内容正文:
第49讲
沉淀溶解平衡图像的分析
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1.能正确分析沉淀溶解平衡图像。 2.利用沉淀溶解平衡原理分析图像中离子浓度的关系、进行Ksp的计算等。
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目标
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考点一
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考点二
3
考点三
栏
目
导
引
4
真题链接 随堂检测
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限时规范训练
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沉淀溶解平衡Ksp曲线分析
(1)典型示例(以BaSO4为例)
考点一
有关沉淀溶解平衡Ksp曲线的分析
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(2)点的变化
a→c 曲线上变化,增大
b→c 加入等体积1×10-5 mol·L-1 Na2SO4溶液(加水不行)
d→c 加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化)
c→a 曲线上变化,增大c(Ba2+)
曲线上方的点表示过饱和溶液;曲线下方的点表示不饱和溶液
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1.(2025·曲阜一中月考)硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,在水溶液中存在如下沉淀溶解平衡:CdS(s)⥫⥬Cd2+(aq)+S2-(aq) ΔH>0,其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中温度T1<T2
B.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)
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
B
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解析:B 根据题干信息CdS(s)⥫⥬Cd2+(aq)+
S2-(aq) ΔH>0可知CdS在水中溶解过程是一
个吸热过程,升高温度平衡正向移动,故Ksp
=c(Cd2+)·c(S2-)增大,从图中可知T1<T2,A正
确;图像中m、n、p点均为在温度T1下所测离
子浓度,故Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p),B错误;m点达到沉淀溶解平衡,加入少量Na2S固体,平衡逆向移动,c(S2-)增大,c(Cd2+)减小,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动,C正确;平衡CdS(s)⥫⥬Cd2+(aq)+S2-(aq)正向吸热,温度降低时,q点对应饱和溶液溶解度下降,溶液中c(S2-)和c(Cd2+)同时减小,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动,D正确。
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2.(2025·南昌模拟)某温度下,将足量的BaSO4固体溶于一定量的水中达到溶解平衡,加入Na2CO3使增大过程中,溶液中c(Ba2+)和的变化曲线如图所示(忽略溶液体积的变化)。下列说法不正确的是( )
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A.当大于2.5×10-4 mol·L-1时开始有BaCO3沉淀生成
B.“MN”代表沉淀转化过程中c(Ba2+)变化的曲线
C.该温度下,BaCO3比BaSO4更难溶于水
D.该温度下,反应BaSO4(s)+(aq)⥫⥬BaCO3(s)+(aq)的平衡常数K=0.04
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解析:C 在硫酸钡饱和溶液中加入Na2CO3,可发生沉淀的转化:BaSO4(s)+(aq)⥫⥬BaCO3(s)+(aq),则当生成BaCO3沉淀时,即c()大于2.5×10-4 mol·L-1,溶液中c()开始增大,c(Ba2+)开始减小,A项正确;“MP”为c()的变化曲线,“MN”为c(Ba2+)的变化曲线,B项正确;由图像中数据可知,Ksp(BaSO4)=1×10-5×1×10-5=1×10-10,Ksp(BaCO3)=0.5×10-5×5×10-4=2.5×10-9,BaSO4和BaCO3的阴、阳离子个数比相等,且该温度下Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),故BaSO4比BaCO3更难溶,C项错误;反应BaSO4(s)+(aq)⥫⥬BaCO3(s)+(aq)的平衡常数K==0.04,D项正确。
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沉淀滴定曲线分析
以0.100 mol·L-1 AgNO3溶液滴定50.0 mL含0.0500 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线为例:
考点二
有关沉淀溶解平衡滴定图像的分析
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(1)根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10。
(2)滴定终点c点为饱和AgCl溶液,c(Ag+)=c(Cl-)。
(3)相同实验条件下,若改为0.0400 mol·L-1 Cl-,反应终点c向a方向移动。
(4)相同实验条件下,若改为0.0500 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动。
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1.(2025·苏州模拟)已知:常温下,Ksp(CuS)=1.0×10-36,Ksp(HgS)=1.6×10-52;pM=-lg c(M2+)。常温下,向10.0 mL 0.20 mol/L Cu(NO3)2溶液中逐滴滴加0.10 mol/L Na2S溶液,溶液中pM与加入Na2S溶液的体积的关系如下图所示。下列说法错误的是( )
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A.V0=20.0 mL,m=18
B.若c[Cu(NO3)2]=0.10 mol/L,则反应终点可能为e点
C.a、b、d三点中,由水电离的c(H+)和c(OH-)的乘积最大的为b点
D.相同条件下,若用等浓度等体积的Hg(NO3)2溶液代替上述Cu(NO3)2溶液,则反应终点由b点向c点方向移动
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解析:C 根据题图可知,在V0时pM突然增大,说明此时Cu2+与S2-恰好完全反应,由Cu2++S2-===CuS↓可知,n(S2-)=n(Cu2+)=0.20 mol/L×0.01 L=2.0×10-3 mol,V0==0.02 L=20.0 mL,由于Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1.0×10-36,所以c(Cu2+)=1.0×10-18 mol/L,pM=-lg c(Cu2+)=-lg(1.0×10-18)=18,A正确;温度不变,Ksp不变,pM不变,c[Cu(NO3)2]=0.10 mol/L时,根据Cu2++S2-===CuS↓,Cu2+的物质的量减小,反应消耗的Na2S溶液的体积也减小,n(S2-)=n(Cu2+)=0.10 mol/L×0.01 L=1.0×10-3 mol,V(Na2S溶液)==0.01 L=10.0 mL,所以反应终点可能为e点,B正确;a点是反应开始后不久,
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Cu(NO3)2溶液过量,Cu2+水解使溶液显酸性,对水的电离平衡起促进作用,随着Na2S溶液的加入,当到b点时恰好完全反应,对水的电离平衡影响最小,后随着Na2S溶液的加入,Na2S溶液过量,S2-水解使溶液显碱性,又促进水的电离,故水的电离程度在b点时最小,水电离产生的c(H+)和c(OH-)始终相等,故b点水电离的c(H+)和c(OH-)的乘积最小,C错误;若用等浓度等体积的Hg(NO3)2溶液代替Cu(NO3)2溶液,当Hg2+与S2-恰好完全反应时,由Hg2++S2-===HgS↓可知,n(S2-)=n(Hg2+)=2.0×10-3 mol,V0仍为20.0 mL,由于Ksp(HgS)=1.6×10-52,所以c(Hg2+)==×10-26 mol/L,pM=-lg c(Hg2+)=-lg (×10-26)=26-lg ,m数值变大,所以反应终点由b点向c点方向移动,D正确。
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2.(2025·保定模拟)一定温度下,难溶电解质在水中存在沉淀溶解和生成的平衡,常用溶度积Ksp来表示溶解程度的大小,如Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)。常温下用0.1000 mol·L-1的AgNO3标准溶液(pH≈5)分别滴定20.00 mL 0.1000 mol·L-1的NaCl溶液和NaBr溶液,混合溶液的pAg[定义为pAg=-lg c(Ag+)]与AgNO3溶液体积的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
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A.Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)
B.当V(AgNO3溶液)=20 mL时,NaBr溶液中:c(Ag+)+c(H+)=c(Br-)+ c(OH-)
C.当V(AgNO3溶液)=30 mL时,NaCl溶液中:c()>c(Na+)>c(Ag+)> c(Cl-)> c(H+)
D.相同实验条件下,若改用10.00 mL 0.2000 mol·L-1 NaCl溶液,则滴定曲线(滴定终点前)可能变为a
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解析:C 由图可知,V(AgNO3溶液)≈0即刚加入AgNO3溶液时,等浓度的氯化钠溶液中银离子浓度大于溴化钠溶液,则溶度积的关系为Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),A正确;当V(AgNO3溶液)=20 mL时,NaBr溶液与硝酸银溶液恰好完全反应,溶液中钠离子浓度等于硝酸根离子浓度,由电荷守恒关系c(Ag+)+c(H+)+c(Na+)=c(Br-)+c(OH-)+c()可得,溶液中c(Ag+)+c(H+)=c(Br-)+c(OH-),B正确;由图可知,当V(AgNO3溶液)=30 mL时,NaCl溶液中 c(Ag+)≈=0.02 mol·L-1,由滴定曲线可知,Ksp(AgCl)≈10-9×0.1=10-10,则此时c(Cl-)= mol·L-1=
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5×10-9 mol·L-1,此时溶液中的溶质主要为NaNO3和AgNO3,由于Ag+的水解溶液应显酸性,即c(H+)>10-7 mol·L-1,故此时NaCl溶液中:c()>c(Na+)>c(Ag+)>c(H+)>c(Cl-),C错误;相同实验条件下,若改用10.00 mL 0.2000 mol·L-1 NaCl溶液,刚加入硝酸银溶液时,银离子浓度减小,氯离子的物质的量不变,则达到滴定终点消耗硝酸银溶液的体积不变,则滴定终点前的滴定曲线可能变为a,D正确。
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沉淀溶解平衡对数图像分析(以MCO3为例)
考点三
有关沉淀溶解平衡对数图像的分析
图像 说明
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p()=-lg c() p()值越大,c()越小;pM值越大,c(M)越小;曲线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小
曲线上方的点为不饱和溶液;曲线上的点为饱和溶液;曲线下方的点为过饱和溶液
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1.(2025·湖南常德模拟)25 ℃时,难溶盐CaSO4、CaCO3、MnCO3溶液中阳离子浓度的负对数[pM=-lg c(M2+)]和阴离子浓度的负对数[pR=-lg c(R2-)]的关系如图所示。下列说法错误的是( )
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A.25 ℃,Ksp(CaCO3)=10-8.6
B.向A点对应的溶液中加入固体CaCl2,可得到Y点对应的溶液
C.25 ℃,三种物质的溶解度:MnCO3<CaCO3<CaSO4
D.25 ℃,向100 mL MnCO3饱和溶液中加入0.01 mol CaCl2(s),有CaCO3沉淀生成
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解析:B 25 ℃,Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c()=10-4.3×10-4.3=10-8.6,同理Ksp(CaSO4)=10-5,Ksp(MnCO3)=10-10.6,A正确;向A点对应的溶液中加入固体CaCl2,钙离子浓度增大,pM=-lg c(M2+)减小,不可能得到Y点对应的溶
液,B错误;根据三种物质的Ksp,25 ℃时,三种物质的溶解度:MnCO3<CaCO3<CaSO4,C正确;100 mL MnCO3饱和溶液中c()=10-5.3 mol·L-1,25 ℃,向100 mL MnCO3饱和溶液中加入0.01 mol CaCl2(s),c(Ca2+)==0.1 mol·L-1,Q=c()·c(Ca2+)=10-5.3×0.1=10-6.3>10-8.6,有CaCO3沉淀生成,D正确。
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2.已知相同温度下,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)。某温度下,饱和溶液中-lg[c()]、-lg[c()]与-lg[c(Ba2+)]的关系如图所示。
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下列说法正确的是( )
A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10
C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
D.c(Ba2+)=10-5.1 mol·L-1时两溶液中=
B
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解析:B 已知相同温度下,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),则当Ba2+浓度相等时,c()<c(),故曲线①代表BaSO4的沉淀溶解曲线,曲线②代表BaCO3的沉淀溶解曲线,A项错误;取曲线①上任一点,如横、纵坐标均为5.0的点进行计算,则有c(Ba2+)=c()=1.0×10-5.0 mol·L-1,故该温度下Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·c()=1.0×10-10,B项正确;加适量BaCl2固体,溶液中c(Ba2+)增大,由于温度保持不变,Ksp(BaCO3)不变,则溶液中c()减小,可使溶液由b点变到a点,C项错误;当c(Ba2+)=10-5.1 mol·L-1时,d点对应溶液中c()=mol·L-1,c点对应溶液中c()=mol·L-1,两溶液中=,D项错误。
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难溶电解质在水相中存在“MmAn(s)⥫⥬mMn+(aq)+nAm-(aq)”,达到平衡时Ksp=cm(Mn+)·cn(Am-)。
等式两边取负对数,并进行对数运算:-lg Ksp=-lg[cm(Mn+)·cn(Am-)]=-lg cm(Mn+)+[-lg cn(Am-)]=-mlg c(Mn+)+[-nlg c(Am-)],令pM=-lg c(Mn+)、pA=-lg c(Am-),则-lg Ksp=mpM+npA,即mpM=-lg Ksp-npA,在一定温度下Ksp为常数,所以pM与pA之间存在线性函数关系。
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1.(2023·全国甲卷,13)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pM-pH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( )
真题链接
随堂检测
A.由a点可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5
B.pH=4时Al(OH)3的溶解度为 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
C
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解析:C a点pH=2、pM=2.5,则Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×(10-12)3=10-38.5,A错误;pH=4时Al3+对应的pM=3,即c(Al3+)=10-3 mol·L-1,故Al(OH)3的溶解度为10-3 mol·L-1,B错误;由图可知,c(Fe3+)=10-5 mol·L-1时的pH小于c(Al3+)=
0.01 mol·L-1时的pH,则可通过调pH分步沉淀浓度均为0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+,C正确;由图可知,c(Cu2+)=0.2 mol·L-1时(此时Cu2+的pM<1)c(Al3+)>10-5 mol·L-1,由于Ksp为定值,Cu2+沉淀的过程中溶液中OH-浓度增大,Al3+浓度减小,故Cu2+、Al3+会同时沉淀,D错误。
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2.(2024·黑、吉、辽卷,15)25 ℃下,AgCl、AgBr和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。
已知:①Ag2CrO4为砖红色沉淀;
②相同条件下AgCl溶解度大于AgBr;
③25 ℃时,pKa1(H2CrO4)=0.7,
pKa2(H2CrO4)=6.5。
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下列说法错误的是( )
A.曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线
B.反应Ag2CrO4+H+⥫⥬2Ag++的平衡常数K=10-5.2
C.滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1
D.滴定Br-达终点时,溶液中=10-0.5
D
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解析:D
AgCl、AgBr的阴、阳离子个数比相同,则曲线的斜率相同,结合已知②溶解度:AgCl>AgBr,可确定③表示AgBr,②表示AgCl,则①表示Ag2CrO4。
结合(6.1,6.1)可计算出Ksp(AgBr)=10-6.1×10-6.1=10-12.2,由(2.0,7.7)可计算出Ksp(Ag2CrO4)=(10-2.0)2×10-7.7=10-11.7,Ksp(AgCl)=10-2.0×10-7.7=10-9.7。
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由以上分析可知,曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线,A正确;该反应的平衡常数K===== 10-5.2,B正确;Cl-与Ag+恰好反应生成AgCl沉淀时,c(Ag+)=c(Cl-)==10-4.85 mol·L-1,在此之前不能沉淀,故c()≤= mol·L-1=10-2.0 mol·L-1,则滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1,C正确;滴定Br-达终点时,溶液中同时存在AgBr、Ag2CrO4沉淀,则溶液中== 10-0.5c(Ag+),D错误。
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3.(2024·湖北卷,13)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是( )
A.pH=6.5时,溶液中c()<c(Pb2+)
B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c()+c()+c()
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
D
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解析:D 由图可知,pH=6.5时δ(Pb2+)>75%,c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)> 1.5×10-5 mol·L-1,此时体系中还没有PbCO3(s),则Ksp(PbCO3)≥c(Pb2+)·c(),c()≤< mol·L-1=×10-7.1 mol·L-1< 1.5×10-5 mol·L-1<c(Pb2+),A正确;δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,体系中还存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)=δ(PbCO3)<50%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1,B正确;体系的初始状态为Pb(ClO4)2溶液和CO2气氛,由于不水解,根据c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1可知c()=4.0×10-5 mol·L-1,读图可知,pH=7时,δ(Pb2+)<50%,δ[Pb(OH)+]<25%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<2.0×10-5 mol·L-1×50%=1.0×10-5 mol·L-1,c[Pb(OH)+]=c0(Pb2+)·δ[Pb(OH)+]<2.0×10-5
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mol·L-1×25%=5.0×10-6 mol·L-1,则2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2×1.0×10-5 mol·L-1+5.0×10-6 mol·L-1=2.5×10-5 mol·L-1<4.0×10-5 mol·L-1=c()<2c()+c()+c(),C正确;pH=8时,含Pb物种主要以PbCO3(s)形式存在,溶解PbCO3有两种方式:将其转化为Pb2+或,即使PbCO3⥫⥬Pb2++正向移动,或使PbCO3+⥫⥬正向移动,若由电离提供,同时电离出的H+会降低溶液pH,与存在时需要较高的pH矛盾,故D错误。
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1
4.(2023·新课标卷,13)向AgCl饱和溶液(有足量AgCl固体)中滴加氨水,发生反应Ag++NH3⥫⥬[Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3⥫⥬[Ag(NH3)2]+。lg[c(M)/(mol·L-1)]与lg[c(NH3)/(mol·L-1)]的关系如下图所示(其中M代表Ag+、Cl-、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+)。
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下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅰ可视为AgCl溶解度随NH3浓度变化曲线
B.AgCl的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-9.75
C.反应[Ag(NH3)]++NH3⥫⥬[Ag(NH3)2]+的平衡常数K的值为103.81
D.c(NH3)=0.01 mol·L-1时,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)> c(Ag+)
A
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解析:A AgCl饱和溶液中存在AgCl(s)⥫⥬Ag+(aq)+Cl-(aq),当滴入的氨水非常少时,可以认为Ag+浓度和Cl-浓度相等,随着氨水的滴入,Ag+浓度减小,AgCl的沉淀溶解平衡正向移动,Cl-浓度增大,AgCl的溶解度也增大,故曲线Ⅲ表示Ag+,曲线Ⅳ表示Cl-,曲线Ⅳ也可视为AgCl的溶解度随NH3浓度的变化曲线,A错误;AgCl的溶度积常数Ksp仅与温度有关,由图可知,当c(NH3)=10-1 mol·L-1时,c(Cl-)=10-2.35 mol·L-1,c(Ag+)=10-7.40 mol·L-1,则Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+)=10-2.35×10-7.40= 10-9.75,B正确;随着氨水的滴入,Ag+先转化为[Ag(NH3)]+,[Ag(NH3)]+再转化为[Ag(NH3)2]+,所以开始时,[Ag(NH3)2]+浓度比[Ag(NH3)]+浓度
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小,则曲线Ⅰ表示[Ag(NH3)2]+,曲线Ⅱ表示[Ag(NH3)]+,反应 [Ag(NH3)]++NH3⥫⥬[Ag(NH3)2]+的平衡常数K==103.81,C正确;结合上述分析及图知,当c(NH3)=0.01 mol·L-1即lg c(NH3)=-2时,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)>c(Ag+),D正确。
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一、选择题(每小题3分,共24分)
1.某温度时,CuS、MnS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(M表示Cu或Mn),下列说法错误的是( )
限时规范
训练49
A.a点对应的Ksp大于b点对应的Ksp
B.该温度下向CuSO4溶液中加入MnS后,
Ksp(MnS)不变
C.在含有CuS和MnS固体的溶液中,
c(Cu2+)∶c(Mn2+)=(2×10-23)∶1
D.该温度下,Ksp(CuS)小于Ksp(MnS)
A
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解析:A 溶度积仅与温度有关,温度不变,溶度积不变,a、b两点对应的Ksp相等,A错误,B正确;由图可知,Ksp(CuS)=0.01×6×10-34=6×10-36,Ksp(MnS)=0.01×3×10-11=3×10-13,D正确;在含有CuS和MnS固体的溶液中,=2× 10-23,C正确。
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2.(2025·徐州模拟)常温下,已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=1.3×10-36,如图所示为CuS和ZnS饱和溶液中阳离子(R2+)浓度与阴离子(S2-)浓度的负对数关系,下列说法不正确的是( )
A.曲线A表示的是CuS,曲线B表示的是ZnS
B.向含Zn2+和Cu2+的溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1
的Na2S溶液,Cu2+先沉淀
C.p点表示CuS或ZnS的不饱和溶液
D.向曲线A表示的溶液中加入1 mol·L-1的Na2S
溶液,不可能实现n点到m点的转换
B
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解析:B 由溶度积可知,硫离子浓度相同时,硫化铜饱和溶液中铜离子浓度小于硫化锌饱和溶液中锌离子浓度,由图可知,硫离子浓度相同时,曲线A中阳离子的浓度小于曲线B,则曲线A表示的是硫化铜,曲线B表示的是硫化锌,A正确;没有明确溶液中锌离子和铜离子的浓度大小,则向含有锌离子和铜离子的溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1硫化钠溶液,不一定是铜离子先沉淀,B错误;由图可知,p点溶液中的离子积(Q)小于硫化铜的溶度积,由溶度积可知,p点表示硫化铜或硫化锌的不饱和溶液,C正确;由图可知,n点和m点溶液中铜离子浓度相等,向硫化铜饱和溶液中加入1 mol·L-1硫化钠溶液时,硫离子浓度增大,铜离子浓度减小,所以不可能实现n点到m点的转换,D正确。
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3.(2025·长沙模拟)25 ℃时Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(MnS)=2.5×10-13,常温下三种物质在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(X表示Fe、Cu、Mn)。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ表示CuS的溶解平衡曲线
B.MnS在a点溶液中的溶度积等于在b点溶液中的溶度积
C.c点与d点溶液中S2-的物质的量浓度相等
D.向含有XS固体的d点溶液中滴加稀硫酸至过量可使固体逐渐溶解
B
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解析:B 根据溶度积数值可知曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是MnS、FeS、CuS的溶解平衡曲线,A错误;溶度积仅和温度有关,所以MnS在a点溶液中的溶度积等于在b点溶液中的溶度积,B正确;c点溶液中S2-的物质的量浓度大于d点,C错误;CuS难溶于稀硫酸,向含有CuS固体的饱和溶液中加稀硫酸不能使固体溶解,D错误。
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4.(2025·西安模拟)常温下,取一定量的PbI2固体配成饱和溶液,t时刻改变某一条件,离子浓度变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
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A.常温下,PbI2的Ksp为2×10-6
B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,平衡向左移动,Pb2+的浓度减小
C.温度不变,t时刻改变的条件可能是向溶液中加入了KI固体,PbI2的Ksp增大
D.常温下,Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,反应PbI2(s)+S2-(aq)⥫⥬PbS(s)+2I-(aq)的平衡常数为5×1018
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解析:D 根据图像知,常温下平衡时溶
液中c(Pb2+)、c(I-)分别是1×10-3 mol·L-1、
2×10-3 mol·L-1,因此Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·
c2(I-)=4×10-9,A错误;PbI2饱和溶液中存
在平衡:PbI2(s)⥫⥬Pb2+(aq)+2I-(aq),温度
不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,Pb2+浓度增大,平衡逆向移动,最终平衡时Pb2+浓度仍然比原平衡时大,B错误;根据图像知,t时刻改变的条件是增大I-的浓度,温度不变,PbI2的Ksp不变,C错误;反应PbI2(s)+S2-(aq)⥫⥬PbS(s)+2I-(aq)的平衡常数K==5×1018,D正确。
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5.(2025·山东淄博部分校联考)已知:pBa=-lg c(Ba2+),pKa=-lg Ka,且常温下H2CO3:pKa1=6.4,pKa2=10.3。则常温下向20 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1 Na2CO3溶液的滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.E、F、G三点的Ksp从大到小的顺序为G>F>E
B.其他条件相同,用相同浓度、相同体积的MgCl2溶液替代BaCl2溶液,F点向G点迁移[已知Ksp(MgCO3)>Ksp(BaCO3)]
C.常温下,Ksp(BaCO3)为1.0×10-9
D.常温下的pKh1=-3.7
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解析:C 温度不变,溶度积常数不变,A错误;用相同浓度、相同体积的MgCl2溶液替代BaCl2溶液,恰好完全反应时,二者消耗的Na2CO3溶液体积相等,但由于碳酸钡的溶度积小于碳酸镁,滴定终点时pMg<pBa,故F点向下方迁移,B错误;F点时BaCl2溶液与Na2CO3溶液恰好反应完全,由图中F点数据可知,pBa=4.5,则c(Ba2+)=1.0×10-4.5 mol·L-1,c()=c(Ba2+)=1.0×10-4.5 mol·L-1,则Ksp(BaCO3)=c()·c(Ba2+)=1.0×10-4.5×1.0×10-4.5=1.0×10-9,C正确;的一级水解常数Kh1===,而H2CO3的pKa2=10.3,故Ka2=10-10.3,则Kh1===10-3.7,即pKh1=3.7,D错误。
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6.(2025·新乡高三模拟)已知:AgA、Ag2B都是难溶盐。室温下,向体积均为10 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的NaA溶液、Na2B溶液中分别滴加0.1 mol·L-1的AgNO3溶液,溶液中pX与AgNO3溶液体积的关系如下图所示[已知:pX=-lg c(A-)或-lg c(B2-)]。下列推断错误的是( )
A.室温下,Ksp(Ag2B)=4×10-3a
B.对应溶液中c(Ag+):e>f
C.室温下,溶解度:S(AgA)<S(Ag2B)
D.若c(AgNO3)变为0.05 mol·L-1,则c点向e点移动
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解析:D 由题图可知,室温下,加入10 mL硝酸银溶液时,NaA溶液完全反应得到AgA饱和溶液,溶液中A-和Ag+浓度都为10-b mol·L-1,AgA的溶度积为10-2b;加入20 mL硝酸银溶液时,Na2B溶液完全反应得到Ag2B饱和溶液,溶液中B2-浓度为10-a mol·L-1、Ag+浓度为2×10-a mol·L-1,Ag2B的溶度积为4×10-3a。由分析可知,室温下,Ksp(Ag2B)=4×10-3a,故A正确;温度不变,Ksp(Ag2B)=c2(Ag+)·c(B2-)不变,c(B2-)越大,溶液中c(Ag+)越小,因此c(Ag+):e>f,故B正确;由题图可知,AgA饱和溶液中A-浓度小于Ag2B饱和溶液中B2-浓度,说明AgA的溶解度小于Ag2B,故C正确;若硝酸银溶液浓度变为0.05 mol·L-1,加入20 mL硝酸银溶液时,NaA完全反应得到AgA饱和溶液,温度不变,溶度积不变,溶液中Ag+浓度还是10-b mol·L-1,则c点会向d点移动,故D错误。
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7.(2025·江苏连云港统考)工业上利用反应SrSO4(s)+ (aq)⥫⥬SrCO3(s)+ (aq)生产SrCO3。现有含SrCO3(s)的0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液和含SrSO4(s)的0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液,在一定pH范围内,两种溶液中lg c(Sr2+)随pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
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A.含有SrCO3(s)的0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=++c(OH-)
B.①代表含SrCO3(s)的1 mol·L-1 Na2CO3溶液的变化曲线
C.若a=-6.5,则虚线可表示含SrSO4(s)的1.0 mol·L-1 Na2SO4溶液
D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
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解析:C 含有SrCO3(s)的0.1 mol·L-1 Na2CO3
溶液中存在Sr2+,根据电荷守恒可知2c(Sr2+)
+c(Na+)+c(H+)=2c()+c()+
c(OH-),A错误;改变pH不影响SrSO4的沉淀溶
解平衡,故曲线①代表的是含SrSO4(s)的0.1
mol·L-1的Na2SO4溶液,则Ksp(SrSO4)=0.1×10-5.5=10-6.5,若a=-6.5,则c(Sr2+)=10-6.5 mol·L-1,c()= mol·L-1=1 mol·L-1,即虚线可表示含SrSO4(s)的1.0 mol·L-1 Na2SO4溶液,B错误,C正确;在Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液中,当pH>6.8时,SrSO4开始转化为SrCO3,D错误。
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8.(2023·全国乙卷,13)一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
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下列说法正确的是( )
A.a点条件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl沉淀
B.b点时,c(Cl-)=,Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)
C.Ag2CrO4+2Cl-⥫⥬2AgCl+的平衡常数K=107.9
D.向NaCl、Na2CrO4均为0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生Ag2CrO4沉淀
C
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解析:C
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结合上述分析可知,A、B错误;该反应的平衡常数K===107.9,C正确;该混合溶液中形成AgCl沉淀所需的c(Ag+)= mol·L-1=10-8.8 mol·L-1,形成Ag2CrO4沉淀所需的 c(Ag+)= mol·L-1=10-5.35 mol·L-1,形成AgCl所需的c(Ag+)较小,所以先产生AgCl沉淀,D错误。
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二、非选择题
9.(15分)(2025·拉萨模拟)(1)金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/(mol·L-1)]如图所示。
难溶金属氢氧化物的S-pH图
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①pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。
②若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH为________(填字母)。
A.<1 B.4左右 C.>6
③在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2+杂质,________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去,理由是____________________________。
难溶金属氢氧化物的S-pH图
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(2)已知p(Ag+)=-lg c(Ag+),p(X-)=-lg c(X-)。某温度下,AgBr、AgCl在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,a点的坐标为(5,5),b点的坐标为(7,7)。已知:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)。
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①Ksp(AgBr)=________,向饱和AgCl溶液中加入NaCl固体,a点________变到d点(填“能”或“不能”)。
②如果向AgBr的悬浊液中滴加1 mol·L-1 KCl溶液,原来的沉淀________(填“能”或“不能”)完全转化为AgCl,请从化学平衡常数角度解释原因__________________。
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解析:(1)①据图知pH=4~5时,Cu2+开始沉淀为Cu(OH)2,因此pH=3时,主要以Cu2+形式存在。②若要除去CuCl2溶液中的Fe3+,应保证Fe3+完全沉淀,而Cu2+还未沉淀,据图知pH为4左右。③据图知,Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2+。
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(2)①由图可知,纵、横坐标的和越大,Ksp(AgX)越小,则a、d点在AgCl的沉淀溶解平衡曲线上,b点在AgBr沉淀溶解平衡曲线上;Ksp(AgBr)=c(Ag+)·c(Br-)=1.0×10-7×1.0×10-7=1.0×10-14,Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1.0×10-5×1.0×10-5=1.0×10-10;向饱和AgCl溶液中加入NaCl固体,氯离子浓度增大,p(X-)=-lg c(X-)减小,平衡逆向移动,银离子浓度减小,p(Ag+)=-lg c(Ag+)增大,故a点能变到d点;
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②如果向AgBr的悬浊液中滴加1 mol·L-1 KCl溶液,该转化反应的化学平衡常数K==1×10-4,K值太小,原来的沉淀不能完全转化为AgCl。
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答案:(1)①Cu2+ ②B ③不能 Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小 (2)①1.0×10-14 能 ②不能 该转化反应的化学平衡常数K==1×10-4,K值太小,原来的沉淀不能完全转化为AgCl
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第49讲 沉淀溶解平衡图像的分析
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