内容正文:
学科素养微专题(六) 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析
“三步法”解答溶度积图像
第一步:明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子的浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义(以AgCl为例)
第三步:抓住Ksp的特点,结合选项分析判断
(1)溶液在蒸发时,离子浓度的变化情况:
①原溶液不饱和时,离子浓度都增大;
②原溶液饱和时,离子浓度都不变。
(2)溶度积常数只与温度有关,与溶液中溶质的离子溶度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。
[典例] (2022·湖南卷)室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示[忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17]。下列说法正确的是( )
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1
C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀
D.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
解析:选C。Ksp(AgI)最小,即I-先沉淀,生成的AgI为黄色,故A错误。由图知消耗4.5 mL AgNO3时3种卤素离子沉淀完全,由于3种离子浓度相等,所以每种离子消耗AgNO3 1.5 mL,所以原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4 mol,则c(I-)===0.010 mol·L-1,故B错误。当Br-沉淀完全时,Br-浓度为1.0×10-5 mol/L,溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8 mol/L,c(Cl-)·c(Ag+)=×5.4×10-8=4.5×10-10>Ksp(AgCl),已经有部分Cl-沉淀,故C正确。b点硝酸银过量,Ag+浓度最大,Cl-、Br-和 I-已沉淀完全,且Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),各离子浓度为:c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),故D错误。
【强化训练】
1.在t ℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t ℃时AgCl的Ksp=4×10-10,下列说法不正确的是( )
A.在t ℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13
B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点变到b点
C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在t ℃时,AgCl(s)+Br-(aq) AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816
解析:选B。根据图中c点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13,A项正确。在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后,c(Br-)增大,溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,故B项错。在a点时Q<Ksp,故为AgBr的不饱和溶液,C项正确。K==,代入数据得K≈816,D项正确。
2.某些难溶性铅盐可用作涂料,如秦俑彩绘中使用的铅白(PbCO3)和黄金雨中黄色的PbI2。室温下,PbCO3和PbI2在不同的溶液中分别达到溶解平衡时-lg c(Pb2+)与-lg c(CO)或-lg c(I-)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ksp(PbCO3)的数量级为10-14
B.相同条件下,水的电离程度p点大于q点
C.L1对应的是-lg c(Pb2+)与-lg c(I-)的关系变化
D.p点溶液中加入Na2CO3浓溶液,可得白色沉淀
解析:选B。由于图像L2是关于角平分线对称的,说明在角平分线上阴、阳离子浓度相同,则L2对应的是-lg c(Pb2+)与-lg c(CO)的关系变化,当-lg c(Pb2+)=13.1时,-lg c(CO)=0,即c(Pb2+)=10-13.1,c(CO)=1,则Ksp(PbCO3)=c(Pb2+)·c(CO)=10-13.1×1≈7.94×10-14,数量级为10-14,故A正确;相同条件下,p点和q点的铅离子浓度相同,p点为碘化铅的饱和溶液,q点为碳酸铅的饱和溶液,由于碘离子不水解,但CO可以发生水解,其水解促进了水的电离,则水的电离程度p点小于q点,故B错误;L1对应的是-lg c(Pb2+)与-lg c(I-)的关系变化,故C正确;当-lg c(Pb2+)=8时,-lg c(I-)=0,即c(Pb2+)=10-8,c(I-)=1,则Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·c2(I-)=10-8×12=10-8>Ksp(PbCO3),则p点溶液中加入Na2CO3浓溶液,可得白色沉淀,故D正确。
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