3.4 沉淀溶解平衡(微考点详解)(真题同步解密)化学人教版选择性必修1
2026-09-28
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内容正文:
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
◆高频考点
沉淀溶解平衡是高考水溶液模块的重要考点,命题聚焦难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素、溶度积常数Ksp的理解与计算、沉淀的生成与溶解、沉淀转化等核心知识。常以具体的难溶电解质为载体,结合图像考查Ksp的计算与应用。将Ksp计算融入工业流程题中,考查沉淀的生成与溶解条件控制。近年高考注重沉淀溶解平衡与配位平衡、电离平衡等多平衡体系的综合考查。
◆命题特点
1.从命题题型和内容上看,近几年高考沉淀溶解平衡常单独出题,选择题中通过判断有关说法正误,考查沉淀溶解平衡基础知识,非选择题中常出现在化工流程或实验探究题的部分小问里,借助分析沉淀溶解、转化等判断分离提纯步骤可行性或设计实验方案等。
2.从命题思路上看,一是从基本概念、规律出发设置选项或问题,考查考生依据沉淀溶解平衡知识对相关结论进行准确判断或原因分析,检测对原理的掌握与逻辑推理水平。二是给出 Ksp随温度变化图表或沉淀溶解平衡曲线等,考查考生从图像获取离子浓度变化、Ksp数值等信息来分析问题,检验数形结合与定量分析的能力。三是把考点与化工生产物质提纯、环境废水中重金属离子去除等相结合,让考生用沉淀溶解平衡知识解决实际问题,突出化学学科实用性,检验知识灵活运用的能力。
3.预测2027年高考可能会以具体探究实验为依托,考查沉淀溶解平衡在外界因素影响下的移动;以工艺流程形式考查沉淀溶解平衡的应用,包括沉淀的生成、溶解和转化;以具体情境为背景,综合考查溶度积的计算和应用等。题型一般为非选择题,在化学实验综合题、 化学工艺流程题中均可能呈现。
◆微考点01 沉淀溶解平衡及影响因素
【高考典例】
(2026·浙江·高考真题)已知:下,。。过量与充分反应至平衡,平衡时,不考虑反应前后溶液体积变化,下列说法正确的是
A. B.
C.平衡时,溶液呈弱碱性 D.
【考点速通】
1.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________,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的______。
2.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______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______。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_______________________________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______才能确定。
◆微考点02 溶度积常数及应用
【高考典例】
(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)室温下,醋酸铜(,表示)溶液中、、和的曲线如图。保持体系中元素总物质的量、元素总物质的量和溶液体积不变,忽略除氢氧化铜以外的其他含铜难溶物。下列说法错误的是
A.Ⅰ为的变化曲线 B.室温下,
C.室温下, D.点:
【考点速通】
1.根据沉淀的先后顺序可判断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______。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______。
(2)向c(Fe3+)=c(Al3+)的混合溶液中滴加少量氨水,先出现______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______。
2.溶度积常数计算的几种类型:
考查角度
计算技巧
判断沉淀的生成或沉淀是否完全
①把离子浓度数据代入Ksp表达式得Q,若Q>Ksp,则有沉淀生成;②利用Ksp的数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5 mol·L-1,该离子沉淀完全
常温下,计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时溶液的pH
①根据氢氧化物的Ksp,先计算初始浓度溶液中的c(OH-),再求得溶液的pH;②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度小于或等于10-5 mol·L-1,依据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH-),进而求得pH
计算沉淀转化反应的平衡常数,并判断沉淀转化的程度
依据沉淀的转化反应和Ksp,计算该反应的平衡常数,K值越大,转化反应越易进行,转化程度越大
沉淀先后的计算与判断
①沉淀类型相同,则Ksp小的化合物先沉淀;②沉淀类型不同,则需要根据Ksp计算出沉淀时的离子浓度,离子浓度小的先沉淀
◆微考点03 沉淀溶解平衡的应用
【高考典例】
(2026·河南卷,14,3分)常温下,向1.00L0.101mol·L-1Na2H2Y溶液中加入1.00×10-3molBaSO4固体,并调节溶液的(忽略溶液体积变化)。已知Ba2+与Y4-可生成配离子[BaY]2-,Ba2++Y4-⥫⥬[BaY]2-的K=107.80,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10。lgR与pH的变化关系如图所示,代表、或,其中,。
下列说法正确的是
A.pH = 7.00 时,c(H2Y2-)>c(HY3-) B.M点的纵坐标为-4.10
C.pH = 6.50时,BaSO4完全溶解 D.H3Y- +H2O⥫⥬ H2Y2-+OH- 的Kh=10-5.79
【考点速通】
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_________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________________ mol·L-1时,沉淀已经完全。
3.一般说来,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__________实现。溶解度较小的沉淀,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。
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡的概念及建立过程
(1)概念:在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率______时,形成______溶液,达到平衡状态,把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(2)建立过程:
难溶电解质溶液中的离子
(3)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,这是决定因素。
(2)外因:
①浓度:加水稀释,平衡向___________的方向移动,离子浓度可能不变。
②温度:绝大多数难溶盐的溶解是______过程,升高温度,平衡向____________的方向移动;
③同离子效应:向平衡体系中加入难溶物溶解产生的离子,平衡向___________的方向移动;
④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或更难电离或气体的离子时,平衡向____的方向移动。
(3)实例:以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例,填写外因对溶解平衡的影响
外界条件
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
______
______
______
______
通入HCl
______
______
______
______
通入H2S
______
______
______
______
易错提醒
①沉淀溶解平衡方程式书写时,不能漏标物质状态,或错用“==”代替“⥫⥬”。如,AgCl的溶解平衡方程式需写成 AgCl(s)⥫⥬Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq),不能写成“AgCl = Ag⁺ + Cl⁻”。
②不要混淆Ksp与溶解度的关系,Ksp越大,溶解度不一定越大。二者仅在同类型沉淀(如AB型:AgCl、AgBr;AB₂型:Mg(OH)₂、CaF₂等中才成正比。如Ksp(AgCl) > Ksp(Mg(OH)₂),但AgCl的溶解度(约1.3×10⁻⁵mol/L)远小于Mg(OH)₂的溶解度(约1.1×10⁻⁴mol/L)。
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:难溶电解质类型相同,相同温度时,Ksp越大的难溶电解质的溶解度______越大,阴、阳离子个数比不相同时,Ksp大的难溶电解质的溶解度____________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。
二、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成、溶解及转化
应用
具体内容
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____________________________、盐酸
____________________________________ 。
(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)
易错提醒
①用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部转化为沉淀而除去,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于或等于1×10-5 mol·L-1时沉淀完全。
②对于同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大,分步沉淀效果越好。
③对于不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定,如AgCl和Ag2CrO4的分步沉淀。
④溶度积小的难溶电解质在一定条件下也能向溶度积大的难溶电解质转化。当两种难溶电解质的Ksp差别不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可由溶度积小的难溶电解质向溶度积大的难溶电解质转化。
2.沉淀溶解平衡图像
(1) 沉淀滴定曲线图像:沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的K2S溶液溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+)=c(S2-)。
③滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+)>c(S2-);
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+)<c(S2-)。
(2)溶度积曲线图像:溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线,以AgCl悬浊液为例,溶度积曲线如图:
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
④升高温度,曲线向右上方平移。
(3)沉淀溶解平衡对数曲线:溶度积对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线,以CdCO3饱和溶液为例,溶度积曲线如图:
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
④升高温度,直线向左下方平移。
(4)沉淀溶解平衡图像题的解题策略:
第一步:明确图像中横、纵坐标的含义:横、纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步: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Q=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,不会出现在曲线外。
②曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系,此时Q>Ksp。
③曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<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,离子浓度要增大都增大;②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。
1.(25-26高三上·广东广州·阶段检测)常温下,向AgCl浊液中滴加足量浓氨水,可得到含、和的溶液。下列叙述正确的是
A.向溶液中滴加氨水,一定增大
B.加氨水,AgCl完全溶解前,的值变小
C.的电离方程式为:
D.溶液中存在
2.(26-27高三上·北京西城·开学考试)下列方程式与事实相符的是
A.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体(该气体遇空气变红棕色):
B.FeS去除废水中的:
C.向溶液中滴加溶液至中性:
D.向溶液中滴加过量溶液:
3.(2026·浙江杭州·模拟预测)已知:,。 , 。下列说法不正确的是
A.稀释浓溶液,可析出固体
B.在溶液中可溶解完全
C.
D.足量在氨水中溶解达到饱和时的浓度约为
4.(25-26高三上·甘肃临夏·期末)根据下列实验操作和现象所得出的结论或分析正确的是
选项
实验操作和现象
结论或分析
A
向某无色溶液中滴加稀硫酸,并将产生的气体通入品红溶液中;品红溶液褪色,加热后溶液又恢复红色
溶液中一定含有:
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水,有无色气体产生
氯水中有HClO
C
向2.0mL浓度均为0.1mol/L的KCl、KI混合溶液中滴加1~2滴0.1mol/L AgNO3溶液,振荡,沉淀呈黄色
D
向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液,观察溶液颜色由浅绿色变为黄色
验证氧化性:H2O2>Fe3+
A.A B.B C.C D.D
5.(2026·浙江温州·二模)时,Mg2+与不同的溶液混合。
已知:①
②溶液中平衡时物质的量分数
③
下列说法不正确的是
A.平衡常数的数量级为10-4
B.当溶液中Mg2+为且溶液的时,则有沉淀生成
C.当溶液中Mg2+为且溶液的时,溶液中存在:
D.调节溶液的可实现与的相互转化
6.(2026·广东东莞·一模)25℃时,AgCl溶于较浓盐酸形成含银离子:、和,各种含银微粒分布分数(如)随浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是
A.25℃时,AgCl的溶解度随浓度的增大而减小
B.盐酸浓度越大,越大
C.a点的纵坐标约为48
D.体系中,
7.(2026·江苏连云港·三模)工业上从含和的废水中回收镁的部分流程如下:
已知:,,。
下列说法正确的是
A.溶液:
B.废水中的和浓度均为,“沉钙”后溶液中
C.“沉镁”后所得滤液中:
D.固体加入盐酸溶解,电解其溶液可制取单质镁
8.(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:
9.(2026·辽宁朝阳·三模)常温下,XIO3和Y(IO3)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知,,物质的溶解度以物质的量浓度表示。下列说法正确的是
A.向纯水中加入XIO3固体制成悬浊液,XIO3的溶解度对应点a
B.向含有等物质的量浓度的X+和Y2+的溶液中滴加KIO3溶液,Y2+先沉淀
C.b点坐标为(2.21,5.09)
D.XIO3和Y(IO3)2的饱和溶液中,则
10.(25-26高二上·福建宁德·期末)硫酸镍常用于制作电极材料及催化剂。某油脂厂废弃的镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收镍制备硫酸镍晶体
已知:常温下,溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:
金属离子
开始沉淀时的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题:
(1)“碱浸”时,为提高浸取速率,可采取的措施_____________________(任写一种)。
(2)“转化”时,的作用是__________________________。
(3)“调pH”时,NaOH溶液可以用_________替代。
A.NiO B. C.
(4)利用表中数据,计算的______。若“转化”后,溶液中为,则“调pH”时应控制的pH范围是___________。
(5)为提高镍的回收率,分离出晶体后,母液循环使用的最佳位置是回流到滤液______(选填①、②或③)。
(6)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出用作镍镉电池正极材料的NiOOH,该反应的离子方程式为___________。
(7)测定样品的纯度
称取试样(杂质中不含Ni)置于锥形瓶中,用稀酸溶解后加入掩蔽剂掩蔽其它离子,加入的氨性缓冲溶液和少许紫脲酸铵指示剂,用标准溶液滴定,发生反应:,滴定达终点时消耗EDTA标准溶液。则样品的纯度为___________。
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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
◆高频考点
沉淀溶解平衡是高考水溶液模块的重要考点,命题聚焦难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素、溶度积常数Ksp的理解与计算、沉淀的生成与溶解、沉淀转化等核心知识。常以具体的难溶电解质为载体,结合图像考查Ksp的计算与应用。将Ksp计算融入工业流程题中,考查沉淀的生成与溶解条件控制。近年高考注重沉淀溶解平衡与配位平衡、电离平衡等多平衡体系的综合考查。
◆命题特点
1.从命题题型和内容上看,近几年高考沉淀溶解平衡常单独出题,选择题中通过判断有关说法正误,考查沉淀溶解平衡基础知识,非选择题中常出现在化工流程或实验探究题的部分小问里,借助分析沉淀溶解、转化等判断分离提纯步骤可行性或设计实验方案等。
2.从命题思路上看,一是从基本概念、规律出发设置选项或问题,考查考生依据沉淀溶解平衡知识对相关结论进行准确判断或原因分析,检测对原理的掌握与逻辑推理水平。二是给出 Ksp随温度变化图表或沉淀溶解平衡曲线等,考查考生从图像获取离子浓度变化、Ksp数值等信息来分析问题,检验数形结合与定量分析的能力。三是把考点与化工生产物质提纯、环境废水中重金属离子去除等相结合,让考生用沉淀溶解平衡知识解决实际问题,突出化学学科实用性,检验知识灵活运用的能力。
3.预测2027年高考可能会以具体探究实验为依托,考查沉淀溶解平衡在外界因素影响下的移动;以工艺流程形式考查沉淀溶解平衡的应用,包括沉淀的生成、溶解和转化;以具体情境为背景,综合考查溶度积的计算和应用等。题型一般为非选择题,在化学实验综合题、 化学工艺流程题中均可能呈现。
◆微考点01 沉淀溶解平衡及影响因素
【高考典例】
(2026·浙江·高考真题)已知:下,。。过量与充分反应至平衡,平衡时,不考虑反应前后溶液体积变化,下列说法正确的是
A. B.
C.平衡时,溶液呈弱碱性 D.
【答案】D
【解析】反应平衡常数 ,则,故A错误;由平衡常数和条件 ,代入得 ,故B错误;平衡时有,得氢氧根浓度为,由得氢离子浓度为,则pH ≈ 5.7,呈酸性,不是弱碱性,故C错误;由反应计量关系:,生成 与 的关系为 ,则,平衡时,则,根据乙酸根物料守恒,初始乙酸浓度等于平衡时乙酸分子和乙酸根离子的浓度之和,则,故D正确;故选D。
【考点速通】
1.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溶液更好,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
2.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。
◆微考点02 溶度积常数及应用
【高考典例】
(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)室温下,醋酸铜(,表示)溶液中、、和的曲线如图。保持体系中元素总物质的量、元素总物质的量和溶液体积不变,忽略除氢氧化铜以外的其他含铜难溶物。下列说法错误的是
A.Ⅰ为的变化曲线 B.室温下,
C.室温下, D.点:
【答案】C
【解析】初始状态分析:溶液为0.10mol/L的CuAc2。体系中c(Cu)= 0.10mol/L,总(Ac)= 0.20mol/L;低pH值(酸性较强)时:Ac-主要与H+结合形成HAc,因此HAc的浓度最大,接近0.20 mol/L。此时pX=-lg(0.20)≈0.7;观察图像,曲线Ⅲ的起点约为0.7,因此Ⅲ为HAc的曲线。由于Ac-浓度极低,铜元素主要以游离的Cu2+形式存在,其浓度略小于0.10 mol/L。此时pX=-lg(0.10)=1.0。观察图像,曲线Ⅱ的起点约为1.1(略大于1.0代表),因此Ⅱ为Cu2+的曲线。剩下的曲线Ⅰ代表CuAc+的曲线,据此解答;由分析可知,Ⅰ为的变化曲线,A正确;题中反应的,当pH=3.46时,由Ⅰ和Ⅱ相交可知,此时,且由M点坐标可知,,代入平衡常数表达式:,B正确;根据P点坐标,此时pH=5.75,,反应的平衡常数,代入数据得到:,故,,C错误;根据题意,C元素总物质的量不变,即总醋酸根(含各种形态)的浓度保持为0.20 mol/L,存在物料守恒: ,对于HAc的电离平衡常数:,变形得,代入题干原式,得到原式=,将物料守恒式代入得到:原式=,Q点存在,由于,故原式=<,D正确;故选C。
【考点速通】
1.根据沉淀的先后顺序可判断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更小。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。
2.溶度积常数计算的几种类型:
考查角度
计算技巧
判断沉淀的生成或沉淀是否完全
①把离子浓度数据代入Ksp表达式得Q,若Q>Ksp,则有沉淀生成;②利用Ksp的数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5 mol·L-1,该离子沉淀完全
常温下,计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时溶液的pH
①根据氢氧化物的Ksp,先计算初始浓度溶液中的c(OH-),再求得溶液的pH;②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度小于或等于10-5 mol·L-1,依据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH-),进而求得pH
计算沉淀转化反应的平衡常数,并判断沉淀转化的程度
依据沉淀的转化反应和Ksp,计算该反应的平衡常数,K值越大,转化反应越易进行,转化程度越大
沉淀先后的计算与判断
①沉淀类型相同,则Ksp小的化合物先沉淀;②沉淀类型不同,则需要根据Ksp计算出沉淀时的离子浓度,离子浓度小的先沉淀
◆微考点03 沉淀溶解平衡的应用
【高考典例】
(2026·河南卷,14,3分)常温下,向1.00L0.101mol·L-1Na2H2Y溶液中加入1.00×10-3molBaSO4固体,并调节溶液的(忽略溶液体积变化)。已知Ba2+与Y4-可生成配离子[BaY]2-,Ba2++Y4-⥫⥬[BaY]2-的K=107.80,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10。lgR与pH的变化关系如图所示,代表、或,其中,。
下列说法正确的是
A.pH = 7.00 时,c(H2Y2-)>c(HY3-) B.M点的纵坐标为-4.10
C.pH = 6.50时,BaSO4完全溶解 D.H3Y- +H2O⥫⥬ H2Y2-+OH- 的Kh=10-5.79
【答案】B
【解析】题目中涉及的化学反应和平衡关系:H6Y2+的逐级电离:
H6Y2+⥫⥬ H++H5Y+ K1 H5Y+⥫⥬ H++H4Y K2
H4Y⥫⥬ H++H3Y- K3 H3Y- ⥫⥬H++H2Y2- K3
H2Y2⥫⥬- H++HY3- K4 HY3-⥫⥬ H++Y4+ K6
随 pH 增大,δ(Y4-)增大,故随 pH 增大而增大的曲线代表Y4-,,斜率为-1,,这是一条斜率为-2的直线,由此可知, (6.16, 0) 的线代表,, (8.21, 0)的线代表,则,。A项,根据 K5 = 10-6.16,当 pH = 7.00 时:,因此c(H2Y2-) < c(HY3-),A 错误;B项,M为lg[]与lg[]的交叉点,说明lg[]=lg[],即,pH=10.26,代入任意方程,求纵坐标:,B 正确;C项,加入1.00×10-3molBaSO4固体,若完全溶解在1.00L溶液中,需要消耗一部分Y4-形成配合物,c(SO42-) = 1.00 × 10-3 mol·L-1;由于0.101 mol/L远大于1.00 × 10-3 mol·L-1,Y总浓度基本不变,近似为0.100 mol/L ,在pH=6.50时计算Y4-的浓度:,据= ,未配位体系主要是H2Y2-、HY3-,此时,若BaSO4能够完全溶解,绝大部分Ba都会形成[BaY]2-,故。根据配合物平衡常数逆推此时溶液中游离的Ba2+浓度:,代入数据计算:,此时,说明 BaSO4达到了沉淀溶解平衡状态,无法继续溶解,即未能完全溶解,C错误;D项,该反应的,D错误;故选B。
【考点速通】
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。
3.一般说来,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。溶解度较小的沉淀,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。
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡的概念及建立过程
(1)概念:在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,形成饱和溶液,达到平衡状态,把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(2)建立过程:
难溶电解质溶液中的离子
(3)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,这是决定因素。
(2)外因:
①浓度:加水稀释,平衡向沉淀溶解的方向移动,离子浓度可能不变。
②温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶解的方向移动;
③同离子效应:向平衡体系中加入难溶物溶解产生的离子,平衡向生成沉淀的方向移动;
④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或更难电离或气体的离子时,平衡向沉淀溶解的方向移动。
(3)实例:以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例,填写外因对溶解平衡的影响
外界条件
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
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
易错提醒
①沉淀溶解平衡方程式书写时,不能漏标物质状态,或错用“==”代替“⥫⥬”。如,AgCl的溶解平衡方程式需写成 AgCl(s)⥫⥬Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq),不能写成“AgCl = Ag⁺ + Cl⁻”。
②不要混淆Ksp与溶解度的关系,Ksp越大,溶解度不一定越大。二者仅在同类型沉淀(如AB型:AgCl、AgBr;AB₂型:Mg(OH)₂、CaF₂等中才成正比。如Ksp(AgCl) > Ksp(Mg(OH)₂),但AgCl的溶解度(约1.3×10⁻⁵mol/L)远小于Mg(OH)₂的溶解度(约1.1×10⁻⁴mol/L)。
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:难溶电解质类型相同,相同温度时,Ksp越大的难溶电解质的溶解度一定越大,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。
二、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成、溶解及转化
应用
具体内容
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↓+3NH (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), NH+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 。盐酸
(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)
易错提醒
①用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部转化为沉淀而除去,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于或等于1×10-5 mol·L-1时沉淀完全。
②对于同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大,分步沉淀效果越好。
③对于不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定,如AgCl和Ag2CrO4的分步沉淀。
④溶度积小的难溶电解质在一定条件下也能向溶度积大的难溶电解质转化。当两种难溶电解质的Ksp差别不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可由溶度积小的难溶电解质向溶度积大的难溶电解质转化。
2.沉淀溶解平衡图像
(1) 沉淀滴定曲线图像:沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的K2S溶液溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+)=c(S2-)。
③滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+)>c(S2-);
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+)<c(S2-)。
(2)溶度积曲线图像:溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线,以AgCl悬浊液为例,溶度积曲线如图:
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
④升高温度,曲线向右上方平移。
(3)沉淀溶解平衡对数曲线:溶度积对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线,以CdCO3饱和溶液为例,溶度积曲线如图:
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
④升高温度,直线向左下方平移。
(4)沉淀溶解平衡图像题的解题策略:
第一步:明确图像中横、纵坐标的含义:横、纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步: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Q=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,不会出现在曲线外。
②曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系,此时Q>Ksp。
③曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<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,离子浓度要增大都增大;②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。
1.(25-26高三上·广东广州·阶段检测)常温下,向AgCl浊液中滴加足量浓氨水,可得到含、和的溶液。下列叙述正确的是
A.向溶液中滴加氨水,一定增大
B.加氨水,AgCl完全溶解前,的值变小
C.的电离方程式为:
D.溶液中存在
【答案】C
【解析】加入后,逐级形成和,各含银粒子的浓度由配合平衡共同决定。固体氯化银尚未完全溶解时,常温下其不变,即不变;是可溶性配合物,在水中完全电离。溶液中的银元素和氯元素均来自氯化银,物料守恒为。滴加氨水时,既参与,又参与,继续滴加氨水会使一氨合银离子进一步转化为二氨合银离子,故不一定增大,A错误;氯化银完全溶解前,溶液中仍有固体氯化银,存在溶解平衡。常温下不变,B错误;氯化二氨合银是可溶性配合物,在水中完全电离,其电离方程式为,C正确;由的组成及银元素、氯元素的物料守恒可得,D错误;故选C。
2.(26-27高三上·北京西城·开学考试)下列方程式与事实相符的是
A.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体(该气体遇空气变红棕色):
B.FeS去除废水中的:
C.向溶液中滴加溶液至中性:
D.向溶液中滴加过量溶液:
【答案】A
【解析】A.过量铁粉与稀硝酸反应时,过量铁粉将生成的还原为,同时生成无色气体,遇空气被氧化为红棕色,反应符合事实,A正确;B.是难溶电解质,书写离子方程式时不能拆分为离子形式,正确反应为,B错误;C.溶液呈中性时与恰好完全反应,与物质的量之比为1:2,正确离子方程式为,选项给出的是恰好沉淀完全时的反应,此时溶液呈碱性,C错误;D.过量时,完全反应,与按1:2比例参与反应,正确离子方程式为,选项给出的是少量时的反应,D错误;故选A。
3.(2026·浙江杭州·模拟预测)已知:,。 , 。下列说法不正确的是
A.稀释浓溶液,可析出固体
B.在溶液中可溶解完全
C.
D.足量在氨水中溶解达到饱和时的浓度约为
【答案】B
【解析】浓溶液中存在平衡,稀释时平衡逆向移动,可析出CuI固体,A正确;反应的平衡常数,1L KI溶液中最多溶解约CuI,小于0.01mol,不能溶解完全,B不正确;目标反应由CuI的溶解平衡和的生成平衡相加得到,故,C正确;设饱和时,则,,代入的表达式得,解得,D正确;故选B。
4.(25-26高三上·甘肃临夏·期末)根据下列实验操作和现象所得出的结论或分析正确的是
选项
实验操作和现象
结论或分析
A
向某无色溶液中滴加稀硫酸,并将产生的气体通入品红溶液中;品红溶液褪色,加热后溶液又恢复红色
溶液中一定含有:
B
向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水,有无色气体产生
氯水中有HClO
C
向2.0mL浓度均为0.1mol/L的KCl、KI混合溶液中滴加1~2滴0.1mol/L AgNO3溶液,振荡,沉淀呈黄色
D
向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液,观察溶液颜色由浅绿色变为黄色
验证氧化性:H2O2>Fe3+
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.能与稀硫酸反应生成使品红溶液褪色、加热后恢复红色的的离子还有,无法证明溶液中一定含有,A错误;B.氯水中含有的酸性强于碳酸,可与反应生成无色气体,无法证明氯水中有,B错误;C.等浓度的和中滴加少量溶液,优先生成黄色沉淀,说明溶解度更小,相同类型难溶电解质溶解度越小越小,故,C正确;D.硫酸酸化时,在酸性条件下具有强氧化性,也可将氧化为,无法验证氧化性,D错误;故选C。
5.(2026·浙江温州·二模)时,Mg2+与不同的溶液混合。
已知:①
②溶液中平衡时物质的量分数
③
下列说法不正确的是
A.平衡常数的数量级为10-4
B.当溶液中Mg2+为且溶液的时,则有沉淀生成
C.当溶液中Mg2+为且溶液的时,溶液中存在:
D.调节溶液的可实现与的相互转化
【答案】C
【解析】反应的平衡常数,数量级为,A不符合题意;pH=11时 ,离子积,有沉淀生成,B不符合题意;pH=9时,c(H+)=10-9mol/L,平衡时物质的量分数,代入计算可得物质的量分数约为0.045, ,离子积,有沉淀生成,部分含碳微粒进入沉淀,因此溶液中 ,C符合题意;pH较高时OH-浓度大,易生成,pH较低时OH-浓度小,若浓度足够可生成,调节pH可实现二者相互转化,D不符合题意;答案选C。
6.(2026·广东东莞·一模)25℃时,AgCl溶于较浓盐酸形成含银离子:、和,各种含银微粒分布分数(如)随浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是
A.25℃时,AgCl的溶解度随浓度的增大而减小
B.盐酸浓度越大,越大
C.a点的纵坐标约为48
D.体系中,
【答案】C
【解析】随着增大,配位平衡 正向移动,结合数目越大的配离子,越容易在高浓度下占据更高分布分数。浓度非常低,图像中未画出。曲线Ⅰ:随增大,分布分数快速降低对应;曲线Ⅱ:分布分数先增大后减小,对应;曲线Ⅲ:分布分数随增大持续升高,最终占比最高,对应。由图可知,随着氯离子浓度的增大,的分布分数减小,当氯离子浓度增大到一定程度后,会生成、和,使得AgCl的溶解度增大,并非一直减小,A错误;盐酸浓度增大,增大,生成的会转化,B错误;已知a点时,b点时:,相等,则a点的分布分数为:,故a点的纵坐标为48,C正确;根据电荷守恒,阳离子总电荷等于阴离子总电荷: ,D错误;故选C。
7.(2026·江苏连云港·三模)工业上从含和的废水中回收镁的部分流程如下:
已知:,,。
下列说法正确的是
A.溶液:
B.废水中的和浓度均为,“沉钙”后溶液中
C.“沉镁”后所得滤液中:
D.固体加入盐酸溶解,电解其溶液可制取单质镁
【答案】B
【解析】该流程目的是从含、的废水中回收镁:沉钙步骤:向废水加入溶液,利用溶解度远小于的特点,使转化为沉淀,过滤后滤渣为,滤液中保留目标离子;沉镁步骤:向沉钙后的滤液加入溶液,使转化为沉淀,过滤得到目标产物。
溶液中存在:电荷守恒:,元素守恒:,将物料守恒代入电荷守恒,整理得:,与A选项等式不符,A错误,不符合题意;“沉钙”的目的是仅沉淀,保留不沉淀,因此需满足。 已知,,代入得: 开方得[若更大,也会沉淀,无法分离],且此时早已满足沉淀条件,B正确,符合题意;题干流程中,先加入溶液沉钙,沉镁后的滤液中除碳酸钠外,还含有之前加入的,也会结合水电离的生成。选项给出的等式是单一溶液的质子守恒,未考虑对质子守恒的影响,因此不成立,C错误,不符合题意;电解溶液时,阴极优先放电生成,无法得到单质;工业制取镁需要电解熔融,D错误,不符合题意;故选B。
8.(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+H2O⥫⥬HCO+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。
9.(2026·辽宁朝阳·三模)常温下,XIO3和Y(IO3)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知,,物质的溶解度以物质的量浓度表示。下列说法正确的是
A.向纯水中加入XIO3固体制成悬浊液,XIO3的溶解度对应点a
B.向含有等物质的量浓度的X+和Y2+的溶液中滴加KIO3溶液,Y2+先沉淀
C.b点坐标为(2.21,5.09)
D.XIO3和Y(IO3)2的饱和溶液中,则
【答案】C
【解析】b点时,相同且,,此时;当,,,,则;当,,,,则,据此回答问题;
当相同时,,则,当时,,当时,,XIO3的沉淀溶解平衡曲线斜率较大,因此曲线a表示Y(IO3)2的沉淀溶解平衡曲线,不能用点a表示向纯水中加入XIO3固体制成悬浊液时的溶解度,A错误;向含有等物质的量浓度的X+和Y2+的溶液中滴加KIO3溶液,,当,,此时Y2+先沉淀,当,,此时X+先沉淀,当,,此时X+、Y2+同时沉淀,B错误;b点时,相同且,,此时,代入得,,,,因此b点坐标为(2.21,5.09),C正确;XIO3和Y(IO3)2的饱和溶液中,当,则,D错误;故选C。
10.(25-26高二上·福建宁德·期末)硫酸镍常用于制作电极材料及催化剂。某油脂厂废弃的镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收镍制备硫酸镍晶体
已知:常温下,溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:
金属离子
开始沉淀时的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题:
(1)“碱浸”时,为提高浸取速率,可采取的措施_____________________(任写一种)。
(2)“转化”时,的作用是__________________________。
(3)“调pH”时,NaOH溶液可以用_________替代。
A.NiO B. C.
(4)利用表中数据,计算的______。若“转化”后,溶液中为,则“调pH”时应控制的pH范围是___________。
(5)为提高镍的回收率,分离出晶体后,母液循环使用的最佳位置是回流到滤液______(选填①、②或③)。
(6)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出用作镍镉电池正极材料的NiOOH,该反应的离子方程式为___________。
(7)测定样品的纯度
称取试样(杂质中不含Ni)置于锥形瓶中,用稀酸溶解后加入掩蔽剂掩蔽其它离子,加入的氨性缓冲溶液和少许紫脲酸铵指示剂,用标准溶液滴定,发生反应:,滴定达终点时消耗EDTA标准溶液。则样品的纯度为___________。
【答案】(1)粉碎废镍催化剂、适当提高温度、适当增大NaOH浓度
(2)将Fe2+氧化为Fe3+ (3)AB (4)10-15.6 3.2~ 6.7 (5)③
(6)2Ni2+ + ClOˉ+ 4OHˉ= 2NiOOH↓ + Clˉ+ H2O
(7)% 或 %
【解析】简要分析工艺流程:废镍催化剂主要含金属 及其氧化物。加入溶液碱浸,及其氧化物能与反应溶解,同时可以水解去除表面的油脂。过滤后,滤液①含有四羟基合铝酸钠和过量;滤饼①含有及其氧化物和不溶性杂质。向滤饼①中加入稀酸浸,及其氧化物溶解,生成等。过滤掉不溶性杂质(滤渣②),得到滤液②。滤液②加入溶液,目的是将氧化为,便于后续沉淀分离。加入溶液调节,使完全沉淀为(滤渣③),而 保留在滤液③中。控制后,滤液③主要为溶液,通过浓缩结晶得到晶体,据此解答;
(1)提高固液反应速率的常见措施包括:升高温度、搅拌、增大反应物浓度、将固体粉碎等。
(2)酸浸后的滤液②中含有和,根据沉淀表,沉淀的与接近,难以分离;而在较低( )即可沉淀完全,此时还未沉淀。因此,需要加入氧化剂将氧化为。
(3)调的目的是中和过量的酸并使水解沉淀,同时不能引入新杂质。A.消耗,生成,不引入杂质,A符合题意;B.消耗,生成,不引入杂质,B符合题意C.会引入杂质,且可能生成微溶的,C不符合题意;故选AB。
(4)表中沉淀完全()时。此时。 ;当时,开始沉淀的 ,此时,沉淀完全的。所以范围是。
(5)母液中含有未结晶的,回到滤液③(调后,浓缩前)最合适,不会引入杂质且不影响除杂。
(6)由题可知,硫酸镍在强碱溶液中被NaClO氧化生成NiOOH、氯化钠和水,反应的离子方程式为 。
(7)n(EDTA)=0.0200 mol/L,根据反应方程式可知反应物的比例为反应知,故,质量 。纯度 。
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