内容正文:
第四节 沉淀溶解平衡
题型01 难溶电解质的沉淀溶解平衡
题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
题型03 溶度积常数
题型04 溶度积规则及其应用
题型05 沉淀溶解平衡的应用
题型06 溶度积常数的相关计算
题型07 沉淀溶解平衡图像
题型01 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念
在一定温度下,当难溶电解质的 速率和 速率相等时,体系中形成该难溶电解质的饱和溶液,即达到沉淀溶解平衡状态。
2.表示方法
难溶电解质MmAn的沉淀溶解平衡的一般表达式为
难溶电解质用“ ”标明状态,溶液中的离子用“ ”标明状态,并用“ ”连接。
如BaSO4的沉淀溶解平衡表达式为:
【典例1】溶解平衡状态
(1)定义:在一定温度下的水溶液里,沉淀 和离子生成 相等,固体的量和溶液中各离子浓度不再改变时的状态。
(2)表示方法:如PbI2的沉淀溶解平衡可表示为PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)。
特点:沉淀溶解平衡符合化学平衡的特点。
“动”——动态平衡。
“等”——离子生成沉淀速率和沉淀溶解速率相等。
“定”——沉淀的量及溶液中离子浓度 。
“变”——条件改变,平衡 。
【变式1-1】常温下,当悬浊液达到溶解平衡时,则
A.沉淀的速率和溶解的速率相等
B.体系中和浓度相等
C.再加入固体,可以增大
D.升高温度可以促进溶解,增大
【变式1-2】时,,的,。工业中混合废气和含的废水发生反应:,用于除去。
(1)书写PbS的沉淀溶解平衡表达式: 。
(2)计算该废气与废水反应的化学平衡常数 (计算数值),并列出的主要计算过程。
【变式1-3】(1)将0.1mol/LAgNO3溶液和0.1mol/LNaCl溶液等体积混合,得到悬浊液a;将悬浊液a过滤,得到滤液b和白色沉淀c。
(2)向滤液b中滴加0.1mol/LKI溶液,滤液出现浑浊。
(3)向沉淀c中滴加0.1mol/LKI溶液,沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是
A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-(aq)
B.滤液b中不含Ag+
C.实验(3)表明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI的Ksp比AgCl的小
题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
1.沉淀溶解平衡的内因: 难溶电解质本身的性质
2.沉淀溶解平衡的外因:
影响因素
沉淀溶解平衡移动方向
温度
大多数难溶电解质的溶解是吸热的,升高温度,平衡向 的方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动(如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡)
浓度
加水稀释,平衡向 的方向移动
同离子效应
向平衡体系中加入与难溶电解质组成中相同的离子,平衡向 的方向移动
其他
向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的沉淀或弱电解质时,平衡向沉淀溶解的方向移动
以AgCl(s)⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)为例,若改变条件,对其有何影响(溶液始终饱和)
改变条件
平衡移动方向
平衡时c(Ag+)
平衡时c(Cl-)
升 温
加 水
加AgCl(s)
加NaCl(s)
加NaI(s)
加AgNO3(s)
【典例2】向含有固体的饱和溶液中加入少量的硫酸,下列说法正确的是
A.减小 B.减小
C.固体的质量减小 D.的溶度积减小
【变式2-1】一定温度下,Fe(OH)3固体在水溶液中存在平衡:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)要使Fe(OH)3固体减少而c(Fe3+)不变,可采取的措施是
A.加少量水 B.通入HCl C.加入少量FeCl3 D.升高温度
【变式2-2】已知常温下Ksp(CaCO3)=5.0×10-9,Ksp(PbCO3)=1.0×10-13。CaCO3的悬浊液中存在溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO(aq) ΔH<0 ,改变下列条件c(Ca2+)变化正确的是
A.加入少量Pb(NO3)2固体,c(Ca2+) 不变 B.加入少量蒸馏水,c(Ca2+) 减小
C.加入少量盐酸,c(Ca2+) 增大 D.适当升高温度,c(Ca2+) 增大
【变式2-3】难溶于水,但可溶于氨水生成。常温下,向悬浊液I中加入少量氨水,部分悬浊物溶解后获得悬浊液II,下列分析正确的是
A.向悬浊液I中加少量水稀释,平衡后溶液中减小
B.悬浊液II中存在平衡:
C.向悬浊液II中加入固体,增大
D.向悬浊液II中加入稀硝酸,无明显现象
题型03 溶度积常数
1.溶度积常数表达式
MmAn(s)⇌ mMn+(aq) + nAm−(aq) Ksp=
Ksp=
Ksp=
2.溶度积常数与难溶电解质的性质与温度有关;
3.溶度积反映了难溶电解质在水中的溶解能力
对同类型的难溶电解质,在相同温度下,Ksp 越大 ,溶解度 。
AgCl、AgBr、AgI溶解度逐渐减小,Ksp从大到小的顺序为
【典例3】下列说法正确的是
A.往氢氧化镁饱和溶液中加少量固体,会使固体增加
B.,则的溶解度小于的溶解度
C.溶度积常数与温度有关,温度越高,溶度积越大
D.升高温度,某沉淀溶解平衡正向移动,说明它的溶解度是减小的,也变小
【变式3-1】某温度下,CuS和的沉淀溶解曲线如图所示,其中,,为或。下列说法正确的是
A.曲线I是的溶解曲线 B.
C.N点的坐标为 D.改变时,保持不变
【变式3-2】已知,,某溶液中含有浓度均为0.01 mol/L,向该溶液中逐滴加入0.01 mol/L的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A. B.
C. D.
【变式3-3】,饱和溶液中,,,。下列描述不正确的是
A.
B.向溶液中滴入几滴酚酞试剂(变色范围:8.2-10.0),溶液呈粉红色
C.溶液中:
D.向悬浊液中加入足量增大
题型04 溶度积规则及其应用
根据某温度下难溶电解质的溶度积Ksp与该溶液中离子积(符号为Q)的相对大小,可判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:
Q > Ksp: ;
Q = Ksp: ;
Q < Ksp: ;
提醒:离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Q的表达式中离子浓度可以是任意时刻的,Ksp的表达式中离子浓度是指平衡时离子的浓度。
【典例4】100 mL 0.001 mol·L-1 KCl 溶液中加入1 mL 0.001 mol·L-1 AgNO3溶液(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10) ,下列判断正确的是
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定
D.有沉淀但不是AgCl
【变式4-1】已知25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在c(Mg2+)=c(Cu2+)的酸性溶液中,逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,下列判断正确的是
A.Mg2+先沉淀 B.Cu2+先沉淀
C.同时沉淀 D.Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
【变式4-2】向浓度为的的混合溶液中通入至饱和,已知的分别为的,则
A.析出沉淀的顺序为:
B.反应达平衡时,溶液中
C.反应达平衡时,溶液中
D.反应达平衡时,溶液中
【变式4-3】常温下和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.常温下
B.向的溶液中滴加溶液,首先析出沉淀
C.a点对应的分散系经搅拌、静置后形成稳定体系,能产生丁达尔效应
D.向1L0.3mol·L-1NaOH溶液中加入0.1mol,可全部转化为
题型05 沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1、沉淀的生成条件:Q > Ksp
2、沉淀的生成方法
(1)调节pH法:通过调节溶液的酸碱性,可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。如加入氨水调节pH,可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,发生的反应为 。
(2)加沉淀剂法:加入适当沉淀剂,使某些金属阳离子转化为沉淀。
如:以Na2S作沉淀剂,使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+,生成即难溶的CuS、HgS沉淀而除去,发生的反应为 , 。
通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 mol/L时,该离子沉淀完全。
二、沉淀的溶解
根据平衡移动原理,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
如:医学上常用BaSO4作钡餐透视,而不能用BaCO3,原因是BaCO3能溶于胃酸,
反应原理为 , ,胃酸消耗CO32-,使CO32-浓度 ,从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向 移动,Ba2+的浓度 ,会引起人体重金属中毒。
三、沉淀的转化
沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化
以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例说明沉淀转化的原因:
AgCl、AgI在水中存在沉淀溶解平衡:
AgCl(s) ⇌ Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
AgI(s) ⇌ Ag+(aq)+I-(aq) Ksp=8.5×10-17
Ksp(AgCl) > Ksp(AgI),AgI在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小,加入KI溶液时,溶液中的Ag+和I-的离子积大于Ksp(AgI),因此Ag+与I-结合生成AgI沉淀,导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,直至建立新的沉淀溶解平衡:
沉淀转化的方程式为:
沉淀转化的应用:
1、去除锅炉水垢中的CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,使CaSO4(Ksp=4.9×10-5)转化为疏松、易溶于酸的CaCO3(Ksp=3.4×10-9),然后用酸除去。
2、自然界,各原生铜硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层ZnS(闪锌矿)(Ksp=1.6×10-24)和PbS(方铅矿)(Ksp=8.0×10-28),便慢慢使它们转化为CuS (铜蓝) (Ksp=6.3×10-36)。
【典例5】化学与生产、生活息息相关。下列说法正确的是
A.含氟牙膏可以预防龋齿,利用了沉淀转化的原理,降低龋齿的发生率
B.常用硫酸铜做泳池消毒剂,是因为铜盐水解生成的胶状物质可吸附细菌
C.碳酸钠俗称“纯碱”,是泡沫灭火器的原料之一
D.工业上电解熔融的来制备金属铝
【变式5-1】的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.沉淀溶解是吸热的过程
B.在b点对应的溶解度大于c点
C.
D.图中四个点的
【变式5-2】下列生产生活中涉及反应的离子方程式书写正确的是
A.用三氯化铁溶液蚀刻制铜电路板:
B.工业废水中的用FeS去除:
C.海水提溴中将溴吹入吸收塔:
D.含氟牙膏防治龋齿:
【变式5-3】下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
目的
实验方案设计
现象和结论
A
验证溶液中存在水解平衡
往2 mL含有酚酞的溶液中,加入少量晶体
溶液红色变浅,则溶液中存在水解平衡
B
探究淀粉是否水解
向淀粉溶液中滴入少量的稀硫酸,加热煮沸冷却后,再加入新制的氢氧化铜悬浊液,加热
观察到无明显现象,说明淀粉没有水解
C
比较与的大小
向足量溶液中先加入少量NaCl溶液,再加入NaBr溶液
先生成白色沉淀,再生成淡黄色沉淀,则
D
检验乙醇中是否含有水
向乙醇中加入一小粒金属钠
产生无色气体,说明乙醇中含有水
A.A B.B C.C D.D
题型06 溶度积常数的相关计算
1.溶液中离子浓度的计算
如Ksp=a的AgCl饱和溶液中:c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L。
2.沉淀完全的条件的计算与判断:
以Fe(OH)3为例,可计算Fe3+完全沉淀时所需控制的溶液pH:
Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,当c(Fe3+)=1×10-5mol/L时沉淀完全,此时c3(OH-)= =2.8×10-34,c(OH-)=≈6.54×10-12mol/L,c(H+)≈1.53×10-3mol/L,则pH≈2.8,故Fe3+在pH≈2.8时沉淀完全。
3.沉淀转化反应平衡常数的计算
如对于反应AgCl(s) + I-(aq) ⇌ AgI(s) + Cl-(aq),
Ksp(AgCl) = Ksp(AgI)=
则该反应的平衡常数K= = =
4.生成沉淀的先后顺序的判断
可根据Ksp分别求出要使这些离子沉淀所需试剂离子的浓度,所需试剂离子的浓度越小,则对应的离子先沉淀。
【典例6】已知:
下列有关说法不正确的是
A.过量在溶液中
B.过量在水中所得的饱和溶液中滴加溶液,有生成
C.过量在水中溶解的质量大于在相同体积溶液中溶解的质量
D.在的盐酸中不能完全溶解
【变式6-1】室温时,取15mL含等物质的量浓度的和混合溶液,用的标准溶液对其进行滴定,通过电位滴定法获得与的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。当溶液中离子浓度小于时,认为该离子沉淀完全。,,)。
下列说法错误的是
A.a点有黄色沉淀AgI生成
B.b点
C.原溶液中的浓度为
D.当沉淀完全时,还未开始沉淀
【变式6-2】25℃时,将HCl缓慢通入BaC2O4悬浊液中,测得溶液中pL[L为、或]随的变化关系如图所示。已知pL=-lgL,下列说法错误的是
A.曲线Ⅲ表示与变化曲线
B.a点溶液中:
C.该温度下,草酸钡溶度积的数量级为10-7
D.b点溶液中:
【变式6-3】某废水中含有和,可通过保持时调节pH使和形成硫化物而分离,体系pH与关系如图所示,表示的浓度,单位为。下列说法正确的是
A.调节pH的过程中,始终有
B.
C.反应的平衡常数
D.除杂后的上层清液中一定存在:
题型07 沉淀溶解平衡图像
1.难溶盐的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粒子浓度的负对数,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】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7-1】一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
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-)=c(Cr),Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)
C.Ag2CrO4+2Cl-2AgCl+Cr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
【变式7-2】常温下,两种难溶性碱、的饱和溶液中、与的关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.向浓度均为的、的溶液中滴加溶液,先沉淀
C.向沉淀中滴加溶液,可发生的转化
D.将饱和与饱和溶液等体积混合,析出沉淀后,溶液中
【变式7-3】常温下,三种难溶盐、和的饱和溶液中与[、,其中为、或]的关系如图所示。
已知:①常温下,,;
②。
下列说法正确的是
A.为与的关系曲线
B.
C.反应的
D.点坐标为
题型08 沉淀溶解平衡滴定
1.沉淀溶解平衡滴定曲线
(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8】室温下草酸()可用于测定溶液中钙的含量。已知:室温下,,。测定原理是①将溶液和NaOH溶液按一定比例混合;②沉钙:;③酸溶:;④用稀硫酸酸化的溶液滴定③中。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.②中反应静置后的上层清液中:
C.若①中所得溶液的pH为2.77时,溶液中
D.由反应③可推测
【变式8-1】用沉淀滴定法测定淡盐水中的浓度
①用移液管移取待测液于锥形瓶中,并滴加滴指示剂(溶液为指示剂);
②用标准溶液滴定,三次滴定结果如下:
V(待测液)/
20.00
20.00
20.00
/
19.98
20.00
20.02
(1)滴定时,标准溶液应该装在 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
(2)到达滴定终点的标志是 。(已知为砖红色沉淀)
(3)下列操作会导致测量的浓度偏高的是 。(填“①”或“②”)
①盛放标准溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗
②锥形瓶水洗后未干燥
(4)根据上述数据浓度为 。
【变式8-2】滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等.沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,已知一些银盐的颜色和 如下,测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银溶液进行滴定.
化学式
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
Ag2CrO4
颜色
白色
浅黄色
黄色
黑色
红色
Ksp
1.8×10-10
5.0×10-13
8.3×1017
2.0×10-48
1.8×10-10
滴定时,你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的
A.KI B. C.KBr D.
【变式8-3】25℃,以溶液分别滴定20.00mL浓度均为的NaCl、KBr、KI溶液,所得滴定曲线如图所示[,X代表Cl、Br或I]。已知溶解度比较:。下列说法正确的是
A.代表AgCl的是曲线Ⅲ
B.
C.同类型的沉淀滴定,越大,pX的突变范围越大
D.若滴定KBr、KI混合溶液,时,先析出AgBr沉淀
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第四节 沉淀溶解平衡
题型01 难溶电解质的沉淀溶解平衡
题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
题型03 溶度积常数
题型04 溶度积规则及其应用
题型05 沉淀溶解平衡的应用
题型06 溶度积常数的相关计算
题型07 沉淀溶解平衡图像
题型01 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念
在一定温度下,当难溶电解质的 溶解 速率和 沉淀 速率相等时,体系中形成该难溶电解质的饱和溶液,即达到沉淀溶解平衡状态。
2.表示方法
难溶电解质MmAn的沉淀溶解平衡的一般表达式为
难溶电解质用“ s ”标明状态,溶液中的离子用“ aq ”标明状态,并用“ ⇌ ”连接。
如BaSO4的沉淀溶解平衡表达式为:BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq)+SO42-(aq)_
【典例1】溶解平衡状态
(1)定义:在一定温度下的水溶液里,沉淀 和离子生成 相等,固体的量和溶液中各离子浓度不再改变时的状态。
(2)表示方法:如PbI2的沉淀溶解平衡可表示为PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)。
特点:沉淀溶解平衡符合化学平衡的特点。
“动”——动态平衡。
“等”——离子生成沉淀速率和沉淀溶解速率相等。
“定”——沉淀的量及溶液中离子浓度 。
“变”——条件改变,平衡 。
【答案】(1) 溶解速率 沉淀速率
(2) 保持不变 发生移动
【详解】(1)根据图像,溶解平衡状态的定义:在一定温度下的水溶液里,沉淀溶解速率和离子生成沉淀速率相等,固体的量和溶液中各离子浓度不再改变时的状态;故答案为溶解速率;沉淀速率;
(2)“定”:沉淀的量及溶液中离子浓度保持不变,说明达到溶解平衡;“变”:条件改变,平衡发生移动;故答案为:保持不变;发生移动。
【变式1-1】常温下,当悬浊液达到溶解平衡时,则
A.沉淀的速率和溶解的速率相等
B.体系中和浓度相等
C.再加入固体,可以增大
D.升高温度可以促进溶解,增大
【答案】A
【详解】A.溶解平衡是动态平衡,此时沉淀(固体生成)速率与溶解(固体溶解)速率相等,故A正确;
B.Ca(OH)2溶解时生成1个Ca2+和2个OH-,故c(OH-)=2c(Ca2+),浓度不相等,故B错误;
C.已达平衡的悬浊液中,固体浓度视为常数,加入固体不会改变溶液中离子浓度,故C错误;
D.Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低(反常溶解性),升温会减少溶解,c(Ca2+)反而降低,故D错误;
答案选A。
【变式1-2】时,,的,。工业中混合废气和含的废水发生反应:,用于除去。
(1)书写PbS的沉淀溶解平衡表达式: 。
(2)计算该废气与废水反应的化学平衡常数 (计算数值),并列出的主要计算过程。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)PbS的沉淀溶解平衡表达式;
(2)反应:的平衡常数为===。
【变式1-3】(1)将0.1mol/LAgNO3溶液和0.1mol/LNaCl溶液等体积混合,得到悬浊液a;将悬浊液a过滤,得到滤液b和白色沉淀c。
(2)向滤液b中滴加0.1mol/LKI溶液,滤液出现浑浊。
(3)向沉淀c中滴加0.1mol/LKI溶液,沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是
A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-(aq)
B.滤液b中不含Ag+
C.实验(3)表明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI的Ksp比AgCl的小
【答案】B
【详解】A.悬浊液a中存在AgCl的沉淀溶解平衡,因为AgNO3和NaCl反应生成AgCl沉淀后,溶液中仍有溶解的Ag+和Cl-,符合沉淀溶解平衡原理,A正确;
B.滤液b中滴加KI溶液出现浑浊,说明滤液中含有Ag+,与KI反应生成AgI沉淀,因此滤液b中实际含有Ag+,B错误;
C.沉淀c(AgCl)滴加KI后变为黄色,说明AgCl与KI反应生成AgI,表明AgCl转化为AgI,C正确;
D.AgCl转化为AgI的实验现象可证明AgI的溶度积(Ksp)更小,因为沉淀转化方向是向溶度积更小的物质进行,D正确;
故答案为B。
题型02 沉淀溶解平衡的影响因素
1.沉淀溶解平衡的内因: 难溶电解质本身的性质
2.沉淀溶解平衡的外因:
影响因素
沉淀溶解平衡移动方向
温度
大多数难溶电解质的溶解是吸热的,升高温度,平衡向 沉淀溶解 的方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动(如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡)
浓度
加水稀释,平衡向 沉淀溶解 的方向移动
同离子效应
向平衡体系中加入与难溶电解质组成中相同的离子,平衡向 生成沉淀 的方向移动
其他
向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的沉淀或弱电解质时,平衡向沉淀溶解的方向移动
以AgCl(s)⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)为例,若改变条件,对其有何影响(溶液始终饱和)
改变条件
平衡移动方向
平衡时c(Ag+)
平衡时c(Cl-)
升 温
正向
增大
增大
加 水
正向
不变
不变
加AgCl(s)
不移动
不变
不变
加NaCl(s)
逆向
减小
增大
加NaI(s)
正向
减小
增大
加AgNO3(s)
逆向
增大
减小
【典例2】向含有固体的饱和溶液中加入少量的硫酸,下列说法正确的是
A.减小 B.减小
C.固体的质量减小 D.的溶度积减小
【答案】A
【详解】硫酸钡铇和溶液中存在如下平衡:BaSO4(s)Ba2+(aq)+ SO(aq),向溶液中加入0.1mol/L硫酸溶液,溶液中硫酸根离子浓度增大,溶解平衡左移,溶液中的钡离子浓度减小、硫酸钡固体质量增大,但硫酸钡的溶度积不变,故选A。
【变式2-1】一定温度下,Fe(OH)3固体在水溶液中存在平衡:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)要使Fe(OH)3固体减少而c(Fe3+)不变,可采取的措施是
A.加少量水 B.通入HCl C.加入少量FeCl3 D.升高温度
【答案】A
【分析】要使Fe(OH)3固体减少,应使平衡向正向移动,但c(Fe3+)不变,说明仍为饱和溶液,可加入水,以此解答该题。
【详解】A.加入适量水,使溶解平衡正向移动,悬浊液中Fe(OH)3固体的质量减少,由于加水后仍是Fe(OH)3的饱和溶液,所以溶液中c(Fe3+)不变,A符合题意;
B.通入HCl,反应消耗了Fe(OH)3固体溶解电离产生的OH-,使沉淀溶解平衡正向移动,悬浊液中Fe(OH)3固体的质量减少,c(Fe3+)增加,B不符合题意;
C.加入少量FeCl3,增大了溶液中c(Fe3+),使沉淀溶解平衡逆向移动,最终达到平衡时,导致悬浊液中Fe(OH)3固体的质量增加,C不符合题意;
D.升高温度,Fe(OH)3固体的溶解度增大,悬浊液中Fe(OH)3固体的质量减少,c(Fe3+)增加,D不符合题意;
故合理选项是A。
【变式2-2】已知常温下Ksp(CaCO3)=5.0×10-9,Ksp(PbCO3)=1.0×10-13。CaCO3的悬浊液中存在溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO(aq) ΔH<0 ,改变下列条件c(Ca2+)变化正确的是
A.加入少量Pb(NO3)2固体,c(Ca2+) 不变 B.加入少量蒸馏水,c(Ca2+) 减小
C.加入少量盐酸,c(Ca2+) 增大 D.适当升高温度,c(Ca2+) 增大
【答案】C
【详解】A.由Ksp可知,碳酸铅更难溶,加入少量Pb(NO3)2固体,使得碳酸钙沉淀向碳酸铅转化,CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO(aq)正向移动,导致c(Ca2+) 发生改变,A错误;
B.Ksp(CaCO3)为定值,CaCO3的悬浊液加入少量蒸馏水,CaCO3溶解平衡向右移动c(Ca2+) 不变,B错误;
C.加入少量盐酸,碳酸根离子和氢离子反应消耗碳酸根离子,导致平衡正向移动,c(Ca2+) 增大,C正确;
D.焓变小于零,则CaCO3溶解时会放出热量,当温度升高时,CaCO3溶解平衡向吸热的方向移动,即平衡向左移动,c(Ca2+) 会减小,D错误;
故选C。
【变式2-3】难溶于水,但可溶于氨水生成。常温下,向悬浊液I中加入少量氨水,部分悬浊物溶解后获得悬浊液II,下列分析正确的是
A.向悬浊液I中加少量水稀释,平衡后溶液中减小
B.悬浊液II中存在平衡:
C.向悬浊液II中加入固体,增大
D.向悬浊液II中加入稀硝酸,无明显现象
【答案】B
【详解】A.悬浊液I加少量水稀释,仍有固体剩余,则溶液还是AgCl的饱和溶液,只要温度不变,溶液中的c(Ag+)不变,A错误;
B.悬浊液II中AgCl与氨水反应生成[Ag(NH3)2]+,反应式包含NH3·H2O作为反应物,生成物中还有H2O,所给离子方程式符合实际反应过程,B正确;
C.向悬浊液II中加入NaCl会增大Cl-浓度,使配位平衡逆向移动,则c([Ag(NH3)2]+)减小,C错误;
D.稀硝酸会与NH3反应生成,破坏配位平衡,Ag+与Cl-重新生成AgCl沉淀,现象明显,D错误;
故选B。
题型03 溶度积常数
1.溶度积常数表达式
MmAn(s)⇌ mMn+(aq) + nAm−(aq) Ksp= cm(Mn+)·cn(Am−)
Ksp= c(Ag+)·c(Cl−)
Ksp= c2(Ag+)·c(S2−)
2.溶度积常数与难溶电解质的性质与温度有关;
3.溶度积反映了难溶电解质在水中的溶解能力
对同类型的难溶电解质,在相同温度下,Ksp 越大 ,溶解度 越大 。
AgCl、AgBr、AgI溶解度逐渐减小,Ksp从大到小的顺序为 Ksp(AgCl) > Ksp(AgBr) > Ksp(AgI)
【典例3】下列说法正确的是
A.往氢氧化镁饱和溶液中加少量固体,会使固体增加
B.,则的溶解度小于的溶解度
C.溶度积常数与温度有关,温度越高,溶度积越大
D.升高温度,某沉淀溶解平衡正向移动,说明它的溶解度是减小的,也变小
【答案】A
【详解】A.Mg(OH)2固体存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq),加少量MgSO4固体时,溶液中c(Mg2+)增大,平衡逆向移动,会使Mg(OH)2固体增加,故A正确;
B.Ag2CrO4和AgCl是两种物质类型不同的物质,不能根据Ksp大小判断其溶解度大小,故B错误;
C.溶度积常数Ksp与温度有关,温度越高,溶度积不一定越大,可能反而越小,如氢氧化钙固体,故C错误;
D.升高温度时某沉淀溶解平衡正向移动,说明它的溶解度是增大的,Ksp也增大,故D错误;
故选:A。
【变式3-1】某温度下,CuS和的沉淀溶解曲线如图所示,其中,,为或。下列说法正确的是
A.曲线I是的溶解曲线 B.
C.N点的坐标为 D.改变时,保持不变
【答案】C
【详解】A.CuS的阴阳离子个数比为1:1,Ag2S的阴阳离子个数比为1:2,曲线Ⅰ在横轴与纵轴上的截距相同,因此曲线Ⅰ是CuS的溶解曲线,则曲线Ⅱ是Ag2S的溶解曲线,A错误;
B.由曲线Ⅱ与纵轴交点的坐标可知,Ksp(Ag2S)=c2(Ag+)⋅c(S2-)=(1×10-24.5)2×1=1×10-49,则当c(Ag+)=1mol/L时,c(S2-)=1×10-49mol/L,因此a=49,B错误;
C.由曲线I与纵轴交点的坐标可知,Ksp(CuS)=c(Cu2+)⋅c(S2-)=1×10-36×1=1×10-36,设点N坐标为(x,y),则有x+y=36,x+2y=49,解得x=23,y=13,因此N点的坐标为(23,13),C正确;
D.由图可知,c(S2-)改变,pS改变,曲线I和曲线II对应pM不同,故会改变,D错误;
故本题选C。
【变式3-2】已知,,某溶液中含有浓度均为0.01 mol/L,向该溶液中逐滴加入0.01 mol/L的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】浓度均为0.01 mol/L的形成沉淀时,所需分别为、、,所需越小,越先产生沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为,故选C。
【变式3-3】,饱和溶液中,,,。下列描述不正确的是
A.
B.向溶液中滴入几滴酚酞试剂(变色范围:8.2-10.0),溶液呈粉红色
C.溶液中:
D.向悬浊液中加入足量增大
【答案】B
【详解】A.饱和溶液中存在沉淀溶解平衡,则=,,A正确;
B.溶液中分步水解显碱性,主要由第一步水解决定溶液,,,,故,滴加酚酞溶液显无色,B错误;
C.,,故,C正确;
D.<,悬浊液中小于饱和溶液中的,加入会溶解,增大,D正确;
故选B。
题型04 溶度积规则及其应用
根据某温度下难溶电解质的溶度积Ksp与该溶液中离子积(符号为Q)的相对大小,可判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:
Q > Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
Q = Ksp:溶液饱和,沉淀溶解平衡;
Q < Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出;
提醒:离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Q的表达式中离子浓度可以是任意时刻的,Ksp的表达式中离子浓度是指平衡时离子的浓度。
【典例4】100 mL 0.001 mol·L-1 KCl 溶液中加入1 mL 0.001 mol·L-1 AgNO3溶液(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10) ,下列判断正确的是
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定
D.有沉淀但不是AgCl
【答案】A
【详解】A.混合后的浓度为,混合后的浓度为,根据溶度积规则,>,故有AgCl沉淀析出,A正确;
B.由A项分析知,说明会生成沉淀,B错误;
C.由A项分析知,说明会生成沉淀,C错误;
D.与KCl反应只能生成AgCl沉淀,D错误;
故答案选A。
【变式4-1】已知25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在c(Mg2+)=c(Cu2+)的酸性溶液中,逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,下列判断正确的是
A.Mg2+先沉淀 B.Cu2+先沉淀
C.同时沉淀 D.Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
【答案】B
【详解】Mg(OH)2和Cu(OH)2为同种类型的沉淀,Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],所以当c(Mg2+)=c(Cu2+)时,Cu2+沉淀时所需c(OH-)更小,所以逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,Cu2+先沉淀;
综上所述答案为B。
【变式4-2】向浓度为的的混合溶液中通入至饱和,已知的分别为的,则
A.析出沉淀的顺序为:
B.反应达平衡时,溶液中
C.反应达平衡时,溶液中
D.反应达平衡时,溶液中
【答案】A
【变式4-3】常温下和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.常温下
B.向的溶液中滴加溶液,首先析出沉淀
C.a点对应的分散系经搅拌、静置后形成稳定体系,能产生丁达尔效应
D.向1L0.3mol·L-1NaOH溶液中加入0.1mol,可全部转化为
【答案】D
【详解】A.对于,其沉淀溶解平衡为,。由沉淀溶解平衡曲线L2(斜率为-1的直线,对应AB型沉淀),取线上一点(如-lgc()=8,-lgc()=6),则c()=10-8mol/L,c()=10-6mol/L,Ksp=10-8×10-6=10-14,A错误;
B.由图可知,当c()=c(OH⁻)=10-6mol/L时,生成需,生成R(OH)2需,RSO4先沉淀,B错误;
C.a点若在曲线下方,Qc>Ksp,为过饱和溶液,经过搅拌、静置后形成悬浊液,不能产生丁达尔效应,C错误;
D.反应的平衡常数(较大)。1L0.3mol/LNaOH含0.3molOH⁻,加入0.1molRSO4消耗0.2molOH⁻,剩余0.1molOH⁻,可全部转化为R(OH)2,D正确;
故选D。
题型05 沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1、沉淀的生成条件:Q > Ksp
2、沉淀的生成方法
(1)调节pH法:通过调节溶液的酸碱性,可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。如加入氨水调节pH,可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,发生的反应为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 。
(2)加沉淀剂法:加入适当沉淀剂,使某些金属阳离子转化为沉淀。
如:以Na2S作沉淀剂,使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+,生成即难溶的CuS、HgS沉淀而除去,发生的反应为 Cu2++S2-=CuS↓ , Hg2++S2-=HgS↓ 。
通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 1×10-5 mol/L时,该离子沉淀完全。
二、沉淀的溶解
根据平衡移动原理,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
如:医学上常用BaSO4作钡餐透视,而不能用BaCO3,原因是BaCO3能溶于胃酸,
反应原理为 BaCO3(s) ⇌ Ba2+(aq)+CO32-(aq) , CO32-+2H+=CO2↑+H2O ,胃酸消耗CO32-,使CO32-浓度减小,从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向 右 移动,Ba2+的浓度增大,会引起人体重金属中毒。
三、沉淀的转化
沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化
以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例说明沉淀转化的原因:
AgCl、AgI在水中存在沉淀溶解平衡:
AgCl(s) ⇌ Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
AgI(s) ⇌ Ag+(aq)+I-(aq) Ksp=8.5×10-17
Ksp(AgCl) > Ksp(AgI),AgI在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小,加入KI溶液时,溶液中的Ag+和I-的离子积大于Ksp(AgI),因此Ag+与I-结合生成AgI沉淀,导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,直至建立新的沉淀溶解平衡:
沉淀转化的方程式为:AgCl(s) + I-(aq) ⇌ AgI(s) + Cl-(aq)
沉淀转化的应用:
1、去除锅炉水垢中的CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,使CaSO4(Ksp=4.9×10-5)转化为疏松、易溶于酸的CaCO3(Ksp=3.4×10-9),然后用酸除去。
2、自然界,各原生铜硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层ZnS(闪锌矿)(Ksp=1.6×10-24)和PbS(方铅矿)(Ksp=8.0×10-28),便慢慢使它们转化为CuS (铜蓝) (Ksp=6.3×10-36)。
【典例5】化学与生产、生活息息相关。下列说法正确的是
A.含氟牙膏可以预防龋齿,利用了沉淀转化的原理,降低龋齿的发生率
B.常用硫酸铜做泳池消毒剂,是因为铜盐水解生成的胶状物质可吸附细菌
C.碳酸钠俗称“纯碱”,是泡沫灭火器的原料之一
D.工业上电解熔融的来制备金属铝
【答案】A
【详解】A.含氟牙膏中的氟离子与牙齿中的羟基磷灰石反应生成更难溶的氟磷灰石,属于沉淀转化原理,A正确;
B.硫酸铜的消毒作用主要源于铜离子的杀菌能力,而非水解生成的胶状物质吸附细菌,B错误;
C.泡沫灭火器的原料是碳酸氢钠和硫酸铝溶液,而非碳酸钠,C错误;
D.工业上电解熔融的氧化铝(Al2O3)制备铝,而非AlCl3(AlCl3熔融不导电),D错误;
故答案为A。
【变式5-1】的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.沉淀溶解是吸热的过程
B.在b点对应的溶解度大于c点
C.
D.图中四个点的
【答案】C
【详解】A.b与c点的浓度大小可以判定,温度升高时,离子浓度增大,则沉淀溶解平衡是吸热过程,故A正确;
B.沉淀溶解平衡为吸热反应,升高温度时,A1PO4溶解度增大,所以A1PO4在b点对应的溶解度大于c点,故B正确;
C.温度越高A1PO4的溶解度大,A1PO4在b点对应的溶解度大于c点,所以T2>T1,故C错误;
D.温度相同,Ksp相同,温度越高,Ksp越大,则图像中四个点的Ksp为a=d=c<d,故D正确;
故本题选C。
【变式5-2】下列生产生活中涉及反应的离子方程式书写正确的是
A.用三氯化铁溶液蚀刻制铜电路板:
B.工业废水中的用FeS去除:
C.海水提溴中将溴吹入吸收塔:
D.含氟牙膏防治龋齿:
【答案】D
【详解】A.Fe3+与Cu反应生成Fe2+和Cu2+,电荷和产物均错误,正确的离子方程式为:,A错误;
B.FeS难溶,不能直接分解为S2-,反应应直接以FeS固体参与,正确的离子方程式为:,B错误;
C.HBr为强酸,应拆分为H+和Br-,离子方程式未正确拆分,正确的离子方程式为:,C错误;
D.F-与羟基磷酸钙反应,生成更稳定的Ca5(PO4)3F,方程式符合沉淀转化规律,D正确;
故选D。
【变式5-3】下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
目的
实验方案设计
现象和结论
A
验证溶液中存在水解平衡
往2 mL含有酚酞的溶液中,加入少量晶体
溶液红色变浅,则溶液中存在水解平衡
B
探究淀粉是否水解
向淀粉溶液中滴入少量的稀硫酸,加热煮沸冷却后,再加入新制的氢氧化铜悬浊液,加热
观察到无明显现象,说明淀粉没有水解
C
比较与的大小
向足量溶液中先加入少量NaCl溶液,再加入NaBr溶液
先生成白色沉淀,再生成淡黄色沉淀,则
D
检验乙醇中是否含有水
向乙醇中加入一小粒金属钠
产生无色气体,说明乙醇中含有水
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.钙离子与碳酸根离子结合生成沉淀,使碳酸根离子的水解平衡逆向移动,溶液的碱性减弱,则溶液红色变浅,故A正确;
B.加入新制的氢氧化铜悬浊液之前,应先加入碱,将未反应的稀硫酸中和,故B错误;
C.足量溶液分别与少量NaCl溶液和NaBr溶液生成沉淀,不能比较的大小,故C错误;
D.金属钠能和乙醇以及水都能反应,不能用金属钠检验乙醇中是否含有水,故D错误;
故选A。
题型06 溶度积常数的相关计算
1.溶液中离子浓度的计算
如Ksp=a的AgCl饱和溶液中:c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L。
2.沉淀完全的条件的计算与判断:
以Fe(OH)3为例,可计算Fe3+完全沉淀时所需控制的溶液pH:
Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,当c(Fe3+)=1×10-5mol/L时沉淀完全,此时c3(OH-)= =2.8×10-34,c(OH-)=≈6.54×10-12mol/L,c(H+)≈1.53×10-3mol/L,则pH≈2.8,故Fe3+在pH≈2.8时沉淀完全。
3.沉淀转化反应平衡常数的计算
如对于反应AgCl(s) + I-(aq) ⇌ AgI(s) + Cl-(aq),
Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) Ksp(AgI)= c(Ag+)·c(I-)
则该反应的平衡常数K= = =
4.生成沉淀的先后顺序的判断
可根据Ksp分别求出要使这些离子沉淀所需试剂离子的浓度,所需试剂离子的浓度越小,则对应的离子先沉淀。
【典例6】已知:
下列有关说法不正确的是
A.过量在溶液中
B.过量在水中所得的饱和溶液中滴加溶液,有生成
C.过量在水中溶解的质量大于在相同体积溶液中溶解的质量
D.在的盐酸中不能完全溶解
【答案】C
【详解】A.在 溶液中,(近似,忽略溶解 AgCl 的影响)。根据AgCl的溶度积规则,当固体AgCl存在时,,因此:,尽管存在络合反应,但自由浓度仍由溶度积常数,A正确;
B.AgCl 在纯水中的饱和溶液中,。滴加 溶液会引入 ,使局部 增大,导致离子积 ,从而生成 AgCl 沉淀,络合反应在低 下影响很小,可忽略,B正确;
C.在纯水中:溶解度 。溶解质量正比于溶解度(相同体积)。在 溶液中:高促进络合反应。设总溶解银浓度为,近似,则:,,总溶解度。比较可知:,,故在 中溶解的质量更大,C错误;
D.盐酸中 。若假设完全溶解,则总银浓度。由C选项分析可知,,合并得到,近似,则:,Q=,故会沉淀,不能完全溶解,D正确;
故选C。
【变式6-1】室温时,取15mL含等物质的量浓度的和混合溶液,用的标准溶液对其进行滴定,通过电位滴定法获得与的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。当溶液中离子浓度小于时,认为该离子沉淀完全。,,)。
下列说法错误的是
A.a点有黄色沉淀AgI生成
B.b点
C.原溶液中的浓度为
D.当沉淀完全时,还未开始沉淀
【答案】D
【分析】向含浓度相等的和混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数,三种离子沉淀的先后顺序为、,根据滴定图示,当滴入4.50mL硝酸银溶液时,恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为,所以和均为,据此回答。
【详解】A.由分析知,先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,A正确;
B.b点加入了过量的硝酸银溶液,溶液中的I-、Br-、Cl-全部转化为沉淀,则Ag+浓度最大,根据溶度积可知,b点各离子浓度为:,B正确;
C.由分析知,原溶液中的物质的量为,浓度为,C正确;
D.当沉淀完全时(浓度为1.0×10-5mol/L),溶液中的,若已经开始沉淀,则此时溶液中的,原溶液中的,则已经有部分沉淀,D错误;
故选D。
【变式6-2】25℃时,将HCl缓慢通入BaC2O4悬浊液中,测得溶液中pL[L为、或]随的变化关系如图所示。已知pL=-lgL,下列说法错误的是
A.曲线Ⅲ表示与变化曲线
B.a点溶液中:
C.该温度下,草酸钡溶度积的数量级为10-7
D.b点溶液中:
【答案】B
【分析】将HCl缓慢通入BaC2O4悬浊液中,发生如下反应:BaC2O4(s)Ba2+(aq)+(aq)、+H+=、+H+=H2C2O4。对于H2C2O4,Ka1∙Ka2=,=,随着的增大,减小,c()增大,pc(Ba2+)增大,则曲线Ⅲ表示与变化曲线。BaC2O4为难溶电解质,则Ksp(BaC2O4)小于10-5,则曲线Ⅱ表示p[c()]随pc(Ba2+)的变化曲线;曲线Ⅰ表示随pc(Ba2+)的变化曲线。
【详解】A.由分析可知,曲线Ⅲ表示与变化曲线,A正确;
B.从图中可以看出,a点为曲线Ⅰ与曲线Ⅲ的交叉点,在此点,=,则c(H⁺)= c(),B错误;
C.对于曲线Ⅱ,p[c()]=3.8,pc(Ba2+)=3,Ksp(BaC2O4)=c()∙c(Ba2+)=10-3.8×10-3=10-6.8,数量级为10⁻⁷,C正确;
D.依据电荷守恒:c(H⁺)+2c(Ba2⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻)+2c()+c(),移项得2[c(Ba2⁺)-c()]=c(Cl⁻)+c(OH⁻)+c()-c(H⁺),D正确;
故选B。
【变式6-3】某废水中含有和,可通过保持时调节pH使和形成硫化物而分离,体系pH与关系如图所示,表示的浓度,单位为。下列说法正确的是
A.调节pH的过程中,始终有
B.
C.反应的平衡常数
D.除杂后的上层清液中一定存在:
【答案】C
【分析】氢硫酸是二元弱酸,在溶液中分步电离,溶液pH增大,电离平衡右移,溶液中氢硫酸根离子、硫离子的浓度增大,酸性条件下,溶液pH相同时,氢硫酸根离子的浓度大于硫离子,则图中偏上实线代表氢硫酸根离子与体系pH变化、偏下实线代表硫离子与体系pH变化。
【详解】A.调节pH过程中,Ni2+和Cd2+会形成硫化物沉淀,导致溶液中硫元素(H2S、HS-、S2-)总浓度小于0.1mol/L,A错误;
B.由分析可知,图中偏上实线代表氢硫酸根离子与体系pH变化,由图可知,氢硫酸浓度恒定为0.1mol/L溶液中,溶液pH为1.6时,溶液中氢硫酸根离子浓度为10-6.5,则氢硫酸的一级电离常数为=10-7.1,故B错误;
C.由图可知,溶液pH为4.9时,溶液中硫离子和镉离子浓度都为10-13,则硫化镉的溶度积为10-26,同理可知硫化镍的溶度积为10—18.4,则调节溶液pH沉淀溶液中的镉离子和镍离子时,反应的平衡常数为:,故C正确;
D.除杂后的上层清液是硫化镍的饱和溶液,溶液中存在:,故D错误;
故答案选C。
题型07 沉淀溶解平衡图像
1.难溶盐的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粒子浓度的负对数,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】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
【解析】a、b分别表示温度为T1、T2时溶液中Cd2+和S2-的物质的量浓度,可间接表示对应温度下CdS在水中的溶解度,A项正确;Ksp只受温度影响,即m、n、p三点对应的Ksp相同,又T1<T2,故Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)<Ksp(q),B项错误;向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液中c(S2-)增大,温度不变,Ksp不变,则溶液中c(Cd2+)减小,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动,C项正确;温度降低时,CdS的溶解度减小,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动,D项正确。
【变式7-1】一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
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-)=c(Cr),Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)
C.Ag2CrO4+2Cl-2AgCl+Cr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
【答案】C
【解析】a点在两曲线右上方,对应的c(Ag+)·c(Cl-)<Ksp(AgCl),c2(Ag+)·c(Cr)<Ksp(Ag2CrO4),故不会生成沉淀,A错误;b点时,c(Cl-)=c(Cr),且c(Ag+)相等,但两沉淀的溶度积表达式不同,Ksp(AgCl)≠Ksp(Ag2CrO4),B错误;该反应的平衡常数K==107.9,C正确;向NaCl、Na2CrO4均为0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,开始沉淀时所需要的c(Ag+)分别为10-8.8 mol·L-1和10-5.35 mol·L-1,说明此时沉淀Cl-需要的银离子浓度更低,先产生AgCl沉淀,D错误。
【变式7-2】常温下,两种难溶性碱、的饱和溶液中、与的关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.向浓度均为的、的溶液中滴加溶液,先沉淀
C.向沉淀中滴加溶液,可发生的转化
D.将饱和与饱和溶液等体积混合,析出沉淀后,溶液中
【答案】D
【详解】A.曲线的斜率分别为-x,-y,的斜率为,的斜率为,,A正确;
B.结合A由图可知,,浓度均为的的溶液中则,先沉淀,B正确;
C.对于反应,可以发生转化,C正确;
D.将饱和与饱和溶液等体积混合后均存在沉淀溶解平衡,其中最大,的溶解度大于,故析出沉淀后,溶液中,D错误;
故答案选D。
【变式7-3】常温下,三种难溶盐、和的饱和溶液中与[、,其中为、或]的关系如图所示。
已知:①常温下,,;
②。
下列说法正确的是
A.为与的关系曲线
B.
C.反应的
D.点坐标为
【答案】D
【分析】由、和的组成特点可知与、与的关系曲线相互平行,结合图像中三条曲线的斜率可知为与的关系曲线,而,故为与的关系曲线;
【详解】A.根据分析,为与的关系曲线,A错误;
B.由点数据计算可得,由点数据计算可得,则,B错误;
C.反应的,由点数据计算可得,故,C错误;
D.设点坐标为,则,故,点坐标为,D正确;
故选D。
题型08 沉淀溶解平衡滴定
1.沉淀溶解平衡滴定曲线
(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8】室温下草酸()可用于测定溶液中钙的含量。已知:室温下,,。测定原理是①将溶液和NaOH溶液按一定比例混合;②沉钙:;③酸溶:;④用稀硫酸酸化的溶液滴定③中。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.②中反应静置后的上层清液中:
C.若①中所得溶液的pH为2.77时,溶液中
D.由反应③可推测
【答案】C
【详解】A.草酸钠溶液中存在质子守恒关系:,或可由电荷守恒:,物料守恒:,从而得出,A错误;
B.由题意可知,②中反应静置后的上层清液为的饱和溶液,溶液中,B错误
C.由草酸一级电离常数可知,pH为2.77的溶液中>1,则溶液中;由草酸一级、二级电离常数可得:,则pH为2.77的溶液中=1,则溶液中,所以溶液中,C正确;
D.由反应③不能得出(沉淀的转化),因为该反应还有强酸变弱酸的反应,D错误;
故选C。
【变式8-1】用沉淀滴定法测定淡盐水中的浓度
①用移液管移取待测液于锥形瓶中,并滴加滴指示剂(溶液为指示剂);
②用标准溶液滴定,三次滴定结果如下:
V(待测液)/
20.00
20.00
20.00
/
19.98
20.00
20.02
(1)滴定时,标准溶液应该装在 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
(2)到达滴定终点的标志是 。(已知为砖红色沉淀)
(3)下列操作会导致测量的浓度偏高的是 。(填“①”或“②”)
①盛放标准溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗
②锥形瓶水洗后未干燥
(4)根据上述数据浓度为 。
【答案】(1)酸式
(2)滴入最后半滴AgNO3标准溶液,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀不消失
(3)①
(4)0.1000
【详解】(1)滴定时,是强酸弱碱盐,水解显酸性,所以选用酸式滴定管。故答案为:酸式;
(2)当氯离子恰好沉淀完全时,铬酸银正好开始沉淀,此时停止滴定,到达滴定终点的标志是滴入最后半滴AgNO3标准溶液,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀不消失。故答案为:滴入最后半滴AgNO3标准溶液,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀不消失;
(3)①盛放标准溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗,会使AgNO3标准溶液浓度降低,消耗体积偏大,测定氯离子浓度偏高,故正确;
②锥形瓶水洗后未干燥,氯离子的物质的量不变,对结果无影响,故错误;
故答案为:①;
(4)由数据可知平均消耗标准溶液体积为 =20.00mL,由于硝酸银的浓度是0.1000mol/L,则根据离子守恒可知NaCl~AgNO3,硝酸银和氯离子物质的量相等,所以20.00 mL溶液含有浓度为=0.1000mol/L。
故答案为:0.1000。
【变式8-2】滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等.沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,已知一些银盐的颜色和 如下,测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银溶液进行滴定.
化学式
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
Ag2CrO4
颜色
白色
浅黄色
黄色
黑色
红色
Ksp
1.8×10-10
5.0×10-13
8.3×1017
2.0×10-48
1.8×10-10
滴定时,你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的
A.KI B. C.KBr D.
【答案】B
【详解】A.氯化银、溴化银、碘化银的组成都是1:1,依据Ksp可以直接比较溶解性大小为氯化银溴化银碘化银;随Ksp的减小,应先出现碘化银沉淀、再出现溴化银,最后才沉淀氯化银;所以不符合滴定实验的目的和作用,不能测定氯化物的含量,故A错误;
B.铬酸银的阳、阴离子个数比为2:1,可以计算相同浓度的银离子沉淀氯离子、铬酸根离子需要的浓度,依据Ksp计算得到,, ,,;所以同浓度的银离子需要的氯离子浓度小于铬酸根离子浓度,说明铬酸银溶解度大于氯化银;加入 作指示剂可以正确的测定氯化物的含量,故B 正确;
C.依据A分析可知碘化银优先于氯化银析出,不能测定氯化物的含量,故C错误;
D.硫化银的Ksp很小,,计算得到需要的银离子浓度,,,通过计算得出硫化银也比氯化银先沉淀.故D错误;
答案选B。
【点睛】依据Ksp可以直接比较溶解性大小,Ksp越大,说明沉淀本身溶解度越大。
【变式8-3】25℃,以溶液分别滴定20.00mL浓度均为的NaCl、KBr、KI溶液,所得滴定曲线如图所示[,X代表Cl、Br或I]。已知溶解度比较:。下列说法正确的是
A.代表AgCl的是曲线Ⅲ
B.
C.同类型的沉淀滴定,越大,pX的突变范围越大
D.若滴定KBr、KI混合溶液,时,先析出AgBr沉淀
【答案】D
【分析】观察图中三个坐标点,分别为三种溶液沉淀滴定的恰好完全反应点,此时,则分别为、、,已知溶解度关系为,说明氯化银的最大,则代表氯化银、溴化银、碘化银的滴定曲线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,代表AgCl的是曲线I,曲线Ⅲ代表AgI,A错误;
B.由分析可知,,B错误;
C.同类型的沉淀滴定,越大,pX的突变范围越小,C错误;
D.由分析可知,,滴定的KBr、KI混合溶液时,先有,故先析出AgBr沉淀,D正确;
故答案为:D。
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