酸堿中和滴定曲線類型與應(yīng)用分析

殷紅燕

摘要：酸堿中和滴定是高中化學(xué)重要定量實驗之一，以其曲線為載體多方面考查電解質(zhì)溶液和化學(xué)學(xué)科守恒的理念已成為近年來高考頻繁命題的熱點，因此，對酸堿中和滴定曲線試題歸類剖析幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)概念和知識具有重要的作用.

關(guān)鍵詞：酸堿中和滴定曲線；電荷守恒；物料守恒；電解質(zhì)溶液

酸堿中和滴定曲線在高考中占有重要地位.主要考查酸（堿）的相對強弱、弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)、溶液中離子濃度大小比較、酸堿滴定指示劑的選擇、滴定過程中水的電離平衡的影響，圖像類型變化多，下面就幾種常考的酸堿中和滴定曲線進行歸類分析，以對教師的教和學(xué)生的學(xué)提供一定的指導(dǎo).

一、常溫下，一元強酸（堿）與一元弱堿（酸）滴定曲線

該類曲線是酸堿中和滴定曲線中最簡單的一種，答題時首先要計算出酸堿恰好完全反應(yīng)時所需酸（堿）的體積.水的電離程度最大的點是酸堿恰好完全反應(yīng)的點，離子濃度大小比較時先確定溶液顯酸性還是顯堿性，再根據(jù)電荷守恒和物料守恒解答.

案例1298K時，在20mLbmol·L-1氧氧化鈉溶液中滴入010mol·L-1的醋酸，溶液的pH與所加醋酸的體積關(guān)系如圖所示.下列有關(guān)敘述正確的是

A. a<20

B. C點溶液中：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=c（Na+）

C. A、B、C、D四點水的電離程度大小順序為：

D>B>C>A

D.醋酸的電離平衡常數(shù)Ka=20×10-7/（0.1a-2）

分析先分析題中關(guān)鍵的點，算出NaOH的濃度，再求酸堿恰好完全反應(yīng)所需醋酸的體積，從恰好完全反應(yīng)的點入手比較溶液中酸堿過量的程度，比較水的電離程度大小，計算醋酸的電離平衡常數(shù)時一定要根據(jù)定義代入平衡常數(shù)公式，同量注意電荷守恒和物料守恒的應(yīng)用.

解析A. NaOH溶液的pH=13，可知其濃度為01mol/L，若a=20mL，則恰好完全反應(yīng)生成CH3COONa溶液，此時溶液顯堿性，現(xiàn)B點溶液顯中性，很明顯a>20mL，故A錯誤；B. C點溶液顯酸性，溶質(zhì)為CH3COOH和CH3COONa，根據(jù)物料守恒可知c（CH3COO-）+c（CH3COOH）>c（Na+），故B錯誤；C. A點為強堿性溶液，對水的電離起抑制作用，B點溶液顯中性，水正常電離，C、D點溶液顯酸性，多余的酸抑制水的電離，滴加的酸越多抑制能力越強，則A、B、C、D四點水的電離程度大小順序為B>C>D>A，故C錯誤；D. 在B點溶液pH=7，此時c（H+）=1×10-7mol/L，多余醋酸的物質(zhì)的量濃度為（0.1a-2）/（a+20）mol/L，根據(jù)電荷守恒可知溶液中c（CH3COO-）=c（Na+）=2/（a+20）mol/L，則此時醋酸的電離平衡常數(shù)Ka=[c（H+）×c（CH3COO-）]/c（CH3COOH）=2.0×10-7/（0.1a-2），故D正確；答案為D.

二、常溫下，一種強堿滴定幾種弱酸的曲線

通過觀察圖像，首先要根據(jù)pH判斷出弱酸酸性相對強弱.計算酸的電離常數(shù)要找出關(guān)鍵的點，求出各微粒的濃度代入平衡常數(shù)表達式；根據(jù)越弱越水解比較離子濃度大小；注意電荷守恒、物料守恒的應(yīng)用.

案例225℃時，用01000mol·L-1的NaOH溶液分別滴定2000mL均為01000mol·L-1的三種酸HX、HY、HZ ，滴定曲線如圖所示.下列說法錯誤的是

A. HZ是強酸，HX、HY是弱酸

B. 根據(jù)滴定曲線，可得Ka（HY）≈10-5

C. 將上述HX、HY溶液等體積混合后，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反應(yīng)時：

c（X-）>c（Y-）>c（OH-）>c（H+）

D. 將上述HY與HZ溶液等體積混合達到平衡時：c（H+）=c（OH-）+c（Z-）+c（Y-）

分析01000mol·L-1的三種酸HX、HY、HZ溶液，pH依次減小，酸性依次增強，HZ的PH=1，為強酸，求Ka（HY）只能根據(jù)加入10mLNaOH的數(shù)據(jù)計算.

解析 A.01000mol·L-1的三種酸HX、HY、HZ中HZ的PH=1，為強酸，其他兩種PH大于1，說明不完全電離，為弱酸，選項A正確；B.當(dāng)NaOH溶液滴到10ml時，溶液中c（HY）≈c（Y-），即Ka（HY）≈c（H+）=10-pH=10-5，選項B正確；C、HX恰好完全反應(yīng)時，HY早已經(jīng)完全反應(yīng)，所得溶液為NaX和NaY混合液，酸性 HX

絕熱條件下，一元強酸（堿）與一元弱堿（酸）中和的滴定曲線酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著酸（堿）的不斷加入，溶液的溫度逐漸升高.水的電離過程是吸熱過程.

案例325 ℃時，向盛有50 mL pH=2的一元酸HA溶液的絕熱容器中加入pH=13的NaOH溶液，加入NaOH溶液的體積（V）與所得混合溶液的溫度（T）的關(guān)系如圖所示.下列敘述正確的是

A. a→b的過程中，溶液中c（A-）與c（HA）之和始終不變

B. c點表示酸堿恰好完全反應(yīng)

C. 等濃度的NaOH和NaA混合溶液中一定存在關(guān)系：c（Na+）>c（A-）>c（OH-）>c（H+）

D. 25 ℃時，HA的電離平衡常數(shù)Ka約為1.43×10-3

分析酸堿中和放熱，溫度最高時b點應(yīng)是酸堿恰好完全反應(yīng)，可求出酸的濃度，從而確定酸為弱酸，根據(jù)物料守恒，加堿過程中c（A-）+c（HA）變小；電離常數(shù)根據(jù)電離平衡常數(shù)表達式代入數(shù)據(jù)計算.

解析： A.當(dāng)酸堿中和恰好完全時，溶液中的溶質(zhì)為NaA，根據(jù)物料守恒c（A-）+c（HA）=c（Na+），若酸過量或堿過量時不再相等，故A錯誤；B.恰好中和時混合溶液溫度最高，根據(jù)圖象可知b點溫度最高，則b點酸堿恰好完全反應(yīng)，故B錯誤；C.根據(jù)物料守恒，等濃度的NaOH和NaA混合溶液中c（Na+）>c（OH-）>c（A-）>c（H+），故C錯誤；D.電離平衡常數(shù)K=c（H+）c（A-）c（HA）=001mol/L×001mol/L008mol/L-001mol/L=1.43×10-3，故D正確；故選D.

三、酸堿混合后總體積不變的中和滴曲線

這樣的題目往往有兩條曲線相對應(yīng)，一定要看清楚圖中縱橫坐標(biāo)表示的意義，找出關(guān)鍵的點并理解其含義.

案例425℃時， 將濃度均為01 mol/L、體積分別為Va 和Vb 的HA溶液與BOH溶液按不同體積比混合，保持Va+Vb=100mL，Va、Vb與混合液的pH的關(guān)系如圖所示. 下列說法正確的是

A. Ka（HA）的值與 Kb（BOH） 的值不相等

B. b 點時， 水電離出的 c（H+）=10-7mol/L

C. c 點時， c（A-） > c（B+）

D. a→c 過程中c（A-）c（OH-）·c（HA）不變

分析 本題以弱電解質(zhì)中弱酸弱堿中和為切入口，從圖中讀出弱酸弱堿電離平衡常數(shù)相同，B答案PH=7是有效干擾項，要從電離常數(shù)得出酸和堿都是弱電解質(zhì)，對水的電離起促進作用， b 點時， 水電離出的 c（H+）>10-7mol/L，有一部分與酸根結(jié)合生成弱酸，是易錯點.D項實際為水解常數(shù).

解析A.Ka（HA）=c（H+ ）c（A―）/c（H A ）=10―3×10―3/ （01―10―3），pH=11時，c（OH― ）=10―3，Kb（BOH） =c（OH― ）c（B+ ） /c（BOH ）=10―3×10―3/ （01―10―3），即Ka（HA）的值與 Kb（BOH） 的值相等，故A錯誤；B.從電離常數(shù)可以看出酸和堿都是弱電解質(zhì)，對水的電離起促進作用， b 點時， 水電離出的 c（H+）>10-7mol/L，故B錯誤；C、 c 點時，堿過量， c（A-）

四、一元強堿滴定二元弱酸

一定要清楚縱橫坐標(biāo)、曲線表示的含義，計算平衡常數(shù)用特殊的點計算.這種題型考查的知識點多，靈活性、綜合性較強，有較好的區(qū)分度，它能有效地測試出學(xué)生對強弱電解質(zhì)、電離平衡、水的電離、pH、離子反應(yīng)、鹽類水解等基本概念的掌握程度以及對這些知識的綜合運用能力.圍繞鹽類水解的類型和規(guī)律的應(yīng)用試題在高考中常有涉及.解決這類題目必須掌握的知識基礎(chǔ)有：掌握強弱電解質(zhì)判斷及其電離，鹽類的水解，化學(xué)平衡理論（電離平衡、水解平衡），電離與水解的競爭反應(yīng)，以及化學(xué)反應(yīng)類型，化學(xué)計算，甚至還要用到“守恒”來求解.

案例5常溫下將NaOH溶液添加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示.下列敘述錯誤的是

A.Ka2（H2X）的數(shù)量級為10-6

B.曲線N表示pH與lgc（HX-）c（H2X）的變化關(guān)系

C.NaHX溶液中c（H+）>c（OH-）

D.當(dāng)混合溶液呈中性時，c（Na+）>c（HX-）>c（X2-）>c（H+）=c（OH-）

分析該題綜合性強，該題解答時注意分清楚反應(yīng)的過程，搞清楚M和N曲線表示的含義，答題的關(guān)鍵是明確二元弱酸的電離特點.電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較問題，是高考熱點中的熱點.多年以來全國高考化學(xué)試卷幾乎年年涉及.

解析 A.己二酸是二元弱酸，第二步電離小于第一步，即Ka1=c（HX-）c（H+）c（H2X）>Ka2=c（X2-）c（H+）c（HX-），所以當(dāng)pH相等即氫離子濃度相等時lgc（HX-）c（H2X）>lgc（X2-）c（HX-），因此曲線N表示pH與lgc（HX-）c（H2X）的變化關(guān)系，則曲線M是己二酸的第二步電離，根據(jù)圖像取-06和48點，c（X2-）c（HX-）=10-0.6mol·L-1，c（H+）=10-4.8mol·L-1，代入Ka2得到Ka2=10-5.4，因此Ka2（H2X）的數(shù)量級為10-6，A正確；B.根據(jù)以上分析可知曲線N表示pH與lgc（HX-）c（H2X）的關(guān)系，B正確；C. 曲線N是己二酸的第一步電離，根據(jù)圖像取0.6和5.0點，c（HX-）c（H2X）=100.6mol·L-1，c（H+）=10-5.0mol·L-1，代入Ka1得到Ka2=10-4.4，因此HX-的水解常數(shù)是10-14/10-4.4c（OH-），C正確；D.根據(jù)圖像可知當(dāng)lgc（X2-）c（HX-）=0時溶液顯酸性，因此當(dāng)混合溶液呈中性時，lgc（X2-）c（HX0）>0，即c（X2-）>c（HX-），D錯誤；答案選D.

酸堿中和滴定曲線變化較多，解題時首先分析清楚縱橫坐標(biāo)的含義，找出關(guān)鍵的點并理解其含義.計算電離常數(shù)用電離常數(shù)表達式代入特殊點的數(shù)據(jù)，比較離子濃度大小先要判斷溶液的酸堿性，注意結(jié)合電荷守恒和物料守恒解決問題.

參考文獻：

[1]董興梅. 解析酸堿滴定問題[J]. 中學(xué)化學(xué)，2017，（07）：47-48.

[2]羅功舉. 變化角度設(shè)題加深知識理解——酸堿中和滴定曲線的應(yīng)用分析[J]. 中學(xué)化學(xué)，2017，（06）：32-34.

[3]付安平. 參天一棵樹，扎根于沃土——根據(jù)中和滴定曲線剖析溶液中微粒濃度關(guān)系[J]. 高中數(shù)理化，2016，（19）：55-58.