解答电解质溶液图像问题应具备的四个意识

宁夏 王开山

水溶液中的离子平衡，包括弱电解质的电离、水的电离和溶液的酸碱性、盐类的水解、难溶电解质的沉淀溶解平衡，是中学化学重要的基本概念和基础理论，对学生微粒观、平衡观、守恒观和定量观的培养有很重要的作用，也是教学的重点、难点和高考考查的热点。

近年来，以图像为信息呈现方式来综合考查电解质溶液中离子平衡的题目考频较高。试题以电离平衡、水解平衡、难溶电解质沉淀溶解平衡为载体，通过设置常数计算、离子浓度大小比较、溶液酸碱性判断、水的电离程度变化等问题，考查学生信息提取能力、数形结合分析能力、数据处理能力等。笔者在教学中通过强化学生的四个意识，有效提升了学生解答电解质溶液图像类试题的能力，取得了很好的教学效果，分享如下。

一、常数意识

1.电解质溶液中的常数主要包括弱电解质的电离常数(Ka)、水的电离常数(Kw)、弱酸阴离子或弱碱阳离子的水解常数(Kh)、难溶电解质的沉淀溶解平衡常数(Ksp)。常数揭示了电解质溶液中不同微粒之间的定量关系。

2.常数的大小与浓度、外加试剂等因素无关，只与温度有关。一般来说，温度升高，常数的数值增大。

电解质溶液的图像呈现的是一个动态的变化过程，但影响常数大小的因素只有温度。强化常数意识可以根据图像的变化趋势，选取图像中的特殊点快速计算常数，解题时一般选取曲线上的交点进行计算。

二、守恒意识

1.电解质溶液中的守恒主要包括：电荷守恒、元素守恒、质子守恒。

2.电荷守恒体现了溶液不带电的特征。只要溶液中离子的种类确定，电荷守恒式就不变。元素守恒表明了溶液中两种或多种元素之间的定量关系。质子守恒揭示了电解质溶液中质子转移的守恒关系。

守恒关系体现了电解质溶液中微粒之间的等量关系。强化守恒意识可以快速解答溶液中离子浓度大小的比较问题和溶液的酸碱性变化等问题。

三、平衡意识

电解质溶液中的平衡主要包括电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡。溶液酸碱性的改变或外加试剂都会引起平衡的移动，移动方向符合勒夏特列原理。强化平衡意识可以根据平衡移动过程中微粒浓度的变化，快速确定曲线代表的含义，以及曲线上各个点的水的电离程度的大小比较问题等。

四、函数意识

1.常数的表达式都可表示为两个变量的乘积关系，即满足xy=k(x>0，y>0)的反比例函数关系，图像为反比例曲线。

2.对常数的数值和常数的两个乘积变量分别取以10为底的对数或负对数，将乘积关系转变为加和关系，满足x+y=k的一次函数关系，图像为直线。

3.当对某一物理量取以10为底的对数时，数轴数值变化与所取对数的变化是正比关系；当取以10为底的负对数时，数轴数值变化与所取对数的变化是反比关系。

强化函数意识可以通过图中的曲线或直线函数关系快速计算常数的数值及反应过程中直线或曲线上点的移动轨迹等综合性问题。

真题赏析

图1

下列叙述正确的是

( )

A.曲线①代表δ(H2A)，曲线②代表δ(HA-)

B.H2A溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1

C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2

D.滴定终点时，溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)

【答案】C

【图像分析】该图像呈现了二元酸中微粒分布系数和溶液pH随NaOH溶液体积增加的变化过程。整个变化过程中二元酸中的电离常数不变，NaOH溶液滴加后溶液中离子种类不变，即电荷守恒式不变。所以解答该题需要学生具备常数意识和守恒意识。

①常数意识：根据电离平衡常数的表达式和图中粒子的分布系数随NaOH的滴入出现的交点个数可以确定H2A的电离过程和曲线代表的微粒。

②守恒意识：根据电荷守恒式可以解答滴定终点时溶液中的离子浓度排序问题。

【例2】(2019·全国卷Ⅱ·12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图2所示。下列说法错误的是

图2

( )

A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度

B.图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)=Ksp(n)

C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动

D.温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动

【答案】B

【图像分析】该图像呈现了c(S2-)和c(Cd2+)反比例关系。不同的曲线代表不同的温度，曲线上的不同点代表同一温度下不同浓度的c(S2-)和c(Cd2+)。解答该题需要学生具备常数意识、函数意识和平衡意识。

①常数意识、函数意识：CdS的沉淀溶解平衡曲线符合xy=k(x>0，y>0)的反比例函数，即c(Cd2+)×c(S2-)=Ksp(CdS)，根据c(Cd2+)与c(S2-)的反比例关系可以综合解答曲线及曲线上各点表示的意义。

②平衡意识：根据外加试剂对沉淀溶解平衡移动的影响，可以解答曲线上点的移动轨迹问题。

【例3】(2018·全国卷Ⅲ·12)用0.100 mol·L-1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图3所示。下列有关描述错误的是

图3

( )

A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10

B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)

C.相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L-1Cl-，反应终点c移到a

D.相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L-1Br-，反应终点c向b方向移动

【答案】C

【图像分析】该图像以曲线的方式呈现了c(Ag+)和c(Cl-)的反比关系，通过曲线上的点可以计算Ksp(AgCl)，进而进行后续的分析。解答该题需要学生具备常数意识、函数意识和平衡意识。

①常数意识：根据AgCl的沉淀溶解平衡常数表达式：Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)可以计算AgCl的溶度积常数和曲线上点的移动问题。

②函数意识：纵轴为-lgc(Cl-)，纵轴的数据与-lgc(Cl-)成反比关系。

③平衡意识：根据沉淀溶解平衡可以解答外加试剂对沉淀溶解平衡移动的影响问题。

【例4】(2017·全国卷Ⅰ·13)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图4所示。下列叙述错误的是

图4

( )

A.Ka2(H2X)的数量级为10-6

C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)

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

【答案】D

【图像分析】该图像以直线的方式呈现了一定温度下二元弱酸的第一步电离常数和第二步电离常数。直线上的点可以计算电离常数的大小。根据溶液中的守恒式可以确定溶液中离子浓度大小的比较等。解答该题需要学生具备常数意识、函数意识、守恒意识和平衡意识。

①常数意识：己二酸(H2X)是二元弱酸，存在第一步电离和第二步电离，且第一步电离常数大于第二步电离常数。

②函数意识：将常数表达式的两部分分别取以10为底的负对数和以10为底的对数，可以得到图中的两条直线。横轴取以10为底的对数，横轴的数据与所取的对数成正比关系。

③平衡意识：NaHX溶液既存在电离平衡也存在水解平衡，根据两个平衡常数的大小比较可以解答NaHX溶液的酸碱性问题。

电解质溶液图像问题作为高考的高频考点，在平时的复习过程中一定要结合图像多从常数(电离常数、水解常数)、守恒(电荷守恒、元素守恒、质子守恒)、平衡移动、微粒之间存在的函数关系等角度多思考和分析，不断提高学生对图像信息捕捉的精准性，以此培养学生思维的有序性、完整性、敏锐性和连贯性，最终实现问题的高效解答和综合素养整体提升的目标。