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水溶液中微粒變化的圖像分析
2024.1.4
一、滴定曲線
對于強酸、強堿的中和，
開始時被中和的HCl濃度較大，
加入少量的NaOH對其pH影響不大；
接近滴定終點時，極少量的NaOH就會引起pH的突變
變色范圍在突變范圍內(nèi)的指示劑都可使用
溶質(zhì)：n(NaA):n(HA)=1:1
由該點pH<7，可知Ka(HA)>Kh(A-)
c(A-) c(HA)
溶質(zhì)：HA
0.1 mol·L－1 HA溶液pH>1，說明HA是弱酸
通過起始點pH，可估算Ka
例 室溫下,向20.00 mL 0.1000 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1000 mol·L-1 NaOH溶液
起始點
②一半點
1.強堿滴定一元酸
把握5個關鍵點
【問題】圖中①~⑤溶質(zhì)分別是什么？
【反應過程】HA+NaOH=NaA+H2O
③中性點
④中和點
⑤過量點
例 室溫下,向20.00 mL 0.1000 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1000 mol·L-1 NaOH溶液
溶質(zhì)：HA+NaA
根據(jù)電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
可得：
溶質(zhì)：NaA
溶質(zhì)：n(NaA):n(NaOH)=1:1
c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
常溫下,用0.1000 mol·L-1的鹽酸分別滴定20.00 mL濃度均為0.1000 mol·L-1的三種一元弱酸的鈉鹽(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲線如圖所示。下列判斷錯誤的是(　　)。
A.該NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
B.三種一元弱酸的電離常數(shù):Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)
C.當pH=7時,三種溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)
D.分別滴加20.00 mL鹽酸后,再將三種溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-)
p.253 例2
c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-)+c(Cl-)
c(Na+)=c(X-)+c(Cl-)
c(Na+)=c(Y-)+c(Cl-)
c(Na+)=c(Z-)+c(Cl-)
2.強堿滴定二元弱酸
例 室溫時用0.1000 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L－1 H2A溶液
【反應過程】
①H2A+NaOH=NaHA+H2O ②NaHA+NaOH=Na2A+H2O
H2A
反應①進行到一半
n(H2A):n(NaHA)=1:1
反應①中和點
溶質(zhì)是NaHA
反應②進行到一半
n(NaHA):n(Na2A)=1:1
反應②中和點，溶質(zhì)Na2A
3.容器I：向20 mL 0.4 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加0.4 mol·L-1鹽酸
容器II：向40 mL 0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中滴加0.4 mol·L-1鹽酸
下列說法正確的是(　　)。
A.圖中甲、丁線表示向NaHCO3溶液中滴加鹽酸，
乙、丙線表示向Na2CO3溶液中滴加鹽酸
B.當?shù)渭欲}酸的體積為V1 mL時，發(fā)生反應為
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
C.根據(jù)pH-V(HCl)圖，滴定分析時，c點可用酚酞、d點可用甲基橙作指示劑指示滴定終點
D.Na2CO3和NaHCO3溶液中均滿足:c(H2CO3)-c(CO32-)=c(OH-)-c(H+)
p.254
c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(CO32-)
分布分數(shù)δ：
酸堿平衡體系中，各種酸堿組分的平衡濃度占總濃度的分數(shù)
HA H+ + A-
?
e.g.
δHA+δA- =1
二、分布分數(shù)圖
HA H+ + A-
?
分布分數(shù)和溶液起始濃度無關，
只和pH、Ka有關
HA
A-
1.一元弱酸的分布分數(shù)圖
交點：Ka=c(H+)
2.二元弱酸的分布分數(shù)圖
①H2CO3+OH- ? HCO3-+H2O ② HCO3- +OH- ? CO32- +H2O
【反應過程】隨pH增大，發(fā)生的主要反應有：
例 向碳酸中滴加NaOH
a
b
c
【問題1】各交點含義是什么？如何求Ka1、Ka2？
a點
b點
c點
Ka1=c(H+)
Ka2=c(H+)
c2(H+)= Ka1·Ka2
例
c(H2CO3)=c(HCO3-)
c(HCO3-)=c(CO32-)
c(H2CO3)=c(CO32-)
????????1=????(H+)?????(HCO3?)????(H2CO3)
?
????????2=????(H+)?????(CO32?)????(HCO3?)
?
a
b
c
【問題2】如何從圖上得出NaHCO3溶液顯酸性還是堿性？
例
方法一 讀圖：HCO3-含量最高點大致代表了NaHCO3溶液
方法二 比較HCO3-的電離和水解平衡常數(shù)
a
b
c
【小結】從圖中可獲得的信息
Ka1、Ka2、酸式鹽溶液的酸堿性
某pH時，溶液中的粒子濃度
三條曲線的最高點：
2.二元酸的分布分數(shù)圖
a
b
Ka1=c(H+)
Ka2=c(H+)
c2(H+)= Ka1·Ka2
大致反映H2CO3 、NaHCO3 、Na2CO3溶液中粒子濃度的大小分布
c
e.g.pH=7時，c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)
p.254
4.(2021·遼寧卷)用0.1000 mol·L-1鹽酸滴定20.00 mL Na2A溶液,溶液中H2A、HA-、A2-的分布分數(shù)δ隨pH變化曲線及滴定曲線如圖。下列說法正確的是(　　)。
A.H2A的Ka1為10-10.25
B.c點:c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
C.第一次突變,可選酚酞作指示劑
D.c(Na2A)=0.2000 mol·L-1
練習 25℃時，用0.2mol·L-1NaOH溶液滴定10mL0.1mol·L-1某二元酸H2A，H2A被滴定分數(shù)、pH及物種分布分數(shù)(δ)如圖所示。下列說法正確的是
A．虛線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示A2-、HA-、H2A的分布分數(shù)變化關系
B．二元酸H2A的電離平衡常數(shù)Ka1的數(shù)量級為10-7
C．a(chǎn)點溶液中：
c(Na+)+c(H+)＞c(H2A)+2c(A2-)+c(OH-)
D．c點溶液中c(Na+)＞c(HA-)＞c(H+)＞c(OH-)
小結
第一步：厘清反應過程
第二步：尋找關鍵點，獲得隱含信息

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