内容正文:
第3节 沉淀溶解平衡
· 题型01 难溶电解质与沉淀溶解平衡
· 题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
· 题型03 溶度积常数及影响因素
· 题型04 溶度积常数的应用
· 题型05 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的溶解与生成
· 题型06 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的转化
· 题型07 难溶盐的沉淀溶解平衡曲线分析
· 题型08 金属氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线分析
· 题型09 沉淀溶解平衡滴定曲线分析
题型01 难溶电解质与沉淀溶解平衡
1.概念
一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,即建立了动态平衡,叫作沉淀溶解平衡。
2.特征
【典例1】难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,下列说法中不正确的
A.溶液中不存在难溶电解质离子
B.沉淀的速率和溶解的速率相等
C.继续加入难溶电解质,溶液中各离子浓度不变
D.一定条件下可以转化为更难溶的物质
【答案】A
【详解】A.难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,会有少部分电解质发生电离,得到相应的离子,A错误;
B.达到沉淀溶解平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等,各离子浓度保持不变,B正确;
C.达到沉淀溶解平衡时,已经达到难溶电解质的溶解限度,溶液为饱和溶液,加入难溶电解质会以沉淀的形式存在,对于溶液中各离子的浓度无影响,C正确;
D.更难溶的物质溶度积常数更小,更容易形成,一定条件下可以转化为更难溶的物质,D正确;
答案选A。
【变式1-1】对“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是
①说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
②说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
③说明Cl-与Ag+的反应不能完全进行到底
④说明Cl-与Ag+的反应可以完全进行到底
A.③④ B.②③ C.①③ D.②④
【答案】B
【详解】氯化银在水溶液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),其完整过程为AgCl(s)⇌AgCl(aq)=Ag+(aq)+Cl-(aq),说明AgCl完全电离,是强电解质,故①错误,②正确;由于存在沉淀溶解平衡,说明Ag+与Cl-的反应不能完全进行到底,故③正确,④错误;所以只有②③正确;B正确;
综上所述,本题选B。
【变式1-2】将一定量的硫酸钡放入水中,有关的叙述正确的是( )
A.硫酸钡不溶于水,硫酸钡固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液
C.因为很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)的过程
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
【答案】B
【详解】A.硫酸钡不是绝对不溶,溶解的全部电离,硫酸钡固体质量略微减小,故A错误;
B.硫酸钡难溶,存在沉淀溶解平衡,放入水中形成极稀的硫酸钡饱和溶液,故B正确;
C.硫酸钡在溶液中存在沉淀溶解平衡,存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),故C错误;
D.沉淀溶解平衡中,硫酸钡溶解是吸热过程,升温溶解度增大,改变外界条件会改变BaSO4的溶解度,故D错误;
故选B。
【变式1-3】下列叙述中正确的是
A.升高温度,沉淀溶解平衡都是向促进沉淀溶解的方向移动
B.绝对不溶解的物质是不存在的
C.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止
D.BaSO4(s)⇌SO(aq)+Ba2+(aq)表示溶解平衡;H2O+HSO⇌SO+H3O+表示水解平衡
【答案】B
【详解】A.溶解平衡有吸热和放热两种情况,升高温度,沉淀溶解平衡不一定向促进沉淀溶解的方向移动,故A错误;
B.一般情况下溶剂都是水,除非有特别说明,难溶指的是溶解度小于0.01g,绝对不溶解的物质是不存在的,故B正确;
C.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解并没有停止,只是速率相等,但是不等于0,故C错误;
D.H2O+HSO⇌SO+H3O+表示电离平衡,故D错误;
故选B。
题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
1.内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
2.外因:温度、浓度等条件的影响符合勒·夏特列原理。
3.实例分析
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变
移动方向
c平(Mg2+)
c平(OH-)
加少量水
正向移动
不变
不变
升温
正向移动
增大
增大
加MgCl2(s)
逆向移动
增大
减小
加盐酸
正向移动
增大
减小
加NaOH(s)
逆向移动
减小
增大
【典例2】欲使沉淀溶解平衡向右移动,可采用的方法是
A.增大溶液的pH B.加入固体
C.加入固体 D.加入适量无水乙醇
【答案】B
【详解】A.饱和溶液中存在沉淀溶解平衡。增大溶液的pH即增加的浓度,沉淀溶解平衡逆向移动,故A不符合题意;
B.加入固体,由于与结合生成弱电解质,沉淀溶解平衡向右移动,故B项符合题意;
C.加入固体,实质加入Mg2+,使沉淀溶解平衡向左移动,故C不符合题意;
D.加入适量无水乙醇对平衡无影响,故D不符合题意;
故答案:B。
【变式2-1】在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A.加MgSO4固体 B.加盐酸 C.加NaOH固体 D.加水
【答案】D
【详解】A. MgSO4易溶于水,加MgSO4会增加c(Mg2+),A错误;
B. 加HCl溶液会中和OH-平衡右移,使c(Mg2+)增大,B错误;
C. 加NaOH使c(OH-)增大平衡左移,c(Mg2+)减小,C错误;
D. 加少量水时c(Mg2+)减少,平衡右移重新达到平衡时,c(Mg2+)又与原平衡相同,D正确;
答案选D。
【变式2-2】沈括《梦溪笔谈》记载“石穴中水,所滴者皆为钟乳”,下列条件不利于碳酸钙析出的是
A.c(Ca2+)减小 B.水分蒸发 C.CO2压强减小 D.温度升高
【答案】A
【解析】钟乳石的主要成分为碳酸钙,它的形成涉及以下过程:起初为CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2、后来为Ca2++2CaCO3+CO2+H2O。
【详解】A.c(Ca2+)减小,Ca2++2CaCO3+CO2+H2O平衡逆向移动,不利于碳酸钙的析出,A符合题意;
B.水分蒸发,平衡正向移动,有利于碳酸钙的析出,B不符合题意;
C.CO2压强减小,则溶解度降低,溶液中CO2的浓度减小,后续反应平衡正向移动,有利于碳酸钙的析出,C不符合题意;
D.Ca2++2CaCO3+CO2+H2O为分解反应,此过程吸热,温度升高,平衡正向移动,有利于碳酸钙的析出,D不符合题意;
综上所述,答案选A。
【变式2-3】下列现象不能用沉淀溶解平衡移动原理解释的是
A.锅炉水垢中含有CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,再用酸除去
B.浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色液体
C.自然界地表层原生铜矿变成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)
D.医院里不用碳酸钡,而用硫酸钡作为“钡餐”
【答案】B
【详解】A.CaSO4在水溶液中存在溶解平衡CaSO4(s)⇌Ca2+(aq)+SO(aq),先用Na2CO3溶液处理,由于碳酸钙更难溶,所以钙离子和碳酸根沉淀,使硫酸钙的沉淀溶解平衡正向移动,最终将硫酸钙转化为可以和酸反应的碳酸钙,能用沉淀溶解平衡移动原理解释,故A不符合题意;
B.浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色液体,是因为氯化铁和水之间发生水解反应形成氢氧化铁胶体,不能用沉淀溶解平衡移动原理解释,故B符合题意;
C.ZnS在水溶液中存在溶解平衡ZnS(s)⇌Zn2+(aq)+S2-(aq),遇到硫酸铜时,铜离子和S2-结合成更难溶的CuS沉淀,使ZnS的沉淀溶解平衡正向移动,最终全部转化为CuS,PbS同理,能用沉淀溶解平衡移动原理解释,故C不符合题意;
D.BaCO3在水溶液中存在溶解平衡BaCO3(s)⇌Ba2+(aq)+CO(aq),胃酸主要成分为盐酸,可以和碳酸根反应从而使碳酸钡的沉淀溶解平衡正向移动,产生大量有毒的钡离子,而硫酸根不与盐酸反应,所以硫酸钡不会溶解,用硫酸钡作为“钡餐”,能用沉淀溶解平衡移动原理解释,故D不符合题意;
综上所述答案为B。
题型03 溶度积常数及影响因素
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=(An+)·(Bm-)。
如:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp=c平(Fe3+)·(OH-)。
3.影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解程度。
【典例3】已知在的饱和溶液中,,,则的为
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】的饱和溶液中存在,,,则的, 故选A。
【变式3-1】下列说法中,正确的是
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止
B.Ksp越小,难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
C.Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关
D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
【答案】C
【详解】A、难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀溶解平衡是动态平衡,沉淀和溶解速率相同,故A错误;
B、Ksp可用来判断相同的类型的化合物在水中溶解度的大小,但是如果化合物的形式不同,就不能进行直接判断,难溶电解质在水中的溶解能力不一定越弱,故B错误;
C、沉淀溶解平衡常存在的溶度积常数,Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关,故C正确;
D、相同温度下,AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力,因为氯化钠溶液中氯离子对氯化银溶解起到抑制作用,故D错误;
答案为C。
【变式3-2】25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq) + 2I- (aq),加入KI溶液,下列说法正确的是
A.沉淀溶解平衡向左移动 B.溶度积常数Ksp增大
C.溶液中Pb2+浓度增大 D.溶液中Pb2+和I- 浓度都减小
【答案】A
【分析】加入KI溶液,I-浓度增大,沉淀溶解平衡逆向移动,溶液中Pb2+浓度减小;
【详解】A.据分析,沉淀溶解平衡向左移动,A正确;
B.溶度积常数Ksp只与温度有关,温度不变其值不变, B错误;
C.据分析,溶液中Pb2+浓度减小,C错误;
D.据分析,溶液中Pb2+浓度减小, I-浓度增大,D错误;
故合理选项是A。
【变式3-3】已知:常温下,,,向1L含0.05molFe2(SO4)3和0.1molFeSO4的酸性混合溶液中通入NH3,至该溶液的pH为2,溶液体积变化可忽略不计,所得溶液中c(Fe2+):c(Fe3+)的值为
A.1:1 B. C. D.
【答案】B
【详解】pH为2时,c(OH-)=10-12mol/L,则0.1mol FeSO4溶液中c(Fe2+)×c2(OH-)=10-25<1.0×10-17,没有沉淀生成,则c(Fe2+)=0.1mol/L,由Ksp(Fe(OH)3)=1.0×10-39可知,c(Fe3+)=mol/L=1×10-3mol/L,则c(Fe2+):c(Fe3+)=0.1:1×10-3=102:1,故答案为:B。
题型04 溶度积常数的应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
浓度商(Q):对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
(1)Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Q<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
【典例4】已知25 ℃ 时,AgCl 的溶度积Ksp=1.8×10-10,则下列说法正确的是
A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大
B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c(Ag+)=c(Cl-)
C.温度一定时,当溶液中c(Ag+)×c(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl的沉淀析出.
D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中,部分AgCl转化为AgI,因为AgCl溶解度大于AgI
【答案】D
【详解】A项加入盐酸引起沉淀溶解平衡移动,Ksp不变,A项错误;
B项由于不知道AgNO3和NaCl物质的量情况,不一定具有c(Ag+)=c(Cl-),B项错误;
C项当有c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp时,沉淀的溶解处于平衡状态,不一定有AgCl沉淀析出,C项错误;
D项由于AgCl转化为AgI,是因为溶解度大的AgCl转化为溶解度小的AgI,D项正确;
故选D。
【变式4-1】25℃时,已知,。现向等浓度NaCl和NaBr的混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液,先沉淀的是
A.AgCl B.AgBr C.同时沉淀 D.无法判断
【答案】B
【详解】由于25℃时,,等浓度的NaCl和NaBr混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液,先达到AgBr的溶度积,故先析出AgBr沉淀,B项正确。
【变式4-2】已知某温度下,MnCO3、MnS的溶度积分别为2.0×10-11mol2·L-2、5.0×10-14mol2·L-2。下列推断不正确的是
A.碳酸锰的溶解度大于硫化锰的溶解度
B.碳酸锰转化成硫化锰的离子方程式为
C.碳酸锰转化成硫化锰的平衡常数K=2.5×10-3
D.在含相同浓度的、S2-的溶液中滴加氯化锰溶液,先产生沉淀MnS
【答案】C
【详解】A.碳酸锰和硫化锰的组成形式相似,Ksp(MnS)<Ksp(MnCO3),则碳酸锰的溶解度大于硫化锰的溶解度,故A正确;
B.碳酸锰在水溶液中存在溶解平衡,当向溶液中加入硫离子时生成溶度积更小的硫化锰沉淀,使碳酸锰的溶解平衡右移,反应的离子方程式为,故B正确;
C.由B中分析可知,碳酸锰转化成硫化锰的平衡常数,故C错误;
D.MnS和MnCO3是同类型沉淀,可直接根据Ksp数值比较溶解性情况,Ksp数值小的优先产生沉淀,在含相同浓度的、的溶液中滴加氯化锰溶液,由于Ksp(MnS)< Ksp(MnCO3),先产生沉淀MnS,故D正确;
综上所述答案为C。
【变式4-3】已知25℃时,的溶度积,则下列说法正确的是
A.向饱和溶液中加入盐酸,值变大
B.溶液与溶液混合后的溶液中,一定有
C.温度一定时,当溶液中时,此溶液中必有的沉淀析出
D.,所以
【答案】D
【详解】A.只与温度有关,加盐酸时温度不变,则不变,A项错误;
B.混合后可能或有剩余,因此不一定有,B项错误;
C.时达到溶解平衡,没有沉淀析出,C项错误;
D.比较物质的溶解度大小时,要注意物质的类型相同且化学式中阴、阳离子的个数比相同,溶度积越小,其溶解度也越小;如果不同,则不能直接利用溶度积的大小来比较其溶解性,需转化为溶解度进行比较,否则容易误判,AgI、AgCl的类型相同,D项正确;
故选:D。
题型05 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的溶解与生成
1.沉淀溶解与生成的条件
(1)若Q<Ksp:若体系中有足量固体,则固体溶解,直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到平衡状态。
(2)若Q>Ksp:溶液中的离子生成沉淀,直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到平衡状态。
2.沉淀溶解的方法
3.生成沉淀的常用方法
(1)通过调节pH,使弱碱阳离子生成沉淀;
(2)加沉淀剂,使某些离子生成难溶物质而沉淀;
(3)增大沉淀溶解平衡体系中某种离子浓度,使平衡向生成沉淀的方向移动;
(4)通过氧化还原反应改变离子的存在形式,促使其转化为溶解度更小的难溶电解质,如将Fe2+氧化为Fe3+,从而生成更难溶的Fe(OH)3。
【典例5】牙齿表面有一层硬的成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护,它在唾液中存在下列平衡:Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3 (aq)+OH-(aq)。已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH(s)更小,为了保护牙齿,世界各地均采用了不同的措施。以下措施中不能保护牙齿的是
A.饮用纯净水 B.在牙膏中添加适量的Ca2+或
C.在饮用水中加入适量的氟化物添加剂 D.在牙膏中加入氟化物添加剂
【答案】A
【详解】A.纯净水会使更多羟基磷酸钙溶解,不能保护牙齿,A符合题意;
B.在牙膏中添加适量的Ca2+或会促使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向左进行,有利于牙齿的保护,B不符合题意;
C.在饮用水中加入适量氟化物会在牙齿表面生成溶解度更小的Ca5(PO4)3F而保护牙齿,C不符合题意;
D.在牙膏中加入适量氟化物会在牙齿表面生成溶解度更小的Ca5(PO4)3F而保护牙齿,D不符合题意;
故答案为:A。
【变式5-1】相同操作条件下,洗涤沉淀,造成沉淀损失最少的是
A.稀溶液 B.热的蒸馏水
C.稀硝酸 D.稀硫酸
【答案】D
【详解】四种溶液或液体成分均不与BaSO4发生反应,同温度下数值不变,稀硫酸中有,由于同离子效应c()数值更大,c(Ba2+)更小,所以稀硫酸抑制BaSO4溶解;综合以上分析,用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀,造成沉淀损失最小;
答案选D。
【变式5-2】化工生产中常用作为沉淀剂除去工业废水中的,反应为。已知,。下列叙述错误的是
A.相同温度下,的溶解度大于的溶解度
B.的化学平衡常数为
C.、也可以用作沉淀剂
D.向处理后的反应体系中加入少量固体,变大
【答案】B
【详解】A. 由、可知,相同温度下的溶解度大于的溶解度,A项正确;
B. ,B项错误;
C. 、溶液中更大,所以、也能用作沉淀剂,C项正确;
D. 向平衡体系中加入少量固体,增大,平衡正向移动,变大,D项正确;
答案选B。
【变式5-3】已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)见下表:
难溶电解质
AgCl(mol2·L-2)
AgBr(mol2·L-2)
AgI(mol2·L-2)
Ag2SO4(mol3·L-3)
Ag2CrO4(mol3·L-3)
Ksp
1.8×10-10
5.0×10-13
8.3×10-17
1.4×10-5
1.12×10-12
下列叙述不正确的是
A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小
B.将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,有Ag2CrO4沉淀产生
C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到浅黄色AgBr悬浊液
D.向100 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液,有白色沉淀生成
【答案】D
【详解】A.对于结构相似的物质,溶度积常数越小,则溶解度越小,所以由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小,A正确;
B.由离子的浓度可知,(2×10-3)2×(2×10-3)=8×10-9>Ksp=1.12×10-12,所以有Ag2CrO4沉淀产生,B正确;
C.由表格中的Ksp可知,1.8×10-10>5.0×10-13,则AgBr的溶度积比AgCl小,所以向AgCl的悬浊液中滴加NaBr的饱和溶液可以得到浅黄色AgBr悬浊液,C正确;
D.混合溶液中c(Ag+)=0.1 mol·L-1×≈0.001 mol·L-1,c2(Ag+)·c()=0.0012×0.1=1×10-7<1.4×10-5,故不会产生沉淀,D错误;
故答案为:D。
题型06 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的转化
1.沉淀转化的实质和条件
(1)实质:沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动,即将溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀。
(2)条件:两种沉淀的溶解度不同。通常,溶解能力小的沉淀转化为溶解能力更小的沉淀容易实现;两者溶解能力差别越大,沉淀转化越容易。
2.沉淀转化的应用
(1)工业废水处理
工业废水处理过程中,重金属离子可利用沉淀转化原理除去,用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2+的离子方程式:FeS(s)+Hg2+(aq)===HgS(s)+Fe2+(aq)。
(2)水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,反应方程式:Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑、Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑、MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑,说明Mg(OH)2比MgCO3更难溶。
【典例6】往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述正确的是
A.温度升高,Na2CO3溶液的KW和c平(OH-)均会减小
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C.CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶,是因为硫酸酸性强于盐酸
D.沉淀转化的离子方程式为(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+(aq)
【答案】D
【详解】A.温度升高,水的电离平衡正向移动,KW增大;温度升高,Na2CO3的水解平衡正向移动,c(OH-)增大,c(H+)减小,A错误;
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明碳酸钙更难溶,Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),B错误;
C.CaCO3与盐酸反应生成可溶性的氯化钙、水和二氧化碳,CaSO4与盐酸不满足复分解反应发生的条件,与酸性强、弱无关,C错误;
D.硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀的离子方程式为CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq),D正确;
故选D。
【变式6-1】实验:①0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;② 向滤液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出现浑浊;③ 向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+ Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl 转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
【答案】B
【详解】A.浊液a中含有AgCl,存在沉淀的溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),故A正确;
B.滤液为AgCl的饱和溶液,也存在沉淀的溶解平衡,即存在Ag+,故B错误;
C.向AgCl中滴加0.1mol•L-1KI溶液,白色AgCl沉淀变为黄色AgI沉淀,故C正确;
D.向AgCl中滴加0.1mol•L-1KI溶液,白色AgCl沉淀变为黄色AgI沉淀,实验证明AgI比AgCl更难溶,故D正确;
故选B。
【变式6-2】25℃时,Ksp[BaSO4]=,Ksp[BaCO3]=。该温度下,下列说法不正确的是
A.向BaCO3悬浊液中加入少量的新制氯水,c(Ba2+)增大
B.向BaSO4悬浊液中加入Na2CO3浓溶液,BaSO4不可能转化为BaCO3
C.BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,
D.向同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出
【答案】B
【详解】A.BaCO3悬浊液中存在沉淀溶解平衡,加入新制氯水,c()减小,沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动,所以c(Ba2+)增大,A正确;
B.当c()足够大时,能满足Q=c()∙c(Ba2+)>Ksp[BaCO3],BaSO4能转化为BaCO3,B错误;
C.BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,=,C正确;
D.Ksp[BaSO4]<Ksp[BaCO3],所以向同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出,D正确;
故B。
【变式6-3】化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。下列说法错误的是
A.MnS的Ksp比CuS的Ksp小
B.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大
D.该反应的平衡常数K=
【答案】AB
【详解】A.一般情况下,沉淀转化向Ksp小的方向进行,则Ksp(MnS)>Ksp(CuS),A项错误;
B.该反应达平衡时c(Mn2+)、c(Cu2+)保持不变,但不一定相等,B项错误;
C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,平衡向正反应方向移动,c(Mn2+)变大,C项正确;
D.该反应的平衡常数K=,D项正确。
答案选AB。
题型07 难溶盐的沉淀溶解平衡曲线分析
1.c(Bn+)~c(An-)图像[以BaSO4的沉淀溶解平衡为例分析]
(1)a、c均为曲线上的点,Q=Ksp,a点,c(Ba2+)>c(S),c点,c(Ba2+)=c(S)。
(2)b点在曲线的上方,Q>Ksp,溶液处于过饱和状态,有沉淀析出,直至Q=Ksp。
(3)d点在曲线的下方,Q<Ksp,为不饱和溶液,还能继续溶解BaSO4。
(4)m点c(Ba2+)=c(S),大于c点二者的浓度,因而m点与c点溶液的温度不同。
2.pc(Rn+)~pc(Xn-)图像
一定温度下,纵、横坐标均为沉淀溶解平衡离子浓度的负对数,如图。
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p(C)=-lg c(C)。
①横坐标数值越大,c(C)越小;②纵坐标数值越大,c(M)越小;③直线上方的点为不饱和溶液;④直线上的点为饱和溶液;⑤直线下方的点表示有沉淀生成;⑥直线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小。
【典例7】25℃时,的在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.的为
B.的平衡常数
C.向的饱和溶液中加入,可实现由Y点到X点
D.向浓度均为的和的混合溶液中滴入溶液,先沉淀
【答案】CD
【详解】A.根据图中的数据可知的溶度积,故A正确;
B.该反应的平衡常数,故B正确;
C.加入后,的沉淀溶解平衡逆向移动,溶液中增大,减小,而题图中Y点与X点对应的溶液中相等,故C错误;
D.形成沉淀所需,形成沉淀所需,因此先沉淀,故D错误。
答案选CD。
【变式7-1】常温下,Ksp(CaSO4)=9×10-6 mol2·L-2,常温下CaSO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图。下列说法不正确的是
A.CaSO4溶解在水中,c平(Ca2+)=c平(SO)=3×10-3 mol·L-1
B.在d点溶液中加入一定量的CaCl2可能会有沉淀析出
C.a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
D.b点将有沉淀生成,平衡后溶液中c平(SO)等于3×10-3 mol·L-1
【答案】D
【详解】A.CaSO4溶解在水中形成的是饱和溶液,存在c平(Ca2+)·c平(SO)=Ksp,所以c平(Ca2+)=c平(SO)==3×10-3 mol·L-1,A正确;
B.d点与c点相比较,SO浓度相同,Ca2+浓度较c点小,所以溶液未达到饱和,加入CaCl2后,如果c平(Ca2+)·c平(SO)>Ksp就有可能有沉淀析出,B正确;
C.a点和c点在同一条线上,所以Ksp相等,C正确;
D.b点与c点相比较,SO浓度相同,Ca2+浓度偏大,相当于在CaSO4的平衡中增大Ca2+浓度,平衡向生成沉淀方向进行,且Ca2+浓度大于SO浓度,D错误;
故答案为:D。
【变式7-2】绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
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
【答案】B
【详解】A. CdS在水中存在沉淀溶解平衡CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),其溶度积Ksp=c(Cd2+)·c(S2-),结合图象可以看出,在饱和的水溶液中,图中a和b两点c(Cd2+)= c(S2-),因此,图中a和b分别表示T1和T2温度下CdS的溶解度,A正确;
B. CdS的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响,m、n和p点均在温度为T1条件下所测的对应离子浓度,则其溶度积相同,B错误;
C. m点达到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化钠后,平衡向逆反应方向移动,c(Cd2+)减小,c(S2-)增大,溶液组成由m沿mnp向p方向移动,C正确;
D. 从图象中可以看出,随着温度的升高,离子浓度增大,说明CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq)为吸热反应,则温度降低时,q点对应饱和溶液的溶解度下降,溶液中的c(Cd2+)与c(S2-)同时减小,会沿qp线向p点方向移动,D正确;
故选B。
【变式7-3】一定温度下,三种碳酸盐(M:、、)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.的数量级为
B.向的悬浊液中加入少量水,充分振荡后不变
C.a点表示的溶液中,
D.向浓度均为的、、的混合溶液中逐滴加入溶液,最先生成沉淀
【答案】D
【分析】根据图像可知,曲线上的点代表的是达到沉淀溶解平衡时,和的值,随着的增大,的值逐渐减小;a点对应的,,由此分析。
【详解】A.当时,,=,,所以的数量级为,故A正确;
B.向的悬浊液中加少量水后,由于温度不变,不变,所以不变,故B正确;
C.a点对应的,,即,,,故C正确;
D.当时,,即,故,溶度积越小的难溶电解质越容易生成沉淀,向浓度均为的、、的混合溶液中加入溶液时,先生成沉淀,故D错误;
答案选D。
题型08 金属氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线分析
1.c(Bn+)~pH图像
某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。
线、点的分析
信息解读
a、b点表示的溶液均为Fe(OH)3的饱和溶液,由b点数据可计算Fe(OH)3的Ksp;c点为Cu(OH)2的沉淀溶解平衡点,由c点数据可计算Cu(OH)2的Ksp;d点表示的溶液为Cu(OH)2的不饱和溶液、Fe(OH)3的过饱和溶液
2.pc(Bn+)~pH图像
横坐标:将溶液中c平(H+)取负对数,即pH=-lg c平(H+),反映到图像中是c平(H+)越大,则pH越小,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A-)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A-),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属阳离子浓度的负对数与溶液pH的关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡;②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀时的pH。
【典例8】某温度下,(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是
A.
B.加适量固体可使溶液由点变到点
C.两点代表的溶液中与乘积相等
D.、分别在、两点代表的溶液中达到饱和
【答案】B
【详解】A.由b、c两点对应数据可比较出KSP[Fe(OH)3]与KSP[Cu(OH)2]的大小,KSP[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•(OH-)3=c(Fe3+)•(10-12.7)3,KSP[Cu(OH)2]=c(Cu2+)•(OH-)2=c(Cu2+)•(10-9.6)2,因c(Fe3+)=c(Cu2+),故KSP[Fe(OH)3]<KSP[Cu(OH)2],选项A正确;
B.向溶液中加入NH4Cl固体,不会导致溶液中的c(OH-)增大,故不能使溶液由a点变到b点,选项B错误;
C.只要温度不发生改变,溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积(即Kw)就不变,该题中温度条件不变,故c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等,选项C正确;
D.b、c两点分别处在两条的沉淀溶解平衡曲线上,故两点均代表溶液达到饱和,选项D正确;
答案选B。
【变式8-1】某温度下,。向物质的量浓度相同的和的混合溶液中滴加溶液产生、两种沉淀,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示。
图中的,或。下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅰ表示的是Cu2+与OH-浓度关系的曲线
B.该温度下,
C.升高温度时,b点会向c点移动
D.向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐固体,d点向b点移动
【答案】C
【详解】A.若曲线I表示的是Cu2+与OH-浓度关系,则c(OH-) =c(Cu2+) =1.010-7mol/L,c2(OH-) c(Cu2+) = (1.010-7mol/L)21.010-7mol/L=1.010-21= ,故A正确;
B.根据A选项分析,曲线II表示CuS的溶解平衡曲线,当达到平衡时,c(S2-)= c(Cu2+) =1.010-18mol/L1.010-18 mol/L=1.010-36, 所以该温度下,,故B正确;
C.升高温度时,沉淀的溶解平衡向正向移动,c(S2-)、 c(Cu2+) 都会增大,故C错误;
D.该温度下,向d点对应的溶液中加入硫化钠,硫离子的浓度增大,沉淀的溶解平衡向逆向移动(形成沉淀的方向),c(Cu2+)会减小,d点向b点移动,故D正确;
答案选C。
【变式8-2】已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如左下图横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或的物质的量浓度的对数。25℃时,下列说法中错误的是
A.pH= 8.0与pH = 12.0的两种废液中,Zn2+浓度之比为108
B.该温度时,Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1x 10-10
C.若要从某废液中完全沉淀Zn2+,通常可以调控该溶液的pH在8.0 ~ 12.0之间
D.往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为:Zn2+ + 4OH- =
【答案】B
【详解】A.根据图象可得pH=8时,c(Zn2+)=10-5mol·L-1,pH=12时,即c(OH-)=10-2mol·L-1,c(Zn2+)=,Zn2+浓度之比为=108,A项正确;
B.以a点计算:Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c(OH-)2=10-3×(10-7)2=10-17,B项错误;
C.由图象可知,沉淀Zn2+可控制在8~12范围,在此范围内不会生成[Zn(OH)4]2-,C项正确;
D.往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为:Zn2+ + 4OH- =,D项正确;
故选B。
【变式8-3】下,和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以为指示剂,用标准溶液分别滴定含水样、含水样。
已知:①为砖红色沉淀;
②相同条件下AgCl溶解度大于AgBr;
③时,;;代表、或。
下列说法错误的是
A.Cr的基态原子核外共有24种运动状态的电子
B.反应的平衡常数的数量级为
C.滴定时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过
D.滴定达终点时,溶液中
【答案】D
【分析】由于AgCl和AgBr中阴、阳离子个数比均为1∶1,即两者图像平行,所以①代表Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线。由于相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr,即Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),所以②代表AgCl的沉淀溶解平衡曲线,则③代表AgBr的沉淀溶解平衡曲线。根据①上的点(2.0,7.7),可求得Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)×c()=(10-2mol·L-1)2×10-7.7mol·L-1=10-11.7,根据②上的点(2.0,7.7),可求得Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)=10-2mol·L-1×10-7.7mol·L-1=10-9.7,根据③上的点(6.1,6.1),可求得Ksp(AgBr)=c(Ag+)×c(Br-)=10-6.1mol·L-1×10-6.1mol·L-1=10-12.2。
【详解】A.Cr是24元素,原子核外有24个电子,每个电子运动状态都不同,则Cr的基态原子核外共有24种运动状态的电子,A正确;
B.反应Ag2CrO4+H+2Ag++的平衡常数K===10-5.2,数量级为10-6,B正确;
C.在滴定Cl-时,当Cl-恰好滴定完全时,可以得到氯化银的饱和溶液,根据Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)=10-9.7,可知c(Ag+)=mol·L-1=10-4.85mol·L-1,结合Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)×c()=10-11.7,此时溶液中的浓度c()=mol·L-1=10-2.0mol·L-1,故理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0mol·L-1,C正确;
D.根据③上的点(6.1,6.1),可求得Ksp(AgBr)=c(Ag+)×c(Br-)=10-6.1×10-6.1=10-12.2,当Br-到达滴定终点时,c(Ag+)=c(Br-)==10-6.1mol·L-1,即c()==100.5mol·L-1 ,=10-6.6,D错误;
故选D。
题型09 沉淀溶解平衡滴定曲线分析
1.沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积,纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。突跃点表示恰好完全反应,曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
2.沉淀溶解平衡图像突破方法
第一步,识图像。认识图像横坐标、纵坐标表示什么,如表示离子浓度、pM等。
第二步,想原理。涉及的原理主要有溶度积表达式书写、影响沉淀溶解平衡的因素以及溶度积常数的影响因素。如浓度不会改变溶度积,溶度积只与温度有关,多数情况下,温度越高,溶度积越大。
第三步,找联系。将图像与溶度积原理联系起来,分析题目设置的问题,如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。
【典例9】用0.10mol/LNaHSO4滴定50mL0.100mol/LBa(OH)2溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )
A.根据曲线数据可知Ksp(BaSO4)的数量级为10-10
B.室温下,a点的pH=14
C.b点溶质为Na2SO4
D.相同实验条件下,若改为0.140mol/LBa(OH)2,滴定反应终点移到c点
【答案】B
【详解】A. 当BaSO4恰好完全沉淀时消耗的NaHSO4为50mL,由图可知,此时−lgc(Ba2+)约为4.7,故而c(Ba2+)=10−4.7 mol/L=c(SO),故而Ksp(BaSO4)=10−9.4,数量级为10−10,A正确;
B. 室温下,至a点反应的离子方程式为Ba2++OH−+SO+H+=BaSO4↓+H2O,此时溶液显碱性,n(OH−)=50×10−3L×0.100mol/L×(2−1)=5×10−3 mol,忽略混合后体积的变化可得c(OH−)=5×10−2 mol/L,c(H+)=2×10−13 mol/L,故而pH≈12.7,B错误;
C. 至b点反应的化学方程式为2NaHSO4+ Ba(OH)2=BaSO4↓+2H2O+Na2SO4,故而b点的溶质为Na2SO4,C正确;
D. 相同实验条件下,若改为0.140mol/L Ba(OH)2,则BaSO4恰好完全沉淀时消耗的NaHSO4为70mL,故而滴定反应终点移到c点,D正确;
答案选B。
【变式9-1】常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01mol·L−1的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑的水解)。Xn−表示Cl−或。下列叙述正确的是
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10−7
B.N点表示AgCl的不饱和溶液
C.向c(Cl−)=c()的混合溶液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀
D.常温下,Ag2C2O4(s)+2Cl−(aq) 2AgCl(s)+(aq)的平衡常数为109.04
【答案】D
【分析】由图可知,氯离子浓度和草酸根离子浓度相等时,氯化银饱和溶液中银离子浓度小于草酸银饱和溶液,则氯化银的溶解度小于草酸银,氯化银的溶度积Ksp(AgCl)= c(Cl−) c(Ag+)=10—5.75×10—4=10—9.75,草酸银的溶度积Ksp(Ag2C2O4)= c()c2(Ag+)=10—2.46×(10—4)2=10—10.46。
【详解】A.由分析可知,草酸银的溶度积Ksp(Ag2C2O4)= c()c2(Ag+)=10—2.46×(10—4)2=10—10.46,数量级为10−11,故A错误;
B.由图可知,N点溶液中浓度熵Qc>Ksp(AgCl),是氯化银的过饱和溶液,故B错误;
C.由分析可知,氯化银的溶解度小于草酸银,则向氯离子浓度和草酸根离子浓度相等的混合溶液中滴入硝酸银溶液时,先生成氯化银沉淀,故C错误;
D.由方程式可知,反应的平衡常数K==== =109.04,故D正确;
故选D。
【变式9-2】一定温度下,分别向体积均为20mL等浓度的NaCl溶液和溶液中滴加等浓度的溶液,滴加过程中和随加入溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.与溶液滴定反应对应曲线②
B.a、b、c三点溶液中的大小关系为:b>c>a
C.该温度下,的平衡常数
D.相同实验条件下,若把NaCl溶液改为等浓度的NaBr,滴定终点由a点将向d点方向移动
【答案】B
【分析】NaCl溶液和溶液与溶液反应的离子方程式分别为:、,在相同浓度的NaCl和溶液中加入相同浓度的AgNO3溶液,Cl-浓度减小的更快,浓度减小的慢,所以曲线①表示,曲线②表示,由图可知, (曲线①)所示反应在加入20mL溶液后恰好沉淀完全,根据a点计算:,(曲线②)所示反应在加入40mL溶液后恰好沉淀完全,根据b点计算:。
【详解】A.有分析可知,曲线②表示,故A正确;
B.由分析知a点c(Ag+)=10-4.9mol/L,b点c(Ag+)=2×10-4mol/L,c点时AgCl已完全沉淀,即,a、b、c三点溶液中c(Ag+)的大小关系为:c>b>a;故B错误;
C.该温度下,的平衡常数,故C正确;
D.由于,若把NaCl溶液改为等浓度的NaBr,滴定终点由a点将向d点方向移动,故D正确;
故选B。
【变式9-3】室温下,在不同pH的溶液中存在形式不同,溶液中随pH的变化如图1,溶液中含A微粒的物质的量分数随pH的变化如图2。
已知:①MA、均为难溶物;②初始。
下列说法正确的是
A.曲线Ⅲ表示离子
B.
C.初始状态a点发生反应:
D.初始状态的b点,平衡后溶液中存在
【答案】B
【分析】由=可得=,为线性关系,故曲线I表示的溶解平衡曲线,曲线II表示MA的溶解平衡曲线;同时根据,发生水解、可知,酸性越强,pH越小,的物质的量分数越大;碱性越强,pH越大,的物质的量分数越大,结合图形,则曲线III表示的物质的量分数,曲线IV表示的物质的量分数,曲线V表示的物质的量分数,据此分析解答。
【详解】A.根据分析,曲线III表示的物质的量分数,A错误;
B.当pM=5时可认为完全沉淀,此时,根据pH坐标图可知此时的,由分析的,B正确;
C.初始状态a点在曲线I的溶解平衡曲线下方,则,未达到饱和状态,不会产生沉淀,C错误;
D.初始状态的b点在曲线IIMA的溶解平衡曲线下方,则有,未达到饱和状态,不会产生沉淀,根据物料守恒,则有,D错误;
故答案为:B。
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第3节 沉淀溶解平衡
· 题型01 难溶电解质与沉淀溶解平衡
· 题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
· 题型03 溶度积常数及影响因素
· 题型04 溶度积常数的应用
· 题型05 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的溶解与生成
· 题型06 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的转化
· 题型07 难溶盐的沉淀溶解平衡曲线分析
· 题型08 金属氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线分析
· 题型09 沉淀溶解平衡滴定曲线分析
题型01 难溶电解质与沉淀溶解平衡
1.概念
一定温度下,当沉淀和溶解的速率 时,即建立了动态平衡,叫作沉淀溶解平衡。
2.特征
【典例1】难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,下列说法中不正确的
A.溶液中不存在难溶电解质离子
B.沉淀的速率和溶解的速率相等
C.继续加入难溶电解质,溶液中各离子浓度不变
D.一定条件下可以转化为更难溶的物质
【变式1-1】对“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是
①说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
②说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
③说明Cl-与Ag+的反应不能完全进行到底
④说明Cl-与Ag+的反应可以完全进行到底
A.③④ B.②③ C.①③ D.②④
【变式1-2】将一定量的硫酸钡放入水中,有关的叙述正确的是( )
A.硫酸钡不溶于水,硫酸钡固体质量不会改变
B.最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液
C.因为很容易发生,所以不存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)的过程
D.因为BaSO4难溶于水,所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
【变式1-3】下列叙述中正确的是
A.升高温度,沉淀溶解平衡都是向促进沉淀溶解的方向移动
B.绝对不溶解的物质是不存在的
C.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止
D.BaSO4(s)⇌SO(aq)+Ba2+(aq)表示溶解平衡;H2O+HSO⇌SO+H3O+表示水解平衡
题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
1.内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
2.外因:温度、浓度等条件的影响符合勒·夏特列原理。
3.实例分析
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变
移动方向
c平(Mg2+)
c平(OH-)
加少量水
升温
加MgCl2(s)
加盐酸
加NaOH(s)
【典例2】欲使沉淀溶解平衡向右移动,可采用的方法是
A.增大溶液的pH B.加入固体
C.加入固体 D.加入适量无水乙醇
【变式2-1】在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A.加MgSO4固体 B.加盐酸 C.加NaOH固体 D.加水
【变式2-2】沈括《梦溪笔谈》记载“石穴中水,所滴者皆为钟乳”,下列条件不利于碳酸钙析出的是
A.c(Ca2+)减小 B.水分蒸发 C.CO2压强减小 D.温度升高
【变式2-3】下列现象不能用沉淀溶解平衡移动原理解释的是
A.锅炉水垢中含有CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,再用酸除去
B.浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色液体
C.自然界地表层原生铜矿变成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)
D.医院里不用碳酸钡,而用硫酸钡作为“钡餐”
题型03 溶度积常数及影响因素
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为 ,简称溶度积,符号为 。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp= 。
如:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)
Ksp= 。
3.影响因素
溶度积Ksp只与 和 有关。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解程度。
【典例3】已知在的饱和溶液中,,,则的为
A. B. C. D.
【变式3-1】下列说法中,正确的是
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止
B.Ksp越小,难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
C.Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关
D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
【变式3-2】25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq) + 2I- (aq),加入KI溶液,下列说法正确的是
A.沉淀溶解平衡向左移动 B.溶度积常数Ksp增大
C.溶液中Pb2+浓度增大 D.溶液中Pb2+和I- 浓度都减小
【变式3-3】已知:常温下,,,向1L含0.05molFe2(SO4)3和0.1molFeSO4的酸性混合溶液中通入NH3,至该溶液的pH为2,溶液体积变化可忽略不计,所得溶液中c(Fe2+):c(Fe3+)的值为
A.1:1 B. C. D.
题型04 溶度积常数的应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
浓度商(Q):对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
(1)Q>Ksp,溶液过饱和, 析出,直至溶液 ,达到新的平衡。
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于 。
(3)Q<Ksp,溶液未饱和, 析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质 直至溶液 。
【典例4】已知25 ℃ 时,AgCl 的溶度积Ksp=1.8×10-10,则下列说法正确的是
A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大
B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c(Ag+)=c(Cl-)
C.温度一定时,当溶液中c(Ag+)×c(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl的沉淀析出.
D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中,部分AgCl转化为AgI,因为AgCl溶解度大于AgI
【变式4-1】25℃时,已知,。现向等浓度NaCl和NaBr的混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液,先沉淀的是
A.AgCl B.AgBr C.同时沉淀 D.无法判断
【变式4-2】已知某温度下,MnCO3、MnS的溶度积分别为2.0×10-11mol2·L-2、5.0×10-14mol2·L-2。下列推断不正确的是
A.碳酸锰的溶解度大于硫化锰的溶解度
B.碳酸锰转化成硫化锰的离子方程式为
C.碳酸锰转化成硫化锰的平衡常数K=2.5×10-3
D.在含相同浓度的、S2-的溶液中滴加氯化锰溶液,先产生沉淀MnS
【变式4-3】已知25℃时,的溶度积,则下列说法正确的是
A.向饱和溶液中加入盐酸,值变大
B.溶液与溶液混合后的溶液中,一定有
C.温度一定时,当溶液中时,此溶液中必有的沉淀析出
D.,所以
题型05 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的溶解与生成
1.沉淀溶解与生成的条件
(1)若Q Ksp:若体系中有足量固体,则固体 ,直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到 状态。
(2)若Q Ksp:溶液中的离子 ,直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到 状态。
2.沉淀溶解的方法
3.生成沉淀的常用方法
(1)通过调节pH,使弱碱阳离子生成沉淀;
(2)加沉淀剂,使某些离子生成难溶物质而沉淀;
(3)增大沉淀溶解平衡体系中某种离子浓度,使平衡向生成沉淀的方向移动;
(4)通过氧化还原反应改变离子的存在形式,促使其转化为溶解度更小的难溶电解质,如将Fe2+氧化为Fe3+,从而生成更难溶的Fe(OH)3。
【典例5】牙齿表面有一层硬的成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护,它在唾液中存在下列平衡:Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3 (aq)+OH-(aq)。已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH(s)更小,为了保护牙齿,世界各地均采用了不同的措施。以下措施中不能保护牙齿的是
A.饮用纯净水 B.在牙膏中添加适量的Ca2+或
C.在饮用水中加入适量的氟化物添加剂 D.在牙膏中加入氟化物添加剂
【变式5-1】相同操作条件下,洗涤沉淀,造成沉淀损失最少的是
A.稀溶液 B.热的蒸馏水
C.稀硝酸 D.稀硫酸
【变式5-2】化工生产中常用作为沉淀剂除去工业废水中的,反应为。已知,。下列叙述错误的是
A.相同温度下,的溶解度大于的溶解度
B.的化学平衡常数为
C.、也可以用作沉淀剂
D.向处理后的反应体系中加入少量固体,变大
【变式5-3】已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)见下表:
难溶电解质
AgCl(mol2·L-2)
AgBr(mol2·L-2)
AgI(mol2·L-2)
Ag2SO4(mol3·L-3)
Ag2CrO4(mol3·L-3)
Ksp
1.8×10-10
5.0×10-13
8.3×10-17
1.4×10-5
1.12×10-12
下列叙述不正确的是
A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小
B.将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,有Ag2CrO4沉淀产生
C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到浅黄色AgBr悬浊液
D.向100 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液,有白色沉淀生成
题型06 沉淀溶解平衡的应用——沉淀的转化
1.沉淀转化的实质和条件
(1)实质:沉淀转化的实质是 ,即将 的沉淀转化成 的沉淀。
(2)条件:两种沉淀的 不同。通常,溶解能力小的沉淀转化为溶解能力 的沉淀容易实现;两者溶解能力差别越大,沉淀转化越 。
2.沉淀转化的应用
(1)工业废水处理
工业废水处理过程中,重金属离子可利用沉淀转化原理除去,用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2+的离子方程式: 。
(2)水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,反应方程式:
,说明Mg(OH)2比MgCO3更难溶。
【典例6】往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述正确的是
A.温度升高,Na2CO3溶液的KW和c平(OH-)均会减小
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C.CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶,是因为硫酸酸性强于盐酸
D.沉淀转化的离子方程式为(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+(aq)
【变式6-1】实验:①0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;② 向滤液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出现浑浊;③ 向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+ Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl 转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
【变式6-2】25℃时,Ksp[BaSO4]=,Ksp[BaCO3]=。该温度下,下列说法不正确的是
A.向BaCO3悬浊液中加入少量的新制氯水,c(Ba2+)增大
B.向BaSO4悬浊液中加入Na2CO3浓溶液,BaSO4不可能转化为BaCO3
C.BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,
D.向同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出
【变式6-3】化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。下列说法错误的是
A.MnS的Ksp比CuS的Ksp小
B.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大
D.该反应的平衡常数K=
题型07 难溶盐的沉淀溶解平衡曲线分析
1.c(Bn+)~c(An-)图像[以BaSO4的沉淀溶解平衡为例分析]
(1)a、c均为曲线上的点,Q=Ksp,a点,c(Ba2+) c(S),c点,c(Ba2+) c(S)。
(2)b点在曲线的上方,Q Ksp,溶液处于 状态,有沉淀析出,直至Q=Ksp。
(3)d点在曲线的下方,Q Ksp,为 溶液,还能继续溶解BaSO4。
(4)m点c(Ba2+) c(S),大于c点二者的浓度,因而m点与c点溶液的温度不同。
2.pc(Rn+)~pc(Xn-)图像
一定温度下,纵、横坐标均为沉淀溶解平衡离子浓度的负对数,如图。
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p(C)=-lg c(C)。
①横坐标数值越大,c(C)越小;②纵坐标数值越大,c(M)越小;③直线上方的点为不饱和溶液;④直线上的点为饱和溶液;⑤直线下方的点表示有沉淀生成;⑥直线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小。
【典例7】25℃时,的在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.的为
B.的平衡常数
C.向的饱和溶液中加入,可实现由Y点到X点
D.向浓度均为的和的混合溶液中滴入溶液,先沉淀
【变式7-1】常温下,Ksp(CaSO4)=9×10-6 mol2·L-2,常温下CaSO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图。下列说法不正确的是
A.CaSO4溶解在水中,c平(Ca2+)=c平(SO)=3×10-3 mol·L-1
B.在d点溶液中加入一定量的CaCl2可能会有沉淀析出
C.a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
D.b点将有沉淀生成,平衡后溶液中c平(SO)等于3×10-3 mol·L-1
【变式7-2】绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
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
【变式7-3】一定温度下,三种碳酸盐(M:、、)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.的数量级为
B.向的悬浊液中加入少量水,充分振荡后不变
C.a点表示的溶液中,
D.向浓度均为的、、的混合溶液中逐滴加入溶液,最先生成沉淀
题型08 金属氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线分析
1.c(Bn+)~pH图像
某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。
线、点的分析
信息解读
a、b点表示的溶液均为Fe(OH)3的 ,由b点数据可计算Fe(OH)3的Ksp;c点为Cu(OH)2的沉淀溶解平衡点,由c点数据可计算Cu(OH)2的Ksp;d点表示的溶液为Cu(OH)2的 、Fe(OH)3的
2.pc(Bn+)~pH图像
横坐标:将溶液中c平(H+)取负对数,即pH=-lg c平(H+),反映到图像中是c平(H+)越大,则pH越小,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A-)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A-),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属阳离子浓度的负对数与溶液pH的关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡;②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀时的pH。
【典例8】某温度下,(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是
A.
B.加适量固体可使溶液由点变到点
C.两点代表的溶液中与乘积相等
D.、分别在、两点代表的溶液中达到饱和
【变式8-1】某温度下,。向物质的量浓度相同的和的混合溶液中滴加溶液产生、两种沉淀,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示。
图中的,或。下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅰ表示的是Cu2+与OH-浓度关系的曲线
B.该温度下,
C.升高温度时,b点会向c点移动
D.向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐固体,d点向b点移动
【变式8-2】已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如左下图横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或的物质的量浓度的对数。25℃时,下列说法中错误的是
A.pH= 8.0与pH = 12.0的两种废液中,Zn2+浓度之比为108
B.该温度时,Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1x 10-10
C.若要从某废液中完全沉淀Zn2+,通常可以调控该溶液的pH在8.0 ~ 12.0之间
D.往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为:Zn2+ + 4OH- =
【变式8-3】下,和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以为指示剂,用标准溶液分别滴定含水样、含水样。
已知:①为砖红色沉淀;
②相同条件下AgCl溶解度大于AgBr;
③时,;;代表、或。
下列说法错误的是
A.Cr的基态原子核外共有24种运动状态的电子
B.反应的平衡常数的数量级为
C.滴定时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过
D.滴定达终点时,溶液中
题型09 沉淀溶解平衡滴定曲线分析
1.沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积,纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。突跃点表示恰好完全反应,曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
2.沉淀溶解平衡图像突破方法
第一步,识图像。认识图像横坐标、纵坐标表示什么,如表示离子浓度、pM等。
第二步,想原理。涉及的原理主要有溶度积表达式书写、影响沉淀溶解平衡的因素以及溶度积常数的影响因素。如浓度不会改变溶度积,溶度积只与温度有关,多数情况下,温度越高,溶度积越大。
第三步,找联系。将图像与溶度积原理联系起来,分析题目设置的问题,如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。
【典例9】用0.10mol/LNaHSO4滴定50mL0.100mol/LBa(OH)2溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )
A.根据曲线数据可知Ksp(BaSO4)的数量级为10-10
B.室温下,a点的pH=14
C.b点溶质为Na2SO4
D.相同实验条件下,若改为0.140mol/LBa(OH)2,滴定反应终点移到c点
【变式9-1】常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01mol·L−1的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑的水解)。Xn−表示Cl−或。下列叙述正确的是
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10−7
B.N点表示AgCl的不饱和溶液
C.向c(Cl−)=c()的混合溶液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀
D.常温下,Ag2C2O4(s)+2Cl−(aq) 2AgCl(s)+(aq)的平衡常数为109.04
【变式9-2】一定温度下,分别向体积均为20mL等浓度的NaCl溶液和溶液中滴加等浓度的溶液,滴加过程中和随加入溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.与溶液滴定反应对应曲线②
B.a、b、c三点溶液中的大小关系为:b>c>a
C.该温度下,的平衡常数
D.相同实验条件下,若把NaCl溶液改为等浓度的NaBr,滴定终点由a点将向d点方向移动
【变式9-3】室温下,在不同pH的溶液中存在形式不同,溶液中随pH的变化如图1,溶液中含A微粒的物质的量分数随pH的变化如图2。
已知:①MA、均为难溶物;②初始。
下列说法正确的是
A.曲线Ⅲ表示离子
B.
C.初始状态a点发生反应:
D.初始状态的b点,平衡后溶液中存在
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