1、专题突破(十)水溶液中离子平衡的两类特殊图像及分析近几年，高考试题中关于水溶液中离子平衡的图像考查较多，两类特殊图像(对数图像、分布系数图像)更是备受命题专家的青睐，此类试题的信息量较大，且都隐藏于图像中，对考生的综合能力要求较高，体现中国高考评价体系对以解决实际问题为核心的实践操作能力的要求，要求考生合理分析图像，识别有效证据，获取有效信息，科学推理论证，处理转化数据，能够有效解决有关电解质溶液图像的实际问题。1对数图像 (1)对数图像的含义将溶液中某一微粒的浓度如c(A)或某些微粒浓度的比值取常用对数，即lg c(A)或lg，与溶液中的pH或溶液的体积等关系作出的图像称为对数图像。图中数据
2、的含义为：若c(A)1时，lgc(A)0。若c(A)1时，lg c(A)取正值且c(A)越大，lg c(A)越大。若c(A)1时，lg c(A)取负值，且c(A)越大，lg c(A)越大，但数值越小。(2)常考对数图像的类型图像种类具体类型含义变化规律对数图像lg生成物与反应物离子浓度比的常用对数lg越大，反应向正反应方向进行的程度越大lg稀释后与稀释前体积比的常用对数lg越大，稀释程度越大AGlg氢离子与氢氧根离子浓度比的常用对数AG越大，酸性越强，中性时，1负对数图像pHlg c(H)氢离子浓度的常用对数负值pH越大，c(H)越小，溶液的碱性越强pClg c(C)C离子浓度的常用对数负值p
3、C越大，c(C)越小2.分布系数图像分布曲线是指以pH为横坐标，分布系数即组分的平衡浓度占总浓度的分数为纵坐标，分布系数与溶液pH之间的关系曲线。举例一元弱酸(以CH3COOH为例)二元酸(以草酸为例)三元酸(以H3PO4为例)弱电解质分布系数图0、1分别为CH3COOH、CH3COO分布系数0为H2C2O4分布系数、1为HC2O分布系数、2为C2O分布系数0为H3PO4分布系数、1为H2PO分布系数、2为HPO分布系数、3为PO分布系数含义当pHpKa时，主要存在形式是CH3COOH；当pHpKa时，主要存在形式是CH3COO。0与1曲线相交在010.5处，此时c(CH3COOH)c(CH3
4、COO)，即pHpKa当溶液的pH1.2时01，pH4.2时12，当pH1.2 时，H2C2O4占优势；在1.2pH4.2区间，HC2O占优势，而当pH4.2时，C2O为主要存在形式当溶液的pH2时，01，pH7.1时12，pH12.2时23；当pH2时，H3PO4占优势；在2pH7.1区间，H2PO占优势；在7.1pH12.2区间，HPO占优势；而当pH12.2时，PO为主要存在形式离子方程式pH由2到6发生反应的离子方程式：CH3COOHOH=CH3COOH2OpH由4到6发生反应的离子方程式：HC2OOH=C2OH2OpH由11到14发生反应的离子方程式：HPOOH=POH2O求lg K
5、K(CH3COOH)，从图可知，c(CH3COO)c(CH3COOH)时，pHpK4.76。K(CH3COOH)c(H)104.76，lg K(CH3COOH)4.76K2(H2C2O4)，从图可知，c(C2O)c(HC2O)时pH4.2，K2c(H)104. 2，lg K24.2K3(H3PO4)，从图可知，c(HPO)c(PO)时pH12.2，K3c(H)1012.2，lg Ka12.2(2021山东聊城质检)25 时，用0.10 molL1的氨水滴定10.00 mL 0.05 molL1的二元酸H2A的溶液，滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法正确的是()A
6、H2A的电离方程式为H2AHHABB点溶液中，水电离出氢离子浓度为1.0108 molL1CC点溶液中，c(NH)c(NH3H2O)2c(A2)D25 时，氨水的电离平衡常数为KbD 25 时，A点lg12，结合Kwc(OH)c(H)11014，解得c(H)0.1 mol/L，说明0.05 mol H2A完全电离，则电离方程式为H2A=2HA2，A错误。B点加入10 mL氨水，恰好完全反应生成(NH4)2A，此时lg2，则有c(H)1106mol/L，而H全部来源于水的电离，故水电离出的c(H)1106mol/L，B错误。C点溶液是(NH4)2A和NH3H2O混合液，lg0，则有c(OH)c(
7、H)，根据电荷守恒可得：c(H)c(NH)c(OH)2c(A2)，则有c(NH)2c(A2)，C错误。C点溶液中c(NH)2c(A2)0.1 mol/L，由c(NH)c(NH3H2O)0.1 mol/L可得，c(NH3H2O)0.1 mol/L；C点溶液lg0，c(OH)c(H)107 mol/L，求出25时NH3H2O的电离常数为Kb，D正确。(2021湖北武汉部分校联考)亚砷酸(H3AsO3)是三元弱酸，可以用于治疗白血病。H3AsO3水溶液中含砷微粒的分布分数(平衡时某微粒的浓度占各含砷微粒浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示。下列说法正确的是()A.H3AsO3的电离方程式为：H3A
8、sO33HAsOBH3AsO3第一步的电离常数为Ka1，则有Ka1109.2CH3AsO3溶液的pH约为9.2DpH12时，溶液中c(H2AsO)2c(HAsO)3c(AsO)c(OH)c(H)B 由图可知，H3AsO3水溶液中存在H3AsO3、H2AsO、HAsO等，则H3AsO3是三元弱酸，分步发生电离，以第一步电离为主，电离方程式为H3AsO3HH2AsO，A错误。H3AsO3第一步的电离常数为Ka1，由图可知，H3AsO3和H2AsO的分布分数相等时，溶液的pH9.2，即c(H3AsO3)c(H2AsO)时c(H)109.2 molL1，则有Ka1 c(H)109.2，B正确。H3As
9、O3溶液呈酸性，则其pH7，C错误。pH12时，H3AsO3溶液中加入NaOH溶液等碱液，结合电荷守恒推知，溶液中c(H2AsO)2c(HAsO)3c(AsO)c(OH)c(H)，D错误。1(2021江西九江六校联考)常温下，向25.00 mL 0.1 molL1 HSCN溶液中滴入0.1 molL1 NaOH溶液，溶液中由水电离出的c(H)的负对数lg c水(H)与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是()A常温下，Ka(HSCN)约为1103Bb25.00CR、Q两点溶液对应的pH7DN点溶液中：c(Na)c(SCN)B由图可知，未加入NaOH溶液时，0.1 molL1 HS
10、CN溶液中水电离产生的c水(H)11011 molL1，此时溶液中c(SCN)c(H)1103 molL1，c(HSCN)(0.1103) molL1，则有Ka(HSCN)1105，A错误。N点时lg c水(H)最小，此时水的电离程度最大，说明HSCN和NaOH溶液恰好完全反应生成NaSCN，由于两溶液的浓度相同，则有b25.00，B正确。图中R点溶液呈中性，N点HSCN与NaOH溶液恰好完全反应，Q点NaOH溶液过量，此时溶液为NaSCN和NaOH的混合溶液，溶液呈碱性，C错误。N点为NaSCN溶液，由于SCN发生水解而使溶液呈碱性，则有c(OH)c(H)；据电荷守恒可得关系：c(Na)c(
11、H)c(SCN) c(OH)，则有c(Na)c(SCN), D错误。2(2021山西汾阳中学检测)H2X和H2Y均为二元弱酸，常温下，将NaOH溶液分别滴加到H2X和H2Y的溶液中，不同pH环境下不同形态的粒子(即酸、酸式酸根、酸根离子)的组成分数如图所示：下列说法正确的是()A在pH7的溶液中HX、X2、HY和Y2能大量共存B向Na2X溶液中加入少量H2Y溶液，发生反应：X2H2Y=HXHYC1 L 0.1 molL1 NaHY溶液中：n(HY)2n(Y2)n(H2Y)0.1molDHX的水解平衡常数为Kh107D根据图中信息可知，pH7时，c(H2X)c(HX)，则有Ka1(H2X)c(H
12、)107molL1；pH11时，c(HX)c(X2)，Ka2(H2X)c(H)1011molL1。pH1时，c(H2Y)c(HY)，则有Ka1(H2Y)c(H)0.1 molL1；pH4时，c(HY)c(Y2)，Ka2(H2Y)c(H)104molL1。根据电离平衡常数可得，Ka1(H2Y)Ka2(H2Y)Ka1(H2X)Ka2(H2X)，则酸性：H2YHYH2XHX。HY和HX、X2发生反应而不能大量共存，A错误。向Na2X溶液中加入少量H2Y溶液，发生反应：2X2H2Y=2HXY2，B错误。根据物料守恒可得，1 L 0.1 molL1 NaHY溶液中：n(HY)n(Y2)n(H2Y)0.1
13、 mol，C错误。HX的水解方程式为：HXH2OH2XOH，平衡常数为Kh(HX)c(H2X)c(OH)/c(HX)c(H)107molL1，D正确。3(2021四川成都七中检测)室温下，浓度均为0.1 molL1、体积均为V0的NaX、NaY溶液分别加水稀释至体积V。已知pOHlg c(OH)，pOH与lg的变化关系如图所示。下列叙述正确的是()AHX、HY都是弱酸，且Ka(HX)Ka(HY)B图中pOH随lg 变化始终满足直线关系Clg3时，NaX溶液中所含离子总数小于NaY溶液D分别向稀释前的两种溶液加盐酸至pH7时，c(X) c(Y)A室温下，0.1 molL1 NaX和NaY溶液的p
14、OH均小于7，则溶液中c(OH)均大于107 molL1，则NaX和NaY均发生水解，故HX和HY都是弱酸；0.1 molL1 NaY溶液的碱性强于0.1 molL1 NaX，则酸性：HXHY，则有Ka(HX)Ka(HY)，A正确。加水无限稀释时，NaX和NaY溶液均接近于中性，故pOH随lg变化并非始终满足直线关系，B错误。lg3时，NaX溶液的pOH大于NaY溶液，此时NaX溶液中c(H)大于NaY溶液；据电荷守恒可得：c(Na) c(H) c(OH)c(R)(RX、Y)，由于两溶液中c(Na)相等，则c(Na)c(H)：NaXNaY，故NaX溶液中离子总浓度大于NaY溶液，前者所含离子总
15、数大于后者，C错误。分别向稀释前的两种溶液加盐酸至pH7时，则有c(H)c(OH)；据电荷守恒可得c(Na)c(X)c1(Cl)c(Y)c2(Cl)，由于稀释前NaY溶液的碱性强于NaX溶液，则NaY溶液加入盐酸的体积大于NaX溶液，故c(X)c(Y)，D错误。4(2021福建泉州质检)柠檬酸(用H3R表示)可用作酸洗剂。常温下，向0.1 molL1H3R溶液中加入少量NaOH固体(忽略溶液体积的变化)，H3R、H2R、HR2和R3的含量与pH的关系如图所示。下列叙述正确的是()A图中b曲线表示HR2的变化BHR2的电离平衡常数为Ka31106CpH7时，c(Na)c(HR2)c(H2R)c(
16、R3)DpH5时，c(HR2)c(H2R)c(R3)0.1 molL1BH3R溶液中加入NaOH，先反应生成NaH2R，再生成Na2HR，最后生成Na3R，则图中曲线a、b、c、d分别代表H3R、H2R、HR2和R3，A错误。HR2的电离平衡常数为Ka3，由图可知，HR2和R3的含量相等时，溶液的pH6，则有Ka3c(H)1106，B正确。常温下pH7时，溶液呈中性，则有c(H)c(OH)，结合电荷守恒推知，c(Na)2c(HR2)c(H2R)3c(R3)，C错误。由图可知，pH5时溶液中存在H3R、H2R、HR2和R3，据物料守恒可得c(HR2)c(H2R)c(R3) c(H3R)0.1 molL1，D错误。