第4讲 沉淀溶解平衡-【金版教程】2026年高考化学一轮总复习首选用卷课件PPT(区域A版 新版本)
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教辅
内容正文:
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第一部分 基础过关
第六章 水溶液中的
离子反应与平衡
第4讲 沉淀溶解平衡
考点1 Ksp及有关计算
1.下列说法不正确的是( )
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关
B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS
C.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变
D.两种难溶电解质作比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小
解析 同类型的难溶物(如AgCl、AgBr、AgI),Ksp越小,溶解度越小,而不同类型的难溶物(如Ag2SO4和AgI),Ksp小的溶解度不一定小,需要进行换算,故D错误。
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2.已知物质的溶度积常数:Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=1.3×10-36。下列说法正确的是( )
A.相同温度下,CuS的溶解度大于FeS的溶解度
B.除去工业废水中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂
C.同温度下,向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后,Ksp(FeS)变小
D.向等浓度的FeCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出现的沉淀是FeS
解析 难溶电解质CuS和FeS类型相同,根据CuS的Ksp小于FeS的Ksp可知,CuS的溶解度小于FeS的溶解度,故A错误;Ksp只与温度有关,同温度下,Ksp(FeS)不变,故C错误;向等浓度的FeCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,由于CuS的Ksp小于FeS的Ksp,最先出现的沉淀是CuS,故D错误。
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7.(1)(2025·宁夏银川市第二中学高三质检) 某温度下,BaMoO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,要使溶液中钼酸根离子完全沉淀(浓度小于1×10-5 mol/L),溶液中Ba2+的浓度应大于__________ mol/L。
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10.(2025·辽宁省五校高三联考)V2O5(五氧化二钒)常作为化学工业中的催化剂,广泛用于冶金化工等行业,工业上以石煤(含有V2O3、V2O5、Al2O3等)来制备V2O5的一种工艺流程如下:
已知:①NH4VO3(偏钒酸铵)是白色粉末,微溶于冷水,可溶于热水。
②V2O5、Al(OH)3沉淀生成和溶解的pH如表所示:
物质 开始沉淀pH 完全沉淀pH 沉淀开始溶解pH 沉淀完全溶解pH
V2O5 2.2 5.1 7.1 8.1
Al(OH)3 3.3 4.7 8.7 12.8
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11.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。下列说法错误的是( )
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:
c(H+)>c(Cd2+)
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14.(2022·湖南高考)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+)
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16. 向某Na2A、NaHA的混合液中加入CaCl2固体(忽略溶液体积、温度的变化),测出溶液中离子浓度变化如图所示。已知:Ksp(CaA)=2×10-9,H2A为二元弱酸,Ca(HA)2易溶于水且溶液呈碱性。下列说法正确的是( )
A.X、Y、Z三点对应溶液pH大小顺序为:X<Y<Z
B.X点溶液中可能存在:c(OH-)=c(H+)
C.Y点溶液中c(HA-)=2×10-2 mol·L-1
D.向Z点溶液中通入HCl气体,可以使Z
点溶液向Y点溶液转化
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17.(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知:
物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
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回答下列问题:
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为_______________________ ______________________(答出一条即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5),1 mol H2SO5中过氧键的数目为________。
粉碎矿石或适当增大
硫酸浓度或适当升温
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(3)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为________________________________________(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、__________________(填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为______时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是____________________________________________________。
Fe(OH)3、CaSO4
9.0%
SO2体积分数增大会消耗H2SO5,导致Mn(Ⅱ)氧化速率减小
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(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为____________________________________。
(6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃),需控制pH不低于________(精确至0.1)。
4Co(OH)2+O2===4CoO(OH)+2H2O
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3.(2024·江苏卷节选)贵金属银应用广泛。Ag与稀HNO3制得AgNO3,常用于循环处理高氯废水,沉淀Cl-。在高氯水样中加入K2CrO4使CrOeq \o\al(2-,4)浓度约为5×
10-3 mol·L-1,当滴加AgNO3溶液至开始产生Ag2CrO4沉淀(忽略滴加过程的体积增加),此时溶液中Cl-浓度约为___________ mol·L-1。[已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12]
解析 CrOeq \o\al(2-,4)浓度约为5×10-3 mol·L-1,当滴加AgNO3溶液至开始产生Ag2CrO4沉淀,此时c(Ag+)=2-,4)eq \r(\f(Ksp(Ag2CrO4),c(CrO)))
=eq \r(\f(2.0×10-12,5×10-3)) mol·L-1=2×10-5 mol·L-1,c(Cl-)=eq \f(Ksp(AgCl),c(Ag+))=eq \f(1.8×10-10,2×10-5) mol·L-1=9×10-6 mol·L-1
。
4.难溶电解质的沉淀溶解平衡及其溶度积在生产、科研等领域有着许多的应用。
(1)AgCl在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。25 ℃时,AgCl的Ksp(AgCl)=1.8×10-10。现将足量AgCl分别加入下列四种溶液:①100 mL蒸馏水;②100 mL 0.1 mol·L-1盐酸;③100 mL 0.1 mol·L-1 AlCl3溶液;④100 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液。充分搅拌后,相同温度下,Ag+浓度由大到小的顺序是________________(填序号)。在0.1 mol·L-1 AlCl3溶液中,Ag+的浓度最大可达到______________mol·L-1。
(2)25 ℃时,1 L水中约能溶解2.4×10-3 g BaSO4。试计算25 ℃时BaSO4的溶度积常数:Ksp(BaSO4)=_____________。
解析 (1)在AgCl饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),加入Cl-,平衡逆向移动,加入Cl-的浓度越大,c(Ag+)越小,因加入Cl-浓度从大到小的顺序为③>④>②>①,则Ag+浓度由大到小顺序为①>②>④>③;在0.1 mol·L-1 AlCl3溶液中,c(Ag+)=eq \f(Ksp(AgCl),c(Cl-))=eq \f(1.8×10-10,0.3) mol·L-1=6.0×10-10 mol·L-1。
(2)1 L水中约能溶解2.4×10-3g BaSO4,即c(BaSO4)=c(Ba2+)=c(SOeq \o\al(2-,4))≈1.03×
10-5 mol·L-1,Ksp(BaSO4)=(1.03×10-5)2≈1.1×10-10。
考点2 沉淀溶解平衡曲线
5. (2025·重庆市高三联合诊断检测)已知CaCO3溶于水存在平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+COeq \o\al(2-,3)(aq) ΔH>0。不同温度下CaCO3在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(注:CaCO3均未完全溶解)。下列说法正确的是( )
A.a点的Ksp大于e点的Ksp
B.保持T1不变,向浊液中加入Na2CO3固体能使a点变到e点
C.升高温度时,c点饱和溶液的组成可以变到b点饱和溶液的组成
D.在b点,若温度从T1到T2,则b点可能变到d点
解析 CaCO3在水中的溶解度随温度的升高而
增大,在相同温度下的溶度积相同。由题图可知,
在c(COeq \o\al(2-,3))相同时,c(Ca2+):T2>T1,所以溶度积常
数Ksp:T2>T1,则a点的Ksp小于e点的Ksp,A错
误;保持T1不变,向浊液中加入Na2CO3固体,溶液
中c(COeq \o\al(2-,3))增大,沉淀溶解平衡逆向移动,能使a点变到b点,但不能变为e点,B错误;由A项分析可知温度:T2>T1,升高温度时,会使沉淀溶解平衡正向移动,导致溶液中c(COeq \o\al(2-,3))、c(Ca2+)都增大,因此c点的饱和溶液组成不可能变到b点饱和溶液的组成,C错误;在b点,若温度从T1到T2,物质的溶解度增大,c(COeq \o\al(2-,3))、c(Ca2+)都增大,则b点可能变到d点,D正确。
6.(2023·全国甲卷)下图为Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的pMpH关系图{pM=-lg [c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5 mol·L-1可认为M离子沉淀完全}。下列叙述正确的是( )
A.由a点可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5
B.pH=4时的Al(OH)3溶解度为eq \f(10-10,3) mol·L-1
C.浓度均为0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+可通过
分步沉淀进行分离
D.Al3+、Cu2+混合溶液中c(Cu2+)=0.2 mol·L-1时二者不会同时沉淀
解析 由点a(2,2.5)可知,此时pH=2,
pOH=12,则Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)
=10-2.5×10-(12×3)=10-38.5,A错误;由点(5,
6)可知,此时pH=5,pOH=9,则Ksp[Al(OH)3]
=c(Al3+)·c3(OH-)=10-6×10-(9×3)=10-33,pH
=4时Al(OH)3的溶解度为eq \f(10-33,(10-10)3) mol·L-1=10-3 mol·L-1,B错误;由题图可知,Al3+沉淀完全时,pH约为4.7,Cu2+刚要开始沉淀,此时c(Cu2+)=0.1 mol·
L-1,若c(Cu2+)=0.2 mol·L-1>0.1 mol·L-1,则Al3+、Cu2+会同时沉淀,D错误。
(2)(2025·福州市高三质检)钨酸钙可用于制闪烁计数器、激光器等,往“净化”后的溶液中加入石灰乳发生反应:WOeq \o\al(2-,4)(aq)+Ca(OH)2(s)CaWO4(s)+2OH-(aq)。已知:常温下,Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。当溶液中的WOeq \o\al(2-,4)恰好完全沉淀(c=10-5 mol/L)时,溶液pH=________。
解析 (1)由图所示信息可知,某温度下,Ksp(BaMoO4)=2×10-4×2×10-4=4×10-8,要使溶液中钼酸根离子完全沉淀(浓度小于1×10-5mol/L),溶液中Ba2+的浓度应大于eq \f(4×10-8,1×10-5) mol/L=4×10-3 mol/L。
(2)Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)·c(WOeq \o\al(2-,4)),则c(WOeq \o\al(2-,4))=eq \f(Ksp(CaWO4),c(Ca2+)),等式两边取负对数可得-lg c(WOeq \o\al(2-,4))=-lg Ksp(CaWO4)+lg c(Ca2+),同理,-lg c(OH-)=-eq \f(1,2)lg Ksp[Ca(OH)2]+eq \f(1,2)lg c(Ca2+),所以钨酸钙对应曲线的斜率的绝对值更大,即上面那条曲线代表钨酸钙,下面那条曲线代表氢氧化钙,由图可知,当溶液中c(WOeq \o\al(2-,4))=10-5 mol/L时,c(OH-)=10-1 mol/L,pH=13。
考点3 沉淀溶解平衡的应用
8.向工业废水中加入硫化物可以获得CuS、FeS纳米粒子[已知Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=1.3×10-36],下列说法正确的是( )
A.FeS固体不能用于去除工业废水中的Cu2+
B.向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,当两种沉淀共存时,c(Cu2+)∶
c(Fe2+)≈1018
C.向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,CuS的沉淀溶解平衡逆向移动,滤液中一定存在c(Cu2+)=eq \f(Ksp(CuS),c(S2-))
D.已知H2S溶液中Ka1·Ka2=1×10-21,可判断CuS易溶于稀盐酸
解析 根据Ksp(CuS)<Ksp(FeS)可知,FeS固体能用于去除工业废水中的Cu2+,A错误;向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,当两种沉淀共存时,eq \f(c(Cu2+),c(Fe2+))=eq \f(Ksp(CuS),Ksp(FeS))=eq \f(1.3×10-36,6.3×10-18)≈2.1×10-19,B错误;CuS存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,铜离子浓度增大,因此CuS的沉淀溶解平衡逆向移动,根据溶度积常数得到滤液中一定存在c(Cu2+)=eq \f(Ksp(CuS),c(S2-)),C正确;若要溶解CuS需发生反应:CuS(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2S(aq),则K=eq \f(c(Cu2+)·c(H2S),c2(H+))=eq \f(Ksp,Ka1·Ka2)=eq \f(1.3×10-36,1×10-21)=1.3×10-15,平衡常数很小,反应几乎不能发生,可判断CuS难溶于稀盐酸,D错误。
9.(2025·四川省成都市第七中学高三诊断)下列说法正确的是( )
A.自然界地表层原生铜的硫化物经一系列转化变成CuSO4溶液,向地下层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS),整个过程只涉及复分解反应
B.用饱和Na2CO3溶液处理锅炉水垢中的CaSO4的离子方程式:Ca2++COeq \o\al(2-,3)===CaCO3↓
C.向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)<Ksp(AgI)
D.分别用等体积的蒸馏水和0.001 mol·L-1的稀硫酸洗涤硫酸钡沉淀,用蒸馏水洗涤造成硫酸钡的损失相对较大
解析 自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS),在整个过程中既有氧化还原反应,也有复分解反应,A错误;CaSO4为微溶物,故反应的离子方程式为CaSO4(s)+COeq \o\al(2-,3)(aq)CaCO3(s)+SOeq \o\al(2-,4)(aq),B错误;AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀,为沉淀转化,溶度积越小越易形成沉淀,则Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),C错误。
回答下列问题:
(1)“钠化焙烧”过程中V2O5转化为可溶性NaVO3,同时有黄绿色气体生成,其化学方程式为______________________________________。
(2)粗V2O5中含有Al(OH)3,可通过NaOH溶液碱溶除去,需调节pH的范围为________________。
(3)已知:室温下,Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3,Ksp[Ca(VO3)2]=4×10-6,向偏钒酸铵的悬浊液中加入CaCl2,当溶液中c(Ca2+)=1 mol·L-1时,溶液中的c(NHeq \o\al(+,4))=__________。
2V2O5+4NaCl+O2eq \o(=====,\s\up17(焙烧))4NaVO3+2Cl2
解析 (2)粗V2O5中含有Al(OH)3,可通过NaOH溶液碱溶除去,根据V2O5、Al(OH)3沉淀生成和溶解的pH可知,为使V2O5完全溶解,而Al(OH)3不溶解,需调节pH的范围为8.1≤pH<8.7。
(3)向偏钒酸铵的悬浊液中加入CaCl2,当溶液中c(Ca2+)=1 mol·L-1时,c(VOeq \o\al(-,3))=eq \r(\f(\a\vs4\al(Ksp[Ca(VO3)2]),c(Ca2+)))=eq \r(4×10-6) mol·L-1=2×10-3 mol·L-1,溶液中的c(NHeq \o\al(+,4))=-,3)eq \f(Ksp(NH4VO3),c(VO))
=eq \f(1.6×10-3,2×10-3) mol·L-1=0.8 mol·L-1。
解析 Na2S溶液中存在电荷守恒,即c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A正确;0.01 mol·L-1 Na2S溶液中,S2-水解使溶液呈碱性,其水解常数为Kh(S2-)=eq \f(c(OH-)·c(HS-),c(S2-))=eq \f(Kw,Ka2)=eq \f(10-14,10-12.9)=10-1.1,根据硫元素守恒可知c(HS-)<10-2 mol·L-1,所以eq \f(c(OH-),c(S2-))>1,则c(OH-)>c(S2-),B错误;Ksp(FeS)远远大于Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS时,可以发生沉淀的转化,该反应的平衡常数为K=eq \f(Ksp(FeS),Ksp(CdS))=eq \f(10-17.20,10-26.10)=108.9≫105,因此该反应可以进行完全,CdS的饱和溶液中c(Cd2+)=eq \r(10-26.10) mol·L-1=10-13.05 mol·L-1,若加入足量FeS可使c(Cd2+)<
10-8 mol·L-1,C正确;Cd2++H2SCdS+2H+的平衡常数K=eq \f(c2(H+),c(Cd2+)·c(H2S))=eq \f(Ka1·Ka2,Ksp(CdS))=eq \f(10-6.97×10-12.90,10-26.10)=106.23≫105,该反应可以进行完全,因此,当向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,Cd2+可以完全沉淀,所得溶液中c(H+)>c(Cd2+),D正确。
12.(2024·全国甲卷)将0.10 mmol Ag2CrO4配制成1.0 mL悬浊液,向其中滴加0.10 mol·L-1的NaCl溶液。lg [cM/(mol·L-1)](M代表Ag+、Cl-或CrOeq \o\al(2-,4))随加入NaCl溶液体积(V)的变化关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.交点a处:c(Na+)=2c(Cl-)
B.eq \f(Ksp(AgCl),Ksp(Ag2CrO4))=10-2.21
C.V≤2.0 mL时,2-,4)eq \f(c(CrO),c(Cl-))
不变
D.y1=-7.82,y2=-lg 34
解析 向1.0 mL含0.10 mmol Ag2CrO4的悬
浊液中滴加0.10 mol·L-1的NaCl溶液,发生反应:
Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CrOeq \o\al(2-,4)(aq),两
者恰好完全反应时,NaCl溶液的体积为V(NaCl)=
eq \f(2×0.10×10-3 mol,0.10 mol·L-1)=2×10-3 L=2 mL,2 mL之后再加NaCl溶液,c(Cl-)增大,据AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)可知,c(Ag+)会随着c(Cl-)增大而减小,所以2 mL后降低的曲线,即最下方的虚线代表lg c(Ag+)随V(NaCl)的变化曲线,则中间的曲线代表lg c(Cl-)随V(NaCl)的变化曲线,最上方的实线为lg c(CrOeq \o\al(2-,4))随V(NaCl)的变化曲线。
2 mL时Ag2CrO4与NaCl溶液恰好完全反应,则
a点时主要溶质为NaCl和Na2CrO4,电荷守恒:
c(Na+)+c(Ag+)+c(H+)=2c(CrOeq \o\al(2-,4))+c(Cl-)+c(OH-),
此时c(H+)、c(OH-)、c(Ag+)可忽略不计,a点c(CrOeq \o\al(2-,4))
=c(Cl-),则溶液中c(Na+)≈3c(Cl-),A错误;当
V(NaCl)=1.0 mL时,有一半的Ag2CrO4转化为AgCl,
Ag2CrO4与AgCl共存,均达到沉淀溶解平衡,取图中横坐标为1.0 mL的点,得Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=10-5.18×10-4.57=10-9.75,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrOeq \o\al(2-,4))=(10-5.18)2×10-1.60=10-11.96,则eq \f(Ksp(AgCl),Ksp(Ag2CrO4))=eq \f(10-9.75,10-11.96)=102.21,B错误;
V<2.0 mL时,Ag+未转化完全,体系中Ag2CrO4和AgCl
共存,则eq \f(Ksp(AgCl),Ksp(Ag2CrO4))=2-,4)eq \f(c(Ag+)·c(Cl-),c2(Ag+)·c(CrO))
为定值,
即2-,4)eq \f(c(Ag+)·c(CrO),c(Cl-))
为定值,由图可知,在V≤2.0 mL
时c(Ag+)并不是定值,则2-,4)eq \f(c(CrO),c(Cl-))
的值也不是定值,即在
变化,C错误;V>2.0 mL时,AgCl处于饱和状态,V(NaCl)=2.4 mL时,图像显示c(Cl-)=
10-1.93 mol·L-1,则c(Ag+)=eq \f(Ksp(AgCl),c(Cl-))=eq \f(10-9.75,10-1.93) mol·L-1=10-7.82 mol·L-1,故y1=-7.82,此时Ag2CrO4全部转化为AgCl,n(CrOeq \o\al(2-,4))守恒,等于起始时n(Ag2CrO4),则c(CrOeq \o\al(2-,4))=2-,4)eq \f(n(CrO),V)
=eq \f(0.1×10-3 mol,(1+2.4)×10-3 L)=eq \f(1,34) mol·L-1,则y2=lg c(CrOeq \o\al(2-,4))=lg eq \f(1,34)=-lg 34,D正确。
13.(2023·江苏卷)室温下,用含少量Mg2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过程如图所示。已知Ksp(MgF2)=5.2×10-11,Ka(HF)=6.3×10-4。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 NaF溶液中:c(F-)=c(Na+)+c(H+)
B.“除镁”得到的上层清液中:c(Mg2+)=eq \f(Ksp(MgF2),c(F-))
C.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中:c(COeq \o\al(2-,3))=c(H+)+c(H2CO3)-c(OH-)
D.“沉锰”后的滤液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3))
解析 0.1 mol·L-1 NaF溶液中存在电荷守恒:c(OH-)+c(F-)=c(Na+)+c(H+),A错误;“除镁”得到的上层清液为MgF2的饱和溶液,有Ksp(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-),故c(Mg2+)=eq \f(Ksp(MgF2),c2(F-)),B错误;“沉锰”后的滤液中还存在F-、SOeq \o\al(2-,4)等离子,D错误。
解析 向含浓度相等的 Cl-、 Br-和I-混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数知,三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-,根据滴定图示,当滴入4.50 mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50×10-3 L×0.100 mol·L-1=4.5×10-4 mol,所以Cl-、 Br-和 I-均为1.5×10-4 mol。由上述分析可知,I-先沉淀,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A错误;原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4 mol,则I-的浓度为eq \f(1.5×10-4 mol,0.01500 L)=0.0100 mol·L-1,故B错误;当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5 mol·L-1),溶液中的c(Ag+)=eq \f(Ksp(AgBr),c(Br-))=eq \f(5.4×10-13,1.0×10-5) mol·L-1=5.4×10-8 mol·L-1,此时Q(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=5.4×10-8×eq \f(15×0.01,18)=4.5×10-10>Ksp(AgCl),则已经有部分Cl-沉淀,故C正确;b点加入了过量的硝酸银溶液,Ag+浓度最大,则b点各离子浓度:c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),故D错误。
15.(2025·南京六校高三联合调研考试)实验室中,向CaSO4悬浊液中加入过量(NH4)2CO3溶液,充分搅拌后过滤得到CaCO3。已知室温时,Ksp(CaSO4)=9.0×10-6,Ksp(CaCO3)=3.0×10-9。下列说法正确的是( )
A.(NH4)2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3)
B.CaSO4悬浊液中存在:c(Ca2+)<10-5 mol·L-1
C.反应CaSO4(s)+COeq \o\al(2-,3)(aq)CaCO3(s)+SOeq \o\al(2-,4)(aq)正向进行,需满足2-,4)eq \f(c(SO),c(COeq \o\al(2-,3)))
<3.0×103
D.过滤后所得滤液中一定存在:c(H+)+c(NHeq \o\al(+,4))=c(OH-)+2c(SOeq \o\al(2-,4))
解析 (NH4)2CO3溶液中,由电荷守恒可得c(H+)+c(NHeq \o\al(+,4))=c(OH-)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3)),由元素守恒可得c(NHeq \o\al(+,4))+c(NH3·H2O)=2c(H2CO3)+2c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3)),二者联立可得c(OH-)+c(NH3·H2O)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3),A错误;CaSO4悬浊液中存在c(Ca2+)=c(SOeq \o\al(2-,4))、Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)·c(SOeq \o\al(2-,4))=9.0×10-6,则c(Ca2+)=eq \r(9.0×10-6) mol·L-1=3×10-3 mol·L-1>10-5 mol·L-1,B错误;反应CaSO4(s)+
COeq \o\al(2-,3)(aq)CaCO3(s)+SOeq \o\al(2-,4)(aq),K=2-,4)eq \f(c(SO),c(COeq \o\al(2-,3)))
=eq \f(Ksp(CaSO4),Ksp(CaCO3))=eq \f(9.0×10-6,3.0×10-9)=3.0×103,若要反应正向进行,则需满足Q<K,即2-,4)eq \f(c(SO),c(COeq \o\al(2-,3)))
<3.0×103,C正确;(NH4)2CO3溶液过量,则滤液中还含有(NH4)2CO3,根据电荷守恒可知,D错误。
解析 H2A为二元弱酸,Ka2=eq \f(c(A2-)·c(H+),c(HA-)),
则eq \f(c(A2-),c(HA-))=eq \f(Ka2,c(H+)),-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))=-lg eq \f(Ka2,c(H+)),
可知-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))越小,氢离子浓度越小,其pH越大,
因此X、Y、Z三点对应溶液pH大小顺序为:Z<Y<X,A错误;Ca(HA)2易溶于水且溶液呈碱性,则说明HA-电离程度小于水解程度,Y点-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))=0,说明c(HA-)=c(A2-),X点-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))<0,则c(HA-)<c(A2-),溶液呈碱性,即c(H+)<c(OH-),B错误;
Y点溶液c(Ca2+)=1×10-7 mol·L-1,根据
Ksp(CaA)=2×10-9,则c(A2-)=2×10-2 mol·
L-1,由于-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))=0,c(HA-)=c(A2-)
=2×10-2 mol·L-1,C正确;向Z点溶液中通
入HCl气体,c(H+)增大,由上述分析知,-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))=-lg eq \f(Ka2,c(H+)),则
-lg eq \f(c(A2-),c(HA-))增大,因此可以使Z点溶液向右后方点溶液转化,D错误。
Mn2++HSOeq \o\al(-,5)+H2O===MnO2↓+SOeq \o\al(2-,4)+3H+
解析 (3)由题给已知Ksp[Fe(OH)3]=10-37.4,pH=4时,c(OH-)=10-10 mol·L-1,c(Fe3+)=eq \f(10-37.4,(10-10)3) mol·L-1=10-7.4 mol·L-1<10-5 mol·L-1,可认为Fe3+已沉淀完全,Ca2+与SOeq \o\al(2-,4)结合生成CaSO4沉淀,故滤渣的成分为MnO2、Fe(OH)3、CaSO4。
(6)Mg2+沉淀完全时溶液中c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1,c(OH-)≥eq \r(\f(\a\vs4\al(Ksp[Mg(OH)2]),10-5))=eq \r(\f(10-10.8,10-5)) mol·L-1=10-2.9 mol·L-1,即pH≥11.1。
18. 298 K时,用NaOH溶液分别滴定等物质的量浓度的HR、Ga(NO3)3、Ge(NO3)3三种溶液。pMeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(p表示负对数,M表示\f(c(HR),c(R-))、c(Ga3+)、c(Ge3+)))随溶液pH变化的关系如图所示。已知:常温下,Ksp[Ge(OH)3]>Ksp[Ga(OH)3]。下列推断正确的是( )
A.曲线③代表pc(Ga3+)与pH的关系曲线
B.调节pH=8.5时,可将溶液中Ge3+完全沉淀
C.滴定HR溶液至X点时,溶液中:c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
D.经计算,Ga(OH)3能完全溶于HR溶液
解析 由Ksp[Ge(OH)3]=c(Ge3+)·c3(OH-)推出
pGe3+=-lg eq \f(Ksp[Ge(OH)3],c3(OH-)),同理推出pGa3+=
-lg eq \f(Ksp[Ga(OH)3],c3(OH-))。由于Ksp[Ge(OH)3]>Ksp[Ga(OH)3],
且结构相似,故二者的pM随pH的变化曲线是平行线,
故①、②分别为pc(Ga3+)、pc(Ge3+)与pH的关系曲线,③为peq \f(c(HR),c(R-))与pH的关系曲线。由pH=4.1知c(OH-)=10-9.9 mol/L,推知Ksp[Ga(OH)3]=1×(10-9.9)3=10-29.7;同理,由pH=7.3推得Ksp[Ge(OH)3]=1×(10-6.7)3=10-20.1;由pH=5.5得出Ka(HR)=eq \f(c(R-)·c(H+),c(HR))=1×10-5.5=10-5.5。由以上分析知,A错误;
pH=8.5时,c(OH-)=10-5.5 mol/L,则溶液中c(Ge3+)=eq \f(Ksp[Ge(OH)3],c3(OH-))=10-3.6 mol/L>10-5 mol/L,溶液中的Ge3+未完全沉淀,B错误;Ga(OH)3+3HRGa3++3R-+3H2O,K=3,a)eq \f(Ksp[Ga(OH)3]×K(HR),Keq \o\al(3,w))
=eq \f(10-29.7×(10-5.5)3,10-42)=10-4.2,该反应的K小,即反应很难发生,所以Ga(OH)3不能完全溶于HR溶液,D错误。
$$