【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系

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【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系 第1张

高考难点突破:分布系数图及溶液中粒子浓度关系

【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系 第2张
借助分布系数图判断电解质溶液中粒子浓度的关系,是高考常考题型,其中不同阶段粒子浓度关系的判断是近几年高考的热点和亮点。如2018江苏化学14题考查NaOH溶液滴定H2C2O4过程中微粒的物质的量浓度关系;2017全国Ⅰ卷13题考查二元酸与NaOH溶液反应过程中粒子关系;2017全国Ⅱ卷12题考查二元酸随pH变化粒子关系等,该类题目的解题关键是正确判断溶液中溶质的成分及其量的关系,以及离子的电离程度和水解程度的大小。该题型一般综合性强、难度较大,能够很好考查学生的分析推理能力,复习备考中应特别关注。

一、透析分布曲线 奠定思维方向

分布系数是指一定型体的平衡浓度占相关型体浓度之和的百分比,称为分布分数又称分布系数。分布系数决定于该酸碱物质的性质和溶液的酸度,而与其总浓度(又称分析浓

度)无关,各种型体的分布系数之和为1。

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)为纵坐标的关系曲线。

一元弱酸(以CH3COOH为例)

二元酸(以草酸H2C2O4为例)

【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系 第3张

【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系 第4张

δ0为CH3COOH分布系数,δ1

CH3COO分布系数

δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O4-分布系数、δ2为C2O42-分布系数

随着pH增大,溶质分子浓度不断减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式

同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH的微粒分布系数和酸的分析浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度

二、熟悉两大理论 构建思维基点

1.电离平衡建立电离过程是微弱的意识

弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。如在稀醋酸溶液中:CH3COOH⇌CH3COO+H,H2O⇌OH+H,在溶液中,粒子浓度由大到小的顺序:

c(CH3COOH)>c(H)>c(CH3COO)>c(OH)。

2.水解平衡建立水解过程是微弱的意识

弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的,但水的电离程度远远小于盐的水解程度。

如稀的CH3COONa溶液中,CH3COONa===CH3COO+Na,CH3COO+H2O ⇌ CH3COOH+OH,H2O ⇌ H+OH,溶液中,c(Na)>c(CH3COO)>c(OH)>c(CH3COOH)>c(H)。

三、把握三大守恒 明确定量关系

1.电荷守恒

在电解质溶液中,阳离子的电荷总数与阴离子的电荷总数相等,即溶液呈电中性。

2.物料守恒(原子守恒)

在电解质溶液中,由于某些离子能够水解,粒子种类增多,但这些粒子所含某些原子的总数始终不变,符合原子守恒。

3.质子守恒

在水溶液中由水电离出的H和OH总数相等。

四、抓准五个关键点 形成思维模型

以室温时用0.1mol·L1NaOH溶液滴定0.1 mol·L1HA溶液为例。

滴定曲线

关键点

离子浓度关系

【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系 第5张

原点(点0)

原点为HA的单一溶液,0.1  mol·L1  HA溶液pH>1说明HA是弱酸;c(HA)>c(H)>

c(A)>c(OH)

反应一半点

(点①)

两者反应生成等物质的量的NaA和HA混合液,此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A的水解程度,c(A)>c(Na)>c(HA)>c(H)>c(OH)

中性点

(点②)

此时溶液pH=7,溶液是中性,酸没有完全被中和,c(Na)=c(A)>c(HA)>c(H)=c(OH)

恰好完全反应点(点③)

此时二者恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液显碱性,c(Na)>c(A)>c(OH)>c(HA)>c(H)

过量点

(点④)

此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性,c(Na)>c(OH)>c(A)>c(H)

五、典题真题分析

(2017·课标全国12)  改变0.1mol·L1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA、A2的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。【高考难点】分布系数图及溶液中粒子浓度关系 第6张

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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】A项,根据图像,pH1.2时,H2AHA物质的量分数图像相交,则有c(H2A)c(HA),正确;

B项,根据pH4.2点,K2(H2A)[c(Hc(A2)]/c(HA)c(H)104.2 mol·L1lg[K2(H2A)]=-4.2,正确;

C项,根据图像,pH2.7时,H2AA2物质的量分数图像相交,则有c(H2A)c(A2)HA曲线位于上方,则有c(HA)c(H2A)c(A2),正确;

D项,根据pH4.2时,c(HA)c(A2),且物质的量分数约为0.48,而c(H)104.2 mol·L1,可知c(HA)c(A2)c(H),错误。答案D。

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