數形結合
——突破各類滴定曲線類問題

2020-04-13 02:50:04甘肅

高中數理化 2020年5期

◇ 甘肅楊文

近年來,滴定圖象類題目在各地高考試題中頻繁出現,尤其在全國卷中,幾乎已成為必考題目,且大多作為最后一道化學選擇題出現．此類題目信息量大、綜合性強,對學生非連續文本閱讀能力要求高,整體解題難度較大，不僅要求學生能對問題定性、定點分析,而且需要進行一定的定量計算．試題一般會結合圖象形式呈現,因此對學生的讀圖、識圖能力有較高要求,要求學生能根據題意,結合圖象和相關數據,分析并解決有關問題,是學生最難突破的問題之一．通過認真分析思考不難發現,題目雖難,但考點明確,規律性強,在解題時運用“數形結合”思想,可以很好地突破此類問題．題目主要以酸堿中和反應、沉淀反應、水解反應、弱電解質電離為載體,考查pH計算、溶液的酸堿性、指示劑的選擇、電離平衡、鹽類的水解、離子濃度大小比較和水溶液中的三大守恒(電荷守恒、物料守恒、質子守恒)等問題．

1 “五點”分析法解決一元酸堿互滴類圖象問題

一元酸堿互滴類問題是酸堿中和滴定中最基本的類型,由于“雙強互滴”無法涉及鹽類水解及水電離的影響因素等知識的考查,因此該類題目大多為一強一弱相互滴定．這種圖象問題的處理,首先要看圖象的總體變化趨勢,然后緊抓以下“五點”分析,定能全面突破．

1) 圖象起點.根據起點pH和起始溶液濃度判斷酸堿強弱;根據起點pH計算酸堿的Ka或Kb;結合圖象的變化趨勢判斷滴定類型．

2) 反應“半”點.考查物料守恒,結合該點pH,判斷電離程度和水解程度大小,進而比較離子濃度大小．

3) “恰好”反應點.主要考查“物料守恒”．

4) “中性”點.主要考查“電荷守恒”．

5) 反應“倍”點或“過量”點.考查方式與反應“半”點相同．

以用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1HA為例進行分析,如圖1所示(各點已標出).

圖1

1)先看圖象整體趨勢.

隨著NaOH溶液的滴入,溶液的pH不斷增大,呈現由酸性到中性再逐漸呈堿性的變化趨勢,由此可判斷滴定類型為“堿滴酸”,電荷守恒式貫穿始終(除起點外),即c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)．

2)分析特殊點.

A點:起點pH=3,HA的起始濃度為0.1 mol·L-1,由此可知,HA為弱酸,其Ka=1.0×10-5．

B點:半點，溶質為等量的HA和NaA,pH<7,據此判斷HA的電離大于NaA的水解,物料守恒式為c(Na+)=c(A-)+c(HA)．

C點:“中性”點pH=7,c(Na+)=c(A-)．

D點:“恰好”反應點,距離C點(“中性”點)很近,溶質為NaA,pH>7,該鹽為弱酸強堿鹽,滴定類型為弱酸強堿互滴．

E點:反應“倍”點,等量的NaOH和NaA,物料守恒式為c(Na+)=2c(A-)+2c(HA)．

2 二元弱酸(堿)與一元強堿(酸)滴定類圖象

對于此類題目首先應看清橫縱坐標表示的含義,再根據圖象的整體變化趨勢,結合特殊點對題目進行分析．圖中的特殊點一般為起點、拐點、交點、最高點或最低點,下面以兩道高考題為例進行具體分析．

圖2

A.Ka2(H2X)的數量級為10-6

C. NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)

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

圖3

A. pH=1.2時,c(H2A)=c(HA-)

B. lg[K2(H2A)]=-4.2

C. pH=2.7時,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)

D. pH=4.2時,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)

分析此題特殊點為圖中2個交點,在pH=1.2時,c(H2A)=c(HA-),選項A說法正確；根據HA-H++A2-,可確定當pH=4.2時,c(A2-)=c(HA-),即lg[K2(H2A)]=lgc(H+)=-4.2,選項B說法正確；選項C可從圖中直接看出,說法正確；由圖象可知，pH=4.2時，c(HA-)=c(A2-)≈0.05 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2mol·L-1,選項D說法錯誤.答案為D．