如何利用特殊點巧解電解質溶液圖像題

摘 要：pH-V圖像、分布分數圖像和對數圖像在電解質溶液問題中十分常見，也是學生在求解過程中產生困擾的常見問題.電解質溶液問題的求解，應靈活分析圖像中特殊點的具體情況，才能更好更高效地解決問題.

關鍵詞：電解質溶液；圖像分析；高中化學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）19-0139-03

電解質溶液問題離不開圖像，常以圖像為載體考查相關知識點.準確分析圖像是解題的關鍵所在，找到其中特殊點并快速得到對應含義，有助于高效解題.本文主要對常見電解質溶液圖像分析，以例題形式幫助理解，以便學生學習和理解.

1 PH-V圖像

PH-V圖像是指液體體積V與反應后溶液PH的關系圖像，能夠顯示中和反應的進程和具體狀態.在解答中和反應類電解質溶液圖像問題，利用特殊點可以更迅速地理清題意.常見的特殊點有起點、半反應點、中性點、反應終點和過量點，每個點對應不同反應過程，結合電荷守恒、物料守恒和質子守恒三大守恒知識點可解答相關問題[1].

例1 已知鄰苯二甲酸（H2A）的Ka1=1.1×10-3，Ka2=3.9×10-6.常溫下，用0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1的鄰苯二甲酸氫鉀（KHA）溶液，溶液PH隨加入NaOH溶液體積的變化曲線如圖1所示，下列敘述正確的是（" ）.

A.a點對應的溶液中：

c（K+）gt;c（HA-）gt;c（Na+）gt;c（A2-）

B.b點對應的溶液中：

c（Na+）=c（H2A）+c（A2-）

C.c點對應的溶液中：

c（Na+）=c（K+）=c（H2A）+c（HA-）+c（A2-）

D.從a點到c點，水的電離程度先逐漸增大后逐漸減小

分析 首先分析圖像中a、b、c三點對應的特殊點類型，分別明確每個點所處的反應進程、溶液特點，并結合三大守恒分析離子濃度關系，可得到正確答案.

解析 根據題干信息，圖像對應一元強堿滴定二元弱酸的酸式鹽過程，溶液pH隨加入NaOH溶液體積增大而增大，取a、b、c三個特殊點進行分析：

a點對應半反應點，即溶液中溶質為等物質的量濃度的NaHA和K2A溶液呈酸性，說明HA-電離程度大于A2-的水解程度，溶液中c（A2-）gt;c（HA-），選項A錯誤；

b點對應中性點，當溶液pH=7時，c（H+）=

c（OH-），溶液中溶質為K2A、Na2A、NaHA，由電荷守恒可得c（Na+）+c（K+）+c（H+）=2c（A2-）+c（HA-）+c（OH-），因為溶液中存在物料守恒c（Na+）+c（K+）=c（A2-）+c（HA-）+c（H2A），則b點對應的溶液中c（Na+）+c（H2A）=c（A2-），選項B錯誤；

c點對應反應終點，即溶液中溶質為等物質的量濃度的Na2A和K2A，由物料守恒可得c（Na+）=c（K+）=c（A2-）+c（HA-）+c（H2A），選項C正確；

a點HA-電離程度大于A2-的水解程度，水的電離被抑制，隨著NaOH溶液加入，溶液中c（HA-）減小，c（A2-）增大，促進水的電離，c點對應溶液的溶質為Na2A、K2A，從a點到c點水的電離程度增大，選項D錯誤.

綜上，正確答案為選項C.

2 分布分數圖像

分布分數圖像由多條曲線交匯而成，每條曲線對應各種溶液，分析這類圖像首先明確反應方程式，結合方程式和曲線走勢確定對應的溶液種類[2].其次解題的關鍵點在于解讀分布分數圖像的特殊點，即曲線最高點、曲線交點，結合最高點可得反應溶液類型和特點，曲線交點則對應微粒濃度相同，可由此計算出各級電離常數大小，進一步對問題做出解答.

例2 草酸是一種二元弱酸，向草酸溶液中滴加NaOH溶液，H2C2O4、HC2O-4、C2O2-4的分布分數δ與溶液PH變化關系如圖乙所示[如δ（C2O2-4）=c（C2O2-4）c（C2O2-4）+c（HC2O-4）+c（H2C2O4）].下列說法正確的是（" ）.

A.Ka2（H2C2O4）數量級為10-5

B.NaHC2O4溶液中c（OH-）=c（H+）

C.水的電離程度NM

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

分析 分布分數圖像中包含三種曲線，首先，結合反應方程式可大致判定曲線類型；其次，曲線交點M、N分別對應的電離常數也能列式計算得到，還應結合選項分析PH=5在圖像中對應的點具體情況，結合三大守恒對選項做出判斷.

解析 H2C2O4的電離方程式為H2C2O4H++HC2O-4、HC2O-4H++C2O2-4，隨NaOH溶液加入，溶液PH不斷增大，H2C2O4的電離程度逐漸增大，c（H2C2O4）逐漸減小，c（HC2O-4）先增大后減小，c（C2O2-4）逐漸增大，即曲線①②③分別代表H2C2O4、HC2O-4、C2O2-4分布分數隨溶液PH的變化關系，取曲線交點M、N和曲線②最高點、pH=5對應點分析問題，M點溶液中c（H2C2O4）=c（HC2O-4），對應溶液pH=1.2，則c（H+）=10-1.2mol·L-1，則有Ka1（H2C2O4）=c（H+）c（HC2O-4）c（H2C2O4）=10-1.2，

N點溶液中c（HC2O-4）=c（C2O2-4），對應溶液pH=4.2，則c（H+）=10-4.2mol·L-1，則有Ka2（H2C2O4）=c（H+）c（C2O2-4）c（HC2O-4）=10-4.2，數量級為10-5，選項A正確；

滴加NaOH溶液至達到反應終點過程中，溶質變化為H2C2O4→NaHC2O4→Na2C2O4，水電離程度增大，N＞M，選項C錯誤；

曲線②最高點表示NaHC2O4溶液，則NaHC2O4溶液pH=7，c（OH-）＜c（H+），選項B錯誤；

pH=5的點溶液中c（Na+）+c（H+）=

c（HC2O-4）+2c（C2O2-4）+c（OH-），c（HC2O-4）＜c（C2O2-4），則c（Na+）+c（H+）＜c（HC2O-4）+3c（C2O2-4）+c（OH-），選項D錯誤.

綜上，正確答案為選項A.

3 對數圖像

對數圖像主要指溶液pH值與溶質濃度的對數之間的聯系與趨勢.分析這類圖像相關的電解質溶液問題，應明確一些特殊點：曲線交點、具體坐標點、曲線下方或上方的點，每個點含義不同，曲線的交點對應溶質濃度相同，可比較兩者Ksp的相對大小，具體坐標的點可以計算出對應溶質的Ksp.結合公式和具體值，可進一步對問題做出解答.

例3 常溫下，向二元弱酸H2Y溶液中加入NaOH溶液，所得溶液的pH與離子濃度變化關系如圖3所示，下列說法錯誤的是（" ）.

A.曲線N表示pH與lgc（HY-）c（Y2-）的變化關系

B.由圖可知，Ka2（H2Y）的數量級為10-2

C.b點對應溶液中，c（HY-）=c（Y2-）

D.由圖可知，NaHY溶液顯酸性

分析 首先，結合對數圖像和題意給出的具體反應方程式，可大致得到反應溶液中溶質成分；其次，a、b、c點均為圖像的特殊點，可根據具體值求出K的大小，想要清楚曲線M、N對應溶質類型，需要結合曲線與橫坐標軸的交點這一特殊點分析，從而得到酸堿性和變化關系.

解析 分別分析a、b、c點以及曲線M、N與坐標軸的交點d、e，a點對應溶液中，lgc（HY-）c（H2Y）=0.7，pH=2，則Ka1（H2Y）=c（H+）c（HY-）c（H2Y）=10-1.3，b點對應溶液中，lgc（HY-）c（H2Y）=lgc（HY-）c（Y2-），則c（H2Y）=c（Y2-），選項C正確；

c點對應溶液中，lgc（HY-）c（Y2-）=1.3，pH=3，

則Ka2（H2Y）=c（H+）c（Y2-）c（HY-）=10-4.3，數量級為10-5，選項B錯誤；

延長曲線M、N與橫坐標軸相交于d、e，

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

由平衡常數表達式可得lgc（HY-）c（H2Y）=0時，pH=-lgKa1（H2Y），lgc（HY-）c（Y2-）=0時，pH=-lgKa2（H2Y），又因為Ka1（H2Y）＞Ka2（H2Y），所以曲線M、N分別表示pH與lgc（HY-）c（H2Y）、lgc（HY-）c（Y2-）的變化關系，選項A正確.

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，

則Kh（HY-）＜Ka2（H2Y），HY-的電離程度大于其水解程度，所以NaHY溶液顯酸性，選項D正確.

綜上，正確答案為選項B.

4 結束語

上述問題分別對電解質溶液問題中三類圖像分析和解答，每類圖像特點不同，對應反應和解題側重點也不相同.雖然都是分析圖像交點、具體坐標點，但結合反應情況和不同反應類型，含義有所不同.這些特殊點的掌握與應用，需要學生結合實際例題充分實踐，才能對此做出理解與經驗積累.

參考文獻：

［1］劉政.以點破題：談電解質溶液圖像題的解題策略[J].中學化學，2023（6）：34-37.

［2］ 張萬程，屠飛杰.分析特殊點 突破“三平”圖像題[J].教學考試，2020（41）：4.

［責任編輯：季春陽］