2024版 步步高 考前三个月 化学 新高考第一篇　主题十　选择题24　溶液中分布系数曲线的分析与应

选择题24 溶液中分布系数曲线的分析与应用1．(2021·山东，15改编)赖氨酸[H3N＋(CH2)4CH(NH2)COO－，用HR表示]是人体必需氨基酸，其盐酸盐(H3RCl2)在水溶液中存在如下平衡：H3R2＋eq\o(,\s\up7(K1))H2R＋eq\o(,\s\up7(K2))HReq\o(,\s\up7(K3))R－。向一定浓度的H3RCl2溶液中滴加NaOH溶液，溶液中H3R2＋、H2R＋、HR和R－的分布系数δ(X)随pH变化如图所示。已知δ(X)＝eq\f(cX,cH3R2＋＋cH2R＋＋cHR＋cR－)，下列表述正确的是( )A.eq\f(K2,K1)>eq\f(K3,K2)B．M点，c(Cl－)＋c(OH－)＋c(R－)＝2c(H2R＋)＋c(Na＋)＋c(H＋)C．O点，pH＝－lgK2－lgK3D．P点，c(Na＋)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)答案 D解析 M点c(H3R2＋)＝c(H2R＋)，由此可知K1≈10－2.2，同理K2≈10－9.1，K3≈10－10.8，eq\f(K2,K1)＝eq\f(10－9.1,10－2.2)＝10－6.9，eq\f(K3,K2)＝eq\f(10－10.8,10－9.1)＝10－1.7，因此eq\f(K2,K1)<eq\f(K3,K2)，故A错误；M点存在电荷守恒：c(R－)＋c(OH－)＋c(Cl－)＝2c(H3R2＋)＋c(H2R＋)＋c(H＋)＋c(Na＋)，此时c(H3R2＋)＝c(H2R＋)，因此c(R－)＋c(OH－)＋c(Cl－)＝3c(H2R＋)＋c(H＋)＋c(Na＋)，故B错误；O点c(H2R＋)＝c(R－)，因此eq\f(cH2R＋,cR－)＝1，即eq\f(cH2R＋·cHR·cH＋·cH＋,cR－·cHR·cH＋·cH＋)＝eq\f(c2H＋,K2·K3)＝1，溶液pH＝－lgc(H＋)＝eq\f(－lgK2－lgK3,2)，故C错误；P点溶质为NaCl、HR、NaR，此时溶液呈碱性，因此c(OH－)>c(H＋)，溶质浓度大于水解和电离所产生的微粒浓度，因此c(Na＋)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)，故D正确。2．(2022·辽宁，15)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一。在25℃时，NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH、NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－和NH2CH2COO－的分布分数[如δ(A2－)＝eq\f(cA2－,cH2A＋cHA－＋cA2－)]与溶液pH关系如图。下列说法错误的是( )A．甘氨酸具有两性B．曲线c代表NH2CH2COO－C．NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－＋H2ONHeq\o\al(＋,3)CH2COOH＋OH－的平衡常数K＝10－11.65D．c2(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)分析可知，eq\f(cNH\o\al(＋,3)CH2COOH,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)＝eq\f(10－11.65,cOH－)，根据b、c曲线交点坐标(9.78,0.50)分析可得电离平衡NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－NH2CH2COO－＋H＋的电离常数K1＝10－9.78，eq\f(cNH2CH2COO－,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)＝eq\f(K1,cH＋)＝eq\f(10－9.78,cH＋)，则eq\f(cNH\o\al(＋,3)CH2COOH,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)×eq\f(cNH2CH2COO－,cNH\o\al(＋,3)CH2COO－)＝eq\f(10－11.65,cOH－)×eq\f(10－9.78,cH＋)<1，即c2(NHeq\o\al(＋,3)CH2COO－)>c(NHeq\o\al(＋,3)CH2COOH)·c(NH2CH2COO－)，故D错误。3．(2023·湖北，14)H2L为某邻苯二酚类配体，其pKa1＝7.46，pKa2＝12.4。常温下构建Fe(Ⅲ)－H2L溶液体系，其中c0(Fe3＋)＝2.0×10－4mol·L－1，c0(H2L)＝5.0×10－3mol·L－1。体系中含Fe物种的组分分布系数δ与pH的关系如图所示，分布系数δ(x)＝eq\f(cx,2.0×10－4mol·L－1)，已知lg2≈0.30，lg3≈0.48。下列说法正确的是( )A．当pH＝1时，体系中c(H2L)>c([FeL]＋)>c(OH－)>c(HL－)B．pH在9.5～10.5之间，含L的物种主要为L2－C．L2－＋[FeL]＋[FeL2]－的平衡常数的lgK约为14D．当pH＝10时，参与配位的c(L2－)≈1.0×10－3mol·L－1答案 C解析 由图可知，pH＝1，即c(H＋)＝0.1mol·L－1时c([FeL]＋)＝1.0×10－4mol·L－1，又c0(H2L)＝5.0×10－3mol·L－1，根据Fe3＋＋H2L[FeL]＋＋2H＋知，此时c(H2L)＝(5.0－0.1)×10－3mol·L－1＝4.9×10－3mol·L－1，结合Ka1＝eq\f(cH＋·cHL－,cH2L)＝10－7.46知，此时c(HL－)＝10－7.46×4.9×10－3×10＝4.9×10－9.46mol·L－1，又pH＝1时，c(OH－)＝10－13mol·L－1，故A错误；pH在9.5～10.5之间时c([FeL3]3－)＝c([FeL2(OH)]2－)＝10－4mol·L－1，其中两种离子共含c(L2－)＝3×10－4mol·L－1＋2×10－4mol·L－1＝5×10－4mol·L－1，当pH＝10时，c(H＋)＝10－10mol·L－1，根据Ka1＝eq\f(cH＋·cHL－,cH2L)＝eq\f(10－10cHL－,cH2L)＝10－7.46，c(HL－)＝102.54c(H2L)，即c(HL－)>c(H2L)，由Ka2＝eq\f(cH＋·cL2－,cHL－)＝10－12.4，得c(HL－)＝102.4c(L2－)，即c(HL－)>c(L2－)，B、D错误；该反应平衡常数K＝eq\f(c[FeL2]－,cL2－·c[FeL]＋)，由题图知，当c([FeL2]－)＝c([FeL]＋)时，pH＝4，由Ka1·Ka2＝10－19.86＝eq\f(c2H＋·cL2－,cH2L)，得①式10－19.86×c(H2L)＝10－8c(L2－)，此时c(H2L)＝5.0×10－3mol·L－1－3×10－4mol·L－1＝4.7×10－3mol·L－1，代入①式，c(L2－)＝eq\f(4.7×10－22.86,10－8)＝4.7×10－14.86mol·L－1，则K＝eq\f(1,4.7×10－14.86)≈2.1×1013.86，故lgK＝13.86＋lg2.1≈14，C正确。1．认识分布系数图(1)分布系数：溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其总浓度的分数，用δ表示。(2)分布系数δ与溶液pH的关系曲线称为分布曲线。2．分布系数图的特点及点、线的含义以草酸(H2C2O4)为例，在不同pH溶液中存在的三种微粒形式(H2C2O4、HC2Oeq\o\al(－,4)、C2Oeq\o\al(2－,4))的分布系数图如下：(1)曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表哪种微粒的变化情况？曲线Ⅰ：__________，曲线Ⅱ：__________，曲线Ⅲ：__________。答案 H2C2O4 HC2Oeq\o\al(－,4) C2Oeq\o\al(2－,4)(2)交点A、C的含义及应用①交点A粒子浓度的等量关系：c(HC2Oeq\o\al(－,4))＝c(H2C2O4)；交点C粒子浓度的等量关系：c(C2Oeq\o\al(2－,4))＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))。②利用交点A、C粒子浓度的等量关系，可以很方便的计算草酸(H2C2O4)的Ka1和Ka2。Ka1＝________________________________________________________________________，Ka2＝________________________________________________________________________。答案 eq\f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)＝10－1.2 eq\f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))＝10－4.2(3)B、D点的含义及应用①最高点D对应的三种粒子浓度的关系：________________________，分析与B点的关系：__________________。答案 HC2Oeq\o\al(－,4)浓度最大，c(H2C2O4)＝c(C2Oeq\o\al(2－,4)) B点c(H2C2O4)＝c(C2Oeq\o\al(2－,4))，B、D点对应的氢离子浓度相同②根据B、D点，c(H2C2O4)、c(C2Oeq\o\al(2－,4))关系，你能推出c(H＋)与Ka1、Ka2的关系式吗？答案 Ka1·Ka2＝eq\f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)·eq\f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))＝eq\f(c2H＋·cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)，由于B、D点c(H2C2O4)＝c(C2Oeq\o\al(2－,4))，则c2(H＋)＝Ka1·Ka2③最高点D代表的是NaHC2O4溶液吗？答案 不是，由图可知，NaHC2O4溶液的pH介于1.2～4.2之间，呈酸性，HC2Oeq\o\al(－,4)的电离程度大于水解程度，则c(C2Oeq\o\al(2－,4))>c(H2C2O4)，而δ(HC2Oeq\o\al(－,4))的最高点D点存在δ(C2Oeq\o\al(2－,4))＝δ(H2C2O4)。④