题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
EDTA 与金属离子的稳定常数 K 是在「Y⁴⁻ 完全游离」的理想条件下写的。实际溶液里 H⁺ 会质子化 Y⁴⁻,有效浓度只剩总浓度的 1/α,于是真正管用的是条件稳定常数 K′ = K/α,α 就是酸效应系数。
判断能否准确滴定,常用示意判据 lg(c·K′) ≥ 6(c 为化学计量点附近金属离子分析浓度)。K′ 随 pH 变,pH 太低时 α 大、K′ 小,滴定就不可行。下面按自编示意常数现算,K 与 α 均为示意取值,不代表真实体系。
二、逐题精讲
题1
题1 K = 1.0×10¹⁰,pH = 5.0 时 α = 1.0×10⁶,c = 0.01 mol/L。求 K′ 与 lg(cK′),并判断能否准确滴定。
解析
K′ = K/α = 1.0×10¹⁰/1.0×10⁶ = 10000(即 1.0e4)。
c·K′ = 0.01×10000 = 100,lg(cK′) = 2.0 < 6,按示意判据不能准确滴定。
原因不是 K 本身小,而是 pH=5.0 时酸效应把有效 Y⁴⁻ 压低了六个数量级,K′ 只剩 1.0×10⁴。回代核验:lg K′ = lg K − lg α = 10.0 − 6.0 = 4.0,加 lg c = −2.0 得 2.0,与直接算一致。
答案 K′ = 10000,lg(cK′) = 2.0 < 6,不能准确滴定
采分点 写出 K′=K/α 2 分;K′ 数值 2 分;cK′ 与 lg 值 2 分;判据结论 1 分;对数分解回代 2 分
易错点 直接用 K 算 lg(cK);把 lg K′ 写成 10.0−6.0=4.0 却忘了加 lg c
题2
题2 提高 pH 使 α 降到 1.0×10²,重判可行性并求终点 pM;若漏除 α 直接用 K 会得什么结论?
解析
α = 100 时 K′ = 1.0×10¹⁰/100 = 100000000(即 1.0e8),c·K′ = 0.01×1.0×10⁸ = 1.0×10⁶,lg(cK′) = 6.0,按判据刚好达到可行边界。注意「刚好等于 6」是边界情形,实际仍要留余量,本题按示意判据判为「临界可行」。
终点 pM:化学计量点附近 [M] ≈ √(c/K′) = √(0.01/1.0×10⁸) = 1.0×10⁻⁵ mol/L,pM = 5.0。
漏除 α:直接用 K 得 cK = 0.01×1.0×10¹⁰ = 1.0×10⁸,lg(cK) = 8.0 ≥ 6,会把 pH=5.0 的不可行体系误判成可行——结论正好反转。这就是「条件」两个字不能省的原因。
回代核验:6.0 − 2.0 = lg(α₁/α₂) = lg(10⁶/10²) = 4.0,两个 pH 下的 lg 值相差 4 个对数单位;8.0 − 6.0 = lg α₂ = 2.0,与漏除的系数一致。
答案 α=100 时 K′=1.0×10⁸、lg(cK′)=6.0 临界可行,pM=5.0;漏除 α 得 lg(cK)=8.0,会把不可行误判为可行
采分点 新 K′ 与 lg(cK′) 2 分;边界情形说明 1 分;pM=5.0 2 分;漏除 α 的结果与结论反转 2 分;两组对数差回代 2 分
易错点 把「刚好 6」当成留有充分余量;漏除 α 后仍按 K′ 口径解释
三、规律小结与对照表
| 条件 | α | K′ | lg(cK′) |
|---|---|---|---|
| pH=5.0 | 1.0×10⁶ | 10000 | 2.0 不可行 |
| 提高 pH | 1.0×10² | 1.0×10⁸ | 6.0 临界 |
| 漏除 α | 1 | 1.0×10¹⁰ | 8.0 误判 |
| 终点 | — | — | pM=5.0 |
小结:先除 α 得 K′,再用 lg(cK′) 判可行。本例 pH=5.0 时 2.0 不可行,提高 pH 后 6.0 临界可行、pM=5.0;漏除 α 得 8.0 会把结论判反。常数均为自编示意,不代表真实体系。
四、自测清单
- 知道条件稳定常数 K′=K/α
- 能用 lg(cK′)≥6 判准确滴定可行性
- 能算两种酸效应系数下的 K′
- 能由 √(c/K′) 求终点 pM
- 知道漏除 α 会使结论反转
- 能用对数差回代两个 pH 的结果