专题3 第四单元 第三课时 Ksp的计算 沉淀溶解平衡图像分析-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理教师用书word(苏教版)
2026-10-08
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教辅
摘要:
本讲义聚焦高中化学Ksp的计算与沉淀溶解平衡图像分析核心知识点,先建立Ksp与溶解度、物质的量浓度的换算模型,再梳理已知Ksp求离子浓度、反应平衡常数、pH范围等计算类型,最后通过浓度、对数、沉淀滴定图像分析构建思维模式,形成递进式学习支架。
资料以“交流讨论”引导科学探究,结合铜蓝形成等实例体现化学观念中物质转化的应用,图像分析环节培养科学思维的模型建构能力。课中辅助教师高效授课,课后通过题组练习帮助学生巩固计算方法、查漏补缺,提升解决实际问题的能力。
内容正文:
第三课时 Ksp的计算 沉淀溶解平衡图像分析
1.能进行溶解度和Ksp的换算,建立相关计算模型。
2.了解Ksp计算的常见类型,知道Ksp在化工、实验中的重要应用。
3.认识各类沉淀溶解平衡曲线特点,建立沉淀溶解平衡曲线的思维模式。
知识点一 Ksp的计算
1.溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系
(1)溶解度(S)
在一定温度下,某固态物质在100 g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。
(2)溶度积(Ksp)、溶解度(S)和饱和溶液的物质的量浓度(c)都可以用来衡量难溶电解质的溶解能力或溶解程度,它们彼此关联,可以互相换算。
(3)实例
以CaCO3的沉淀溶解平衡为例:CaCO3(s)Ca2++C,Ksp=c(Ca2+)·c(C),S是100 g水中所溶解的CaCO3的质量。由于浓度很小,将溶液的密度近似为 1 g·cm-3。
①已知Ksp,则CaCO3饱和溶液中c(Ca2+)=)= mol·L-1,S=×100 g=×100 g≈0.1 L×c(Ca2+)×M(CaCO3)= 10 g(100 g溶液中水的质量近似为100 g)。
②已知溶解度,即已知100 g水(0.1 L)中所含CaCO3的质量为S g,那么c(Ca2+)== mol·L-1,Ksp=。
③已知c(Ca2+)=a mol·L-1,则Ksp=c(Ca2+)·c(C)=a2,1 L溶液中含有a mol Ca2+、a mol ,S=×100 g=10a g。
2.Ksp的计算类型
(1)已知Ksp,求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1 。
(2)已知Ksp、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)= 10a mol·L-1。
(3)计算反应的平衡常数, 如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常数K== 。K越大,转化反应越容易进行,转化程度越大。
(4)计算氢氧化物沉淀时的pH或分步沉淀的pH范围。
铜蓝是一种成分为硫化铜的矿物,它的含铜量为66%,是提炼铜的矿石。铜蓝主要产在其他铜矿床附近,自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成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)。
【交流讨论】
1.某温度下,FeS的溶解度为8.8×10-9 g,求该温度下FeS的Ksp。
提示:溶解的FeS的物质的量为=1×10-10 mol,溶液的质量为100 g+8.8×10-9 g≈100 g,溶液的体积约为100 mL,则c(Fe2+)=c(S2-)=1×10-9 mol·L-1,Ksp=1×10-9×1×10-9=1×10-18。
2.已知FeS和CuS的溶度积分别为Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=6.3×10-36,试通过计算判断FeS与CuSO4溶液反应能否完全转化为CuS。
提示:CuSO4与FeS反应的离子方程式是Cu2++FeS(s)CuS(s)+Fe2+,该反应的平衡常数K=====1×1018>105,故该转化能完全进行。
3.已知25 ℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,计算向2 mol·L-1 CuSO4溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时,才开始生成Cu(OH)2沉淀。
提示:Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=2×c2(OH-)=2×10-20,解得c(OH-)=10-10 mol·L-1,c(H+)== mol·L-1=10-4 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-4=4。
4.已知25 ℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×1,计算向0.1 mol·L-1 ZnCl2溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时,溶液中Zn2+沉淀完全。
提示:当溶液中c(Zn2+)≤10-5 mol·L-1时,可视为Zn2+沉淀完全。Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-5×c2(OH-)=1.0×10-17,c(OH-)=10-6 mol·L-1,c(H+)== mol·L-1=10-8 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg 10-8=8。
1.(2025·南通调研)向某含有Co2+和Ni2+的溶液中加入0.5 mol·L-1 Na2S溶液,使Co2+和Ni2+转化为CoS和NiS沉淀。当上层清液中c(Ni2+)=1.0×10-5 mol·L-1时,c(Co2+)= 6.0×10-7 mol·L-1 。[已知:Ksp(CoS)=1.8×10-22,Ksp(NiS)=3.0×10-21]
解析:当上层清液中c(Ni2+)=1.0×10-5 mol·L-1时,c(S2-)== mol·L-1=3.0×10-16 mol·L-1,c(Co2+)== mol·L-1=6.0×10-7 mol·L-1。
2.(2025·江苏基地学校联考)Ksp[Mn(OH)2]=4.0×10-14,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。常温下,若Mn2+、Fe3+起始浓度分别为1 mol·L-1和0.8 mol·L-1,加入等体积NaOH溶液后pH为3.0,则此时= 5×105 。
解析:Mn2+、Fe3+的起始浓度分别为1 mol·L-1和0.8 mol·L-1,根据Ksp[Mn(OH)2]=c(Mn2+)·c2(OH-)=4×10-14知,Mn2+开始沉淀时需要c(OH-)== mol·L-1=2.0×10-7 mol·L-1,加入等体积NaOH溶液后,pH=3,则c(OH-)=1.0×10-11 mol·L-1<2.0×10-7 mol·L-1,此时Mn2+还没开始沉淀,c(Mn2+)=×1 mol·L-1=0.5 mol·L-1;再根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=1.0×10-39=c(Fe3+)×(1.0×10-11)3知,c(Fe3+)=1.0×10-6 mol·L-1,则此时==5×105。
3.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(1)pH=10的溶液中,c(Mg2+)≤ 5.6×10-4 mol·L-1 。
(2)向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成 Cu(OH)2 (填化学式)沉淀。
(3)某CuSO4溶液中c(Cu2+)=0.022 mol·L-1,如果要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液中加入碱来调节pH,使溶液的pH大于 5 。
解析:(1)pH=10的溶液中,c(OH-)=10-4 mol·L-1,则c(Mg2+)== mol·L-1=5.6×10-4 mol·L-1。(2)Cu2+生成沉淀所需的c(OH-)比Mg2+小,故先生成Cu(OH)2沉淀。(3)要生成Cu(OH)2沉淀,则c(Cu2+)·c2(OH-)>Ksp[Cu(OH)2],c(OH-)> mol·L-1=10-9 mol·L-1,pH>5。
知识点二 沉淀溶解平衡图像分析
1.浓度图像
(1)图像展示
以BaSO4沉淀溶解平衡曲线为例。
(2)实例分析
室温时,CaCO3在水中的溶解平衡曲线如图所示。已知25 ℃其溶度积为2.8×10-9。
①x数值为多少?
提示:d点c(C)=1.4×10-4 mol·L-1,又知25 ℃时,CaCO3的溶度积Ksp=2.8×10-9,故c(Ca2+)== mol·L-1=2×10-5 mol·L-1,则x=2×10-5。
②c点时是否有碳酸钙沉淀生成?
提示:c点c(Ca2+)>2×10-5mol·L-1,c(Ca2+)·c(C)>Ksp,故有碳酸钙沉淀生成。
③加入蒸馏水能否使溶液由d点变到a点?
提示:d点为饱和溶液,加入蒸馏水后若仍为饱和溶液,则c(Ca2+)、c(C)均不变,若为不饱和溶液,则Ca2+、C浓度都减小,故不可能使溶液由d点变为a点。
④b点与d点对应的溶度积相等吗?
提示:b点与d点,温度相同,溶度积相等。
2.对数图像
(1)图像展示
pC图像是将溶液中某一粒子浓度[如c(A)]或某些粒子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。有三种碳酸盐的负对数图像如下。pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数。
①直线AB上的点:c(M2+)=c(R2-);
②溶度积:Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3)>Ksp(MnCO3);
③X点对CaCO3要析出沉淀,对CaSO4是不饱和溶液,能继续溶解CaSO4;
④Y点:c(S)>c(Ca2+),二者的浓度积等于10-5;Z点:c(C)<c(Mn2+),二者的浓度积等于10-10.6。
(2)实例分析
已知:常温下,Ksp(AgBr)<Ksp(AgCl)。某温度下,饱和溶液中-lg c(Ag+)与-lg c(Br-)、-lg c(Cl-)的关系如图所示。
①曲线Ⅱ代表 的沉淀溶解平衡曲线;
②常温下,AgBr的Ksp(AgBr)= ;
③常温下,当c(Ag+)=1.0×10-4 mol·L-1时,饱和溶液中= ;
④在曲线Ⅱ的饱和溶液中加入AgNO3固体可使溶液由 点沿直线变为 点。
提示:①离子浓度的负对数值越大,对应的离子浓度越小,对应的溶度积越小,故曲线Ⅱ代表溴化银的沉淀溶解平衡曲线;②常温下,当-lg c(Ag+)=6.0时,-lg c(Br-)=6.0,此时Ksp(AgBr)=c(Ag+)·c(Br-)=1.0×10-12;③常温下,当c(Ag+)=1.0×10-4 mol·L-1时,饱和溶液中==1.0×10-2;④加入AgNO3固体后,饱和溶液中c(Ag+)增大,-lg c(Ag+)减小,可使溶液由b点沿直线变为c点。
3.沉淀滴定图像
(1)沉淀滴定
根据沉淀反应,用一种溶液测定某一种溶液中某种离子浓度的分析方法。
如根据Ag++Cl-AgCl↓反应,可用一定浓度的AgNO3标准溶液测定一定体积溶液中的c(Cl-)。
(2)沉淀滴定图像
如用AgNO3标准溶液滴定Cl-的过程,得lg c(Cl-)-V(AgNO3)图像。
(3)图像分析
用0.100 mol·L-1 AgNO3溶液滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。回答下列问题:
①根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为 。
②滴定终点c点为饱和AgCl溶液,c(Ag+) (填“>”“<”或“=”)c(Cl-)。
③相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-溶液,反应终点c向 (填“a”或“b”,下同)方向移动。
④相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-溶液,反应终点c向 方向移动。
提示:①由题图可知,当AgNO3溶液的体积为50.0 mL时,溶液中的c(Cl-)略小于10-8 mol·L-1,此时混合溶液中c(Ag+)==2.5×10-2 mol·L-1,故Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)≈2.5×10-2×10-8=2.5×10-10。③根据Ag++Cl-AgCl↓可知,达到滴定终点时,消耗AgNO3溶液的体积为=20.0 mL,反应终点c向a方向移动。④相同实验条件下,沉淀相同物质的量的Cl-和Br-消耗的AgNO3的物质的量相同,由于Ksp(AgBr)<Ksp(AgCl),当滴加相同物质的量的Ag+时,溶液中c(Br-)<c(Cl-),故反应终点c向b方向移动。
4.解答沉淀溶解平衡图像题的三步骤
第一步:明确图像中横、纵坐标的含义
横坐标通常是浓度或pH或体积,纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度(或离子浓度的负对数)。例如:
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义(以氯化银为例)
(1)曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时离子积=Ksp。
(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时离子积>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时离子积<Ksp。
第三步: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:
①原溶液不饱和时,离子浓度都增大;
②原溶液饱和时,离子浓度都不变。
(2)溶度积只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积相同。
1.(人教版改编题)某温度时,AgCl悬浊液中存在:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀溶解平衡,其平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.加入AgNO3,可以使溶液由c点变到a点
B.用NaCl溶液代替蒸馏水洗涤AgCl沉淀,可以减少沉淀的损失
C.b点对应溶液中没有AgCl沉淀生成
D.Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=4.9×10-13,说明溶解度:AgCl>AgBr
解析:C 加入AgNO3固体,银离子浓度增大,氯离子浓度减小,可以使溶液由c点变到a点,A正确;沉淀溶解平衡为AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),NaCl溶液中氯离子浓度较大,用NaCl溶液替代蒸馏水洗涤AgCl沉淀,可使AgCl的溶解平衡逆向移动,从而减少沉淀损失,B正确;b点在曲线的上方,银离子和氯离子浓度的乘积大于Ksp(AgCl),所以b对应溶液中有沉淀生成,C错误;Ksp越大,相应离子浓度就越大,溶解度越大,Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),溶解度:AgCl>AgBr,D正确。
2.一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M2+:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:pM=-lg c(M2+),p(C)=-lg c(C)。下列说法正确的是( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大
B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(C)
C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+)<c(C)
D.c点可表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+)>c(C)
解析:B pM相等时,图中线上p(C)数值越大,c(C)越小,因此,MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小,A错误;a点可表示MnCO3的饱和溶液,pM=p(C),所以c(Mn2+)=c(C),B正确;b点可表示CaCO3的饱和溶液,pM<p(C),所以c(Ca2+)>c(C),C错误;pM数值越大,离子浓度越小,则c点可表示MgCO3的不饱和溶液,pM>p(C),所以c(Mg2+)<c(C),D错误。
1.已知难溶化合物A2B在T ℃时饱和溶液的物质的量浓度为a mol·L-1,向其饱和溶液中加入一定量易溶于水的盐AC,当A+的物质的量浓度为b mol·L-1时,则B2-的物质的量浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
解析:B 已知难溶化合物A2B存在沉淀溶解平衡: A2B(s)2A++B2-,在T ℃时饱和溶液的物质的量浓度为a mol·L-1,则Ksp(A2B)=c2(A+)·c(B2-)=(2a)2·a=4a3,向其饱和溶液中加入一定量易溶于水的盐AC,当A+的物质的量浓度为b mol·L-1时,B2-的物质的量浓度为 mol·L-1 。
2.关于沉淀溶解平衡和溶度积,下列说法不正确的是( )
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关
B.将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明Ksp[Ca(OH)2]>Ksp(CaSO4)
C.已知25 ℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,则该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=2.8×103
D.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,在MgCl2溶液中加入氨水调混合液的pH=11,产生沉淀,则此时溶液中的c(Mg2+)=1.8×10-5mol·L-1
解析:B Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关,A正确;溶液中硫酸根离子和氢氧根离子的浓度未知,无法比较Ksp[Ca(OH)2]、Ksp(CaSO4)的大小,B错误;Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=====2.8×103,C正确;由Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=1.8×10-11可知,c(Mg2+)=== mol·L-1=1.8×10-5 mol·L-1,D正确。
3.室温时,Ksp(CaCO3)=3.36×10-9,Ksp(CaF2)=3.45×10-11。下列关于CaCO3和CaF2两悬浊液说法错误的是( )
A.CaCO3和CaF2两悬浊液中前者的c(Ca2+)较大
B.分别滴加稀硫酸,CaCO3与CaF2的溶度积不变
C.分别加入0.1 mol·L-1的CaCl2溶液,c()和c(F-)均减小
D.CaCO3和CaF2共存的饱和溶液中,的值约为97.4
解析:A A项,CaCO3饱和溶液中c(Ca2+)== mol·L-1≈5.8×10-5 mol·L-1,CaF2饱和溶液中c(Ca2+)== mol·L-1≈2.05×10-4 mol·L-1,所以CaCO3和CaF2两悬浊液中前者的c(Ca2+)较小,错误;B项,Ksp只随温度改变而改变,分别滴加稀硫酸,温度不变,则Ksp不变,正确;C项,分别加入CaCl2溶液,溶液中c(Ca2+)增大,所以溶液中)=减小,c(F-)=减小,正确;D项,==≈97.4,正确。
4.不同温度(T1和T2)时,硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.加入BaCl2固体,可使溶液由a点变到c点
C.c点时,在T1、T2两个温度下均没有固体析出
D.图中c点对应的是T1时硫酸钡的过饱和溶液
解析:D BaSO4在水中溶解时吸收热量,升高温度,BaSO4的溶度积增大。根据图像可知温度:T2>T1,A错误;BaSO4在溶液中存在着沉淀溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入BaCl2固体,会增大c(Ba2+),导致溶液中c(S)降低,所以不能使溶液由a点变到c点,B错误;在T1时c点表示c(Ba2+)·c(S)>Ksp,溶液为过饱和溶液,有沉淀析出;在T2时c点表示c(Ba2+)·c(S)<Ksp,溶液为不饱和溶液,没有沉淀析出,C错误,D正确。
5.有关数据如表所示:
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
1
1
1
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为 Fe3+ ,加碱调节至pH为 2.7 时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为 6 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若不加H2O2后果是 很难将Zn2+和Fe2+分离 ,原因是 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 。
解析:Fe与稀硫酸反应生成FeSO4,再被H2O2氧化转化为Fe2(SO4)3。Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-),则有c(OH-)= ≈10-11.3 mol·L-1,则溶液的pH=2.7。Zn(OH)2的Ksp=c(Zn2+)·c2(OH-),则有c(OH-)==10-8 mol·L-1,则溶液的pH=6。Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近,若不加入H2O2将Fe2+转化为Fe3+,则很难将Zn2+和Fe2+分离。
题组一 Ksp的计算
1.(2025·镇江期末)化学上常认为残留在溶液中的离子浓度等于或小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀就已达完全。已知:常温下Ksp[M(OH)2]=1×10-20,则溶液中M2+沉淀完全时的pH最小值为( )
A.7.0 B.4.5
C.5.0 D.6.5
解析:D Ksp[M(OH)2]=c(M2+)·c2(OH-)=1×10-20,当M2+沉淀完全时c(M2+)≤1×10-5 mol·L-1,c(OH-)≥ mol·L-1=1×10-7.5 mol·L-1,则c(H+)=≤ mol·L-1=1×10-6.5 mol·L-1,pH≥6.5,D正确。
2.(2026·盐城伍佑中学段考)要除去CuCl2溶液中的Fe3+,已知常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=1×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度≤1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全,设溶液中Cu2+的浓度为3.0 mol·L-1,通过调节溶液pH除去Fe3+而不损失Cu2+,调节pH的取值范围( )
A.3≤pH<4 B.3≤pH≤4
C.2<pH≤3 D.2≤pH<3
解析:A c(Fe3+)≤1×10-5 mol·L-1,则溶液中c(OH-)≥ mol·L-1,pH≥3;Cu2+不生成沉淀时,c(Cu2+)=3.0 mol·L-1,则溶液中c(OH-)< mol·L-1=10-10 mol·L-1,pH<4;则溶液的pH范围为3≤pH<4,故选A。
3.(2026·江苏响水中学月考)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,CrO4)=2.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和Cr的浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1 AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Br-、Cl-、Cr B.Cr、Br-、Cl-
C.Cl-、Br-、Cr D.Br-、Cr、Cl-
解析:A 溶液中含有Cl-、Br-和Cr浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,Cl-、Br-和Cr沉淀时需要的c(Ag+)分别为c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-8 mol·L-1;c(Ag+)= mol·L-1=5.4×10-11 mol·L-1;c(Ag+)= mol·L-1≈1.4×10-5 mol·L-1,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、Cr。
4.(2025·盐城联考)室温下,用饱和Na2CO3溶液浸泡BaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加入足量稀盐酸、产生气泡,固体未完全溶解。已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。下列说法正确的是( )
A.滤渣中加入稀盐酸发生反应的离子方程式:+2H+CO2↑+H2O
B.饱和Na2CO3溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c()+c(OH-)+c()
C.反应BaSO4(s)+BaCO3(s)+正向进行,需满足<
D.过滤后所得溶液中一定存在c()=且c()<
解析:C 向滤渣中加入过量盐酸产生气泡,是BaCO3和盐酸反应,离子方程式为2H++BaCO3H2O+CO2↑+Ba2+,A错误;饱和Na2CO3溶液中存在电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC)+c(OH-)+2c(C),B错误;反应BaSO4(s)+CBaCO3(s)+SO达到平衡时,其平衡常数K====,要使此反应正向进行,则要满足Qc<K,即<,C正确;过滤后得滤渣和滤液,且滤渣中含BaCO3和BaSO4,则过滤前BaSO4(s)+CBaCO3(s)+S达到平衡状态, BaSO4和BaCO3均达到沉淀溶解平衡状态,即c(C)=,c(S)=,D错误。
题组二 沉淀溶解平衡图像
5.(2026·福州质量监测)常温下,铬酸钡的)=1.0×10-10,其溶度积曲线如图所示。下列推断错误的是( )
A.a=1.0×10-5 mol·L-1
B.b点溶度积等于c点
C.d点处于不饱和状态
D.温度不变,加入氯化钡固体可由d点迁移到b点
解析:D b点在溶度积曲线上,且c(Ba2+)=),Ksp(BaCrO4)=1.0×10-10,c(Ba2+)=)==1.0×10-5 mol·L-1,所以a=1.0×10-5 mol·L-1,A正确;溶度积常数(Ksp)只与温度有关,温度不变,Ksp不变,所以曲线上各点对应的溶度积相等,b点溶度积等于c点,B正确;d点位于溶度积曲线下方,c(Ba2+)·)<Ksp(BaCrO4),溶液处于不饱和状态,C正确;溶液不饱和时:温度不变,加入BaCl2固体,c(Ba2+)增大,c(Cr)不变,因此不能由d点迁移到b点,D错误。
6.(2025·苏州昆山中学月考)某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点有BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp
解析:D 在该溶液中始终存在沉淀溶解平衡,加入Na2SO4,c(S)增大,平衡左移,c(Ba2+)减小,所以溶液不能由a点变到b点,A错误;通过蒸发,溶液的浓度增大,若d点变到c点,即仅c(Ba2+)增大,与实际相悖,B错误; d点在曲线以下,说明该点不存在沉淀溶解平衡,即该点没有沉淀生成,C错误;Ksp和温度有关,温度不变,Ksp也不变,D正确。
7.(2026·沧州南皮县一中期中)已知常温下,Ksp(ZnX)=1.6×10-24、Ksp(CuX)=1.2×10-36。二者的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.m点的ZnX分散系中:v(溶解)>v(沉淀)
B.向n点分散系中加入适量Na2X后可得到与p点对应的新分散系
C.常温下,CuX饱和溶液中c(Cu2+)=1×10-a mol·L-1
D.ZnX(s)+Cu2+CuX(s)+Zn2+的热力学趋势很大
解析:C Ksp(ZnX)>Ksp(CuX),故L1、L2分别是ZnX、CuX的沉淀溶解平衡曲线,m点相对于ZnX是不饱和体系,溶解速率较大,A正确;向n点的CuX(s)Cu2++X2-体系中加入Na2X后,平衡向左移动,从而导致c(X2-)增大而c(Cu2+)减小,B正确;CuX饱和溶液中,c(Cu2+)=c(X2-),c(Cu2+)≈1.1×10-18 mol·L-1,C错误;ZnX(s)+Cu2+CuX(s)+Zn2+的K==≈1.33×1012≫1×105,D正确。
8.(2025·徐州丰县中学月考)某温度下,分别向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴加0.1 mol·L-1的Na2S溶液,滴加过程中溶液中-lg c(Cu2+)和-lg c(Zn2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示。[已知:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),lg 3≈0.5],下列说法错误的是( )
A.溶液pH:a<b<e
B.a点的ZnCl2溶液中:c(Cl-)<2c(Zn2+)+c(H+)
C.a—b—e为滴定CuCl2溶液的曲线
D.d点纵坐标约为33.9
解析:C Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),故终点时-lg c(Zn2+)<-lg c(Cu2+),故a—b—e表示ZnCl2的滴定曲线,C错误;对于D项,分别向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的CuCl2和ZnCl2溶液中分别滴加10 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液,达到滴定终点时,-lg c(Cu2+)=17.7,Ksp(CuS)=10-35.4,d点时,c(S2-)约为×0.1 mol·L-1,c(Cu2+)= mol·L-1=3×10-34.4 mol·L-1,故d点纵坐标约为33.9,D项正确;根据电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=2c(Zn2+)+c(H+)可知,c(Cl-)<2c(Zn2+)+c(H+),B项正确。
9.(2025·南师附中)天然水体中的H2CO3与空气中的CO2保持平衡。已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9, 某溶洞水体中lg c(X)(X为H2CO3、HC、C或Ca2+)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①代表C
B.H2CO3的一级电离常数为10-8.3
C.c(Ca2+)随 pH升高而增大
D.pH=10.3 时,c(Ca2+)=2.8×10-7.9 mol·L-1
解析:D 根据图像可知,随着pH的增大,溶液碱性增强,HC、C浓度都增大,而曲线①在pH很小时也产生,因此曲线①代表HC,②代表C,③代表Ca2+,A错误;曲线①为HC,由点(6.3,-5)可知,c(HC)=c(H2CO3),H2CO3的一级电离常数Ka1==c(H+)=1.0×10-6.3,B错误;曲线③代表Ca2+,根据图像可知,c(Ca2+)随pH升高而减小,C错误;已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,根据图像,pH=10.3时,c(HC)=c(C)=10-1.1 mol·L-1,则c(Ca2+)== mol·L-1=2.8×10-7.9 mol·L-1,D正确。
10.(2026·泉州教学质量监测)常温下,AgCl、Ag2CrO4的饱和溶液中离子浓度的关系如图所示,已知:Ksp(AgCl)=1×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1×10-12。下列说法错误的是( )
A.L2表示AgCl的饱和溶液中离子浓度的关系
B.向含Ag2CrO4悬浊液中加水稀释,Ksp不变
C.Ag2CrO4(s)+2Cl-2AgCl(s)+Cr K=1×108
D.当c(Ag+)<10-2 mol·L-1时AgCl和Ag2CrO4的混合悬浊液中存在c(Cl-)>)
解析:D AgCl的沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag++Cl-,则Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1×10-10,Ag2CrO4的沉淀溶解平衡:Ag2CrO4(s)2Ag++Cr,则Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·)=1×10-12。随意取L2上点的数据,乘积等于1×10-10即Ksp(AgCl),所以L2表示AgCl的饱和溶液中离子浓度的关系,L1表示Ag2CrO4的饱和溶液中离子浓度的关系,A正确;溶度积Ksp只与温度有关(温度不变,Ksp不变),稀释仅改变溶液中离子的浓度,不改变温度,因此Ksp不变,B正确;反应Ag2CrO4(s)+2Cl-2AgCl(s)+Cr平衡常数的表达式为K=,上下同乘c2(Ag+),得===1×108,C正确;当c(Ag+)<10-2 mol·L-1时,即lg c(Ag+)<-2,根据图像,纵坐标一定且小于-2时,即c(Ag+)一定时,L2上横坐标数值小于L1上横坐标数值,即lg c(Cl-)<lg c(Cr),c(Cl-)<),D错误。
11.工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产ZnSO4·6H2O晶体,其工艺流程如图,有关氢氧化物沉淀时的pH如下表。
氢氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
5.4
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
8.0
(1)为使Fe3+、Al3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀,应控制溶液pH范围是 5.2≤pH<5.4 ;为控制上述pH范围可选择加入的试剂或药品是 AD (填字母)。
A.ZnO B.氨水
C.固体NaOH D.ZnCO3
(2)常温下,已知Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,某CuSO4溶液里c(Cu2+)=2.0×10-4 mol·L-1,如果要生成Cu(OH)2沉淀,则应调整溶液pH大于 6.0 。
解析:冶炼锌废渣中含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等,加硫酸并通入空气“酸浸”过滤,得含有Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、Al3+的溶液,加H2O2并调节pH生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀除Fe3+、Al3+,滤液中加锌粉置换出铜除Cu2+,得硫酸锌溶液,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干得ZnSO4·6H2O晶体。(1)根据表格数据,为使Fe3+、Al3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀,应控制溶液pH范围是5.2≤pH<5.4;为控制上述pH范围,而不引入新杂质,可选择加入的试剂或药品是ZnO或ZnCO3,选A、D。(2)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=2.0×10-4 mol·L-1,如果要生成Cu(OH)2沉淀,c(Cu2+)·c2(OH-)>2.0×10-20,c2(OH-)>=1.0×10-16,c(OH-)>1.0×10-8 mol·L-1,则应调整溶液pH大于6.0。
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