翟金玲

(山東省沂源縣第一中學(xué))

高考試題對(duì)水溶液中的離子反應(yīng)與平衡圖像考查主要有三個(gè)方面:1)宏觀考查電離平衡、水解平衡、溶解平衡的移動(dòng)及平衡常數(shù),體現(xiàn)平衡觀;2)微觀考查溶液中微粒的濃度,體現(xiàn)變化觀、主次觀和守恒觀;3)數(shù)形結(jié)合,考查理解與辨析、分析與推測(cè)的能力.這類圖像題是學(xué)生感覺難度較大的高考選擇題,情境復(fù)雜,圖像多變.本文給出思維模型并結(jié)合例題進(jìn)行分析,以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)備考.

1 識(shí)圖、辨圖、用圖

1)識(shí)圖思維模型:一面二線三看點(diǎn)→結(jié)合情境想規(guī)律→針對(duì)問題做判斷.

2)辨圖思維模型:分析離子反應(yīng)中的物質(zhì)變化→分析平衡移動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)變化.

3)用圖思維模型:定性分析線的變化趨勢(shì)→定量讀取點(diǎn)的坐標(biāo).

例1(2021年遼寧卷)用0.1000mol?L－1鹽酸滴定20.00mLNa2A 溶液,溶液中H2A、HA－、A2－的分布分?jǐn)?shù)δ隨pH 變化曲線及滴定曲線如圖1所示.下列說法正確的是( ).

圖1

A.H2A 的Ka1為10－10.25

B.c點(diǎn):c(HA－)＞c(A2－)＞c(H2A)

C.第一次突變,可選酚酞作指示劑

D.c(Na2A)＝0.2000mol?L－1

分析1)識(shí)圖:明確坐標(biāo)含義.橫坐標(biāo)從原點(diǎn)向左表示組分分布分?jǐn)?shù)逐漸增大,從原點(diǎn)向右表示HCl溶液體積逐漸增大,縱坐標(biāo)表示pH.2)辨圖:分析物質(zhì)變化.加入鹽酸發(fā)生反應(yīng):Na2A ＋HCl＝NaCl＋NaHA;NaHA＋HCl＝NaCl＋H2A.pH 較大時(shí)A2－的分布分?jǐn)?shù)最大,隨著pH 的減小,A2－的分布分?jǐn)?shù)逐漸減小,HA－的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大,恰好生成NaHA之后,HA－的分布分?jǐn)?shù)逐漸減小,H2A 的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大.3)用圖:從問題出發(fā)思考如何用圖.根據(jù)H2A的Ka1表達(dá)式分析,圖中c(HA－)＝c(H2A)的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的c(H＋)即為Ka1,由圖可知d點(diǎn)pH＝6.38,故Ka1＝10－6.38,選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.由c點(diǎn)可以直接比較出c(HA－)＞c(H2A)＞c(A2－),選項(xiàng)B錯(cuò)誤.第一次突變終點(diǎn)時(shí)的物質(zhì)為NaCl和NaHA 混合液,利用圖中δ(HA－)最大時(shí)讀取其pH＝8.32,溶液呈堿性,選用酚酞作指示劑,選項(xiàng)C正確.根據(jù)e點(diǎn)可知,當(dāng)加入鹽酸40mL時(shí),20mL Na2A 恰好完全反應(yīng)生成H2A:Na2A＋2HCl＝2NaCl＋H2A,計(jì)算可知,c(Na2A)＝0.1000mol?L－1,選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.答案為C.

2 微粒關(guān)系判斷

判斷微粒關(guān)系的思維模型如下.

例2(2021 年湖南卷)常溫下,用0.1000 mol?L－1的鹽酸分別滴定20.00mL濃度均為0.2000 mol?L－1的3種一元弱酸的鈉鹽(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲線如圖2所示.下列判斷錯(cuò)誤的是( ).

圖2

A.該 NaX 溶液中:c(Na＋)＞c(X－)＞c(OH－)＞c(H＋)

B.3 種一元弱酸的電離常數(shù):Ka(HX)＞Ka(HY)＞Ka(HZ)

C.當(dāng)pH＝7 時(shí),3種溶液中:c(X－)＝c(Y－)＝c(Z－)

D.分別滴加20.00mL鹽酸后,再將3種溶液混合:c(X－)＋c(Y－)＋c(Z－)＝c(H＋)－c(OH－)

分析1)確定溶質(zhì)比大小時(shí),定性分析其主次關(guān)系.NaX 溶液中存在反應(yīng):NaX＝Na＋＋X－(主);X－＋H2O?HX＋OH－(次);H2O?H＋＋OH－(再次).分析主次關(guān)系可得濃度關(guān)系:c(Na＋)＞c(X－)＞c(OH－)＞c(H＋),選項(xiàng)A 正確.

2)圖中滴定終點(diǎn)的pH:NaZ＞NaY＞NaX,故HX、HY、HZ3 種一元弱酸的酸性依次減弱,可得Ka(HX)＞Ka(HY)＞Ka(HZ),選項(xiàng)B正確.

3)已知酸堿性的等式關(guān)系判斷時(shí),優(yōu)先考慮電荷守恒.pH＝7 時(shí),用A－表示X,Y,Z,溶液中存在c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)＋c(Cl－),c(H＋)＝c(OH－)時(shí)c(Na＋)＝c(A－)＋c(Cl－),酸越弱,向鹽溶液中加入鹽酸的體積越大,酸根離子的濃度越小.選項(xiàng)C錯(cuò)誤.

4)判斷等式關(guān)系時(shí),考慮電荷與物料守恒.滴加20.00mL鹽酸均為恰好反應(yīng),溶質(zhì)為等濃度NaCl和HA 的混合溶液,將3種溶液混合后,存在電荷守恒:

物料守恒:c(Na＋)＝c(Cl－),兩式聯(lián)立約去c(Cl－)可得c(X－)＋c(Y－)＋c(Z－)＝c(H＋)－c(OH－),選項(xiàng)D 正確.

綜上所述該題選C.

例3人體血液中存在等緩沖對(duì).常溫下,水溶液中各緩沖對(duì)的微粒濃度之比的對(duì)數(shù)值或與pH 的關(guān)系如圖3 所示.已知碳酸pKa1＝6.4、磷酸pKa2＝7.2(pKa＝－lgKa).則下列說法正確的是( ).

圖3

C.a→b的過程中水的電離程度逐漸減小

D.c點(diǎn)時(shí),溶液中

分析1)相同變量不同變化趨勢(shì)時(shí),定性辨圖.pH增大,c(OH－)增大,c(H2CO3)減小時(shí),增大,故減小,同理增大,曲線Ⅰ表示與pH的變化關(guān)系,選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.

2)K的表達(dá)式中處于分子和分母的溶質(zhì)微粒,可以借助K恒溫為定值,根據(jù)圖像進(jìn)行比較.

c點(diǎn)時(shí),pH ＞7.2,則,即,所以,選項(xiàng)D正確.

綜上分析,該題答案為D.

水溶液中的離子反應(yīng)與平衡圖像題還包括圖像中常數(shù)計(jì)算,解題時(shí)可采用如下思維模型:求數(shù)找點(diǎn)→找明確坐標(biāo)點(diǎn)(起點(diǎn)、終點(diǎn)、交點(diǎn)等)→結(jié)合表達(dá)式特點(diǎn)和圖像信息找到該點(diǎn)→利用坐標(biāo)值計(jì)算.

(完)