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高考化学水溶液图像题的分析方法

来源:新东方高考研究院

作者:朱正齐

水溶液图像题的分析方法

朱正齐

  本文内容主要是高考化学中关于水溶液图像题分析方法以及相关问题,那么可以说它是选择题当中最难的一道题,而且这道题的考频还算是高的,对于全国卷的同学来说,全国一二三卷大概率会进行考察,主要是因为全国卷现在还在考理综,那考理综的话化学只有7道题所以它是大概率考察不是百分之百考察。而对于新高考地区的同学来说,只要你的选择题超过10道或者等于10道,那就是几乎百分之百要考这道题。

  首先它难,本身思维容量又很大,然后图像信息量也很大,然后它又必考,那么很多同学可能在做题的时候就觉得,要不然这道题干脆直接就跳过去,有那个时间我还不如多做点后面的题,有一些东西没准我还能做出来,这道题感觉大概率拿不到分,那么现在你如果抱有这么一种想法,实际上我们还是要建议各位,不要随便跳题,不管这道题是两分也好三分也好六分也罢,总归这个题我们还是有机会从它上面拿到分的,所以首先梳理一下关于水溶液体系,哪些东西是必考的点,然后对于图像本身来说有哪些点是我们能够比较快速的切中要害的这些点,那这两项是我们今天要跟各位谈的问题。

  首先对于水溶液体系来说,实际上我们就干两件事,第一个叫做溶质的守恒,其实包括离子也包括分子,第二件事就是里面溶质的离子也好分子也好,它的一个浓度大小的排序,主要是这两件事。对于守恒体系来说考察三个内容,分别叫做电荷守恒、物料守恒和质子守恒这么三个问题,本文主要讲两个因为第三个叫做质子守恒式,它用电荷-物料或者物料-电荷直接相减得到,对于质子守恒式来说,它的应用范围非常有限,所以我们不要求各位直接空手写出质子守恒,对于一些复杂的体系,你也写不出来,而且这个知识其实考察的时候,因为是题目给你一个式子你要判断它对不对,那么从判断的这个角度来讲,你只要能够知道它不是电荷守恒也不是物料守恒,你就按照质子守恒的那一套思路,对它进行判断就可以了,所以重点是电荷跟物料。

  那么什么是电荷守恒,电荷守恒指的就是溶液当中的正电荷和负电荷要一样多,具体来说就是阳离子所带的正电荷和阴离子所带的负电荷它们的浓度要保持一致。有的同学说那电荷凭什么守恒?那你现在还问这个问题,那我就建议你拿一碗水洒点盐,然后你把收伸进去你看你能不能电死,你只要说不死就说明这个电荷呈电中性,它的正电荷和负电荷是一样多的,就这么简单的一回事。那于是它的核心是正电荷的数量等于负电荷的数量,所以在我的等号两端所有的离子一定都得带电荷,就所有的东西都必须得是离子,那么在这样的一种情况下,我们就要求对于电荷守恒的体系来说,我们怎么判断一个等式是电荷守恒,那第一它只能有离子没有分子,只要是我现在有分子,那么它就不可能是电荷守恒式,只能有离子,除此之外我们还要求对于这个电荷守恒式来说,它的典型特征就是有氢离子氢氧根,当对于一些特殊的情况而言,氢离子和氢氧根可能不在等式当中提供,但是这种情况只在什么时候出现呢?很简单当然要求是常温下溶液PH值等于7,氢离子和氢氧根浓度自身相等,于是它们两个就互相被约掉了,那在电荷守恒式当中就可能不存在这两个东西,那在这种情况下你也要知道,只要它没有分子,那么我们认为它仍然应该是一个电荷守恒式,按照电荷守恒式的规则进行判断就可以了,那么最后我们怎么样判断一个电荷守恒式是正确的,那么判断正确的方法就是两点,第一看看有没有漏离子的问题,有没有哪个离子被漏下了,溶液当中如果有一个离子被漏下来,然后他写了一个等式,那么这个离子所带的电荷不带等式当中,那么这个等式就不可能是一个真正合理的或者说真实的正确的等式,因为你要加上那个被漏掉的离子所带的电荷,它的电荷才能够守恒,那这是第一件事,当然你像氢离子和氢氧根浓度相等被约掉的这另说,这是特殊的情况。第二件就是看粒子浓度或者叫做离子浓度前面的系数,对于那些一个离子带多个电荷的情况,它带几个电荷它离子浓度的前面就应该乘以几,举个简单的离子,比如说我现在手头有一个碳酸钠的溶液,那么碳酸钠溶液的离子守恒应该怎么写?我们发现溶液当中阳离子应该包括钠离子和氢离子只有这两种,那么阴离子方面的话,应该包括氢氧根、碳酸氢根和碳酸根,那么我们发现,这个碳酸根一个它带两个负电荷,所以我们这块等号左右的浓度是电荷的浓度,那么很显然碳酸根所带的电荷浓度其自身浓度的两倍,就好像说一个你身上揣两个苹果,那么一推你跳到泳池里面去,那么泳池里的苹果浓度是什么呢?是你自身浓度的两倍,因为一个你带两个苹果,苹果浓度是你浓度的两倍,你就把这碳酸根当做是你,把那两个电荷当做是苹果,所以它带的电荷浓度应该是它自身浓度的两倍就可以了,那如果说我给你用到一个比较磷酸根,于是它的前面就得乘以3才是它自身所带的电荷浓度,把这一点注意到也就可以了,这也是如果我们考察电荷守恒,比较容易,就是如果它那个选项错了,比较容易错的两个点,第一就是漏了离子,第二就是系数不对,把这两件事注意到,那么电荷守恒应该也就不会存在什么问题了。

  那么第二件事叫做物料守恒,那么物料守恒是一个什么体系,它的核心其实就是质量守恒,所以首先在质量守恒当中,一定不存在什么,你要知道溶液当中除了溶质之外还有水,水还电离出氢离子和氢氧根,和氢元素和氧元素应该不是我们在物料守恒的体系当中需要考虑的元素,因为这两个东西溶质能提供水,所以它们实质上是整个体系守恒的,而对于溶质来讲它们是不守恒的,所以排除掉氢元素和氧元素之后,其实你就是去找阳离子当中有什么氢氧以外的元素,阴离子当中有什么氢氧以外的元素,那么它们在投入溶液之前的比例是什么样的,投入溶液之后的比例就应该还是什么样的。所以对于物料守恒它的一个特征,就是没有氢离子和氢氧根,就是溶质本身不可能就氢离子和氢氧根达到守恒,因为溶液本身也能提供,那么然后的话由于考察的一定是弱酸盐或者弱碱盐,那么就会水解产生分子,既然水解产生了分子,分子当然作为溶质也得守恒,所以在特征里面还得有分子。那么满足了这个特征我们就认为应该是物料守恒式,那么对于物料守恒式来说当然情况就相对电荷守恒会复杂一点,因为你要先去判断在扔进溶液之前,这个溶质里面到底它的两种能够用来计算守恒的元素它们应该是几比几的。

  所以我们不妨举俩例子,第一个比如说碳酸氢钠,当中氢元素和氧元素显然不能在物料守恒里进行考虑,那么要找的守恒就应该是钠跟碳的守恒,那么钠离子扔到溶液当中不会发生任何变化,它还是钠离子,但碳酸氢根扔到水中,有一部分或者叫有一大部分不变,少数电离变成碳酸根,少数水解变成碳酸,那么于是扔进去之前钠跟碳1:1,扔进去之后钠跟碳的所有存在形式之和也是1:1,那么也就是说钠离子的浓度应该等于碳酸氢根的浓度,加上它电力产生的碳酸根浓度,再加上它水解产生的碳酸浓度,对于碳酸氢钠来说,它的物料守恒应该长成这个样子,那如果我现在是碳酸钠呢?那我们发现,在投入溶液之前,钠离子比碳,或者叫做钠元素比碳元素就是2:1的关系,有一个碳元素就有两个钠元素,那么也就意味着碳的所有形式存在之和的之倍才能是钠的物质的量,才能是钠的浓度,所以这个式子里边其实跟上式长得几乎是完全一样的,我们把这框起来,如果我设它为X,那就变成了钠离子浓度此时就应该等于2X,就是这些东西,上面这些东西的总浓度之和再乘以2,才能等于钠离子浓度,因为在这个东西里面一个碳对应到两个钠,所以它比电荷守恒要稍微困难一些,你要现去判断原溶液当中这个阳离子中的元素和阴离子中的元素将是几比几,类似的如果我们把问题变得再复杂一点,假如它们俩1:1的一个混合溶液,那么就相当于变成了3份钠对应到2份碳,于是你最终的结果就变成大概这个样子,钠离子浓度的两倍,应该等于碳元素所有存在形式浓度的3倍,那么这个时候才能够物料守恒式,把这一点注意到也就可以了,物料守恒其实就是考察你第一比例对不对,第二还是会不会漏掉含碳的物质,或者比如说会漏掉弱电解质的某种存在形式,把这一点注意一下就可以了。

  最后质子守恒式,为什么说它没有用,刚才我们揭示了,对于混合溶液来说,你没法写出质子守恒式,虽然它号称叫做氢离子,所谓的质子,溶液当中失去质子的物质和得到质子的物质,应该遵循质子守恒,失去质子的物质,失去了多少个质子,得到质子的物质就应该得到多少个质子,说白了就是质子一共那么多,100个人丢了质子就得有100个人得到质子,这叫做质子守恒,但是事实上对于很多体系来说我们没有办法分析它,我们也没有必要去分析它,所以首先质子守恒式应该怎么得到,就是电荷-物料,或者反过来物料-电荷反正相当于结果是一样的,反正你都把负号都挪到等号另外一边去,进行一个等式的整理,最终得到的结果一定是相同的,那么在电荷-物料或者物料-电荷的过程当中,我们要消掉的东西一定是那些强电解质的阴阳离子就比如说在这个里头的钠离子,或者比如说我的溶液如果是一个这个东西,那么很显然这个氯里子完全电离不水解,那我们在这个过程当中电荷-物料,就把氯离子的浓度约掉就可以了,那么只要你把这些像钠离子、氯离子,包括如果有钾离子的话约掉钾离子,把这些东西约掉得到的就一定是我们想要的那个所谓质子守恒式,所谓质子守恒式,但是它实际上能不能表现质子守恒另说,那么所以对于质子守恒式的特征来说,一方面它没有这些东西,另一方面各位也可以做另一种判断,就是它里面既会有氢离子氢氧根,也会有分子,这俩东西它都有,如果只有氢离子氢氧根没有分子,我们说了这是电荷守恒,只有分子没有氢离子氢氧根这是物料守恒,两者都有就是质子守恒式,如果现在题目出现了一个两者都有的等式,你就用电荷守恒-物料守恒,减出来是它那这个选项就是对的,减出来不是它那这个选项就是错的,就这么简单,这是三大守恒的问题。

  那么然后另外一个常见的考点就是排序,那么排序是很多同学做起来比较头疼的一个内容,因为他觉得这个溶液当中包含的粒子实在有点多,我每两个都比较一下,这个工作量其实还是挺大的,所以在这个地方我们要跟各位谈一个基础的分组,叫做存在大于产生,什么意思呢?就是我把一个溶质扔到水里去之后,什么是存在的离子,就是我扔之前就有的东西叫做存在的离子,那么扔进水里之后,弱电解质电离,或者是弱碱盐弱酸盐的水解它产生的那些物质,那么我们知道弱电解质的电离和弱酸弱碱盐的水解都是微弱,那么我们就可以下这个判断,叫做通过微弱电离或微弱水解产生的那些物质,它们一定比原本存在的物质要少得多,所以我只需要找到谁是存在的离子,谁是产生的离子,然后把它们两者之间分组组内比较也就可以了。

  举一个例子,还是碳酸氢钠,比如说碳酸氢钠溶液当中,那么它的排序应该是怎么样的呢?首先我们找到碳酸氢钠这种溶质,它本身存在的离子是钠离子和碳酸氢根,所以这两个东西叫做存在,产生的是谁呢?产生的应该是碳酸氢根电离产生出氢离子和碳酸根,它水解产生出氢氧根和碳酸,这些东西是产生的,所以我们只要比较存在的这俩谁多谁少,产生的这俩谁多谁少,然后把它们连在一起就得到了一个整体的排序,那么存在很简单,钠离子扔进去不会发生任何变化,而碳酸氢根扔进去一部分电离,一部分水解而一大部分剩下,那么很显然我电离我水解都会使得我自身的量变少,而在原来的碳酸氢钠溶脂当中,钠离子跟碳酸氢根应该是1:1的,现在钠离子没变少了,你碳酸氢根变少了,碳酸氢根当然比钠离子要少,所以这两个东西,存在的两个物质我们就比较出来了,那么对于产生的物质来说呢,很显然,这两个东西一个叫做电离产生,一个叫做水解产生,而我们知道,碳酸氢钠的溶液是一个碱性的溶液,而碳酸氢根这个东西呢,水解成碱性,电离成酸性,我水解出氢氧根,电离只出氢离子,那么既然溶液呈碱性就说明它的水解大于电离,水解过程大于电离过程,那么也就继续能够进行分组,上面两个东西是电离出来的,底下两个东西是水解出来的,所以底下这俩的浓度应该远大于上面这俩的浓度,等于我们在内部又分了一个组,那么在这样的情况我们只需要比较氢氧根和碳酸根谁多,那么这里边涉及到氢离子和氢氧根我们又要知道,溶液中是只有你碳酸氢根发生变化产生氢离子和氢氧根吗?不是,我水中还会发生极微弱的电离,产生氢离子和氢氧根,水还会发生这个过程,所以很显然氢氧根有两个来源,一个是你碳酸氢根水解产生的,一个是你水电离产生的,而碳酸只有一个来源,也就是说氢氧根比碳酸多一个来源,而它们相同的那个来源当然是出一个氢氧根出一个碳酸,所以很显然,碳酸的浓度应该小于氢氧根的浓度。

  那么同理,氢离子的浓度是不是就应该大于碳酸根的浓度,因为碳酸氢根电离出一个氢离子就出一个碳酸根,但是氢离子有一个额外的进账,那它就比碳酸根略微多那么一点点,这样的话,我们把这三个式子连起来就得到了碳酸氢钠溶液当中的一个排序,比如说碳酸钠,碳酸钠当中首先我们知道,存在的离子是钠离子和碳酸根,本来我钠离子就是碳酸根的两倍,你碳酸根还要水解,所以首先当然是钠离子大于碳酸根,然后碳酸根第一步水解产生氢氧根和碳酸氢根,第二步水解产生这个氢氧根和碳酸根,然后水还会电离产生氢离子,那么由于碳酸钠是一个很碱性的环境,所以氢离子一定是最少的,而氢氧根和碳酸氢根我们又可以按照刚才的想法,它们两个都是碳酸根水解产生的,氢氧根出一个,碳酸氢根就出一个,但是水电离还出氢氧根,而且你碳酸氢根还要通过第二步的微弱水解来减少,那么于是氢氧根一定比碳酸氢根大,但是由于溶液呈碱性,氢离子是极少的,所以我们把氢离子搁在最后,那碳酸分子搁哪儿呢?你注意它如果考碳酸钠的这个排序问题,它就绝对不会考碳酸分子,或者换一种说法,它如果考了碳酸分子就一定不会考氢离子,这两个东西只会考其中一个,原因在于氢离子和碳酸分子到底谁多谁少,这事取决于碳酸的电离平衡产生数的计算,这个计算其实在我们课内其实并不要求的,它的计算难度超过了考纲的要求,所以这两个东西不会去比较,你只要知道,氢离子浓度是这里面最小的,如果忽略掉氢离子考虑碳酸,碳酸的浓度也是这里面最小的就可以了,至于这俩东西到底谁多谁少,对于不同的酸来说,比如如果我现在有一个未知的弱酸,H2A,那到底是H2A浓度大还是氢离子浓度大,这个要看这个酸具体强到什么程度或弱到什么浓度,考试当中不会进行考察,各位就没有必要对此进行掌握,这是排序我们需要关注的问题。

  这些都是课内的知识本身,那么把这些东西掌握了之后,我们接下来就应该去谈图像题本身的一个解题技巧,由于图像当中给出了大量的信息,那么我们要考察哪些信息比较关键?这个里头我们说只要找关键点就可以了,尤其是看看2017年往后的一些题,其实你会发现它虽然题上给的花里胡哨,信息量很奇怪,尤其是加了lg之后计算起来感觉还有点头疼,但核心其实就在于某些关键点,比如说像交点,比如说像零点,比如说像反应恰好完成的点等等,那么于是接下来我们就借着题来跟各位谈一谈就这个关键点到底能给到我们哪些的信息。

  首先看2017年全国二这么一道题,这个地方稍微有一点变形,不过问题不大,这就是这个X,等于这个东西,题目这个东西是一个分布函数图,物质的量分数图或者叫做分布函数图都明确问题,它表示随着PH的增大你会发现H2A逐渐变少,HA-先变多后变少,A2-逐渐变多,这事其实我们是好理解的,随着溶液的碱性变强,对于我的弱酸来说,它电离生成氢离子和酸根,酸根再电离生成氢离子和后面一步的酸根,那么只要我碱性变强消耗掉了氢离子,平衡是不是就正向移动,那么前面的物质就会更多的变成后面的物质,所以酸会逐渐减少,酸式根会先增加后减少,而酸根会逐渐变多,这个图本身许多问题,但是图像上的数字给我们什么信息呢?只要你将来看到这样的图,你就只需要关注这两个交点,偶尔可能会去关注这个点,这三个点的数值你注意到就可以了,那么第一个点的数值是什么意思,这里头就题目考察电离平衡常数的位置,各位我们来考虑一下,这个东西是我们的第一步电离,那么它的第一步电离平衡常数KA1应该等于什么?应该等于氢离子浓度乘以HA-浓度,除以H2A浓度,生成物浓度除以反应物浓度,那么现在这两条曲线的交点是什么呢?是H2A和HA-它们俩浓度是一样的情况,那么于是这个东西和这个东西1:1它们俩就约掉了,所以此时的KA1就等于什么呢?就等于氢离子的浓度,有同学问新高考会考这样的题型吗?新高考应该是去考的,你如果去看一看比如早就在考新高考的像山东卷或者像新的那个八个省的卷子,那它里头模拟题就有这样的题。既然这两个东西已经是1:1被约掉了,那么KA1就等于氢离子浓度,我们就可以根据PH直接求出K值,那么所以你可以看到在B选项当中,它说lgk2H2A就是我的第二步电离,第二步电离不就是它吗?KA2就应该等于A2-浓度乘以氢离子浓度,初以HA-浓度,那么对于这个交点来说是不是就是A2-跟HA-1:1的情况,它们俩个就被被约掉,此时氢离子的浓度是10的负4.2次方,那么KA2当然就是10的负42次方,那么lgKA2就应该是负4.2,所以2B选项我们就可以判断它是对的,这就是这道题当中图像里面所存在的关键信息,所以我们说找交点就可以了,而且对于这样的题各位就知道,焦点所对应的横坐标其实就是它对应的K值,靠前的那个靠更酸性的那个对应的就是第一步电离的K值,靠后的这个就是第二步电离的K值,那么剩下的东西其实都是一个守恒跟排序的问题,A选项,PH等于1.2的时候,他说H2A的浓度等于HA-的浓度,看图是不是可以直接答出来?那么A选项没有问题,C选项2.7的时候,HA-浓度大于H2A浓度大于A2-浓度,我们发现2.7的时候这H2A和A2-都怎么样?都是相等的情况,都是相等的情况,所以很显然他这个里头有两者应该相等,C选项应该不对,我这块可能题抄错了,4D选项,PH等于4.2的时候,HA-浓度等于A2-浓度等于氢离子浓度,于是你看在PH等于4.2的时候,你看此时HA-和A2-是1:1的,而它现在是一个什么溶液呢?是一个0.1摩尔每升的浓度,所以这两个东西的浓度都应该是多少?都应该是0.05摩尔每升,而氢离子浓度是多少?是10的负4.2次方摩尔每升,所以氢离子浓度显然怎么样?远小于前面这俩东西,前面这俩相等没有问题,但是它应该,远远小于不好意思,它应该远大于氢离子浓度,所以这道题最终选的是4D,C选项我这块应该打错了,后面应该是等号,所以这个例一你只需要把交点的信息,你看它考了1.2、考了4.2考了2.7,你只要把交点的信息弄明白,这道题也就容易解决了。

  那么然后还有什么样的考法呢,它实际上还是在贯彻当我的酸和酸根也就是电离的反应物和电离的产物1:1的时候,我需要去解决一些相应的问题,只不过像2017年全国一卷这道题,他说常温下将氢氧化钠滴加到己二酸当中,混合溶液的HP与离子浓度变化的关系如下图所示,他给了一个奇怪的对数函数,说lg酸根比酸式根,以及lg酸式根比酸,给了这么一个东西。那么实际上各位,如果你看到了这样的题,同样也是要找特殊点,而且找什么点呢?跟刚才的想法一样,刚才我们在找什么找H2A和HA-相等的点,那么在这个里头,如果我的X2-和HX-它们俩相等了会造成什么结果呢?这个lg比值就变成了lg1,那么于是各位,你们高一的数学应该学过lg1等于0,没问题,所以刚才的交点在这道题当中就变成了0点,就变成了横轴的零点,所以我们可以看到,一条直线零点在这儿,另一条直线零点在这儿,那这两个零点位置,氢离子浓度就对应到我们刚才所说的KA1和KA2,所以在这个里头你可以看到4.4应该是一个KA,那么大概5.4前面5.3几应该是另一个KA,于是请各位考虑一下,这两个哪一个是KA1,哪个是KA2呢?我且不去跟各位说这个平衡常数相关计算的问题,我们至少应该知道一件事,电离平衡常数对应酸的强弱,电离平衡常数越大酸应该越强,而对于我的多次电离来说,多步电离来说第一步电离永远是最强的,所以第一步电离的Ka永远是最大的,那么很容易,PH更小的那一点,它最终的数值应该是越大的,底下是KA1上面是KA2,所以我的KA1的话应该是4.4左右,KA2的话大概应该是5.3几5.4左右,那于是A选项说KA2的数量级为10的负6次方,应该没有什么问题,我是10的负5.4那就相当于是类似,想想应该是多少,2.5,就大约是2.5乘10的负6次方这个量级,它的数量级是10的-6没有任何问题,那么2B选项说曲线N表示PH与这个东西的变化关系,这是什么?这是酸式根和酸,那么很显然,酸电离出酸式根是第一步电离,酸电离出酸式根是第一步电离,那么很显然这条线,这儿对应到Ka1,这条线当然就是什么,就是第一步电离,而上面这个则是第二步电离,所以你看曲线N是它,它表示什么呢?表示第一步电离,这块是第一步电离当中有H2X和HX-,第二步是HX-电离成X2-,这是第一步这是第二步所以很显然有这俩东西的一定是第一步,而在这块它的值对应到KA1说明它是第一步,那么2b选项应该也没有问题,我们可以根据这个来判断,这是第一步电离的直线,这是第二步电离的曲线,然后C选项说它的酸式盐溶液中氢离子浓度大于氢氧根浓度那么这个东西你要怎么判断,首先各位可以看到,我的ka1是10的负4.4次方,我的ka2是10的负5.4次方,这两个值都大于10的负7次方,那么换言之其实也就是说在这个里头,两步电离都是比较强的,那么对于这个NAHX来说,它的这个电离能力就应该大于其水解能力,这是一个初步的判断,如果你有这样的感觉你就应该能够知道C是对的,但是真正的或者说严谨的解法是什么呢?各位需要了解这么一件事情,就是你看我的HX-它电离成氢离子和X2-它的Ka2,大概应该是10的负6次方这个量级,而我的第一步电离是这个,各位要知道一件事情,HX-水解生成H2X加上氢氧根,那么这一步水解跟这一步电离是不是倒过来的过程,它不是完全倒过来,但是它是相当于类似于反过程逆过程的东西,一个是酸式根变成酸,一个是酸变成酸式根,那么这两者有什么关系呢?它们两个的平衡常数之积,会等于水的离子积,这一点题目当中还是比较多考察的,希望各位了解。

  那么对于这一步水解来说它的平衡常数应该是多少,你看它对应到的那一步电离平衡常数大概是10的负5次方个量级,那么它的水解平衡常数就应该是10的负9次方这样一个量级那么也就意味着对于HX-来说,对于这个酸式根来说,它的电离平衡常数是10的-6,它的水解平衡常数是10的-9,那么电离强于水解,电离呈酸性,水解呈碱性,电离出氢离子,水解出氢氧根,那么当然电离与水解强,氢离子就应该比氢氧根多,那么这个C选项就也应该是对的,最后当混合溶液呈中性的时候,他说钠离子大于HX-大于X2-,这个地方原题就应该是等号,出错的点在这儿,因为你看现在这个点是什么点,一直在考特殊点,这个点是什么点,是刚才我们说零点,也就是所谓HX-和H2-它们俩1:1的情况,那么这个时候PH是5.4,那么当溶液呈中性的时候,如果我要找PH7.0的顶我是不是就得接着往上画啊?接着往上画你会发现这个数值这个横坐标的值是不是已经超过了0,而这个横坐标是什么?是X2-比上HX-的lg值,这个值要大于0,就意味着什么?就意味着把这个lg去掉,它们俩的比值要大于1,也就是说x2-的浓度应该大于HX-的浓度那么它这个地方当然就反了,于是这道题我们同样也应该选的是4D选项,你会发现虽然它的这个图画得很奇怪,它实际上就想考我第一步电离,酸和酸式根1:1的时候又是什么情况,你要知道各位,这里头虽然有各种各样复杂的点,但是那些复杂的点我们没法去考各位,它很超纲的,所以实际上我们也只能找特殊点考各位,那么对于你拿到一个图像来说,你也只需要去关注特殊点,因为非特殊点呢,没什么可考的,它但凡考了就会有人出来骂街,说出题人怎么出这样的题,你知道吧,出题人也不愿意平白无故挨骂,所以他们考的一定就是特殊点,我们只要关注特殊点就完事儿了,像刚才那道题关注交点,像这道题关注零点。

  

  那么接下来这是一个变式,这是刚才那道题的变种,你会发现它这边同样是一个二元酸,那么第一步是H2Y,电离成氢离子和XY-,那么也就意味着有这俩东西的应该是第一步电离,第二步是HY-变成氢离子和Y2-,那么有这俩东西就应该是第二步电离,你可以看到一个是酸式根和酸,一个是酸式根和酸根,那很显然这是第一步电离相关的问题,这是第二步电离相关的问题,但是又是lg,刚才那道题我们说有lg找什么找零点,那现在也有lg也有找零点,所以我们把直线延长,那么这个点和这个点就应该对应到它们此时氢离子浓度就应该等于KA,KA1或者KA2,那么很显然,你可以看到,这一个是大概1.3的样子,另外一个大概是4.3的样子,大概是这样的一个值,哪个是KA1哪个是KA2,很显然PH小的,刚才我们说了,PH小的一定是第一步电离,PH大的一定是第二步电离,所以KA1大约等于10的负1.3次方,KA2大约等于10的负4.3次方,那么这两个东西我们判断清楚了,有1.3的这个M一定就是第一步电力,有4.3的这个n一定就是第二步电离,所以你看A选项说曲线M表示PH与它的变化段系,这个东西有酸式根有酸,这是第一步电离,而M根据我们刚才的分析确实是第一步电离,所以A选项没有问题,然后2B选项Ka2,我们发现Ka2是10的-4.3,你的10的-2.7这个交点是干嘛用的,这一点上你会发现它们两个比值的lg值等于,横轴大概是1.5的样子,也就是说它们两个应该,它们的浓度差应该是10的1.5次方倍,那就是10根10倍,那大概是30倍左右的样子,30倍多一点,这样的情况下显然我没有办法直接求KA,KA就应该是找零点来进行求解的,所以2B选项不对,那么C选项说d点的溶液当中,氢离子-氢氧根等于,2CY2-加HY-减K+,我都不想管这是不是d点的溶液,因为看到这个式子我就知道这是一个什么式子,有分子吗?没有分子,有没有氢离子氢氧根,所以是电荷守恒的变式,那于是你把钾离子挪到等号左边来,符号变成+,氢氧根挪到等号右边去,符号也变成+,那是不是就变成了氢离子+钾离子浓度,等于氢氧根+HY-加两倍的Y2-,那这是不是就是我们刚才所说的那个,电荷守恒的表达式,它就是我们那个电荷守恒的表达式,于是C选项也没有任何问题,那么最后4D选项,交点e的溶液当中,e这个点表示什么,其实各位e这个点就是我们刚才第一题的这个点,就是第一点横轴等于2.7的这个点,因为你看一下它的表达式,这两条直线的表达式都是HY-除以什么东西,然后lg,那当它们俩的值相等的时候,是不是意味着底下这两个东西是相等的,也就是H2Y和Y2-,酸和酸根它们俩浓度相等,那当它们俩浓度相等的时候,你回顾一下这个题,那是不是应该叫做酸式根此时应该占绝对多数,而酸和酸根都应该非常得少,你根据数值也可以计算出来,此时酸式根的浓度应该等于酸和酸根浓度的30倍左右,就是那个10的1.5次方倍,应该等于这个值,那么这事就没有什么太多好多的了,它应该远大于它们俩应该放到更前面去,当然在这个溶液当中,氢离子应该大于氢氧根的,原因跟例题二是完全一致的,但是你只要能找到这个位置,它们两个的顺序错了,那么这道题也就能够选出来,除了2B不对之外,4D也不对,多选应该选的是2B和4D,那这是例题三的情况,这是第一种常考常见的图像,叫做粒子分布或者说粒子比例关系的这么一种图像。

  第二种参考图像是滴定曲线,滴定曲线甚至不需要我们找特殊点,因为滴定曲线题目只会问你特殊点的问题,对于不特殊的点来说,它根本就找不到有效的守恒,所以我们就没有太多的办法去进行考察,所以于是各位来看一看,滴定图像最近其实考得不多,浙江卷特别喜欢考,但是由于新高考产生了之后,你也摸不清楚新高考的出题人到底想考些什么东西,所以这个在早年的高考当中经常考察的内容,我们还是应该翻出来再说一说,那么好在室温下用0.1摩每升的氢氧化钠,分别滴定20毫升,0.1摩尔的盐酸和醋酸,盐酸和醋酸都是一元酸,它们是20毫升0.1摩尔每升,而氢氧化钠也是0.1摩尔每升,它们是等浓度1:1浓度的滴定,那么很显然当我的氢氧化钠用到20.00毫升的时候是不是应该恰好完全中和,应该能够恰好完全中和,注意恰好完全中和和溶液呈中性不是一个概念,只要我现在酸和碱都反应完了形成了正盐那么这个东西就叫做完全中和,但是完全中和如果是强酸强碱盐溶液才成中性,如果强酸弱碱盐或者强碱弱酸盐,溶液就要相应的表现出酸碱性来,但这个时候我们仍然叫完全中和,它不叫做溶液呈中性,那么下列说法正确的是,首先你可以看到在加入氢氧化钠之前,一个家伙的起始PH大概在1左右另外一个家伙的起始PH大概在3左右,那你说这俩谁是盐酸谁是醋酸?我们当然知道,盐酸0.1摩尔每升,氢离子全部电离,氢离子就是0.1摩尔每升,PH等于1,而对于醋酸来说呢,它微弱的电离,所以氢离子浓度远小于它自身浓度0.1摩尔每升,它的PH就应该大于1,所以1肯定是弱酸是醋酸,而2的话应该是盐酸,所以首先排除掉A选项,那么接下来2B,PH等于7的时候,滴定醋酸时候好的氢氧化钠小于20毫升,那我们知道如果PH等于7,滴定盐酸,那就应该氢氧化钠等于盐酸物质的量,它们俩浓度一样所以体积也得一样,氢氧化钠应该用20毫升,但现在我是醋酸,我知道的是当我滴到20毫升氢氧化钠的时候,我的溶液完全中和,那么完全中和的产物是什么?是不是醋酸钠,醋酸钠呈碱性,那么也就是说我加20毫升碱进去,溶液呈了碱性,那我想使溶液呈中性,我这个碱应该加的比20多还是少呢?当然应该比20少,因为加到20你都碱了,我肯定加得比20少它才有可能达到中性,所以2B一定没有问题,我加的一定比20少,但是加的具体是多少你不需要知道,你也没法知道,理论上当然可以知道,如果我给你K值的话,但是计算起来非常麻烦,各位就当做不需要知道就可以了,题目一定不会考,所以2B选项是没有问题的,好,那么C选项如果我的氢氧化钠都加20毫升,氯离子浓度等于醋酸根浓度,那我们知道在氯化钠溶液当中,完全中和氯离子浓度应该等于钠离子浓度,而在醋酸钠的那个完全中和的溶液当中,就相当于是纯的醋酸钠,那纯的醋酸钠的物料守恒我相信各位都会写,钠离子浓度应该等于醋酸根浓度加上它所水解出来的醋酸的浓度,然后这儿的钠离子浓度和这儿的钠离子浓度都是加的20毫升0.1摩尔每升它们俩应该相等,所以很显然,氯离子浓度应该等于醋酸根浓度加上醋酸浓度,而醋酸根肯定水解了,所以这个浓度肯定不等于0,那它们两个一定是不相等的关系,氯离子浓度应该大于醋酸根浓度,C选项也不对,至于4D,溶液中你甭管氢氧化钠加多少,溶液当中一定只存在四个离子,各位回去可以好好想一想这个事,溶液当中此时只有醋酸根,氢离子氢氧根这是水本身就能产生的溶液中一定有,还有我加进来的氢氧化钠带的钠离子,我只有这4个离子,那么如果钠离子浓度比醋酸根,氢离子浓度也比氢氧根多,这电荷守恒能成立吗?我的阳离子的正电荷能跟阴离子的负电荷一样多吗?那正的比负的多,所以加在一块是不是正的比负的多,就是这溶液带正电,你手伸进去你要被电一下那是绝对不可能的,所以4D选项也不对,而且我们可以看到加到10毫升的时候,醋酸这边PH仍然小于7,那么说明氢离子大于氢氧根是对的,那么按照这个电荷守恒,我们就应该认为,由于你氢离子正电荷比氢氧根负电荷多,那么醋酸根正电荷就必须比钠离子正电荷多,否则这个事情没有办法达到电中性,那么这道题最终我们也就能够做出来选择的是2B,好,来个恶心点的,浙江不愧是高考内卷大省,你看看这曲线,跟刚才这个曲线相比复杂程度不是多了一点半点,但是这道题仍然可以解决,因为什么?它还是在考特殊点。

  你只要把这个溶液加到多少氢氧化钠的情况分析出来也就可以了,它说这是10毫升浓度均为0.1摩尔每升的氢氧化钠和碳酸钠,那我们是不是可以知道,氢氧化钠你可以算一下,就是千分之一摩尔,这个碳酸钠也是千分之一摩尔,然后我去往里加0.1摩尔每升的盐酸,首先第一个问题,盐酸先和谁反应?先和氢氧化钠反应还是先和碳酸钠反应?请注意一定先和氢氧化钠反应,这个事特别好理解,我是一个酸,我先跟碱性强的家伙反应,氢氧化钠是个碱碳酸钠只是个水解成碱性的盐,它当然不如氢氧化钠强,所以我先跟氢氧化钠反应,有酸碱中和先酸碱中和,所以我的氯化氢是不是应该加到千分之一摩尔才能够跟氢氧化钠完全中和,然后我才能跟碳酸钠发生反应,所以当我的氯化氢只加了5毫升的时候,此时的氯化氢只有5乘10的负4次方,也就是千分之0.5摩尔,氢氧化钠我都没消耗完更别说碳酸钠了,于是他说在a点的溶液当中,钠离子浓度大于碳酸根浓度大于氯离子大于氢氧根大于氢离子,那这个里头我们发现谁是存在的离子,只要你是比较浓度大小,我们先看存在产生,你都列这么一长串了,你会发现钠离子,碳酸根、氢氧根、氢离子和氯离子,只有氢离子此时加入进来的都反应完了,它应该不是存在的离子,剩下都是存在,那钠离子排第一这事各位应该都能够理解,然后碳酸根反应,所以它排第二其实也没有什么问那么于是最后剩下谁呢?氯离子和氢氧根的比例关系问题,那我们知道,相当于氢氧化钠现在是有两份的,就是你把5毫升看作是一份,那么氢氧化钠一开始有10毫升,它一开始有两份,而氯化氢只有加了5毫升我只加了一份那么是不是叫做一份氯化氢跟一份氢氧化钠中和,中和掉一份氢氧根,产生一份氯离子,但是我还有什么,我原来两份氢氧根,消耗了一份还剩一份,所以基础情况来看氢氧根和氯离子作为存在它们都只有1份,只有0.00005摩尔,但是呢,碳酸根水解是不是能够产生氢氧跟,碳酸根水解还能产生氢氧根,氢氧根会额外增多,而有人水解会产生氯离子吗?肯定没有,所以氢氧根的浓度应该比氯离子的浓度要高,那么A选项就不对了,所以在这个地方A选项可以直接排除,2B选项最后再说,因为你会发现这个东西显然要用到守恒,但是它还跟排序恐怕有一点关系,所以它是最复杂的选项,我们先把它跳过去,先看好判断的,C选项在C点的溶液PH小于7,是因为此时碳酸氢根的电离能力大于其水解能力,我们还是用课内的体系来反驳,碳酸氢钠什么性?弱碱性PH约等于8.4,这个你不用记但是你得知道,碳酸氢钠弱碱性能使酚酞变粉红,这是课内一定要求要掌握的地那我们知道碳酸氢根水解成碱性,水解出氢氧根,电离出氢离子显酸性,那么整个溶液显碱性意味着水解大于电离,所以很显然,电离不可能大于水解能力,这个时候它的电离能力绝对不可能大于其水解能力,之之所以为什么PH小于7,是因为什么?你看我这块有一份氢氧化钠,有一份碳酸钠,那么我加两份氯化氢的时候,是不是一份氢氧化钠跟一份氯化氢反应,还有一份氯化氢把一份碳酸钠变成碳酸氢钠,我只要两份氯化氢就能把氢氧化钠消耗掉,并且把碳酸钠变成碳酸氢钠,一份是10毫升两份是多少,这块的一份跟刚才的一份不太一样,两份其实20毫升就到了,到B之前,到这儿其实就够了,我20毫升氯化氢就能够干掉所有氢氧化钠,并且把碳酸钠变成碳酸氢钠,那么我现在都加了将近30毫升,都25毫升了,那这个时候的溶液一定有大量的碳酸氢钠又变成了碳酸,那么换言之是我只有碳酸氢钠提供氢离子吗?不是碳酸还电离产生大量氢离子,所以此时不是因为它的电离大于其水解,而是这个里头还有碳酸在发生电离,所以它的溶液呈了酸性,那么C选项也不对,最后4D,若将0.1摩尔每升的盐酸换成同浓度的醋酸,当PH等于7的时候,他说钠离子等于醋酸根,这里头显然忽略了谁呀?这个东西是啥?这个东西是啥,PH7你就知道氢离子浓度等于氢氧根浓度,那我们把它带进来,氢离子浓度加钠离子浓度等于醋酸根加氢氧根,这是什么?电荷守恒式,但是溶液当中是只有这几种离子吗?我们说了看到电荷守恒就干嘛?就找有没有漏离子以及系数对不对,那很显然我的溶液中还有碳酸根,那你是不是还应该在后面加碳酸氢根浓度,加两倍碳酸根浓度,你还得加上这个东西它们才能等,所以很显然现在这个等式是不成立的,因为虽然它们俩相等,但是这个东西你没有加进来,那么钠离子浓度应该是大于醋酸根浓度的,所以ACD都不对,那么最后我们当然只能选2B,但是为什么选2B呢,我们清一下屏重新来说,为什么选2B,首先你看到这儿的2N和这儿的N,为什么它前面加了2,肯定跟电荷守恒有关,于是我们把电荷守恒式先写出来,溶液中有什么阴离子,有碳酸根,有碳酸氢根,有氯离子,然后还有氢氧根,它们浓度之和应该等于氢离子浓度+钠离子浓度,这俩是溶液中唯二的阳离子,然后由于B点的PH等于7,所以氢离子浓度等于氢氧根浓度这俩可以相互消掉然后我们就会发现,这个2NCO32-,加上NHCO3-应该等于什么?应该等于钠离子浓度减去氯离子浓度,应该等于这个东西,然后由于他们存在在同一个溶液当中,溶液的体积肯定是一样的,那么我们自然就可以把C都换成N,就是2NCOG2-+HCO3-,应该等于N钠离子减N氯离子,应该等于这个东西,那么钠离子一开始有多少?有0.1摩尔每升10毫升的氢氧化钠,以及01摩尔每升10毫升的碳酸钠,所以钠离子是多少呢?是千分之三0.003摩尔,而氯离子现在我已经加了超过20毫升,它是0.1摩尔每升的溶液,我已经加了超过20毫升,那么氯离子就应该大于0.002,就用大于0.02,20毫升就是0.002升乘以0.1摩尔每升,我现在的物质量是大于0.002的,那0.003减去一个大于0.002的值那是不是一小于0.001,所以这道题2B选项也是一个电荷守恒的变式,那么最终这么一道题我们就能够搞定它了,选出来的就应该是B选项,所以各位考试当中主要就是考的这样的题型,这是高考当中比较常见的体系。

  今天我们要跟各位说的东西基本上也就这些,希望各位能够去,第一,把这个守恒以及排序的常规技巧掌握,第二在看图像的时候,主要去找交点和零点,那么这种题就有了一个非常强大的破题思路,即便是刚才我们这道第七题,你找交点其实也能把问题解决,希望各位能够在高考当中取得好成绩。

文章更新时间:2021-05-18

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