识图像想原理找联系

陈世华

电离平衡图像问题是电解质溶液相关题型中的重点和难点，也是高考命题的热点。突破图像问题要按以下三步走：识图像、想原理、找联系。识图像，是指识别图中坐标的含义，包括原点、起点、拐点、终点的含义，数据与数量级、曲线和平台的含义等。想原理，是指找到电离平衡图像涉及的原理，影响平衡移动的因素。找联系，是指将图像与原理联系起来分析题设问题，做出正确的判断。以下从五种电解质平衡图像进行分析。

一、水的电离平衡

【突破技巧】突破水的电离平衡图像问题要抓住以下几点：（1）水的电离是吸热的，温度升高时，水的电离平衡常数会增大；（2）不论在中性溶液中还是在酸碱溶液中，水电离的c（H+）、c（OH-）是相等的，水的离子积只与温度有关，与溶液酸碱性变化无关；（3）水的离子积和水电离的c（H+）、c（OH-）既有区别，也有联系，在纯水中，水的离子积等于水电离的c（H+）、c（OH-）的乘积，在酸性或碱性溶液中，水的离子积是溶液中c（H+）、c（OH-）的乘积，而水电离的c（H+）、c（OH-）与水电离平衡的移动方向有关。

【例1】一定温度下，水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图1。下列说法正确的是（ ）

A. 升高温度，可能引起由c向b的变化

B. 该温度下，水的离子积常数为1.0×10-13

C. 该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化

D. 该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化

【答案】C

【解析】本题考查水的电离平衡图像与影响水电离平衡移动的因素，涉及温度、浓度对水电离平衡的影响，意在考查识图能力和综合推理能力。水的电离方程式为H2OH++OH-，升高温度，c（H+）和c（OH-）都增大，c点向曲线右上方迁移，A项错误。该图像中b点表示该温度下水的平衡状态，故KW=c（H+）·c（OH-）=1×10-14，B项错误。氯化铁在水中水解生成氢氧化铁，使溶液呈酸性，引起由b向a的变化，C项正确。温度一定，水的离子积不变，在c点溶液呈碱性，加水稀释后溶液的碱性逐渐减弱，c（OH-）减小，c（H+）增大，c点沿曲线向b点迁移，D项错误。

【方法点拨】该图像表示一定温度下溶液中c（H+）、c（OH-）的关系，温度不变，水的离子积不变。a点表示酸性溶液，b点表示中性溶液，c点表示碱性溶液。

二、弱电解质稀释

【突破技巧】从以下几点突破弱电解质稀释图像问题：（1）弱电解质只有部分电离，弱电解质溶液中有大量弱电解质分子存在；（2）稀释过程中，温度不变，则电离常数不变，但是弱电解质浓度越小，其电离度越大，离子浓度越小；（3）大多数弱电解质电离是吸热的（常见弱电解质中，只有HF电离是放热的，分析温度对弱电解质电离的影响时要注意），升高温度时弱电解质电离程度增大，解题时一般不考虑溶液体积的变化，也不考虑弱电解质挥发问题；（4）弱电解质电离程度很小；（5）稀释相同的倍数时，弱电解质越弱，则其离子浓度变化越小（或者说稀释相同的倍数时，强电解质溶液的离子浓度变化较大，而弱电解质溶液中离子浓度变化较小）。

【例2】（2015年全国新课标I卷13题）浓度均为0.10 mol·L-1、体积均为V0的MOH溶液和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lg的变化如图2所示。下列

叙述错误的是（ ）

A. MOH的碱性强于ROH的碱性

B. ROH的电离程度：b点大于a点

C. 若两溶液无限稀释，则它们的c（OH-）相等

D. 当lg=2时，若两溶液同时升高温度，则增大

【答案】D

【解析】本题考查强碱、弱碱稀释的图像问题，以及考生的识图能力和数形结合能力。加水稀释之前，MOH溶液的pH=13，说明MOH完全电离，它是强碱，同理，类推ROH是弱碱，A项正确。相同温度下，b点加入水较多，加水越多，ROH溶液越稀，ROH的電离程度越大，B项正确。溶液无限稀释后相当于纯水，呈中性，C项正确。ROH是弱碱，ROH溶液中存在大量ROH分子，升高温度促进ROH电离，溶液中c（R+）增大，而MOH是强碱，升高温度时c（M+）不变，故减小，D项错误。

【思维引申】MOH、ROH溶液经无限稀释后呈中性，但是无论怎么稀释，溶液都不会呈酸性。当弱碱电离出来的离子浓度很小时，水的电离起主要作用。

三、酸碱中和滴定

【突破技巧】 从以下角度突破酸碱中和滴定的图像问题：（1）注意滴定前酸、碱溶液的物质的量浓度、pH、溶液体积等数据；（2）注意水的离子积常数与温度的关系；（3）从酸、碱的电离程度确定电解质的强弱；（4）区别滴定终点和中性点，滴定终点指酸和碱恰好完全反应时对应的点，而中性点指溶液呈中性时对应的点；（5）分析电解质溶液中的离子浓度大小要运用“三守恒”原则，即电荷守恒、物料守恒和质子守恒；（6）联系电离度计算溶液pH，以及根据酸和碱的性质选择指示剂。

【例3】298 K时，向20mL 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液，溶液的pH与滴加NaOH溶液的体积V之间关系如图3所示。已知0.1mol·L-1CH3COOH溶液的电离度为1.32%。下列说法正确的是（ ）

A. 起始醋酸溶液在X点的pH=1

B. 开始至V=40mL过程中，水的电离度逐渐增大

C. 该酸碱中和滴定实验，可选择酚酞作指示剂

D. 滴定过程中都存在

【答案】C

【解析】本题考查电离度与pH、弱酸与强碱反应的图像问题，意在考查综合分析能力和识图能力。 c（H+）=0.1mol·L-1×1.32%=1.32×10-3mol·L-1，pH= 3-lg1.32> 2，A项错误。当醋酸完全中和时，再加入氢氧化钠溶液，水的电离度减小，B项错误。滴定终点时生成醋酸钠，溶液呈弱碱性，故用酚酞作指示剂，C项正确。在醋酸和氢氧化钠的混合液中都存在电荷守恒，c（Na+）+c（H+）=c（OH-） + c（CH3COO-），只在Y点存在物料守恒，c（Na+）=c（CH3COOH）+c（CH3COO-），只有Y点对应的溶液中存在c（OH-）=c（H+）+c（CH3COOH），D项错误。

【易错警示】对于强酸强碱中和滴定，选择甲基橙或酚酞作指示剂；对于强酸弱碱中和滴定选择甲基橙作指示剂；对于强碱弱酸中和滴定，选择酚酞作指示剂。

四、难溶电解质

【突破技巧】难溶电解质图像问题可以从以下角度突破：（1）难溶电解质电离是吸热反应，升高温度，促进难溶电解质溶解；（2）难溶电解质电离平衡移动原理类似化学平衡移动原理，主要受温度、浓度影响；（3）图像中离子浓度与溶度积常数有关；（4）溶度积常数只与温度有关，温度不变，平衡移动不会改变溶度积常数；（5）判断外界条件的改变对离子浓度的影响时，要联系溶度积表达式、溶解平衡式等。

【例4】已知：298 K时，Ksp（MnS）=4.65×10-14，Ksp（MnCO3）=2.24×10-11。298K下，MnS、MnCO3在水中溶解曲线如图4所示。下列说法正确的是（ ）

A. 图像中a点处溶液c（Mn2+）≈5.0×10-6

B. 其他条件不变，加热含固体的溶液可使e點升到f点

C. 常温下，加水稀释X溶液可使d点到f点

D. 在MnS和MnCO3饱和溶液中加少量MnCl2， 增大

【答案】B

【解析】本题考查难溶电解质溶度积图像及溶解平衡原理的应用。根据硫化锰、碳酸锰的溶度积常数值知，X代表碳酸锰，Y代表硫化锰。图像中a点处溶液中的c（Mn2+）≈2.0×10-7，A项错误。加热含硫化锰固体的溶液，硫化锰溶解度增大、溶度积常数增大，B项正确。加水稀释X溶液，阴、阳离子浓度都会减小，C项错误。在硫化锰、碳酸锰的饱和溶液中加入氯化锰，溶度积不变，阴离子浓度之比值保持不变，D项错误。

【方法点拨】（1）对于极稀溶液，两种稀溶液混合的总体积近似等于两种溶液体积之和；（2）改变温度，一般不考虑稀溶液体积的变化；（3）大多数难溶电解质电离是吸热的，只有少数难溶物溶解时放热，例如氢氧化钙溶于水放热Ca（OH）2（s） Ca2+（aq）+2OH-（aq）△H<0，这就解释了“升高温度，氢氧化钙的溶解度减小”；（4）溶度积只是温度函数，温度不变，溶度积不变，即一种离子浓度增大，另一种离子浓度必减小；（5）两种难溶物转化，平衡常数可由溶度积计算得出，以分别代表相同温度下两种溶度积不同的难溶电解质的溶解曲线，也可以代表一种难溶电解质在两种不同温度下的溶度积曲线。

五、酸式盐和酸与碱反应

【突破技巧】有关化学反应与溶液导电性的图像问题，要抓住化学反应过程与离子浓度之间的关系，分段分析化学反应及溶液中离子浓度的情况。例如，在反应的不同阶段，写出化学方程式和离子方程式，可以看出离子浓度的变化情况，从而判断溶液导电性的变化趋势。

【例5】在两份相同的Ba（OH）2溶液中，分别滴入物质的量浓度相等的H2SO4、NaHSO4溶液，其导电能力随滴入溶液体积变化的曲线如图5所示。下列分析不正确的是（ ）

A. ①代表滴加H2SO4溶液的变化曲线

B. b点，溶液中大量存在的离子是Na+、OH-

C. c点，两溶液中含有相同量的OH-

D. a、d两点对应的溶液均显中性

【答案】C

【解析】本题考查酸碱溶液混合时对溶液的酸碱性以及导电性的判断。硫酸与氢氧化钡反应的化学方程式为H2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+2H2O；硫酸氢钠与氢氧化钡反应的化学方程式为Ba（OH）2 + NaHSO4= BaSO4↓+ NaOH + H2O，NaOH + NaHSO4=Na2SO4 + H2O。当硫酸和氢氧化钡恰好完全反应时，离子浓度最小，导电性接近于0，①曲线代表硫酸与氢氧化钡反应，A项正确。b点表示加入硫酸氢钠恰好完成反应第一阶段，溶液中含有氢氧化钠，B项正确。在c点曲线①代表溶液中含有硫酸，曲线②代表溶液中含有氢氧化钠和硫酸钠，因为硫酸根离子浓度相等，②中的钠离子浓度大于①中氢离子浓度，所以溶液中氢氧根离子浓度不相同，C项错误。a点表示钡离子和硫酸根离子完全沉淀，d点溶液中只有硫酸钠溶液，溶液都显中性，D项正确。

【方法点拨】在氢氧化钡溶液中滴加少量硫酸氢钠溶液，离子反应为Ba2++H++SO42-+OH-= BaSO4↓+ H2O；在硫酸氢钠溶液中滴加少量氢氧化钡溶液，离子反应为Ba2++2OH-+2H++SO42-= BaSO4↓+2H2O。

综上所述，分析电解质图像问题时，应该要抓住原理，如电离平衡、盐类水解平衡、难溶电解质溶解平衡等，联系外界条件对离子浓度的影响综合判断。