很多同学一看到这种多平衡耦合的对数浓度曲线图就直接犯怵,最大痛点就是分不清四条曲线分别对应NH4+、NH3、Ca2+、HCO3-哪一种微粒,pH升高时离子浓度的变化趋势完全理不清;其次是不会灵活套用电离常数、溶度积公式做比值换算,看到lgc的数值不会快速还原成实际浓度;还有极易忽略题干中CaCO3固体始终存在这个隐藏条件,漏掉沉淀溶解平衡,最后掉进比例计算、酸碱调节方向的陷阱里,整张图像看着线条繁杂,根本找不到解题突破口。
2026年全国高考山东化学试卷15题解析
(2026年6月23日)
【第一部分原题呈现】
15.250C下,向初始浓度一定的NH4Cl溶液中加入CaCO3(s),通过加入HNO3或NaOH调节pH[CaCO3(s)始终存在,忽略溶液体积变化]。某组分平衡浓度的对数值lg[c(X)/mol·L-1]随pH的变化如图所示(X表示NH4+、NH3、Ca2+、HCO3-)。下列说法错误的是

A.丁线所示物种为HCO3-
B.调pH=7.00时,需加入NaOH
C.P点
=100.90
D.Q点:
=104.15
【第二部分整体概述】
体系是多重平衡共存体系:NH4+的水解平衡、NH3·H2O的电离平衡、CaCO3沉淀溶解平衡、碳酸的两步电离平衡,外加硝酸、NaOH调pH改变H+/OH-浓度,联动所有平衡移动;纵坐标为lgc(X),数值越小代表微粒实际浓度越低,pH增大(碱性增强),NH4+不断转化为NH3,CaCO3溶解平衡逆向移动使Ca2+浓度下降,碳酸的质子转移生成HCO3-再进一步变成CO32-,四条曲线的升降趋势由平衡移动方向决定。考查特点有:1.曲线辨识类:根据pH改变时微粒的浓度变化趋势,匹配四种指定微粒,是高考水溶液图像题最经典的考法,核心是判断平衡移动方向;2.平衡移动定性判断:结合溶液初始酸碱性,判断调节pH至中性需要加酸还是加碱,考查水解本质;3.常数变形比值计算:利用Kb(NH3·H2O)、Ksp(CaCO3)、碳酸电离常数,结合图像定点的lgc数据,推导两种离子浓度之比,是高频计算题型;4.电离常数表达式变式应用:将
转化为
进行计算,考查常数公式的灵活变形,避开直接查表,全部依托图像pH数据运算。
整体命题模式为:真实化工/溶解耦合情境+对数坐标图像+多重平衡叠加+定性判断+定量计算混合命题,完全复刻高考水溶液压轴选择题的命题框架。
【第三部分选项详解】
曲线对应微粒判定。pH升高(OH-增多):NH4++OH-⇌NH3·H2O:c(NH4+)持续减小,lgc不断下降→甲:NH4+;NH3:pH越大,游离NH3浓度越大,lgc持续上升→乙:NH3;CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq),pH升高,CO32-浓度增大,溶解平衡逆向,c(Ca2+)持续降低,后期趋于平缓→丙:Ca2+;HCO3-:酸性较强时生成HCO3-,pH过高时HCO3-+OH-=CO32-+H2O,浓度逐渐减少→丁:HCO3-。
同时定点O(9.25,-2.60):甲(NH4+)和乙(NH3)相交,此时c(NH4+)=c(NH3),NH3·H2O的Kb=
=c(OH-)。pH=9.25,pOH=4.75,Kb=10-4.75,可作为全程计算的已知常数。
A选项:丁线所示物种为HCO3-
趋势分析法。pH较低时,CaCO3与H+反应生成HCO3-,HCO3-浓度增大;pH增大,HCO3-电离出H+与OH-反应,HCO3-浓度减小,丁线完全匹配HCO3-浓度的变化规律,所以A选项正确。
B选项:调pH=7.00时,需加入NaOH
物料守恒和电荷守恒联立。250C下,向初始浓度一定的NH4Cl溶液中加入CaCO3(s)后,由物料守恒有c(NH4+)+c(NH3)=c(Cl-)、c(Ca2+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3),代入电荷守恒式:2c(Ca2+)+c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),可得c(HCO3-)+2c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(NH3)。调pH=7.00时,c(H+)=c(OH-),又由图可知c(HCO3-)>c(NH3),则有c(HCO3-)+2c(H2CO3)>c(NH3),根据电荷守恒,此时只有加入HNO3才能实现c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(NH3)+c(NO3-),故调节pH=7.00时,需加入HNO3而非NaOH,所以B选项错误。
C选项:P点
=100.90
方法1:Kb和KW联立。P点(8.35,-3.25)时,曲线乙(NH3)和丙(Ca2+)相交,即c(NH3)=c(Ca2+),故
=
=
=
=
=100.90,所以C选项正确。
方法2:Ka和KW联立。O点(9.25,-2.60)时,曲线甲(NH4+)和乙(NH3)相交,即c(NH4+)=c(NH3),则反应NH4+⇌NH3+H+的平衡常数Ka=
=c(H+)=10-9.25。P点时pH=8.35,故
=
=
=
=100.90,所以C选项正确。
D选项:Q点:
=104.15
Ka2和Ksp联立。计算Ksp(CaCO3):Q点(12.50,-4.25)时,Ca2+浓度趋于不变,CaCO3处于溶解平衡状态,则c(CO32-)≈
c(Ca2+)=10-4.25mol·L-1,故Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-)=10-4.25×10-4.25=10-8.50;计算Ka2(H2CO3):P点(8.35,-3.25)时,c(H+)=10-8.35mol·L-1,c(HCO3-)=c(Ca2+)=10-3.25mol·L-1,则此时c(CO32-)=
=
=10-5.25mol·L-1,故Ka2(H2CO3)=
=
=10-10.35;计算Q点时
:
=
=
=102.15,非104.15,所以D选项错误。
综上所述,BD选项错误,为本题正确答案。
【第四部分必备知识】
1.弱电解质电离平衡:NH3·H2O的电离平衡常数Kb、碳酸分步电离常数Ka1、Ka2的表达式与变形应用。
2.盐类水解平衡:NH4+的水解规律,强酸弱碱盐溶液酸碱性判断,外加酸碱对水解平衡移动的影响。
3.沉淀溶解平衡:CaCO3的溶度积Ksp表达式,沉淀溶解平衡与电离平衡的耦合关系。
4.对数坐标换算:lgc(X)与实际物质的量浓度的转化,指数运算规则。
5.多重平衡体系综合:同一溶液中电离、水解、沉淀溶解平衡共存时,共用c(H+)、c(OH-)的特点。
6.平衡移动原理(勒夏特列原理):pH改变(氢离子、氢氧根浓度变化)对各类平衡移动方向的判断。
【第五部分 复习启示】
1.建立水溶液题解题步骤:先辨曲线→再写所有平衡方程式→提取图像定点数据→套用常数公式,杜绝拿到图像直接乱算。
2.整理一套常数变形模板:
=
/
=
这类万能变形公式,熟练背诵并灵活套用。
3.养成圈画题干关键条件的习惯:比如本题“CaCO3(s)始终存在”这个前提,是沉淀溶解平衡成立的核心依据。
4.区分易混淆微粒:NH4+和NH3、HCO3-和CO32-的浓度随pH的变化趋势,整理表格对比记忆。
【说明】
因本人水平有限,以上解析仅代表个人观点,仅供诸君参考审度,其中可能存在不足之处,敬请诸君批评指正,不胜感激!