如何利用特殊点巧解电解质溶液图像题

摘 要：pH-V图像、分布分数图像和对数图像在电解质溶液问题中十分常见，也是学生在求解过程中产生困扰的常见问题.电解质溶液问题的求解，应灵活分析图像中特殊点的具体情况，才能更好更高效地解决问题.

关键词：电解质溶液；图像分析；高中化学

中图分类号：G632"" 文献标识码：A"" 文章编号：1008-0333（2024）19-0139-03

电解质溶液问题离不开图像，常以图像为载体考查相关知识点.准确分析图像是解题的关键所在，找到其中特殊点并快速得到对应含义，有助于高效解题.本文主要对常见电解质溶液图像分析，以例题形式帮助理解，以便学生学习和理解.

1 PH-V图像

PH-V图像是指液体体积V与反应后溶液PH的关系图像，能够显示中和反应的进程和具体状态.在解答中和反应类电解质溶液图像问题，利用特殊点可以更迅速地理清题意.常见的特殊点有起点、半反应点、中性点、反应终点和过量点，每个点对应不同反应过程，结合电荷守恒、物料守恒和质子守恒三大守恒知识点可解答相关问题[1].

例1 已知邻苯二甲酸（H2A）的Ka1=1.1×10-3，Ka2=3.9×10-6.常温下，用0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1的邻苯二甲酸氢钾（KHA）溶液，溶液PH随加入NaOH溶液体积的变化曲线如图1所示，下列叙述正确的是（" ）.

A.a点对应的溶液中：

c（K+）gt;c（HA-）gt;c（Na+）gt;c（A2-）

B.b点对应的溶液中：

c（Na+）=c（H2A）+c（A2-）

C.c点对应的溶液中：

c（Na+）=c（K+）=c（H2A）+c（HA-）+c（A2-）

D.从a点到c点，水的电离程度先逐渐增大后逐渐减小

分析 首先分析图像中a、b、c三点对应的特殊点类型，分别明确每个点所处的反应进程、溶液特点，并结合三大守恒分析离子浓度关系，可得到正确答案.

解析 根据题干信息，图像对应一元强碱滴定二元弱酸的酸式盐过程，溶液pH随加入NaOH溶液体积增大而增大，取a、b、c三个特殊点进行分析：

a点对应半反应点，即溶液中溶质为等物质的量浓度的NaHA和K2A溶液呈酸性，说明HA-电离程度大于A2-的水解程度，溶液中c（A2-）gt;c（HA-），选项A错误；

b点对应中性点，当溶液pH=7时，c（H+）=

c（OH-），溶液中溶质为K2A、Na2A、NaHA，由电荷守恒可得c（Na+）+c（K+）+c（H+）=2c（A2-）+c（HA-）+c（OH-），因为溶液中存在物料守恒c（Na+）+c（K+）=c（A2-）+c（HA-）+c（H2A），则b点对应的溶液中c（Na+）+c（H2A）=c（A2-），选项B错误；

c点对应反应终点，即溶液中溶质为等物质的量浓度的Na2A和K2A，由物料守恒可得c（Na+）=c（K+）=c（A2-）+c（HA-）+c（H2A），选项C正确；

a点HA-电离程度大于A2-的水解程度，水的电离被抑制，随着NaOH溶液加入，溶液中c（HA-）减小，c（A2-）增大，促进水的电离，c点对应溶液的溶质为Na2A、K2A，从a点到c点水的电离程度增大，选项D错误.

综上，正确答案为选项C.

2 分布分数图像

分布分数图像由多条曲线交汇而成，每条曲线对应各种溶液，分析这类图像首先明确反应方程式，结合方程式和曲线走势确定对应的溶液种类[2].其次解题的关键点在于解读分布分数图像的特殊点，即曲线最高点、曲线交点，结合最高点可得反应溶液类型和特点，曲线交点则对应微粒浓度相同，可由此计算出各级电离常数大小，进一步对问题做出解答.

例2 草酸是一种二元弱酸，向草酸溶液中滴加NaOH溶液，H2C2O4、HC2O-4、C2O2-4的分布分数δ与溶液PH变化关系如图乙所示[如δ（C2O2-4）=c（C2O2-4）c（C2O2-4）+c（HC2O-4）+c（H2C2O4）].下列说法正确的是（" ）.

A.Ka2（H2C2O4）数量级为10-5

B.NaHC2O4溶液中c（OH-）=c（H+）

C.水的电离程度NM

D.pH=5时，溶液中c（Na+）+c（H+）gt;3c（C2O2-4）+c（OH-）

分析 分布分数图像中包含三种曲线，首先，结合反应方程式可大致判定曲线类型；其次，曲线交点M、N分别对应的电离常数也能列式计算得到，还应结合选项分析PH=5在图像中对应的点具体情况，结合三大守恒对选项做出判断.

解析 H2C2O4的电离方程式为H2C2O4H++HC2O-4、HC2O-4H++C2O2-4，随NaOH溶液加入，溶液PH不断增大，H2C2O4的电离程度逐渐增大，c（H2C2O4）逐渐减小，c（HC2O-4）先增大后减小，c（C2O2-4）逐渐增大，即曲线①②③分别代表H2C2O4、HC2O-4、C2O2-4分布分数随溶液PH的变化关系，取曲线交点M、N和曲线②最高点、pH=5对应点分析问题，M点溶液中c（H2C2O4）=c（HC2O-4），对应溶液pH=1.2，则c（H+）=10-1.2mol·L-1，则有Ka1（H2C2O4）=c（H+）c（HC2O-4）c（H2C2O4）=10-1.2，

N点溶液中c（HC2O-4）=c（C2O2-4），对应溶液pH=4.2，则c（H+）=10-4.2mol·L-1，则有Ka2（H2C2O4）=c（H+）c（C2O2-4）c（HC2O-4）=10-4.2，数量级为10-5，选项A正确；

滴加NaOH溶液至达到反应终点过程中，溶质变化为H2C2O4→NaHC2O4→Na2C2O4，水电离程度增大，N＞M，选项C错误；

曲线②最高点表示NaHC2O4溶液，则NaHC2O4溶液pH=7，c（OH-）＜c（H+），选项B错误；

pH=5的点溶液中c（Na+）+c（H+）=

c（HC2O-4）+2c（C2O2-4）+c（OH-），c（HC2O-4）＜c（C2O2-4），则c（Na+）+c（H+）＜c（HC2O-4）+3c（C2O2-4）+c（OH-），选项D错误.

综上，正确答案为选项A.

3 对数图像

对数图像主要指溶液pH值与溶质浓度的对数之间的联系与趋势.分析这类图像相关的电解质溶液问题，应明确一些特殊点：曲线交点、具体坐标点、曲线下方或上方的点，每个点含义不同，曲线的交点对应溶质浓度相同，可比较两者Ksp的相对大小，具体坐标的点可以计算出对应溶质的Ksp.结合公式和具体值，可进一步对问题做出解答.

例3 常温下，向二元弱酸H2Y溶液中加入NaOH溶液，所得溶液的pH与离子浓度变化关系如图3所示，下列说法错误的是（" ）.

A.曲线N表示pH与lgc（HY-）c（Y2-）的变化关系

B.由图可知，Ka2（H2Y）的数量级为10-2

C.b点对应溶液中，c（HY-）=c（Y2-）

D.由图可知，NaHY溶液显酸性

分析 首先，结合对数图像和题意给出的具体反应方程式，可大致得到反应溶液中溶质成分；其次，a、b、c点均为图像的特殊点，可根据具体值求出K的大小，想要清楚曲线M、N对应溶质类型，需要结合曲线与横坐标轴的交点这一特殊点分析，从而得到酸碱性和变化关系.

解析 分别分析a、b、c点以及曲线M、N与坐标轴的交点d、e，a点对应溶液中，lgc（HY-）c（H2Y）=0.7，pH=2，则Ka1（H2Y）=c（H+）c（HY-）c（H2Y）=10-1.3，b点对应溶液中，lgc（HY-）c（H2Y）=lgc（HY-）c（Y2-），则c（H2Y）=c（Y2-），选项C正确；

c点对应溶液中，lgc（HY-）c（Y2-）=1.3，pH=3，

则Ka2（H2Y）=c（H+）c（Y2-）c（HY-）=10-4.3，数量级为10-5，选项B错误；

延长曲线M、N与横坐标轴相交于d、e，

则lgc（HY-）c（H2Y）=0、lgc（HY-）c（Y2-）=0，有c（H2Y）=c（HY-）、c（Y2-）=c（HY-），

由平衡常数表达式可得lgc（HY-）c（H2Y）=0时，pH=-lgKa1（H2Y），lgc（HY-）c（Y2-）=0时，pH=-lgKa2（H2Y），又因为Ka1（H2Y）＞Ka2（H2Y），所以曲线M、N分别表示pH与lgc（HY-）c（H2Y）、lgc（HY-）c（Y2-）的变化关系，选项A正确.

上述分析，Ka1（H2Y）=10-1.3、Ka2（H2Y）=10-4.3，可知Kh（HY-）=c（H2Y）c（OH-）c（HY-）=10-12.7，

则Kh（HY-）＜Ka2（H2Y），HY-的电离程度大于其水解程度，所以NaHY溶液显酸性，选项D正确.

综上，正确答案为选项B.

4 结束语

上述问题分别对电解质溶液问题中三类图像分析和解答，每类图像特点不同，对应反应和解题侧重点也不相同.虽然都是分析图像交点、具体坐标点，但结合反应情况和不同反应类型，含义有所不同.这些特殊点的掌握与应用，需要学生结合实际例题充分实践，才能对此做出理解与经验积累.

参考文献：

［1］刘政.以点破题：谈电解质溶液图像题的解题策略[J].中学化学，2023（6）：34-37.

［2］ 张万程，屠飞杰.分析特殊点 突破“三平”图像题[J].教学考试，2020（41）：4.

［责任编辑：季春阳］