Y2－)>c(HY－)>c(H＋)>c(OH－)‎ 解析：A项，H2Y与KOH发生反应：H2Y＋KOH===KHY＋H2O、KHY＋KOH===K2Y＋H2O，随着氢氧化钠溶液， 逐渐增大，因此曲线M表示lg与pH的变化关系，正确；B项，当pH＝3时，lg＝1.3，推出＝10－1.3，第二步电离平衡常数Ka2＝＝10－1.3×10－3＝10－4.3，正确；C项，根据电荷守恒，c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HY－)＋2c(Y2－)，因此有c(H＋)－c(OH－)＝2c(Y2－)＋c(HY－)－c(K＋)，正确；D项，e点时，＝101.5，即c(HY－)>c(H2Y)，＝101.3，‎ c(HY－)>c(Y2－)，故D说法错误。 ‎ 答案：D ‎5．常温下，将体积为V1的0.100 0 mol·L－1 HCl 溶液逐滴加入到体积为V2的0.100 0 mol·L－1 Na2CO3 溶液中，溶液中H2CO3、HCO、CO所占的物质的量分数(α)随pH的变化曲线如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．在pH＝10.3时，溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)＋c(Cl－)‎ B．在pH＝8.3时，溶液中：0.100 0>c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3)‎ C．在pH＝6.3时，溶液中， c(Na＋)> c(Cl－)>c(HCO)>c(H＋) >c(OH－)‎ D．V1∶V2＝1∶2时，c(OH－)>c(HCO)>c(CO)>c(H＋)‎ 解析：A项，任何溶液中均存在电荷守恒，则在pH＝10.3时，溶液中存在c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)＋c(Cl－)，正确；B项，由图可知，在pH＝8.3时，该溶液为NaHCO3和NaCl的混合溶液，根据物料守恒可得c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3)＝0.100 0÷V<0.100 0，正确；C项，在pH＝6.3时，溶液中存在NaHCO3、NaCl和碳酸，该溶液显酸性，则c(H＋)>c(OH－)，根据化学反应：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2CO3，所以离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(H＋) >c(OH－)，正确；D项，V1∶V2＝1∶2时，混合后的溶液是等物质的量浓度的Na2CO3 、NaHCO3、NaCl的混合溶液，Na2CO3和NaHCO3是强碱弱酸盐，水解导致溶液显碱性，CO的水解程度大于HCO的水解程度，则溶液中c(HCO)>c(CO)，由于水解程度是微弱的，所以c(HCO)>c(CO)>c(OH－)>c(H＋)，错误。‎ 答案：D ‎6．H2C2O4为二元弱酸。20 ℃时，配制一组c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(C2O)＝0.100 mol·L－1的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是(　　)‎ A．pH＝2.5的溶液中：c(H2C2O4)＋c(C2O)＞c(HC2O)‎ B．c(Na＋)＝0.100 mol·L－1的溶液中：c(H＋)＋c(H2C2O4)＝c(OH－)＋2c(C2O)‎ C．c(HC2O)＝c(C2O)的溶液中：c(Na＋)＞0.100 mol·L－1＋c ‎(HC2O)‎ D．pH＝7.0的溶液中：c(Na＋)＞2c(C2O)‎ 解析：A项中，由图中数据可知pH＝2.5时，c(H2C2O4)＋c(C2O)＜c(HC2O)，错误；B项中，由溶液中的电荷守恒可得c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，由已知条件可得c(Na＋)＝c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(C2O)＝0.100 mol·L－1，代入上式得到c(H2C2O4)＋c(H＋)＝c(C2O)＋c(OH－)，错误；C项中，由电荷守恒得：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，当c(HC2O)＝c(C2O)时，c(H2C2O4)＝0，此时pH＝4.2，c(H＋)＞c(OH－)，推出：c(Na＋)＋c(H＋)＝0.100 0 mol·L－1＋c(HC2O)＋c(OH－)，c(Na＋)＜0.100 0 mol·L－1＋c(HC2O)，错误；D项中，pH＝7.0时c(H＋)＝c(OH－)，由电荷守恒得：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，即c(Na＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)，进一步得出c(Na＋)＞2c(C2O)，正确。‎ 答案：D ‎7．(2019·广州模拟)常温下，将NaOH溶液分别加到HF溶液、CH3COOH溶液中，两混合溶液中离子浓度与pH的变化关系如图所示，已知pKa＝－lgKa，下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．常温下，Ka(CH3COOH)＝10－5‎ B．a点时，c(F－)＝c(HF)>c(Na＋)>c(H＋) >c(OH－)‎ C．常温下，0.1 mol·L－1NaF溶液的pH小于0.1 mol·L－1 CH3COONa溶液的pH D．向CH3COOH 溶液中加入NaOH溶液后所得的混合溶液中，＝10(pKa－pH) ‎ 解析：根据b点信息，可知pH＝5时，lg＝0，‎ 即＝1。所以Ka(CH3COOH)＝＝c(H＋)＝10－5，故A正确。根据a点信息可知，pH＝4，c(H＋)>c(OH－)，lg＝0，则c(F－)＝c(HF)；根据电荷守恒c(F－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，则c(F－)>c(Na＋)，所以c(F－)＝c(HF)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)，故B正确。根据a点信息可知，Ka(HF)＝c(H＋)＝10－4>Ka(CH3COOH)；越弱越水解，所以同浓度的NaF溶液和CH3COONa溶液，后者水解程度较大，pH较大，故C正确。根据Ka(CH3COOH)＝‎ 可知，＝‎ ＝＝10(pH－pKa)，故D错误。‎ 答案：D