第04讲 沉淀溶解平衡(复习讲义)(天津专用)2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-09-03
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2份
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精品
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦沉淀溶解平衡核心考点,涵盖难溶电解质平衡及其应用、Ksp计算、平衡图像分析,按“基础平衡-应用实践-计算建模”逻辑架构知识,通过考点梳理、解题方法指导、真题训练环节,帮助学生系统突破难点。
资料以高考命题趋势为导向,设计“分步沉淀除杂”“新型材料沉淀控制”等探究活动,结合实验分析培养科学探究能力,通过Ksp计算与图像模型建构发展科学思维,分层变式题与真题溯源确保复习高效,助力学生提升应考能力,为教师把控复习节奏提供清晰指引。
内容正文:
第04讲 沉淀溶解平衡
内容导航
(
01
) (
命题透视·考情前瞻
) (
对标素养,研判高考命题趋势
)
(
02
) (
思维建模·脉络梳理
) (
搭建知识框架,构建系统思维
)
(
03
) (
考点精讲·靶向突破
) (
拆解核心考点,归纳解题范式
)
(
考点一
难溶电解质的沉淀溶解平衡及其应用
知识解构
知识点1
沉淀溶解平衡
∣
知识点2
沉淀溶解平衡的应用
考向破译
考向1
沉淀溶解平衡的实验探究
∣
考向2
温度、浓度对沉淀溶解平衡的影响
解题妙招1
K
sp
大小的比较
考点二 有关Ksp的计算
知识解构
知识点1
有关Ksp的计算
考向破译
考向1
应用Ksp计算金属离子开始沉淀与沉淀完全时的pH
考向2
Ksp与化学平衡常数的相关计算
解题妙招1
沉淀溶解平衡体系中相关计算方法
考点
三
沉淀溶解平衡图像
知识解构
知识点1
沉淀溶解平衡图像分析
考向破译
考向1
沉淀溶解平衡图像
解题妙招1
解沉淀溶解平衡图像题三步骤
)
(
04
) (
真题溯源·考向感知
) (
溯源真题逻辑,感知高考考向
)
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理—五年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
2023年
2022年
难溶电解质的沉淀溶解平衡及其应用
天津卷T9
天津卷T13
有关Ksp的计算
沉淀溶解平衡图像分析
天津卷T16
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.“分步沉淀”与“选择性除杂”的深度考查:预测题目将设置多种金属离子共存的复杂体系(如混合液),要求考生根据各氢氧化物的差异,计算并选择最佳pH范围,实现只沉淀杂质,不损失产品的目标。这将结合天津卷擅长的化工流程背景,考查精准控制反应条件的能力。
2.新型材料制备中的沉淀控制:结合新能源电池材料(如磷酸铁锂前驱体、三元正极材料共沉淀制备)或纳米材料合成,考查如何通过控制滴加速度、搅拌速率、温度、pH来控制沉淀颗粒的大小、形貌及纯度。这类题目强调“过程控制”对产物性能的影响。
3.环境化学中的沉淀平衡应用:围绕水体修复(如利用硫化物沉淀去除汞、铅)、土壤改良(固定重金属)等绿色化学主题,考查沉淀剂的选择依据及二次污染风险评估。
4.异常现象的解释与探究:考查非典型沉淀行为,如胶体形成与沉淀的竞争(快速混合易形成胶体而非沉淀)、共沉淀现象(杂质被包裹在主沉淀中)。要求考生具备批判性思维,能解释实验现象与理论预测的偏差。
►复习目标:
认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 难溶电解质的沉淀溶解平衡及其应用
知●识●解●构
知识点1 沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的建立
难溶电解质溶液中的离子
(2)沉淀溶解平衡的特点
逆、等、动、定、变(适用平衡移动原理)。
2.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因:难溶电解质本身的性质。
(2)外因:以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例。
外界条件
平衡移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
Ksp
升高温度
加水稀释
加入少量
AgNO3(s)
通入HCl
通入H2S
3.溶度积
(1)溶度积和离子积(或浓度商)
以MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)为例:
溶度积
离子积(或浓度商)
概念
沉淀溶解平衡的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc(或Q)
表达式
Ksp= (浓度都是平衡浓度)
Qc= (浓度是任意浓度)
应用
判断一定条件下沉淀能否生成或溶解
①Qc Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
②Qc Ksp:溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
③Qc Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出
(2)Ksp的意义
【注意】阴、阳离子个数比不相同时,Ksp大的难溶电解质的溶解度不一定大。
(3)Ksp的影响因素
Ksp只与难溶电解质的性质和[ 有关,而与沉淀的量、离子浓度无关。
得分速记
(1)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去,一般当残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,则认为沉淀已经完全。
(2)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的反应进行的越完全越好。如除去溶液中的Mg2+,用NaOH溶液比使用Na2CO3溶液好,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
(3)若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀时,则可以控制条件,使这些离子先后分别沉淀。
①对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀效果越好。例如在Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,可向混合溶液中逐渐滴加AgNO3溶液,可按AgI、AgBr、AgCl的顺序先后沉淀。
②对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。
(4)溶解度较小的沉淀,在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
知识点2 沉淀溶解平衡的应用
沉
淀
的
生
成
(1)调节pH法。通过控制溶液的酸碱性,可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,将含杂质的氯化铵溶于水,再加入 调节pH,可使Fe3+生成 Fe(OH)3沉淀而除去,发生的反应为 (填离子方程式)。
(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。以Na2S作沉淀剂处理工业废水中的金属离子Cu2+、Hg2+,发生的反应分别为 、 。
(3)氧化还原法。改变某离子的存在形式,促使其转化为溶解度更小的难溶电解质,便于分离出来。例如将Fe2+氧化为Fe3+,从而生成更难溶的 沉淀而除去
沉
淀
的
溶
解
(1)酸、碱溶解法。如用盐酸溶解Cu(OH)2: (填离子方程式)。
(2)盐溶解法。如用NH4Cl溶液溶解Mg(OH)2:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),
(填离子方程式)。
(3)配位溶解法。加入某试剂与溶液中的某种离子形成稳定配合物,使该离子的浓度减小。如溶解AgCl可加入NH3·H2O: (填离子方程式)。
(4)氧化还原溶解法。采用氧化性酸溶解金属硫化物(如CuS、HgS等)。如用稀HNO3溶解CuS:
沉
淀
的
转
化
一般来说,若难溶电解质类型相同,则Ksp较大的沉淀 转化为Ksp较小的沉淀。沉淀的溶解能力差别越大,越容易转化。
(1)锅炉除水垢
除水垢[CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq)]反应为 、
。
(2)矿物转化
ZnS(闪锌矿的主要成分)遇CuSO4溶液转化为CuS(铜蓝的主要成分)的反应为 (填离子方程式)
得分速记
(1)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质,Ksp小的溶解度不一定小。如Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),但c(Ag+)是Ag2CrO4>AgCl。
(2)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
(3)溶解度较小的沉淀,并不一定必须转化为溶解度更小的沉淀。在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。例如,在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,只要Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3)就可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
(4)一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,但溶解度小的沉淀转化成溶解度稍大的沉淀在一定条件下也能实现。
考●向●破●译
考向1 沉淀溶解平衡的实验探究
例1(25-26高三上·天津·期末)下列实验操作、现象和结论都正确的是
选项
操作
现象
结论
A
向溶液中滴加溶液
出现白色沉淀
和发生了相互促进的水解反应
B
向体积为、浓度均为的和混合液中滴加溶液
先产生白色沉淀,后产生砖红色沉淀
相同温度下,
C
中加4-6滴,振荡后加入溶液,加热煮沸
未出现砖红色沉淀
X不含有醛基
D
燃着的镁条插入盛有的集气瓶中,冷却后,往集气瓶中加入适量稀盐酸,静置,取少量上层清液于试管中,滴加少量溶液
剧烈燃烧,集气瓶口有淡黄色固体附着,集气瓶底有白色固体生成。试管中没有产生黑色沉淀
镁能在中燃烧:
A.A B.B C.C D.D
解题妙招
根据沉淀的先后顺序判断Ksp大小
难溶物的类型相同时,用含等浓度的不同阳离子(或阴离子)的溶液滴定某溶液时,先沉淀者Ksp小。如:
①向c(Cl-)=c(Br-)的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,先出现淡黄色沉淀,则AgBr的Ksp比AgCl的小。
②向c(Fe3+)=c(Al3+)的混合溶液中滴加少量氨水,先出现红褐色沉淀,则Fe(OH)3的Ksp比Al(OH)3的小。
③向c(Zn2+)=c(Cu2+)的混合溶液中滴加少量Na2S溶液,先出现黑色沉淀,则CuS的Ksp比ZnS的小。
【变式1·变载体】(25-26高三上·天津滨海新区·期末)下列实验操作、现象及结论均正确且相对应的是
实验操作
现象
结论
A
向NaCl和NaI的混合溶液中滴入少量AgNO3溶液
先观察到黄色沉淀生成
Ksp:AgI<AgCl
B
向NaHCO3溶液中滴加盐酸
测温仪示数上升
该反应放热
C
向葡萄酒试样中滴加酸性KMnO4溶液
溶液紫色褪去
葡萄酒中含有还原性物质SO2
D
向KI溶液中持续滴加氯水
先由无色变为棕黄色,后褪色
氯水可以氧化I2
A.A B.B C.C D.D
【变式2】(25-26高三上·天津蓟州·开学考试)下列实验方案设计、现象和结论均正确的是
选项
实验方案设计
现象
结论
A
向淀粉溶液中加入少量稀硫酸,加热,再加入银氨溶液
未出现银镜
淀粉未水解
B
向NaHX溶液中滴加酚酞溶液
溶液变红
C
向酸性溶液中通入石油裂解气
溶液褪色
石油裂解气中含有乙烯
D
向粉末中少量多次加入饱和溶液浸泡,静置,过滤,将滤渣溶于盐酸
有少量气泡生成
A.A B.B C.C D.D
【变式3】(2026·天津河北·二模)下列与氯化镁相关的实验设计能达到目的的是
A.获得无水氯化镁固体
B.电解法制备Mg
C.比较镁和铝的金属性强弱
D.证明溶度积():
A.A B.B C.C D.D
考向2 温度、浓度对沉淀溶解平衡的影响
例2已知:
下列有关说法正确的是
A.过量在水中溶解的质量小于在相同体积溶液中溶解的质量
B.过量在0.1mol/LNaCl溶液中
C.过量在水中所得的饱和溶液中滴加溶液,没有生成
D.在的盐酸中能完全溶解
【变式1·变载体】难溶于水,但在浓度较高的溶液中因形成配离子而溶解。常温下,将适量完全溶于浓溶液中,得到含的澄清溶液(溶液),关于该溶液的说法正确的是
A.加水稀释,浓度增大
B.向溶液中加入少量固体,浓度增大
C.向溶液中加入少量固体,平衡时浓度增大
D.溶液中存在:
【变式2·变题型】氯化银在水中存在沉淀溶解平衡: ,在不同温度(、)条件下曲线变化如图所示。下列说法正确的是
A.
B.温度下
C.加入NaCl固体,可使溶液从b点移至d点
D.蒸发溶剂可能使溶液由a点移至曲线上b、c之间的某一点
【变式3·变考法】朱砂在中国历史上常被作为绘画颜料,其主要成分是HgS。不同温度下HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图。已知HgS溶解过程吸热,,。下列说法错误的是
A.
B.温度下,增大可使e点迁移到c点
C.温度下,g点处有HgS沉淀析出
D.温度下,HgS在的溶液中,的浓度为
计算
知●识●解●构
知识点1 有关Ksp的计算
常考题型
解题策略
根据定义式或数形结合求Ksp,或者判断沉淀金属离子所需pH
直接根据Ksp定义式解答。如果已知溶解度,则需先转化为物质的量浓度再代入计算
沉淀先后的计算与判断
难溶电解质类型相同时,Ksp小的化合物先沉淀;难溶电解质类型不同时,需根据Ksp计算出开始沉淀时所需离子的浓度,所需离子浓度小的先沉淀
根据两种含同种离子的化合物的Ksp,①求溶液中不同离子的浓度的比值;②计算“恰好沉淀时”溶液中离子的浓度;③计算或判断调节溶液的pH的范围
一般是在所求表达式分子、分母中同乘以某离子的浓度,将分子、分母转化为不同物质的Ksp的表达式
考●向●破●译
考向1 应用Ksp计算金属离子开始沉淀与沉淀完全时的pH
例1(24-25高三上·天津·期末)铈()的氧化物在半导体材料、高级颜料及汽车尾气的净化器方面有广泛应用。以氟碳铈矿(含、、等)为原料制备的工艺流程如图:
回答下列问题:
(5)已知时,“调”时,要使沉淀完全(通常认为溶液中离子浓度小于为沉淀完全),应控制大于______。
【变式1·变载体】磷酸铁(FePO4)可用来制备锂离子电池的电极材料,工业上以硫铁矿(主要成分是FeS2,含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料,制备磷酸亚铁锂(LiFePO4),流程如下图所示:
已知:。。若滤液1中含、,为了使完全沉淀(即离子浓度)且Fe2+不沉淀,应控制的范围为_____。
【变式2】铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域,是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(,还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
沉铍时,将pH从8.0提高到8.5,则铍的损失降低至原来的_____%。
考向2 Ksp与化学平衡常数的相关计算
例2(2026·天津南开·模拟预测)闪锌矿(ZnS)是锌的主要矿物之一,纯净的ZnS可作白色颜料,也是提取锌的重要原料。已知常温下:,;、。对于常温下的下列溶液,叙述不正确的是
A.的平衡常数
B.ZnS与溶液作用,固体由白变黑
C.向饱和溶液中通入,无明显现象
D.(易溶)可使溶液中的离子沉淀完全
解题妙招
沉淀溶解平衡体系中相关计算方法
(1)已知溶度积求溶液中的某离子的浓度
例:Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1= mol·L-1
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求另一种离子的浓度
例:某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1 NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,平衡后溶液中c(Ag+)=10a mol·L-1(AgCl的Ksp很小,故忽略AgCl固体溶于水电离出的Cl-)
(3)已知溶度积,求沉淀转化平衡体系中的离子浓度比
平衡常数K==
例:对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),
达到平衡后,溶液中==,只要温度不变,则不变
【变式1·变载体】(2026·天津滨海新区·二模)室温下,向溶液加入过量固体混合,溶液pH随时间变化如图所示。已知:、。下列说法不正确的是
A.室温下,反应的K值数量级为
B.随着反应的进行,溶液pH下降的原因是逆向移动
C.反应过程中,溶液中始终存在:
D.0~600 s内上层清液中存在:
【变式2·变题型】工业上常用H2S除去废水中的Mn2+、Fe2+。在T℃下,起始浓度的水溶液中,lgc(c表示H2S、、的物质的量浓度)随着pH的变化如图中虚线所示(溶液体积变化忽略不计);若通过调节该H2S溶液的pH,形成难溶硫化物以除去废水中的Mn2+、Fe2+,金属离子浓度lgc(c表示Mn2+、Fe2+的物质的量浓度)随pH的变化如实线所示。已知:。下列说法正确的是
A.调节H2S溶液至pH=6.9时,
B.①、②、③曲线分别对应、、随pH的变化
C.Q点的pH=10.9
D.的平衡常数
【变式3·变考法】(2026·天津·模拟预测)常温下,用NaOH溶液分别滴定、、三种溶液,[M表示、、],pM随pH变化关系如图所示。已知,当金属离子浓度时认为沉淀完全。下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ表示滴定溶液的变化曲线
B.当刚好完全沉淀时,溶液
C.的
D.a点,的数量级为
考点三 沉淀溶解平衡图像
知●识●解●构
知识点1 沉淀溶解平衡图像分析
1.沉淀溶解平衡浓度图像模型
图像
分析
BaSO4的沉淀溶解平衡图像
(1)求Ksp或Ksp的数量级:A点,c(Ba2+)=c(S)=10-5 mol·L-1,Ksp(BaSO4)= 。
(2)曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,Qc Ksp。温度不变时,Ksp不变,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。曲线上方区域的点所示溶液均为 ,Qc Ksp。曲线下方区域的点所示溶液均为 ,Qc Ksp
2.沉淀溶解平衡对数图像模型
图像
分析
CaSO4与CaCO3的沉淀溶解平衡图像
注:pM=pCa2+=-lg c(Ca2+),pR=pS(或pC)=-lg c(S)[或-lg c(C)]
(1)曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态。根据曲线上O点或P点的坐标可求得对应难溶物的Ksp或Ksp的数量级,如O点,Ksp(CaSO4)= ;P点,Ksp(CaCO3)= 。
(2)判断X点对应的溶液是否能形成沉淀或是否饱和:X点对应溶液为CaSO4的 溶液、CaCO3的 溶液
3.沉淀滴定图像模型
图像
分析
用0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液的沉淀滴定图像
已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9
起始溶液中c(Ba2+)=0.1 mol·L-1,n=-lg c(Ba2+)= ,b点时恰好完全反应,c(Ba2+)= mol·L-1,m=-lg c(Ba2+)= ,即m由 决定,与起始BaCl2溶液的浓度无关
(1)若起始时c(BaCl2)=0.2 mol·L-1,恰好完全反应时消耗Na2SO4溶液的体积变大,b点向 (填“左”或“右”)移动。
(2)若用同浓度的Na2CO3溶液替代Na2SO4溶液,由于Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),恰好完全反应生成BaCO3时溶液中的c(Ba2+)较大,pBa2+较小,但消耗的Na2CO3溶液的体积仍为20 mL,所以b点竖直向
(填“上”或“下”)移动
考●向●破●译
考向1 沉淀溶解平衡图像
例1(2026·天津滨海新区·三模)常温下,将草酸钙()溶于不同初始浓度的盐酸中,平衡时溶液中各含碳微粒的分布分数[如,与溶液的关系如图。已知常温下,已知,下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ表示的分布分数与溶液的关系
B.时,溶液中存在
C.曲线IV上任意一点均有
D.当时,溶液中
解题妙招
解沉淀溶解平衡图像题三步骤
(1)明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
(2)理解图像中线上点、线外点的含义
①以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Qc=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
②曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Qc>Ksp。
③曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Qc<Ksp。
(3)抓住Ksp的特点,结合选项分析判断
①溶液在蒸发时,离子浓度的变化分两种情况:
A.原溶液不饱和时,离子浓度都增大;
B.原溶液饱和时,离子浓度都不变。
②溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。
【变式1·变载体】(24-25高三上·天津·开学考试)酒石酸是一种有机二元弱酸(用表示),25℃时,分布分数与溶液pH关系如图,酒石酸钙()微溶于水。
已知室温时:,,,。
下列说法不正确的是
A.向溶液中加入酒石酸,溶液变浑浊
B.饱和溶液中加入少量固体,的值减小
C.酒石酸溶液中,
D.时,
【变式2】(2026·天津和平·三模)H2A是一种二元酸,MA是一种难溶盐。图中曲线分别表示室温下:
(ⅰ)0.10 mol/L的H2A溶液中,各物种的与pH的关系;
(ⅱ)含的0.10 mol/L Na2A溶液中,与pH的关系。下列说法正确的是
A.曲线④表示与pH的关系
B.
C.
D.(ii)中增加,平衡后溶液中H2A、、浓度之和增大
【变式3】(2026·天津河西·二模)工业上、FeS可用于处理含废水[达排放标准],溶液中各含硫粒子的物质的量分数与pH的关系如图所示,已知室温下:;;溶液约为12.8;
下列说法正确的是
A.溶液中:
B.溶液中:
C.若忽略的第二步电离,溶液的pH约为4
D.向含的废水中加入足量FeS,废水无法达排放标准
真题溯源·考向感知
1.(2025·天津·高考真题)依据下列实验操作及现象,不能得出相应结论的是
实验操作及现象
结论
A
将稀盐酸滴入NaHCO3溶液中,产生的气体通入澄清的石灰水,石灰水变浑浊
非金属性:Cl>C
B
硫化锌(ZnS,白色)、硫化镉(CdS,黄色)为难溶电解质。向浓度均为0.1 mol/L的Zn2+、Cd2+混合液中,滴加Na2S稀溶液,先出现的沉淀是黄色的
C
向可能含有Fe2+的未知溶液中,滴加1滴溶液,有特征蓝色沉淀生成
原未知溶液中含有Fe2+
D
向含有新制的氢氧化铜的碱性溶液中,加入乙醛溶液并加热,出现砖红色沉淀
乙醛具有还原性
A.A B.B C.C D.D
2.(2022·天津·高考真题)天津地处环渤海湾,海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫,改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
①
②
回答下列问题:
(1)该工艺的总反应方程式为___________。1mol 发生该反应的热量变化为___________,在总反应中的作用是___________。
(2)研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中,配成相同物质的量浓度的吸收液,在相同反应条件下,分别向三份吸收液持续通入,测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率,结果最好的是___________(填“A”、“B”或“C”)。
(3)的电离方程式为___________。25℃时,溶液中、、在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如图2,由图2计算,的___________,___________。再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,,为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于___________(已知25℃时,FeS的为)。
3. (2024·天津·高考真题)锗()、锡()和铅()是第ⅣA族元素,原子序数依次增大。
(5)和均为不易溶于水的强电解质。已知一定温度下,的饱和溶液中,的。反应在该温度下的平衡常数为___________。
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第04讲 沉淀溶解平衡
内容导航
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01
) (
命题透视·考情前瞻
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对标素养,研判高考命题趋势
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(
02
) (
思维建模·脉络梳理
) (
搭建知识框架,构建系统思维
)
(
03
) (
考点精讲·靶向突破
) (
拆解核心考点,归纳解题范式
)
(
考点一
难溶电解质的沉淀溶解平衡及其应用
知识解构
知识点1
沉淀溶解平衡
∣
知识点2
沉淀溶解平衡的应用
考向破译
考向1
沉淀溶解平衡的实验探究
∣
考向2
温度、浓度对沉淀溶解平衡的影响
解题妙招1
K
sp
大小的比较
考点二 有关Ksp的计算
知识解构
知识点1
有关Ksp的计算
考向破译
考向1
应用Ksp计算金属离子开始沉淀与沉淀完全时的pH
考向2
Ksp与化学平衡常数的相关计算
解题妙招1
沉淀溶解平衡体系中相关计算方法
考点
三
沉淀溶解平衡图像
知识解构
知识点1
沉淀溶解平衡图像分析
考向破译
考向1
沉淀溶解平衡图像
解题妙招1
解沉淀溶解平衡图像题三步骤
)
(
04
) (
真题溯源·考向感知
) (
溯源真题逻辑,感知高考考向
)
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理—五年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
2023年
2022年
难溶电解质的沉淀溶解平衡及其应用
天津卷T9
天津卷T13
有关Ksp的计算
沉淀溶解平衡图像分析
天津卷T16
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.“分步沉淀”与“选择性除杂”的深度考查:预测题目将设置多种金属离子共存的复杂体系(如混合液),要求考生根据各氢氧化物的差异,计算并选择最佳pH范围,实现只沉淀杂质,不损失产品的目标。这将结合天津卷擅长的化工流程背景,考查精准控制反应条件的能力。
2.新型材料制备中的沉淀控制:结合新能源电池材料(如磷酸铁锂前驱体、三元正极材料共沉淀制备)或纳米材料合成,考查如何通过控制滴加速度、搅拌速率、温度、pH来控制沉淀颗粒的大小、形貌及纯度。这类题目强调“过程控制”对产物性能的影响。
3.环境化学中的沉淀平衡应用:围绕水体修复(如利用硫化物沉淀去除汞、铅)、土壤改良(固定重金属)等绿色化学主题,考查沉淀剂的选择依据及二次污染风险评估。
4.异常现象的解释与探究:考查非典型沉淀行为,如胶体形成与沉淀的竞争(快速混合易形成胶体而非沉淀)、共沉淀现象(杂质被包裹在主沉淀中)。要求考生具备批判性思维,能解释实验现象与理论预测的偏差。
►复习目标:
认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 难溶电解质的沉淀溶解平衡及其应用
知●识●解●构
知识点1 沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的建立
难溶电解质溶液中的离子
(2)沉淀溶解平衡的特点
逆、等、动、定、变(适用平衡移动原理)。
2.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因:难溶电解质本身的性质。
(2)外因:以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例。
外界条件
平衡移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
Ksp
升高温度
正向
增大
增大
增大
加水稀释
正向
不变
不变
不变
加入少量
AgNO3(s)
逆向
增大
减小
不变
通入HCl
逆向
减小
增大
不变
通入H2S
正向
减小
增大
不变
3.溶度积
(1)溶度积和离子积(或浓度商)
以MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)为例:
溶度积
离子积(或浓度商)
概念
沉淀溶解平衡的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc(或Q)
表达式
Ksp= cm(Mn+)·cn(Am-) (浓度都是平衡浓度)
Qc= cm(Mn+)·cn(Am-) (浓度是任意浓度)
应用
判断一定条件下沉淀能否生成或溶解
①Qc > Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
②Qc = Ksp:溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
③Qc < Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出
(2)Ksp的意义
【注意】阴、阳离子个数比不相同时,Ksp大的难溶电解质的溶解度不一定大。
(3)Ksp的影响因素
Ksp只与难溶电解质的性质和[ 温度 有关,而与沉淀的量、离子浓度无关。
得分速记
(1)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去,一般当残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,则认为沉淀已经完全。
(2)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的反应进行的越完全越好。如除去溶液中的Mg2+,用NaOH溶液比使用Na2CO3溶液好,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
(3)若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀时,则可以控制条件,使这些离子先后分别沉淀。
①对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀效果越好。例如在Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,可向混合溶液中逐渐滴加AgNO3溶液,可按AgI、AgBr、AgCl的顺序先后沉淀。
②对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。
(4)溶解度较小的沉淀,在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
知识点2 沉淀溶解平衡的应用
沉
淀
的
生
成
(1)调节pH法。通过控制溶液的酸碱性,可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,将含杂质的氯化铵溶于水,再加入 氨水 调节pH,可使Fe3+生成 Fe(OH)3沉淀而除去,发生的反应为 Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3N (填离子方程式)。
(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。以Na2S作沉淀剂处理工业废水中的金属离子Cu2+、Hg2+,发生的反应分别为 Cu2++S2-CuS↓ 、 Hg2++S2- HgS↓ 。
(3)氧化还原法。改变某离子的存在形式,促使其转化为溶解度更小的难溶电解质,便于分离出来。例如将Fe2+氧化为Fe3+,从而生成更难溶的 Fe(OH)3 沉淀而除去
沉
淀
的
溶
解
(1)酸、碱溶解法。如用盐酸溶解Cu(OH)2: Cu(OH)2+2H+ Cu2++2H2O (填离子方程式)。
(2)盐溶解法。如用NH4Cl溶液溶解Mg(OH)2:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq), N+OH-NH3·H2O (填离子方程式)。
(3)配位溶解法。加入某试剂与溶液中的某种离子形成稳定配合物,使该离子的浓度减小。如溶解AgCl可加入NH3·H2O: Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O (填离子方程式)。
(4)氧化还原溶解法。采用氧化性酸溶解金属硫化物(如CuS、HgS等)。如用稀HNO3溶解CuS: 3CuS+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O
沉
淀
的
转
化
一般来说,若难溶电解质类型相同,则Ksp较大的沉淀 易 转化为Ksp较小的沉淀。沉淀的溶解能力差别越大,越容易转化。
(1)锅炉除水垢
除水垢[CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq)]反应为 CaSO4(s)+Na2CO3(aq) CaCO3(s)+Na2SO4(aq) 、 CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O 。
(2)矿物转化
ZnS(闪锌矿的主要成分)遇CuSO4溶液转化为CuS(铜蓝的主要成分)的反应为 ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq) (填离子方程式)
得分速记
(1)对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质,Ksp小的溶解度不一定小。如Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),但c(Ag+)是Ag2CrO4>AgCl。
(2)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
(3)溶解度较小的沉淀,并不一定必须转化为溶解度更小的沉淀。在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。例如,在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,只要Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3)就可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
(4)一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,但溶解度小的沉淀转化成溶解度稍大的沉淀在一定条件下也能实现。
考●向●破●译
考向1 沉淀溶解平衡的实验探究
例1(25-26高三上·天津·期末)下列实验操作、现象和结论都正确的是
选项
操作
现象
结论
A
向溶液中滴加溶液
出现白色沉淀
和发生了相互促进的水解反应
B
向体积为、浓度均为的和混合液中滴加溶液
先产生白色沉淀,后产生砖红色沉淀
相同温度下,
C
中加4-6滴,振荡后加入溶液,加热煮沸
未出现砖红色沉淀
X不含有醛基
D
燃着的镁条插入盛有的集气瓶中,冷却后,往集气瓶中加入适量稀盐酸,静置,取少量上层清液于试管中,滴加少量溶液
剧烈燃烧,集气瓶口有淡黄色固体附着,集气瓶底有白色固体生成。试管中没有产生黑色沉淀
镁能在中燃烧:
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.向NaHCO3溶液中滴加Na[Al(OH)4]溶液,出现白色沉淀,该反应的实质是与发生酸碱反应生成沉淀,A错误;
B.是AB型难溶电解质,是型,不同类型的难溶电解质,不能直接通过沉淀先后顺序比较大小,无法得出题中结论,B错误;
C.醛基与新制氢氧化铜的反应需要在碱性环境下进行,该实验中用量远不足,过量使溶液呈酸性,即使含醛基也不会生成砖红色沉淀,无法得出结论,C错误;
D.若反应生成,则加稀盐酸后会释放出,滴加会生成黑色沉淀;题中现象为无黑色沉淀,说明产物中无硫化镁,镁与反应为,D正确;
故选D。
解题妙招
根据沉淀的先后顺序判断Ksp大小
难溶物的类型相同时,用含等浓度的不同阳离子(或阴离子)的溶液滴定某溶液时,先沉淀者Ksp小。如:
①向c(Cl-)=c(Br-)的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,先出现淡黄色沉淀,则AgBr的Ksp比AgCl的小。
②向c(Fe3+)=c(Al3+)的混合溶液中滴加少量氨水,先出现红褐色沉淀,则Fe(OH)3的Ksp比Al(OH)3的小。
③向c(Zn2+)=c(Cu2+)的混合溶液中滴加少量Na2S溶液,先出现黑色沉淀,则CuS的Ksp比ZnS的小。
【变式1·变载体】(25-26高三上·天津滨海新区·期末)下列实验操作、现象及结论均正确且相对应的是
实验操作
现象
结论
A
向NaCl和NaI的混合溶液中滴入少量AgNO3溶液
先观察到黄色沉淀生成
Ksp:AgI<AgCl
B
向NaHCO3溶液中滴加盐酸
测温仪示数上升
该反应放热
C
向葡萄酒试样中滴加酸性KMnO4溶液
溶液紫色褪去
葡萄酒中含有还原性物质SO2
D
向KI溶液中持续滴加氯水
先由无色变为棕黄色,后褪色
氯水可以氧化I2
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.沉淀生成的先后顺序与溶度积常数和离子浓度均有关,在未告知氯离子和碘离子浓度关系的情况下,不一定先生成AgI黄色沉淀,A错误;
B.NaHCO3与盐酸的反应为吸热反应,不能看到测温仪示数上升,B错误;
C.向葡萄酒试样中滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去,说明存在还原性物质,葡萄酒中含有葡萄糖、乙醇,也可能使KMnO4褪色,C错误;
D.向KI溶液中持续滴加氯水,I-被氧化为I2,先变棕黄色,后I2被氧化为而褪色,故氯水可以氧化I2,D正确;
故选D。
【变式2】(25-26高三上·天津蓟州·开学考试)下列实验方案设计、现象和结论均正确的是
选项
实验方案设计
现象
结论
A
向淀粉溶液中加入少量稀硫酸,加热,再加入银氨溶液
未出现银镜
淀粉未水解
B
向NaHX溶液中滴加酚酞溶液
溶液变红
C
向酸性溶液中通入石油裂解气
溶液褪色
石油裂解气中含有乙烯
D
向粉末中少量多次加入饱和溶液浸泡,静置,过滤,将滤渣溶于盐酸
有少量气泡生成
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.银镜反应需要在碱性环境下进行,淀粉水解后未加NaOH中和作催化剂的稀硫酸,酸性条件下银氨溶液被破坏无法发生银镜反应,不能证明淀粉未水解,A错误;
B.NaHX溶液使酚酞变红说明溶液呈碱性,说明的水解程度大于其电离程度,因此,B正确;
C.石油裂解气中含多种不饱和烃,均可使酸性溶液褪色,不能证明一定含有乙烯,C错误;
D.饱和溶液中浓度极高,可使从而生成沉淀,实际,D错误;
故答案为B。
【变式3】(2026·天津河北·二模)下列与氯化镁相关的实验设计能达到目的的是
A.获得无水氯化镁固体
B.电解法制备Mg
C.比较镁和铝的金属性强弱
D.证明溶度积():
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.氯化镁溶液中存在水解平衡,直接加热蒸发时,水解生成的HCl挥发,会促进水解完全,最终得到氢氧化镁(灼烧后为氧化镁),无法得到无水氯化镁;要获得无水氯化镁,需要在HCl气流中加热蒸发,抑制水解,A错误;
B.电解氯化镁溶液时,水溶液中的放电能力强于,阴极优先放电生成,不放电,无法得到金属镁,工业制备镁阳极需要用惰性电极(图中铁电极做阳极错误)电解熔融氯化镁,B错误;
C.向等浓度的、溶液中加过量NaOH,现象为:溶液中生成沉淀,沉淀不溶于过量NaOH;溶液中先生成沉淀,后沉淀完全溶解,说明的碱性强于;根据规律:元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强,可以证明金属性,能达到实验目的,C正确;
D.该实验中NaOH溶液是过量的,加入少量反应后,仍有剩余,再加入时,直接和过量的反应生成沉淀,没有发生向的沉淀转化,因此无法证明二者溶度积的大小关系,且二者沉淀类型也不相同,无法直接比较大小,D错误;
答案选C。
考向2 温度、浓度对沉淀溶解平衡的影响
例2已知:
下列有关说法正确的是
A.过量在水中溶解的质量小于在相同体积溶液中溶解的质量
B.过量在0.1mol/LNaCl溶液中
C.过量在水中所得的饱和溶液中滴加溶液,没有生成
D.在的盐酸中能完全溶解
【答案】A
【解析】A.在纯水中:溶解度。在溶液中:高浓度的氯离子促进络合反应正向进行。设在溶液中,溶解度为,氯离子浓度近似为,则:,,总溶解度。故在中溶解的质量更大,A正确;
B.在溶液中,氯离子浓度近似为0.1mol/L,根据,因此约为1.810-9mol/L,B错误;
C.AgCl 在纯水中的饱和溶液中,。滴加溶液使浓度增大,导致离子积,从而生成AgCl沉淀,C错误;
D.盐酸中氯离子浓度为。若假设完全溶解,则所有含银微粒的浓度之和。由A选项分析可知,,氯离子浓度近似为,则:,Q=,故有AgCl沉淀,不能完全溶解,D错误;
故选A。
【变式1·变载体】难溶于水,但在浓度较高的溶液中因形成配离子而溶解。常温下,将适量完全溶于浓溶液中,得到含的澄清溶液(溶液),关于该溶液的说法正确的是
A.加水稀释,浓度增大
B.向溶液中加入少量固体,浓度增大
C.向溶液中加入少量固体,平衡时浓度增大
D.溶液中存在:
【答案】B
【解析】A.加水稀释时溶液体积增大,即使平衡发生移动也无法抵消离子浓度降低的趋势,浓度减小,A错误;
B.加入少量KI固体,溶液中增大,平衡正向移动,浓度增大,B正确;
C.加入少量固体,溶液中增大,Ag+ 与I- 反应生成 AgI 沉淀,同时平衡逆向移动,消耗,平衡时浓度减小,C错误;
D.溶液中存在电荷守恒:,溶液即,故,D错误;
故选B。
【变式2·变题型】氯化银在水中存在沉淀溶解平衡: ,在不同温度(、)条件下曲线变化如图所示。下列说法正确的是
A.
B.温度下
C.加入NaCl固体,可使溶液从b点移至d点
D.蒸发溶剂可能使溶液由a点移至曲线上b、c之间的某一点
【答案】D
【解析】A.已知,温度升高,增大。由题图可知,时更大,则,A错误;
B.题图中d点,温度下。温度下的更小,所以温度下,B错误;
C.、温度不同,加入NaCl固体温度基本不变,不可使溶液从b点移到d点,C错误;
D.a点位于曲线下方,为不饱和溶液。蒸发溶剂使离子浓度均增大,可形成饱和溶液,可能使溶液由a点移至曲线上b、c之间的某一点,D正确;
故选D。
【变式3·变考法】朱砂在中国历史上常被作为绘画颜料,其主要成分是HgS。不同温度下HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图。已知HgS溶解过程吸热,,。下列说法错误的是
A.
B.温度下,增大可使e点迁移到c点
C.温度下,g点处有HgS沉淀析出
D.温度下,HgS在的溶液中,的浓度为
【答案】D
【解析】A.HgS溶解吸热,升温平衡正向移动,Ksp增大,pS=-lgc(S2-),pHg=-lgc(Hg2+),则温度越高,pHg和pS越小,故T1>T2,A正确;
B.T2温度下,Ksp不变,增大c(S2-),pS减小,平衡逆向移动使c(Hg2+)减小,pHg增大,可沿T2曲线由e点向左上方迁移到c点,B正确;
C.下g点处,离子积,处于过饱和状态,故会析出HgS沉淀,C正确;
D.T2温度下,设曲线pHg+pS=2b(如pS=b时pHg=b),则Ksp(T2)=10-2b,c(S2-)=0.01 mol/L时,pS=2,pHg=2b-pS=2b-2,故c(Hg²⁺)=102-2b mol/L,D错误;
故选D。
考点二 有关Ksp的计算
知●识●解●构
知识点1 有关Ksp的计算
常考题型
解题策略
根据定义式或数形结合求Ksp,或者判断沉淀金属离子所需pH
直接根据Ksp定义式解答。如果已知溶解度,则需先转化为物质的量浓度再代入计算
沉淀先后的计算与判断
难溶电解质类型相同时,Ksp小的化合物先沉淀;难溶电解质类型不同时,需根据Ksp计算出开始沉淀时所需离子的浓度,所需离子浓度小的先沉淀
根据两种含同种离子的化合物的Ksp,①求溶液中不同离子的浓度的比值;②计算“恰好沉淀时”溶液中离子的浓度;③计算或判断调节溶液的pH的范围
一般是在所求表达式分子、分母中同乘以某离子的浓度,将分子、分母转化为不同物质的Ksp的表达式
考●向●破●译
考向1 应用Ksp计算金属离子开始沉淀与沉淀完全时的pH
例1(24-25高三上·天津·期末)铈()的氧化物在半导体材料、高级颜料及汽车尾气的净化器方面有广泛应用。以氟碳铈矿(含、、等)为原料制备的工艺流程如图:
回答下列问题:
(5)已知时,“调”时,要使沉淀完全(通常认为溶液中离子浓度小于为沉淀完全),应控制大于______。
【答案】(5)9
【解析】(5)当c(Ce3+)=1.0×10−5mol⋅L−1时,,,c(H+)=10-9mol/L,pH=9,此时处于沉淀溶解平衡状态,当pH>9时,沉淀完全;
【变式1·变载体】磷酸铁(FePO4)可用来制备锂离子电池的电极材料,工业上以硫铁矿(主要成分是FeS2,含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料,制备磷酸亚铁锂(LiFePO4),流程如下图所示:
已知:。。若滤液1中含、,为了使完全沉淀(即离子浓度)且Fe2+不沉淀,应控制的范围为_____。
【答案】4.7≤pH<7.6
【解析】为了使Al3+完全沉淀,则,则,,pH ≈ 4.7;同时保证不沉淀,则,,pH7.6,则应控制pH的范围为4.7≤pH<7.6。
【变式2】铍的氧化物广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域,是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为(,还含有一定量的FeO和)生产BeO的一种工艺流程如下。
沉铍时,将pH从8.0提高到8.5,则铍的损失降低至原来的_____%。
【答案】10
【分析】绿柱石煅烧生成氧化物,浓硫酸浸取,不溶于硫酸,残渣是,加硫酸铵调节pH=1.5除去铝离子,加入氨水调节pH=5.1除去铁离子,再加入氨水到pH=8.0生成沉淀,滤液硫酸铵循环利用。
【解析】设的溶度积常数为,,,当pH=8.0时,,铍损失浓度为mol/L,当pH=8.5时,,铍损失浓度为mol/L,则此时铍的损失浓度与pH=8.0时相比,为原来的,即降低至原来的10%。
考向2 Ksp与化学平衡常数的相关计算
例2(2026·天津南开·模拟预测)闪锌矿(ZnS)是锌的主要矿物之一,纯净的ZnS可作白色颜料,也是提取锌的重要原料。已知常温下:,;、。对于常温下的下列溶液,叙述不正确的是
A.的平衡常数
B.ZnS与溶液作用,固体由白变黑
C.向饱和溶液中通入,无明显现象
D.(易溶)可使溶液中的离子沉淀完全
【答案】C
【解析】A.该反应的平衡常数,计算正确,A正确;
B.,溶解度更小的沉淀更易生成,白色ZnS可转化为黑色CuS,固体由白变黑,B正确;
C.CuS溶度积极小,饱和CuSO₄溶液中浓度高,通入后电离产生的可使,生成黑色CuS沉淀,有明显现象,C错误;
D.溶液中,与0.1mol BaS恰好完全反应生成ZnS,反应后,可认为沉淀完全,D正确;
故选C。
解题妙招
沉淀溶解平衡体系中相关计算方法
(1)已知溶度积求溶液中的某离子的浓度
例:Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1= mol·L-1
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求另一种离子的浓度
例:某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1 NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,平衡后溶液中c(Ag+)=10a mol·L-1(AgCl的Ksp很小,故忽略AgCl固体溶于水电离出的Cl-)
(3)已知溶度积,求沉淀转化平衡体系中的离子浓度比
平衡常数K==
例:对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),
达到平衡后,溶液中==,只要温度不变,则不变
【变式1·变载体】(2026·天津滨海新区·二模)室温下,向溶液加入过量固体混合,溶液pH随时间变化如图所示。已知:、。下列说法不正确的是
A.室温下,反应的K值数量级为
B.随着反应的进行,溶液pH下降的原因是逆向移动
C.反应过程中,溶液中始终存在:
D.0~600 s内上层清液中存在:
【答案】C
【解析】A.该反应的平衡常数K=,平衡常数的数量级为104,故A说法正确;
B.碳酸钠属于强碱弱酸盐,溶液中存在CO+H2OHCO+OH-,溶液显碱性,加入CaSO4,生成碳酸钙,导致溶液中c(CO)减小,使平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH下降,故B说法正确;
C.碳酸钠溶液中存在元素守恒:c(Na+)=2c(H2CO3)+2c(CO)+2c(HCO),随着硫酸钙的加入,部分CO转化为碳酸钙沉淀,导致溶液中碳元素总浓度减少,即反应过程中溶液中c(Na+)>2c(H2CO3)+2c(CO)+2c(HCO),故C说法错误;
D.电荷守恒:c(Na+)+2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(CO)+c(HCO)+2c(SO),根据图像可知,0~600s内上层清液显碱性,即c(OH-)>c(H+),因此有c(Na+)+2c(Ca2+)>2c(CO)+c(HCO)+2c(SO),故D说法正确;
答案为C。
【变式2·变题型】工业上常用H2S除去废水中的Mn2+、Fe2+。在T℃下,起始浓度的水溶液中,lgc(c表示H2S、、的物质的量浓度)随着pH的变化如图中虚线所示(溶液体积变化忽略不计);若通过调节该H2S溶液的pH,形成难溶硫化物以除去废水中的Mn2+、Fe2+,金属离子浓度lgc(c表示Mn2+、Fe2+的物质的量浓度)随pH的变化如实线所示。已知:。下列说法正确的是
A.调节H2S溶液至pH=6.9时,
B.①、②、③曲线分别对应、、随pH的变化
C.Q点的pH=10.9
D.的平衡常数
【答案】D
【分析】为弱酸,pH较小时,溶液中,因此曲线①表示随着pH的变化,曲线②表示随着pH的变化,曲线③表示随着pH的变化;实线m、n表示金属离子浓度随pH的变化,因,故当pH相同时,,可知曲线m为浓度随pH的变化,曲线n为浓度随pH的变化。
【解析】A.为弱酸,溶液中存在电荷守恒,,调节pH时加入碱溶液可使pH增大,故当溶液时,溶液中可能存在其他离子,电荷守恒关系会发生变化,A错误;
B.由分析可知,①代表随着pH的变化,②代表随着pH的变化,③代表随着pH的变化,B错误;
C.为弱酸,溶液中存在电离平衡,,时,,电离平衡常数,,时,,电离平衡常数,,Q点,因此,即,C错误;
D.由图可知,当时,,,反应的平衡常数,D正确;
故选D。
【变式3·变考法】(2026·天津·模拟预测)常温下,用NaOH溶液分别滴定、、三种溶液,[M表示、、],pM随pH变化关系如图所示。已知,当金属离子浓度时认为沉淀完全。下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ表示滴定溶液的变化曲线
B.当刚好完全沉淀时,溶液
C.的
D.a点,的数量级为
【答案】B
【分析】Ⅰ、Ⅲ两条曲线平行,所以物质类型相同,则曲线Ⅱ代表滴定CH3COOH溶液的变化关系,已知,则曲线Ⅰ代表滴定CuSO4溶液的变化关系,曲线Ⅲ代表滴定MgSO4溶液的变化关系,据此解答;
【解析】A.Ⅰ、Ⅲ两条线平行,代表物质类型相同,则曲线Ⅱ表示与pH的变化关系;因,pH相同时,故曲线Ⅰ代表滴定溶液的变化,A正确;
B.当,,从图像上可知曲线Ⅰ的纵坐标为0,由计算可得此时,则,当Cu2+沉淀完全时,,则,溶液的,B错误;
C.由,,从图像上可知曲线Ⅲ的纵坐标为0,由计算可得此时,故,Mg(OH)2+Cu2+Mg2++Cu(OH)2的,C正确;
D.当时,溶液中,而a点是曲线Ⅱ和曲线Ⅲ的交点,a点溶液中,因此,则,D正确;
故选B。
考点三 沉淀溶解平衡图像
知●识●解●构
知识点1 沉淀溶解平衡图像分析
1.沉淀溶解平衡浓度图像模型
图像
分析
BaSO4的沉淀溶解平衡图像
(1)求Ksp或Ksp的数量级:A点,c(Ba2+)=c(S)=10-5 mol·L-1,Ksp(BaSO4)= 10-10 。
(2)曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,Qc = Ksp。温度不变时,Ksp不变,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。曲线上方区域的点所示溶液均为 过饱和溶液 ,Qc > Ksp。曲线下方区域的点所示溶液均为 不饱和溶液 ,Qc < Ksp
2.沉淀溶解平衡对数图像模型
图像
分析
CaSO4与CaCO3的沉淀溶解平衡图像
注:pM=pCa2+=-lg c(Ca2+),pR=pS(或pC)=-lg c(S)[或-lg c(C)]
(1)曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态。根据曲线上O点或P点的坐标可求得对应难溶物的Ksp或Ksp的数量级,如O点,Ksp(CaSO4)= 10-5 ;P点,Ksp(CaCO3)= 10-8.6 。
(2)判断X点对应的溶液是否能形成沉淀或是否饱和:X点对应溶液为CaSO4的 不饱和 溶液、CaCO3的 过饱和 溶液
3.沉淀滴定图像模型
图像
分析
用0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液的沉淀滴定图像
已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9
起始溶液中c(Ba2+)=0.1 mol·L-1,n=-lg c(Ba2+)= 1 ,b点时恰好完全反应,c(Ba2+)= 1×10-5 mol·L-1,m=-lg c(Ba2+)= 5 ,即m由 Ksp 决定,与起始BaCl2溶液的浓度无关
(1)若起始时c(BaCl2)=0.2 mol·L-1,恰好完全反应时消耗Na2SO4溶液的体积变大,b点向 右 (填“左”或“右”)移动。
(2)若用同浓度的Na2CO3溶液替代Na2SO4溶液,由于Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),恰好完全反应生成BaCO3时溶液中的c(Ba2+)较大,pBa2+较小,但消耗的Na2CO3溶液的体积仍为20 mL,所以b点竖直向 下 (填“上”或“下”)移动
考●向●破●译
考向1 沉淀溶解平衡图像
例1(2026·天津滨海新区·三模)常温下,将草酸钙()溶于不同初始浓度的盐酸中,平衡时溶液中各含碳微粒的分布分数[如,与溶液的关系如图。已知常温下,已知,下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ表示的分布分数与溶液的关系
B.时,溶液中存在
C.曲线IV上任意一点均有
D.当时,溶液中
【答案】B
【分析】将草酸钙()溶于盐酸中,溶液中存在一系列变化, 和,因此曲线Ⅰ表示的分布分数与溶液的关系、曲线Ⅱ表示的分布分数与溶液的关系、曲线Ⅲ表示的分布分数与溶液的关系,曲线Ⅳ表示与溶液的关系;
【解析】A.根据分析,曲线Ⅰ表示的分布分数与溶液的关系,A正确;
B.时,溶液中存在电荷守恒,由于,则溶液中存在,B错误;
C.草酸钙溶于盐酸中,由元素守恒知一定存在,C正确;
D.当时,,根据可得,根据图像曲线Ⅰ和Ⅱ交点、Ⅱ和Ⅲ交点可知、,代入,解得,位于曲线Ⅱ和曲线Ⅲ的交点,则,D正确;
故选B。
解题妙招
解沉淀溶解平衡图像题三步骤
(1)明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
(2)理解图像中线上点、线外点的含义
①以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Qc=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
②曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Qc>Ksp。
③曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Qc<Ksp。
(3)抓住Ksp的特点,结合选项分析判断
①溶液在蒸发时,离子浓度的变化分两种情况:
A.原溶液不饱和时,离子浓度都增大;
B.原溶液饱和时,离子浓度都不变。
②溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。
【变式1·变载体】(24-25高三上·天津·开学考试)酒石酸是一种有机二元弱酸(用表示),25℃时,分布分数与溶液pH关系如图,酒石酸钙()微溶于水。
已知室温时:,,,。
下列说法不正确的是
A.向溶液中加入酒石酸,溶液变浑浊
B.饱和溶液中加入少量固体,的值减小
C.酒石酸溶液中,
D.时,
【答案】D
【分析】酒石酸是一种二元弱酸,随着pH越来越大,溶液酸性减弱,则H2R的浓度逐渐减小,HR-的浓度先增大后减小,R2-的浓度逐渐增大,则a代表、b代表、c代表随pH变化的曲线;由a与b的交点知Ka1=10-3.04,据此回答。
【解析】A.混合后体积加倍,故初始浓度:c[(CH3COO)2Ca]=0.05 mol/L, c(H2R)= 0.05 mol/L,由于,发生((CH3COO)2Ca + H2R = CaR↓ + 2CH3COOH反应,溶液与酒石酸混合,随反应的进行酒石酸电离平衡正移,使溶液中,则,有沉淀生成,溶液变浑浊,A正确;
B.,,变形得,加入,增大,只与温度有关不变,因此比值减小,B正确;
C.酒石酸H2R溶液中,阳离子只有;阴离子有、、,由电荷守恒得:,C正确;
D.对应Ka1交点,此时,仅二者分布分数相等,但体系中已经存在少量(曲线b未到1、a未降到0,且c有少量数值),因此,D错误;
故选D。
【变式2】(2026·天津和平·三模)H2A是一种二元酸,MA是一种难溶盐。图中曲线分别表示室温下:
(ⅰ)0.10 mol/L的H2A溶液中,各物种的与pH的关系;
(ⅱ)含的0.10 mol/L Na2A溶液中,与pH的关系。下列说法正确的是
A.曲线④表示与pH的关系
B.
C.
D.(ii)中增加,平衡后溶液中H2A、、浓度之和增大
【答案】B
【分析】H2A是一种二元酸,随着pH增大,c(H2A)逐渐减小,c(HA-)先增大后减小,c(A2-)逐渐增大;含MA(s)的0.10mol•L-1Na2A溶液中,随着pH增大,A2-+H2OHA-+OH-逆移,c(A2-)逐渐增大,导致MA(s)M2+(aq)+A2-(aq)逆移,c(M2+)逐渐减小,在0.10 mol/L的H2A溶液中,pH足够低时,H2A浓度应接近0.10 mol/L,即lg[c(H2A)]应接近-1。观察图像,曲线④在pH较低时的值符合此特征,故曲线④表示lg[c(H2A)]与pH的关系,则曲线③为lg[c(M2+)]与pH的关系,曲线①表示lg[c(A2-)/(mol•L-1)]与pH的关系,曲线②表示lg[c(HA-)/(mol•L-1)]与pH的关系,以此解答。
【解析】A.由分析可知,曲线④表示lg[c(H2A)/(mol•L-1)]与pH的关系,A错误;
B.由①和②的交点可知,c(A2-)=c(HA-),pH=4.19,H2A的,由①和④的交点可知,c(A2-)=c(H2A),pH=2.73,H2A的,则H2A的,B正确;
C.,由图可知,pH=2.73时,,,则,C错误;
D.加入MA(s),MA(s)M2+(aq)+A2-(aq)平衡不移动,c(A2-)不变,则c(H2A)、c(HA-)均不变,因此平衡后溶液中H2A、HA-、A2-浓度之和不变,D错误;
故选B。
【变式3】(2026·天津河西·二模)工业上、FeS可用于处理含废水[达排放标准],溶液中各含硫粒子的物质的量分数与pH的关系如图所示,已知室温下:;;溶液约为12.8;
下列说法正确的是
A.溶液中:
B.溶液中:
C.若忽略的第二步电离,溶液的pH约为4
D.向含的废水中加入足量FeS,废水无法达排放标准
【答案】C
【解析】A.在溶液中,的物质的量是所有含硫粒子物质的量的2倍,正确的物料守恒式为,A错误;
B.溶液中,发生两步水解:、,溶液约为12.8,由图,为12.8时,,B错误;
C.若忽略的第二步电离,仅考虑第一步电离:,由图像可知,当时,,根据电离常数定义:,对于溶液,设电离的浓度为,则,解得,即,,C正确;
D.向含的废水中加入足量,发生沉淀转化,平衡常数,很大,说明反应正向进行的程度很大。平衡时,,则,因此废水可以达到排放标准,D错误;
故答案选C。
真题溯源·考向感知
1.(2025·天津·高考真题)依据下列实验操作及现象,不能得出相应结论的是
实验操作及现象
结论
A
将稀盐酸滴入NaHCO3溶液中,产生的气体通入澄清的石灰水,石灰水变浑浊
非金属性:Cl>C
B
硫化锌(ZnS,白色)、硫化镉(CdS,黄色)为难溶电解质。向浓度均为0.1 mol/L的Zn2+、Cd2+混合液中,滴加Na2S稀溶液,先出现的沉淀是黄色的
C
向可能含有Fe2+的未知溶液中,滴加1滴溶液,有特征蓝色沉淀生成
原未知溶液中含有Fe2+
D
向含有新制的氢氧化铜的碱性溶液中,加入乙醛溶液并加热,出现砖红色沉淀
乙醛具有还原性
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.稀盐酸与NaHCO3反应生成CO2,只能说明HCl酸性强于H2CO3,但HCl不是Cl的最高价酸,无法直接推断Cl的非金属性>C,A结论错误;
B.先析出CdS黄色沉淀,说明CdS的溶度积更小,因此Ksp(ZnS)>Ksp(CdS),B结论正确;
C.与反应生成特征蓝色沉淀,可直接证明存在,C结论正确;
D.乙醛与新制Cu(OH)2在碱性条件下生成砖红色Cu2O,说明乙醛被氧化,具有还原性,D结论正确;
故选A。
2.(2022·天津·高考真题)天津地处环渤海湾,海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫,改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
①
②
回答下列问题:
(1)该工艺的总反应方程式为___________。1mol 发生该反应的热量变化为___________,在总反应中的作用是___________。
(2)研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中,配成相同物质的量浓度的吸收液,在相同反应条件下,分别向三份吸收液持续通入,测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率,结果最好的是___________(填“A”、“B”或“C”)。
(3)的电离方程式为___________。25℃时,溶液中、、在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如图2,由图2计算,的___________,___________。再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,,为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于___________(已知25℃时,FeS的为)。
【答案】(1) (或) 放出热量 作催化剂或降低反应活化能
(2)C
(3) 或 8
【解析】(1)将第一个方程式2倍加上第二个方程式得到该工艺的总反应方程式为(或),该反应的热化学方程式,因此1mol 发生该反应的热量变化为放出热量,参与了化学反应,但反应前后量没有改变,因此在总反应中的作用是作催化剂或降低反应活化能;故答案为:(或);放出热量;作催化剂或降低反应活化能。
(2)根据图中信息以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率,C持续时间最长,说明C的脱硫效率最高,因此结果最好的C;故答案为:C。
(3)是二元弱酸,其电离是一步一步电离,主要以第一步电离为主,因此其电离方程式为或;根据题意pH=7时、的所占分数相等,因此的,pH=13时、的所占分数相等,则。再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,根据得到,根据和,得到,pH=8,因此为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于8;故答案为:或;;;8。
3. (2024·天津·高考真题)锗()、锡()和铅()是第ⅣA族元素,原子序数依次增大。
(5)和均为不易溶于水的强电解质。已知一定温度下,的饱和溶液中,的。反应在该温度下的平衡常数为___________。
【答案】(5)
【解析】
【小问5详解】
已知一定温度下,的饱和溶液中,则,该反应的平衡常数K=。
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