内容正文:
主题五 水溶液中的离子平衡
第14讲 选择题突破:难溶性电解质微粒变化图像分析
(一)难溶性电解质微粒变化图像分析
1.有关沉淀溶解平衡Ksp曲线的分析
(1)典型示例
(2)点的变化
a→c
曲线上变化,增大c(SO)
b→c
加入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+)
曲线上方的点表示有沉淀生成;曲线下方的点表示不饱和溶液
2.有关沉淀溶解平衡对数图像分析
图像
说明
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p(CO)=-lg c(CO)
横坐标数值越大,c(CO)越小
纵坐标数值越大,c(M)越小
曲线上方的点为不饱和溶液
曲线上的点为饱和溶液
曲线下方的点表示有沉淀生成
曲线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小
3.沉淀滴定曲线分析
以0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线为例:
(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0.040 0 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0.050 0 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动。
【高考失分点】
1.有关微粒的对数做横纵坐标的题目相对较难,需要掌握对数的性质和相关计算,结合图像曲线变化走向或斜率大小判断离子种类。
2.熟记溶液中的离子积与Ksp的关系,确定沉淀的生成或溶解,或进行相关的计算。
1.(2025·安徽高考)H2A是二元弱酸,M2+不发生水解。25 ℃时,向足量的难溶盐MA粉末中加入稀盐酸,平衡时溶液中lg[c(M2+)/(mol·L-1)]与pH的关系如图所示。
已知25 ℃时,Ka1(H2A)=10-1.6,Ka2(H2A)=10-6.8,lg 2=0.3。下列说法正确的是( )
A.25 ℃时,MA的溶度积常数Ksp(MA)=10-6.3
B.pH=1.6时,溶液中c(M2+)>c(Cl-)>c(HA-)>c(A2-)
C.pH=4.5时,溶液中c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
D.pH=6.8时,溶液中c(H+)+2c(HA-)+c(H2A)=c(OH-)+c(Cl-)
2.(2025·山西、陕西、青海、宁夏高考)常温下,溶液中Al3+、Zn2+、Cd2+以氢氧化物形式沉淀时,-lg[c(X)/(mol·L-1)]与-lg[c(H+)/(mol·L-1)]的关系如图[其中X代表Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH)、Zn(OH)或Cd(OH)]。已知:Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,形成M(OH);溶液中c(X)≤10-5 mol·L-1时,X可忽略不计。
下列说法错误的是( )
A.L为-lg c[Al(OH)]与-lg c(H+)的关系曲线
B.Zn2++4OH-===Zn(OH)的平衡常数为1011.2
C.调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3
D.调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离
1.(2025·河北邯郸三模)常温下Ag2S与CuS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,Mx+指Ag+或Cu2+。下列说法正确的是( )
A.Ksp(Ag2S)的数量级为10-49
B.b点分散系中含有Ag2S和CuS固体混合物
C.CuS(s)可近似完全转化为Ag2S(s)
D.c点分散系中Ksp(Ag2S)=Ksp(CuS)
2.(2025·河南驻马店三模)常温下,H2S溶液中含硫粒子分布系数δ[比如:δ(HS-)=]与pH的关系如图1所示;金属硫化物M2S和NS在H2S饱和溶液(0.1 mol/L)中达沉淀溶解平衡时,-lg c与pH的关系如图2所示(c为金属离子浓度)。
下列说法错误的是( )
A.NaHS溶液显碱性
B.直线⑤表示H2S饱和溶液中N2+的-lg c与pH的关系
C.金属硫化物NS的pKsp=49.21
D.浓度均为0.01 mol/L的M+和N2+的混合溶液可通过滴加H2S饱和溶液实现分离
(二)溶液中微粒变化文字叙述型分析
1.“4大平衡常数”关系
(1)平衡常数与电离平衡常数、溶度积之间的关系
CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常数K=。
CuS(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数K=。
(2)常温下Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系
一元弱酸强碱盐:Kh=;一元弱碱强酸盐:Kh=;
多元弱酸强碱盐,如Na2S:S2-的水解常数Kh1=,HS-的水解常数Kh2=;
多元弱碱强酸盐,如氯化铁:Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq) Kh=,可得Kh=。
2.酸式盐与混合溶液中粒子浓度关系
(1)NaHA(a:水解为主,b:电离为主)
电荷守恒
c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-)
物料守恒
c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)
粒子浓度
a
c(Na+)>c(HA-)>c(OH-)>c(H2A)>c(H+)>c(A2-)
b
c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)>c(H2A)
(2)HA(弱酸)与NaA混合液(同浓度同体积)(a:pH<7,b:pH>7)
电荷守恒
c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
物料守恒
2c(Na+)=c(HA)+c(A-)
粒子浓度
a
c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
b
c(HA)>c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(3)MOH(弱碱)与MCl混合液(同浓度、同体积)(a:pH>7,b:pH<7)
电荷守恒
c(M+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
物料守恒
2c(Cl-)=c(MOH)+c(M+)
粒子浓度
a
c(M+)>c(Cl-)>c(MOH)>c(OH-)>c(H+)
b
c(MOH)>c(Cl-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
【高考失分点】
1.判断溶液酸碱性
常温时,对于一元弱酸HA,当Ka>1×10-7时,Kh<1×10-7,此时将等物质的量浓度的HA溶液与NaA溶液等体积混合,HA的电离程度大于A-的水解程度,混合溶液呈酸性;同理,当Ka<1×10-7时,Kh>1×10-7,A-的水解程度大于HA的电离程度,混合溶液呈碱性;酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根的电离能力和水解能力哪一个更强。如在NaHCO3溶液中,HCO的水解大于电离,故溶液显碱性;而在NaHSO3溶液中,HSO的电离大于水解,故溶液显酸性。
2.质子守恒快速书写
Na2CO3水溶液中的质子转移作用图
质子守恒
c(H3O+)+2c(H2CO3)+c(HCO)=c(OH-)
或c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)=c(OH-)
微点拨
得、失几个质子,微粒前面系数就是几
1.(2025·广东高考)CuCl微溶于水,但在Cl-浓度较高的溶液中因形成[CuCl2]-和[CuCl3]2-而溶解。将适量CuCl完全溶于盐酸,得到含[CuCl2]-和[CuCl3]2-的溶液,下列叙述正确的是( )
A.加水稀释,[CuCl3]2-浓度一定下降
B.向溶液中加入少量NaCl固体,[CuCl2]-浓度一定上升
C.H[CuCl2]的电离方程式为H[CuCl2]===H++Cu++2Cl-
D.体系中,c(Cu+)+c(H+)=c(Cl-)+c([CuCl2]-)+c([CuCl3]2-)+c(OH-)
2.(2025·浙江1月高考)25 ℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11;Ksp(CaCO3)=3.4×10-9。下列描述不正确的是( )
A.HCO+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCOH2CO3+CO,K=1.0×10-4
C.HCO+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO),则c(H+)=
1.(2025·湖北襄阳三模)H2C2O4为二元弱酸,Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)。室温下用NaOH溶液滴定25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液:c(H+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4)
B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O)>c(H+)
C.pH=7的溶液:c(Na+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4)
D.c(Na+)=2c(总)的溶液:c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)-c(HC2O)
2.(2025·浙江杭州二模)25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2S)=6.3×10-50,Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=1.0×10-13,下列说法正确的是( )
A.含0.1 mol·L-1的H2S和0.1 mol·L-1的盐酸的混合溶液中存在:c(S2-)≈ Ka2(H2S)=1.0×10-13
B.AgCl悬浊液中存在:c(Ag+)=c(Cl-)
C.反应2AgCl(s)+H2S(aq)===Ag2S(s)+2H+(aq)+2Cl-(aq)的平衡常数约为5×109
D.0.1 mol·L-1的Na2S溶液中存在:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
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【强基练】
1.(2025·安徽合肥三模)天然溶洞的形成与水体中含碳物种的浓度有密切关系。已知常温下某溶洞水体中lg c(X)与pH变化的关系如图所示(X为HCO、CO或Ca2+),100.3≈2。下列说法错误的是( )
A.曲线③表示CO
B.Ksp(CaCO3)=2×10-9
C.b点的纵坐标为-2.65
D.c点的溶液中:c(HCO)>c(Ca2+)>c(OH-)>c(H+)
2.(2025·河北沧州二模)某温度下,向10 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液和10 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液。滴加过程中pM[pM=-lg M,M为c(Cl-)或c(CrO)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。已知Ag2CrO4为砖红色沉淀,下列叙述错误的是( )
A.②为K2CrO4的滴定曲线
B.若将AgNO3溶液的浓度改为0.2 mol·L-1,滴定终点a会向上移动
C.Ksp(AgCl)的数量级为10-10
D.用标准AgNO3溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂
3.(2025·四川雅安二模)常温下,难溶物Y2X与ZX在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,若定义其坐标图示:p(A)=-lg c(A),Rn+表示Y+或Z2+。下列说法正确的是( )
A.M表示Y2X的沉淀溶解平衡曲线
B.常温下,ZX的分散系在c点时为悬浊液
C.ZX(s)+2Y+(aq)Y2X(s)+Z2+(aq)的平衡常数K=106
D.向b点溶液中加入Na2X饱和溶液,析出ZX固体
4.(2025·安徽池州二模)H2S是环保领域重要物质。298 K,101 kPa时,-2价S不同形态的微粒在水溶液中分布分数如图所示。已知Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(Ag2S)=2.0×10-49,下列说法正确的是( )
A.溶解度:CuS大于Ag2S
B.曲线H表示HS-的分布分数
C.pH等于10时,c(H2S)<c(S2-)
D.0.1 mol/L Na2S溶液中c(S2-)约为0.038 mol/L(忽略S2-的第二步水解)
【培优练】
5.(2025·河北石家庄三模)M2A是一种难溶于水的弱酸盐,调节M2A饱和溶液(有足量M2A固体)的pH,lg X与pH的关系如图所示[其中X代表c(M+)、c(A2-)、c(HA-)、c(H2A)]。下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅱ为lg c(HA-)随pH的变化曲线
B.Ksp(M2A)=10-13.8
C.pH=7.2时,溶液中c(M+)=2c(A2-)+c(H2A)
D.pH=5时,溶液中c(M+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
6.(2025·河北保定三模)室温下,Na2CO3体系中各含碳微粒的物质的量分数与pH的关系如图1所示。在c起始(Na2CO3)=0.1 mol·L-1的体系中,研究Mg2+在不同pH时的可能产物,c(Mg2+)与pH的关系如图2所示(忽略溶液体积变化),曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Mg2+)·c(CO)=Ksp(MgCO3),曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Mg2+)·c2(OH)=Ksp[Mg(OH)2]。下列说法错误的是( )
A.室温下,Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)<Kw
B.Na2CO3溶液中存在:c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-)
C.Q点的体系中,发生反应的离子方程式为Mg2++2HCO===Mg(OH)2↓+2CO2↑
D.P点的体系中,c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
7.(2025·江西萍乡二模)利用平衡移动原理,分析常温下Ni2+在不同pH的Na2CO3体系中的可能产物。已知:图1中曲线表示Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系;图2中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Ni2+)·c(CO)=Ksp(NiCO3);曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Ni2+)·c2(OH-)=Ksp[Ni(OH)2];[注:起始Na2CO3体系中c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1;不同pH下c(CO)由图1得到]。
下列说法错误的是( )
A.Ksp[Ni(OH)2]=10-15
B.M点时,溶液中存在c(CO)=c(OH-)
C.pH=7时,=10-2.62
D.根据图1和图2,初始状态pH=11,lg[c(Ni2+)]=-6,发生反应:Ni2++2CO+2H2O===Ni(OH)2↓+2HCO
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主题五 水溶液中的离子平衡
第14讲 选择题突破:难溶性电解质微粒变化图像分析
(一)难溶性电解质微粒变化图像分析
1.有关沉淀溶解平衡Ksp曲线的分析
(1)典型示例
(2)点的变化
a→c
曲线上变化,增大c(SO)
b→c
加入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+)
曲线上方的点表示有沉淀生成;曲线下方的点表示不饱和溶液
2.有关沉淀溶解平衡对数图像分析
图像
说明
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p(CO)=-lg c(CO)
横坐标数值越大,c(CO)越小
纵坐标数值越大,c(M)越小
曲线上方的点为不饱和溶液
曲线上的点为饱和溶液
曲线下方的点表示有沉淀生成
曲线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小
3.沉淀滴定曲线分析
以0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线为例:
(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0.040 0 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0.050 0 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动。
【高考失分点】
1.有关微粒的对数做横纵坐标的题目相对较难,需要掌握对数的性质和相关计算,结合图像曲线变化走向或斜率大小判断离子种类。
2.熟记溶液中的离子积与Ksp的关系,确定沉淀的生成或溶解,或进行相关的计算。
1.(2025·安徽高考)H2A是二元弱酸,M2+不发生水解。25 ℃时,向足量的难溶盐MA粉末中加入稀盐酸,平衡时溶液中lg[c(M2+)/(mol·L-1)]与pH的关系如图所示。
已知25 ℃时,Ka1(H2A)=10-1.6,Ka2(H2A)=10-6.8,lg 2=0.3。下列说法正确的是( )
A.25 ℃时,MA的溶度积常数Ksp(MA)=10-6.3
B.pH=1.6时,溶液中c(M2+)>c(Cl-)>c(HA-)>c(A2-)
C.pH=4.5时,溶液中c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
D.pH=6.8时,溶液中c(H+)+2c(HA-)+c(H2A)=c(OH-)+c(Cl-)
【答案】 A
【解析】 MA存在沉淀溶解平衡:MA(s)M2+(aq)+A2-(aq),向足量的难溶盐MA粉末中加入稀盐酸,发生反应A2-+H+HA-,继续加盐酸发生反应HA-+H+H2A,由Ka1(H2A)=10-1.6可知,当c(H2A)=c(HA-)时,pH=1.6,Ka2(H2A)=10-6.8,则c(A2-)=c(HA-)时,pH=6.8,Ka1·Ka2==10-8.4,当c(A2-)=c(H2A)时,pH=4.2,则可将图像转化为如图所示进行分析;溶液中存在物料守恒:c(M2+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-),当pH=6.8时,c(HA-)=c(A2-),c(H2A)很低,可忽略不计,则c(M2+)=2c(A2-)=10-3,Ksp(MA)=0.5×10-3×10-3=0.5×10-6,lg[Ksp(MA)]=-6-lg 2=-6.3,则Ksp(MA)=10-6.3,A正确;根据物料守恒:c(M2+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-),c(M2+)>c(HA-),由图像可知,pH=1.6时,c(HA-)>c(A2-)成立,由电荷守恒:c(H+)+2c(M2+)=c(Cl-)+c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),结合物料守恒,则c(H2A)+c(H+)+c(M2+)=c(Cl-)+c(A2-)+c(OH-),由图像可知,c(H2A)>c(A2-)且c(H+)>c(OH-),则c(M2+)<c(Cl-),故离子浓度顺序:c(Cl-)>c(M2+)>c(HA-)>c(A2-),B错误;由图像可知,pH=4.5时,溶液中c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),C错误;pH=6.8时,c(HA-)=c(A2-),根据电荷守恒关系:c(H+)+2c(M2+)=c(Cl-)+c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),将物料守恒代入,则c(H+)+2[c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)]=c(Cl-)+c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),化简得到c(H+)+2c(H2A)+c(HA-)=c(Cl-)+c(OH-),D错误。
2.(2025·山西、陕西、青海、宁夏高考)常温下,溶液中Al3+、Zn2+、Cd2+以氢氧化物形式沉淀时,-lg[c(X)/(mol·L-1)]与-lg[c(H+)/(mol·L-1)]的关系如图[其中X代表Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH)、Zn(OH)或Cd(OH)]。已知:Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,形成M(OH);溶液中c(X)≤10-5 mol·L-1时,X可忽略不计。
下列说法错误的是( )
A.L为-lg c[Al(OH)]与-lg c(H+)的关系曲线
B.Zn2++4OH-===Zn(OH)的平衡常数为1011.2
C.调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3
D.调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离
【答案】 B
【解析】 Zn2+和Cd2+沉淀形成Zn(OH)2和Cd(OH)2,Al3+沉淀形成Al(OH)3,则Zn2+和Cd2+的曲线平行,根据Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,因此Zn(OH)生成的pH低于Cd(OH),故从左到右曲线依次为Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH)、Zn(OH)和Cd(OH)。由题图可知:Ksp[Al(OH)3]=1×[10-(14-3.0)]3=10-33,Ksp[Zn(OH)2]=10-5×[10-(14-8.4)]2=10-16.2,Ksp[Cd(OH)2]=10-5×[10-(14-9.4)]2=10-14.2,Al(OH)3+OH-===Al(OH)的平衡常数为K==10-5+5.6=100.6,Zn(OH)2+2OH-===Zn(OH)的平衡常数为K==10-5+3.2=10-1.8,Cd(OH)2+2OH-===Cd(OH)的平衡常数为K==10-5+0=10-5。据分析,L为-lg c[Al(OH)]与-lg c(H+)的关系曲线,故A正确;Ksp[Zn(OH)2]=10-16.2,则Zn2++4OH-===Zn(OH)的平衡常数为K====10-5+16.2+2×1.6=1014.4,故B错误;由题图可知,pH=14时Cd(OH)2开始溶解,pH=8.4时Al(OH)3开始溶解,且pH=14时c[Al(OH)]>1 mol·L-1,即可认为Al(OH)3完全溶解,并转化为Al(OH),因此调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3,故C正确;0.1 mol·L-1的Zn2+开始沉淀pH为14+lg=6.4,0.1 mol·L-1的Al3+完全沉淀pH为14+lg=4.7,因此调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离,故D正确。
【解题攻略】 沉淀溶解平衡图像计算题型解题方法突破
(1)从图像中找到数据,根据公式计算得出Ksp的值。
(2)比较溶液的Q与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。
(3)涉及Q的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
1.(2025·河北邯郸三模)常温下Ag2S与CuS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,Mx+指Ag+或Cu2+。下列说法正确的是( )
A.Ksp(Ag2S)的数量级为10-49
B.b点分散系中含有Ag2S和CuS固体混合物
C.CuS(s)可近似完全转化为Ag2S(s)
D.c点分散系中Ksp(Ag2S)=Ksp(CuS)
【答案】 C
【解析】 由Ksp(Ag2S)=c2(Ag+)c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2-)可知,-lg Ksp(Ag2S)=-2lg c(Ag+)-lg c(S2-),-lg Ksp(CuS)=-lg c(Cu2+)-lg c(S2-),分析图像线段斜率可知,经过d点的线为Ag2S在水中的沉淀溶解平衡曲线,经过a点的线为CuS在水中的沉淀溶解平衡曲线,据此解答。据d点坐标计算:Ksp(Ag2S)=c2(Ag+)·c(S2-)=(10-20)2×10-9.2=10-49.2,Ksp(Ag2S)的数量级为10-50,故A错误;b点分散系含Ag2S固体,但不含CuS固体,故B错误;Ksp(CuS)=10-35.2,CuS(s)+2Ag+(aq)Ag2S(s)+Cu2+(aq),K====1014>105,可见CuS(s)可近乎完全转化为Ag2S(s),故C正确;Ksp只与温度有关,c点分散系中Ksp(Ag2S)≠Ksp(CuS),故D错误。
2.(2025·河南驻马店三模)常温下,H2S溶液中含硫粒子分布系数δ[比如:δ(HS-)=]与pH的关系如图1所示;金属硫化物M2S和NS在H2S饱和溶液(0.1 mol/L)中达沉淀溶解平衡时,-lg c与pH的关系如图2所示(c为金属离子浓度)。
下列说法错误的是( )
A.NaHS溶液显碱性
B.直线⑤表示H2S饱和溶液中N2+的-lg c与pH的关系
C.金属硫化物NS的pKsp=49.21
D.浓度均为0.01 mol/L的M+和N2+的混合溶液可通过滴加H2S饱和溶液实现分离
【答案】 C
【解析】 题图1中,随着溶液pH的增大,δ(H2S)逐渐减小、δ(HS-)先增大后减小、δ(S2-)逐渐增大,则曲线①②③分别表示δ(H2S)、δ(HS-)、δ(S2-)与pH的关系,pH=6.97时,δ(H2S)=δ(HS-),则c(H2S)=c(HS-),Ka1==10-6.97,pH=12.90时,δ(HS-)=δ(S2-),c(HS-)=c(S2-),Ka2==10-12.90,NaHS溶液中HS-的电离常数Ka2=10-12.90,水解常数Kh2===10-7.03>10-12.90,以水解为主,故溶液显碱性,故A正确;题图2中P点pH=8.94,Ka1==×10-8.94=10-6.97,Ka2==×10-8.94=10-12.90,这两个式子相乘得=10-1.99,H2S饱和溶液浓度为0.1 mol/L,电离程度非常小,所以溶液中c(H2S)≈0.1 mol/L,c(S2-)≈10-2.99 mol/L,-lg c=23.11,则c=10-23.11 mol/L,Ksp(M2S)=c2(M+)·c(S2-)=(10-23.11)2×10-2.99=10-49.21,Ksp(NS)=c(N2+)·c(S2-)=10-23.11×10-2.99=10-26.1,随着pH的增大,c(S2-)增大,金属阳离子浓度减小,但c(N2+)减小的更快,所以⑤表示H2S饱和溶液中N2+的-lg c与pH的关系,故B正确;由B项分析可知,Ksp(NS)=c(N2+)·c(S2-)=10-23.11×10-2.99=10-26.1,故C错误;根据题图2知,逐滴加入H2S饱和溶液,浓度均为0.01 mol/L的M+、N2+的混合溶液,当c(S2-)= mol/L=10-45.21 mol/L时M+开始沉淀,当c(S2-)= mol/L=10-24.1 mol/L时,N2+开始沉淀,则M+先沉淀,当M+沉淀完全时,溶液中c(S2-)= mol/L=10-39.21 mol/L<10-24.1 mol/L,此时N2+还没有开始沉淀,所以能通过滴加H2S饱和溶液实现分离,故D正确。
(二)溶液中微粒变化文字叙述型分析
1.“4大平衡常数”关系
(1)平衡常数与电离平衡常数、溶度积之间的关系
CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常数K=。
CuS(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数K=。
(2)常温下Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系
一元弱酸强碱盐:Kh=;一元弱碱强酸盐:Kh=;
多元弱酸强碱盐,如Na2S:S2-的水解常数Kh1=,HS-的水解常数Kh2=;
多元弱碱强酸盐,如氯化铁:Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq) Kh=,可得Kh=。
2.酸式盐与混合溶液中粒子浓度关系
(1)NaHA(a:水解为主,b:电离为主)
电荷守恒
c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-)
物料守恒
c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)
粒子浓度
a
c(Na+)>c(HA-)>c(OH-)>c(H2A)>c(H+)>c(A2-)
b
c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)>c(H2A)
(2)HA(弱酸)与NaA混合液(同浓度同体积)(a:pH<7,b:pH>7)
电荷守恒
c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
物料守恒
2c(Na+)=c(HA)+c(A-)
粒子浓度
a
c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
b
c(HA)>c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(3)MOH(弱碱)与MCl混合液(同浓度、同体积)(a:pH>7,b:pH<7)
电荷守恒
c(M+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
物料守恒
2c(Cl-)=c(MOH)+c(M+)
粒子浓度
a
c(M+)>c(Cl-)>c(MOH)>c(OH-)>c(H+)
b
c(MOH)>c(Cl-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
【高考失分点】
1.判断溶液酸碱性
常温时,对于一元弱酸HA,当Ka>1×10-7时,Kh<1×10-7,此时将等物质的量浓度的HA溶液与NaA溶液等体积混合,HA的电离程度大于A-的水解程度,混合溶液呈酸性;同理,当Ka<1×10-7时,Kh>1×10-7,A-的水解程度大于HA的电离程度,混合溶液呈碱性;酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根的电离能力和水解能力哪一个更强。如在NaHCO3溶液中,HCO的水解大于电离,故溶液显碱性;而在NaHSO3溶液中,HSO的电离大于水解,故溶液显酸性。
2.质子守恒快速书写
Na2CO3水溶液中的质子转移作用图
质子守恒
c(H3O+)+2c(H2CO3)+c(HCO)=c(OH-)
或c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)=c(OH-)
微点拨
得、失几个质子,微粒前面系数就是几
1.(2025·广东高考)CuCl微溶于水,但在Cl-浓度较高的溶液中因形成[CuCl2]-和[CuCl3]2-而溶解。将适量CuCl完全溶于盐酸,得到含[CuCl2]-和[CuCl3]2-的溶液,下列叙述正确的是( )
A.加水稀释,[CuCl3]2-浓度一定下降
B.向溶液中加入少量NaCl固体,[CuCl2]-浓度一定上升
C.H[CuCl2]的电离方程式为H[CuCl2]===H++Cu++2Cl-
D.体系中,c(Cu+)+c(H+)=c(Cl-)+c([CuCl2]-)+c([CuCl3]2-)+c(OH-)
【答案】 A
【解析】 加水稀释,溶液体积变大,[CuCl3]2-浓度一定下降,A正确;加入NaCl会增加Cl-浓度,可能促使[CuCl2]-转化为[CuCl3]2-,[CuCl2]-浓度不一定上升,B错误;H[CuCl2]应电离为H+和[CuCl2]-,而非电离为Cu+和Cl-,电离方程式错误,C错误;电荷守恒未考虑[CuCl3]2-的电荷数,电荷守恒应为c(Cu+)+c(H+)=c(Cl-)+c([CuCl2]-)+2c([CuCl3]2-)+c(OH-),D错误。
2.(2025·浙江1月高考)25 ℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11;Ksp(CaCO3)=3.4×10-9。下列描述不正确的是( )
A.HCO+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCOH2CO3+CO,K=1.0×10-4
C.HCO+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO),则c(H+)=
【答案】 D
【解析】 HCO+H2OOH-+H2CO3,K====2.2×10-8,A正确;2HCOH2CO3+CO,K====1.0×10-4,B正确;HCO+Ca2+CaCO3(s)+H+,K====1.4×10-2,C正确;==c2(H+)·,由于c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO),=c2(H+),D错误。
【解题攻略】 离子浓度关系题型解题方法突破
1.(2025·湖北襄阳三模)H2C2O4为二元弱酸,Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)。室温下用NaOH溶液滴定25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液:c(H+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4)
B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O)>c(H+)
C.pH=7的溶液:c(Na+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4)
D.c(Na+)=2c(总)的溶液:c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)-c(HC2O)
【答案】 A
【解析】 H2C2O4溶液中的电荷守恒为c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液中0.100 0 mol·L-1=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O),两式整理得c(H+)=0.100 0 mol·L-1-c(H2C2O4)+c(C2O)+c(OH-),A项正确;c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为NaHC2O4,HC2O既存在电离平衡又存在水解平衡,HC2O水解的离子方程式为HC2O+H2OH2C2O4+OH-,HC2O水解常数Kh=====1.85×10-13≪Ka2(H2C2O4),HC2O的电离程度大于水解程度,则c(C2O)>c(H2C2O4),B项错误;滴入NaOH溶液后,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),室温pH=7即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HC2O)+2c(C2O)=c(总)+c(C2O)-c(H2C2O4),由于溶液体积变大,c(总)<0.100 0 mol·L-1,c(Na+)<0.100 0 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4),C项错误;c(Na+)=2c(总)时溶液中溶质为Na2C2O4,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),物料守恒为c(Na+)=2[c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)],两式整理得c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O),D项错误。
2.(2025·浙江杭州二模)25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2S)=6.3×10-50,Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=1.0×10-13,下列说法正确的是( )
A.含0.1 mol·L-1的H2S和0.1 mol·L-1的盐酸的混合溶液中存在:c(S2-)≈ Ka2(H2S)=1.0×10-13
B.AgCl悬浊液中存在:c(Ag+)=c(Cl-)
C.反应2AgCl(s)+H2S(aq)===Ag2S(s)+2H+(aq)+2Cl-(aq)的平衡常数约为5×109
D.0.1 mol·L-1的Na2S溶液中存在:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
【答案】 C
【解析】 由已知可得Ka1·Ka2==1.0×10-7×1.0×10-13=1.0×10-20,则0.1 mol·L-1的H2S和0.1 mol·L-1的盐酸的混合溶液中,c(H2S)≈0.1 mol·L-1,c(H+)≈0.1 mol·L-1,故c(S2-)≈==1.0×10-19,A错误;AgCl悬浊液中存在AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),Ag++H2OAgOH↓+H+,所以c(Ag+)≠c(Cl-),B错误;反应2AgCl(s)+H2S(aq)===Ag2S(s)+2H+(aq)+2Cl-(aq)的平衡常数约为K====5×109,C正确;0.1 mol·L-1的Na2S溶液中存在S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,S2-的水解平衡常数为Kh====0.1,由原子守恒可知c(HS-)<0.1,则>1,即c(OH-)>c(S2-),D错误。
选择题热点专项分级训练 难溶性电解质溶液微粒图像分析
【强基练】
1.(2025·安徽合肥三模)天然溶洞的形成与水体中含碳物种的浓度有密切关系。已知常温下某溶洞水体中lg c(X)与pH变化的关系如图所示(X为HCO、CO或Ca2+),100.3≈2。下列说法错误的是( )
A.曲线③表示CO
B.Ksp(CaCO3)=2×10-9
C.b点的纵坐标为-2.65
D.c点的溶液中:c(HCO)>c(Ca2+)>c(OH-)>c(H+)
【答案】 D
【解析】 CO2可以和少量OH-反应生成HCO,和过量OH-反应生成CO,所以碱性越强c(CO)越大,而c(CO)越大,则c(Ca2+)越小,所以曲线①为Ca2+、②为HCO、③为CO。Ka2(H2CO3)=,根据图像可知,当c(HCO)=c(CO)时,pH=10.3,所以Ka2(H2CO3)=10-10.3。根据分析可知,③为CO,A正确;根据题目信息可知①、③的交点处,c(Ca2+)=c(CO)=10-4.35 mol/L,所以Ksp(CaCO3)=(10-4.35)2=2×10-9,B正确;b点对应的pH=8.6,即c(H+)=10-8.6 mol/L,c(CO)=10-4.35 mol/L,c(HCO)==mol/L=10-2.65 mol/L,所以b=-2.65,C正确;根据图像可知,c点溶液中,HCO的浓度确实高于Ca2+的浓度,根据形成溶洞呈碱性环境的特点,OH-的浓度高于Ca2+的浓度,所以顺序为c(HCO)>c(OH-)>c(Ca2+)>c(H+),D错误。
2.(2025·河北沧州二模)某温度下,向10 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液和10 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液。滴加过程中pM[pM=-lg M,M为c(Cl-)或c(CrO)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。已知Ag2CrO4为砖红色沉淀,下列叙述错误的是( )
A.②为K2CrO4的滴定曲线
B.若将AgNO3溶液的浓度改为0.2 mol·L-1,滴定终点a会向上移动
C.Ksp(AgCl)的数量级为10-10
D.用标准AgNO3溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂
【答案】 B
【解析】 根据pM=-lg M,M为c(Cl-)或c(CrO)可知,c(Cl-)、c(CrO)越小,pM越大,根据图像,向10 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液和10 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液。当滴加10 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液时,氯化钠恰好反应,滴加20 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液时,K2CrO4恰好反应,因此曲线①为氯化钠的滴定曲线,曲线②为K2CrO4的滴定曲线,据此分析解答。由分析知,②为K2CrO4的滴定曲线,A正确;若将AgNO3溶液的浓度改为0.2 mol·L-1,当滴加5 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液时,氯化钠恰好反应,此时c(Cl-)=c(Ag+),纵坐标c(Cl-)=,即纵坐标不变,故滴定终点a会向左平移,B错误;Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+)=10-4.9×10-4.9=100.2×10-10,数量级为10-10,C正确;b点K2CrO4与硝酸银恰好完全反应,溶液中c(CrO)=10-4 mol·L-1,则Ag2CrO4的Ksp=(2×10-4)2×10-4=4×10-12;当氯离子完全沉淀时c(Ag+)==10-4.8 mol·L-1,c(CrO)=4×10-12÷(10-4.8)2=4×10-2.4(mol·L-1),加入适量CrO[c(CrO)≥4×10-2.4 mol·L-1],只要Ag+稍过量,会生成Ag2CrO4砖红色沉淀,据此判断滴定终点,D正确。
3.(2025·四川雅安二模)常温下,难溶物Y2X与ZX在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,若定义其坐标图示:p(A)=-lg c(A),Rn+表示Y+或Z2+。下列说法正确的是( )
A.M表示Y2X的沉淀溶解平衡曲线
B.常温下,ZX的分散系在c点时为悬浊液
C.ZX(s)+2Y+(aq)Y2X(s)+Z2+(aq)的平衡常数K=106
D.向b点溶液中加入Na2X饱和溶液,析出ZX固体
【答案】 D
【解析】 横坐标表示阳离子浓度的负对数,纵坐标表示阴离子浓度的负对数。Ksp(Y2X)=c2(Y+)·c(X2-),Ksp(ZX)=c(Z2+)·c(X2-),X2-改变相同量时,Y+浓度变化量大于Z2+浓度的变化量,所以N表示Y2X的溶解平衡曲线,M表示ZX的溶解平衡曲线。根据b点数据Ksp(ZX)=10-35.2,根据a点数据Ksp(Y2X)=10-49.2。根据以上分析,N表示Y2X的沉淀溶解平衡曲线,故A错误;常温下,c点在M斜线上方,在金属阳离子浓度不变时,纵坐标越大,表示相应的阴离子浓度越小,因此c点Qc=c(Z2+)·c(X2-)<Ksp(ZX),因此c点形成的是ZX的不饱和溶液,故B错误;ZX(s)+2Y+(aq)Y2X(s)+Z2+(aq)的平衡常数K====1014,故C错误;b为ZX的饱和溶液,向b点溶液中加入Na2X饱和溶液,X2-浓度增大,由于Ksp不变,ZX固体会析出,故D正确。
4.(2025·安徽池州二模)H2S是环保领域重要物质。298 K,101 kPa时,-2价S不同形态的微粒在水溶液中分布分数如图所示。已知Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(Ag2S)=2.0×10-49,下列说法正确的是( )
A.溶解度:CuS大于Ag2S
B.曲线H表示HS-的分布分数
C.pH等于10时,c(H2S)<c(S2-)
D.0.1 mol/L Na2S溶液中c(S2-)约为0.038 mol/L(忽略S2-的第二步水解)
【答案】 D
【解析】 H2S是二元弱酸,在溶液中分步电离,溶液pH增大,溶液中H2S的浓度减小,HS-的浓度先增大后减小,S2-的浓度先不变后增大,则曲线H表示H2S的分布分数,虚线表示S2-的分布分数;由题图可知,溶液中HS-的浓度与S2-的浓度相等时,溶液pH为13,由电离常数Ka2(H2S)=可知,电离常数Ka2(H2S)=c(H+)=1×10-13,同理可得Ka1(H2S)=10-7。已知Ksp(CuS)=6.0×10-36,则c(S2-)==×10-18≈2.45×10-18 mol/L,又已知Ksp(Ag2S)=2.0×10-49,则c(S2-)=≈3.68×10-17 mol/L,因此Ag2S的溶解度大于CuS的溶解度,故A错误;由分析可知,曲线H表示H2S的分布分数,故B错误;由分布系数图可知,·c2(H+)=Ka1·Ka2=10-20,当pH=10时c(H+)=10-10,则=1,则c(S2-)=c(H2S),故C错误;忽略S2-的第二步水解,Kh1(S2-)===0.1,设水解消耗的S2-浓度为a mol/L,则Kh1(S2-)==0.1,解得a≈0.062,则0.1 mol/L Na2S溶液中c(S2-)≈0.1 mol/L-0.062 mol/L=0.038 mol/L,故D正确。
【培优练】
5.(2025·河北石家庄三模)M2A是一种难溶于水的弱酸盐,调节M2A饱和溶液(有足量M2A固体)的pH,lg X与pH的关系如图所示[其中X代表c(M+)、c(A2-)、c(HA-)、c(H2A)]。下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅱ为lg c(HA-)随pH的变化曲线
B.Ksp(M2A)=10-13.8
C.pH=7.2时,溶液中c(M+)=2c(A2-)+c(H2A)
D.pH=5时,溶液中c(M+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
【答案】 C
【解析】 M2A是一种难溶于水的弱酸盐,则存在溶解平衡:M2A(s)A2-(aq)+2M+(aq),随着pH降低,发生反应A2-+H+HA-,则M2A的沉淀溶解平衡将向右移动,c(M+)增大,c(A2-)逐渐降低,故曲线Ⅲ表示lg c(A2-),根据反应A2-+H+HA-可知,当pH减小时,c(HA-)也要增大,但溶液始终是M2A饱和溶液,存在物料守恒:c(M+)=2[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)],则c(M+)>c(HA-)恒成立,故曲线Ⅰ表示lg c(M+),曲线Ⅱ表示lg c(HA-),随着pH继续降低,发生反应HA-+H+H2A,c(H2A)增大,故曲线Ⅳ表示lg c(H2A),据此解答。由分析可知,曲线Ⅱ为lg c(HA-)随pH的变化曲线,A正确;由题意可知,溶液始终是M2A饱和溶液,当pH=4.6时,由图像可知,lg c(M+)=-3.6、lg c(A2-)=-6.6,Ksp(M2A)=c2(M+)·c(A2-)=(10-3.6)2×10-6.6=10-13.8,B正确;溶液始终是M2A饱和溶液,根据物料守恒:c(M+)=2[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)],由图像可知,pH=7.2时,c(A2-)=c(HA-),则c(M+)=2[2c(A2-)+c(H2A)],C错误;由图像可知,pH=5时,lg X的大小关系为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ,则满足关系:c(M+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),D正确。
6.(2025·河北保定三模)室温下,Na2CO3体系中各含碳微粒的物质的量分数与pH的关系如图1所示。在c起始(Na2CO3)=0.1 mol·L-1的体系中,研究Mg2+在不同pH时的可能产物,c(Mg2+)与pH的关系如图2所示(忽略溶液体积变化),曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Mg2+)·c(CO)=Ksp(MgCO3),曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Mg2+)·c2(OH)=Ksp[Mg(OH)2]。下列说法错误的是( )
A.室温下,Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)<Kw
B.Na2CO3溶液中存在:c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-)
C.Q点的体系中,发生反应的离子方程式为Mg2++2HCO===Mg(OH)2↓+2CO2↑
D.P点的体系中,c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
【答案】 C
【解析】 根据题图1,当pH=10.25时(N点),溶液中c(HCO)=c(CO),则Ka2==c(H+)=10-10.25,同理可利用M点求出Ka1(H2CO3)=10-6.37,室温下,Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)<Kw=10-14,A项正确;根据质子守恒,Na2CO3溶液中存在:c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-),B项正确;Q点的体系中,观察题图2的横坐标和纵坐标可知pH=8,-lg c(Mg2+)=1,观察题图1可知,pH=8时,溶液中主要含碳微粒是HCO,该点位于Mg(OH)2曲线Ⅱ的上方,题图2中图像的纵坐标是-lg c(Mg2+),数值从下往上在增大,即是从下往上c(Mg2+)在减小,因此位于曲线上方离子浓度小的点是未生成该沉淀,位于曲线下方离子浓度大的点会生成该沉淀,Q点位于MgCO3曲线下方和Mg(OH)2曲线上方,因此会生成碳酸镁沉淀,因此反应的离子方程式为Mg2++2HCO===MgCO3↓+CO2↑+H2O,C项错误;P点位于曲线Ⅰ、Ⅱ的上方,不会生成碳酸镁沉淀和氢氧化镁沉淀,c起始(Na2CO3)=0.1 mol·L-1,根据物料守恒,溶液中c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1,D项正确。
7.(2025·江西萍乡二模)利用平衡移动原理,分析常温下Ni2+在不同pH的Na2CO3体系中的可能产物。已知:图1中曲线表示Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系;图2中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Ni2+)·c(CO)=Ksp(NiCO3);曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Ni2+)·c2(OH-)=Ksp[Ni(OH)2];[注:起始Na2CO3体系中c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1;不同pH下c(CO)由图1得到]。
下列说法错误的是( )
A.Ksp[Ni(OH)2]=10-15
B.M点时,溶液中存在c(CO)=c(OH-)
C.pH=7时,=10-2.62
D.根据图1和图2,初始状态pH=11,lg[c(Ni2+)]=-6,发生反应:Ni2++2CO+2H2O===Ni(OH)2↓+2HCO
【答案】 B
【解析】 由题图1可知,K1(H2CO3)==10-6.37,K2(H2CO3)==10-10.25。由题图2的曲线Ⅱ可知,当pH=10,lg[c(Ni2+)]=-7时,Ni(OH)2达到溶解平衡,此时Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)·c2(OH-)=10-7×(10-4)2=10-15,A正确;M点的pH=8.25,由题图1可知此时溶液中的c(HCO)≈0.1 mol·L-1,结合K2(H2CO3)的数值,可得c(CO)=0.001 mol·L-1≠c(OH-),B错误;pH=7时,===10-2.62,C正确;由题图2可知,当pH=11,lg[c(Ni2+)]=-6时,此时Qc[Ni(OH)2]>Ksp[Ni(OH)2],溶液中生成Ni(OH)2沉淀,结合题图1可知,当pH=11时,溶液中含碳粒子为CO和少量的HCO,此时反应的离子方程式为Ni2++2CO+2H2O===Ni(OH)2↓+2HCO,D正确。
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