1、第4节沉淀溶解平衡备考要点素养要求1.能用化学用语正确表示水溶液中的难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.能通过实验证明水溶液中存在的难溶电解质沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化。3.能利用离子积与溶度积常数的关系判断溶液中难溶电解质的沉淀和溶解情况。4.能综合运用离子反应、化学平衡原理,举例说明难溶电解质沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域中的应用。1.变化观念与平衡思想:运用化学平衡原理分析,理解沉淀的生成、溶解与转化,学会运用变量控制的方法研究化学反应。2.证据推理与模型认知:建立沉淀溶解平衡认知模型,并能利用该模型判断溶液中难溶电解质的沉淀和溶解情况。3.科学态度与社会责任:通过沉淀溶解
2、平衡在生产、生活和科学研究中的应用,认识化学对人类做出的重大贡献。考点一沉淀溶解平衡必备知识自主预诊知识梳理1.溶解平衡状态(1)定义。沉淀溶解平衡状态是指在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,速率和速率相等的状态。例如,在一定温度下,当AgCl溶于水形成溶液时,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率溶液中的Ag+和Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于沉淀溶解平衡状态。(2)溶解平衡的建立。固体溶质溶液中的溶质v(溶解)v(沉淀),固体溶解v(溶解)v(沉淀),溶解平衡v(溶解)v(沉淀),析出晶体(3)特点。2.溶度积常数(1)溶度积与离子积。以AmBn(s)mAn+(aq)
3、+nBm-(aq)为例类型溶度积浓度商定义沉淀溶解平衡常数溶液中有关离子浓度幂的乘积符号KspQ表达式Ksp(AmBn)=,式中的浓度都是平衡浓度Q(AmBn)=,式中的浓度是任意时刻浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解QKsp:溶液中有析出Q=Ksp:沉淀与溶解处于状态QKsp:溶液中沉淀析出(2)Ksp的影响因素内因:难溶物质本身的性质,这是决定因素。外因。a.浓度:加水稀释,平衡向方向移动,但Ksp。b.温度:绝大多数难溶物的溶解是过程,升高温度,平衡向的方向移动,Ksp。c.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物质、更难电离物质或气体的离子时,平衡向沉淀溶解的方
4、向移动,但Ksp不变。微点拨(1)沉淀溶解平衡一般是吸热的,温度升高平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。(2)对于沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=An+mBm-n,对于相同类型的物质,Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小,也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。()(2)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。()(3)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解的方向移动。()(4)不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去
5、。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.010-5 molL-1时,说明沉淀完全。()(5)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。()(6)常温下,向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小。()2.(1)浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中I-Cl-为。已知Ksp(AgCl)=1.810-10(molL-1)2,Ksp(AgI)=8.510-17 (molL-1)2。(2)已知:KspAl(OH)3=110-33(molL-1)4,KspFe(OH)3=310-39(mol
6、L-1)4,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于110-6 molL-1),需调节溶液pH范围为。关键能力考向突破考向1难溶电解质的沉淀溶解平衡图像分析【典例1】(2019全国2,12)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)2(S2-+HS-+H2S)C.d点溶液中:Na+Cl-S2-H+D.
7、相同条件下,若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,则反应终点c向上移动考向2溶度积常数及其应用【典例2】(1)(2020山东化学,16节选)用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下:已知:MnO2是一种两性氧化物;25 时相关物质的Ksp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp110-16.3 mol3L-3110-38.6mol4L-4110-32.3mol4L-4110-12.7mol2L-2回答下列问题:净化时需先加入的试剂X为(填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论
8、最小值为(当溶液中某离子浓度c1.010-5 molL-1时,可认为该离子沉淀完全)。碳化过程中发生反应的离子方程式为。(2)(2020江苏化学,19节选)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料-Fe2O3。其主要实验流程如下:铁泥酸浸还原除杂沉铁-Fe2O3除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是Ksp(CaF2)=5.310-9 (molL-1)3,Ka(HF)=6.310-4 molL-1。易错警示(1)并非Ksp越小,其物质的溶解度就越小。对于阴、阳离子个数比相同的难溶
9、电解质,它们的溶解度可以直接用Ksp的大小来比较,Ksp越小,其物质的溶解度就越小;而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质,它们的溶解度就不能直接用Ksp的大小来比较。(2)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相差不是很大时,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。对点演练2(2020全国3,27节选)某油脂厂废弃的油脂加氢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其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO47H2O ):溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH如下
10、表所示:金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01molL-1)的pH7.23.72.27.5续表金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+沉淀完全时(c=1.010-5molL-1)的pH8.74.73.29.0回答下列问题:(1)“转化”中可替代H2O2的物质是。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即,“滤液”中可能含有的杂质离子为。(2)利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的Ksp=(列出计算式) 。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 molL-1,则“调pH”应控制的pH范围是。深度指津1.有关Ksp的相关计算(1)已知溶度积,求溶液中的某种离子的浓度,如
11、Ksp(AgCl)=a(molL-1)2的饱和AgCl溶液中,Ag+=amolL-1。(2)已知溶度积、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=amol2L-2,在0.1molL-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后Ag+=10amolL-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)=Mn2+S2-,Ksp(CuS)=Cu2+S2-,该反应的平衡常数K=Mn2+Cu2+=Ksp(MnS)Ksp(CuS)。2.解沉淀溶解平衡图像题的三步骤第一步:明确图像中纵、横坐标的含义
12、纵、横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,不会出现在曲线以外。(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时QKsp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时QKsp。第三步:抓住Ksp的特点,结合选项分析判断(1)溶液在恒温蒸发时,离子浓度的变化分两种情况。原溶液不饱和时,离子浓度都增大;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
13、曲线上的点,溶度积常数相同。考点二沉淀溶解平衡的应用必备知识自主预诊知识梳理1.沉淀的生成(1)调节pH法。如:除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至78,离子方程式为。(2)沉淀剂法。如:用Na2S沉淀Cu2+,离子方程式为。2.沉淀的溶解(1)酸溶解法。如:CaCO3溶于盐酸,离子方程式为。(2)盐溶液溶解法。如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为。(3)氧化还原溶解法。如:不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸。(4)配位溶解法。如:AgCl溶于氨水,离子方程式为。3.沉淀的转化(1)实质:沉淀溶解平衡的移动(沉淀的溶解度差别,越容易转化)。如:AgNO3溶
14、液AgCl(白色沉淀)AgBr(沉淀)AgI(沉淀)Ag2S(沉淀)。AgCl沉淀转化为AgBr的离子方程式为。AgI沉淀转化为Ag2S的离子方程式为。(2)应用。锅炉除垢:将CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,离子方程式为。矿物转化:CuSO4溶液遇PbS转化为CuS,离子方程式为。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,则SO42-沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-,不含SO42-。()(2)BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)说明BaCO3的溶解度比BaSO4小。()(3)
15、分别用等体积的蒸馏水和0.01 molL-1的盐酸洗涤AgCl沉淀,用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量。()(4)洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好。()2.试用平衡移动原理解释:已知Ba2+有毒,为什么医疗上能用BaSO4做钡餐透视,而不能用BaCO3做钡餐?关键能力考向突破考向1难溶电解质的生成与溶解【典例1】(2020北京顺义区一模)某实验小组探究常温下难溶电解质的溶解平衡,查得如表资料。难溶电解质FeSCuSMg(OH)2Fe(OH)3Ksp(溶解平衡常数)6.310-18mol2L-26.310-36mol2L-21.810-11mol3L-34.010-38mol4L-
16、4依据上述数据进行的预测不合理的是()A.向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体,有浑浊出现B.除去FeSO4溶液中的CuSO4,可选用FeS作为沉淀剂C.向含等物质的量的MgCl2和FeCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先出现的沉淀是Mg(OH)2D.向1 mL 0.1 molL-1 MgCl2溶液中滴加2 mL 0.1 molL-1 NaOH溶液,取澄清溶液滴加2滴0.1 molL-1 FeCl3溶液,有浑浊出现对点演练1(2020山东潍坊一模)常温下,向10 mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1 molL-1的氨水,反应过程中-lgAg+或-lgAg(NH3)2+与加入氨水
17、体积的关系如图。下列说法错误的是()A.原硝酸银溶液的浓度是0.1 molL-1B.反应生成氢氧化银的Ksp(AgOH)的数量级为10-8C.溶液b点NH4+的浓度小于溶液c点NH4+的浓度D.溶液m点中NO3-Ag+Ag(NH3)2+NH4+考向2沉淀转化【典例2】(2020山东泰安四模)取1 mL 0.1 molL-1 AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 molL-1):下列说法不正确的是()A.实验白色沉淀是难溶的AgClB.由实验说明AgI比AgCl更难溶C.若按顺序实验,看不到黑色沉淀D.若按顺序实验,看不到白色沉淀对点演练2某兴趣小组进行下列实验:将0.1 m
18、olL-1 MgCl2溶液和0.5 molL-1 NaOH溶液等体积混合得到浊液取少量中浊液,滴加0.1 molL-1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀将中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 molL-1 FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色沉淀另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解下列说法中不正确的是()A.将中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+B.中浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)C.实验和均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶D.NH4Cl溶液中的NH4+可能是中沉淀溶解的原因深度指津(1)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通
19、过沉淀除去,一般当残留在溶液中的离子浓度小于110-5molL-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。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。例如在浓度相差不大的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
20、溶液,可按AgI、AgBr、AgCl的顺序先后沉淀。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。网络构建核心速记1.2个主要特征(1)v(溶解)=v(沉淀)0。(2)离子的浓度保持不变。2.3个关系当QKsp时:溶液中有沉淀析出。3.3个应用(1)沉淀的生成;(2)沉淀的溶解;(3)沉淀的转化。4.用沉淀法除杂不可能将杂质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110-5 molL-1时,表明离子已经沉淀完全。
21、5.沉淀溶解平衡是化学平衡的一种,沉淀溶解平衡也同样遵循勒夏特列原理。09学科素养提升电解质溶液相关图像的解读素养解读常以酸碱中和反应和电离平衡、沉淀溶解平衡建立过程中离子浓度变化曲线、pH变化曲线等为设计背景,主要命题点有了解电解质电离方程式的书写、水电离程度的比较、离子浓度的关系、离子浓度大小的比较、电离常数的计算、pH的计算和溶度积的计算等,侧重考查考生分析问题的能力。案例探究电解质溶液知识的综合应用是高考必考的热点之一,以图像问题分析考查电解质溶液的题目频频出现。考查知识主要涉及:电离平衡和水解平衡、酸碱混合液pH的变化,溶液中微粒浓度的大小比较、溶液的导电性变化、水的离子积、水的电离
22、程度变化等。侧重考查考生数形结合、提炼关键信息等综合分析能力、数据处理与计算能力、知识的迁移应用能力。考查类型有以下3种:反应过程中离子的浓度随某物质的增加而变化的图像。反应过程中产生沉淀的质量或物质的量随某物质的增加而变化的图像。反应过程中产生气体的质量或物质的量随某物质的增加而变化的图像。【典例1】常温下,将NaOH溶液分别滴加到两种一元弱酸HA和HB的溶液中,两种混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是()A.Ka(HA)的数量级为10-5B.当NaOH溶液与HB混合至中性时:B-HBC.等浓度的NaA、NaB溶液中,水的电离程度:NaAA-B-OH-H+解析Ka(H
23、A)=H+A-HA,当A-=HA时,Ka(HA)=H+,则Ka(HA)在10-3.010-3.5之间,Ka(HA)的数量级为10-4,A项错误;根据图像可知,当溶液中B-=HB时溶液呈酸性,要使溶液呈中性,则溶液中应是B-HB,B项错误;根据图像可知,当溶液中酸分子的浓度等于酸电离产生的阴离子浓度时,溶液的pH大小关系为HAHB,说明HA电离程度大,即HA的酸性强,根据盐的水解规律可知,等浓度的NaA、NaB溶液中,水的电离程度为NaAA-,HB是弱酸,存在电离平衡,且等浓度的盐电离产生的离子浓度大于弱酸电离产生的离子浓度,故A-B-;由于溶液中B-=HB时,溶液呈酸性,又根据选项C分析可知酸
24、性:HAHB,可见等浓度的HB和NaA的混合溶液显酸性,H+OH-,故该溶液中离子浓度大小关系为Na+A-B-H+OH-,D项错误。答案C【典例2】室温下,用0.1 molL-1的NaOH溶液分别滴定20 mL 0.1 molL-1的HA和HB溶液,溶液pH随加入NaOH溶液的体积变化曲线如图所示,下列判断错误的是()A.水的电离度:c点溶液纯水b点溶液B.电离常数:Ka(HA)Na+HBH+OH-解析c点为完全中和生成的盐溶液,根据起始pH可知,两种酸均为弱酸,且HA的酸性更弱,故c点为强碱弱酸盐溶液,水解促进水的电离,b点不完全中和,酸过量,酸的电离抑制水的电离,水的电离程度减小,故水的电
25、离度:c点溶液纯水b点溶液,选项A正确;由图中曲线可知,HA的酸性更弱,则电离常数:Ka(HA)Na+HBH+OH-,选项D正确。答案C【典例3】25 时,用Na2S、(NH4)2S等沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgS2-与lgM2+关系如右图所示。下列说法不正确的是()A.Na2S溶液中:S2-+HS-+H2S=2Na+B.25 时,Ksp(CuS)约为110-35 (molL-1)2C.向100 mL浓度均为110-5 molL-1 Zn2+、Cu2+的混合溶液中逐滴加入110-4 molL-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀D.(NH4)2S溶液
26、中:NH4+H+=OH-+2S2-+HS-解析硫化钠溶液中的物料守恒为2S2-+2HS-+2H2S=Na+,A项错误;在25时CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),Ksp(CuS)=Cu2+S2-=10-2510-10=10-35,B项正确;依据图像可知,CuS的Ksp较小,对于化合物构型相同的物质来说,Ksp越小,形成沉淀需要的离子浓度越小,故CuS更难溶,首先出现的沉淀是CuS,即Cu2+先沉淀,C项正确;对于(NH4)2S溶液,根据电荷守恒可得NH4+H+=OH-+2S2-+HS-,D项正确。答案A【典例4】H3AsO4水溶液中含砷的各微粒的分布分
27、数(平衡时某微粒的浓度占各微粒浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示(已知pKa=-lgKa),下列说法正确的是()A.H3AsO4溶液pKa2为4.5B.NaH2AsO4溶液显碱性C.常温下,m点对应溶液中由水电离出的OH-浓度为10-11.5 molL-1D.n点对应溶液中,离子浓度关系为HAsO42-=H2AsO4-OH-=H+解析根据图中n点可知,H3AsO4溶液中Ka2=H+HAsO42-H2AsO4-=10-7molL-1,故pKa2为7,故A项错误;由图像可知pH为4时,溶液为含H2AsO4-的溶液,溶液显酸性,故B项错误;m点对应溶液为含HAsO42-和AsO43-的混合溶液,
28、溶液显碱性,盐类水解促进水的电离,m点溶液的pH=11.5,则对应溶液中由水电离出的OH-为10-2.5molL-1,故C项错误;n点时由图像关系及溶液pH=7可知HAsO42-=H2AsO4-OH-=H+,故D项正确。答案D方法规律一、一强一弱溶液稀释的图像1.相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多2.相同体积、相同pH的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多3.pH与稀释倍数的线性关系(1)HY为强酸、HX为弱酸(2)a、b两点的溶液中:X-=Y-(3)水的电离程度:dca=b(1)MOH为
29、强碱、ROH为弱碱(2)ROHMOH(3)水的电离程度:ab二、KW和Ksp曲线1.曲线型不同温度下水溶液中H+与OH-的变化曲线常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线Ksp=910-6 mol2L-2(1)A、C、B三点均为中性,温度依次升高,KW依次增大(2)D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,T2温度时KW=110-14 (molL-1)2(3)AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点均有H+Ksp,将会有沉淀生成(3)d点在曲线的下方,QCaCO3MnCO3;X点对于CaSO4来说要析出沉淀,对于CaCO3来说是不饱和溶液,能继续溶解CaCO3;Y点:SO42-Ca2+,二者浓度的乘积等
30、于10-5;Z点:CO32-7,强酸与弱碱反应终点是pH7素养提升1.四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH是强碱,常温下甲胺(CH3NH2H2O)的电离常数为Kb,且pKb=-lgKb=3.38。常温下,向体积均为20 mL、浓度均为0.1 molL-1的四甲基氢氧化铵溶液和甲胺溶液中分别滴加浓度为0.1 molL-1的盐酸,溶液的导电率与盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是()A.曲线1代表四甲基氢氧化铵溶液B.在b、c、e三点中,水的电离程度最大的点是eC.b点溶液中存在H+=OH-+CH3NH2H2OD.常温下,CH3NH3Cl水解常数的数量级为10-112.室温时,有1 molL-1
31、HA和1 molL-1 HB两种酸溶液,起始时的体积均为V0,分别向两溶液中加水进行稀释,所得曲线如图所示。下列说法错误的是()A.M点溶液中A-等于N点溶液中B-B.HA的电离常数约为10-4C.浓度均为0.1 molL-1的NaA和HA的混合溶液的pHM3.已知:pKa=-lgKa。25 时,H2A的pKa1=1.85,pKa2=7.19。常温下,用0.1 molL-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 molL-1 H2A溶液的滴定曲线如图所示。下列说法不正确的是()A.a点溶液中:HA-=H2AB.b点溶液中:A2-水解平衡常数Kh1=10-6.81 molL-1C.c点溶液中:V0
32、=30D.a、b、c、d四点中,d点溶液中水的电离程度最大4.298 K时,二元弱酸H2X溶液中含X微粒的分布分数如图所示。下列叙述正确的是()A.溶液pH由1升至2.6时主要存在的反应是H3X+OH-H2X+H2OB.H2X的第二步电离平衡常数Ka2(H2X)为10-4 molL-1C.NaHX溶液中:H+=(3)不再变化2.(1)An+mBm-nAn+mBm-n沉淀平衡无(2)沉淀溶解不变吸热沉淀溶解增大自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.答案(1)4.710-7(2)5.0pH2(S2-+HS-+H2S),B正确;d点溶液是Na2S和NaCl的混合溶液,硫离子水解使溶
33、液显碱性,Na+Cl-S2-OH-H+,C正确;相同实验条件下,改用0.1molL-1的ZnCl2溶液,Ksp(ZnS)=1.610-24mol2L-2Ksp(CuS),锌离子浓度大于铜离子浓度,消耗硫化钠溶液体积10mL,图中反应终点c点向b点方向移动,D错误。典例2答案(1)H2O24.9Mn2+HCO3-+NH3H2OMnCO3+NH4+H2O(2)pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全解析(1)根据表中KspFe(OH)3KspFe(OH)2,需要将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+,因此需要加入绿色氧化剂H2O2。加入氨水调节pH,目的是使Al3+、Fe3+完全沉淀
34、,而Mn2+不沉淀,故KspAl(OH)3=Al3+OH-3=1.010-5OH-3mol4L-4=110-32.3mol4L-4,则OH-=10-9.1molL-1,则pH=4.9。碳化过程中发生复分解反应:HCO3-+NH3H2O+Mn2+MnCO3+NH4+H2O。(2)向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀,Ksp(CaF2)=Ca2+F-2,当Ca2+完全沉淀(某离子浓度小于110-5molL-1表明该离子沉淀完全)时,溶液中F-至少为5.310-9110-5molL-1=5.310-2molL-1;若溶液的pH偏低,即溶液中H+浓度较大,H+与F-形成弱
35、酸HF,导致溶液中F-减小,CaF2沉淀不完全。对点演练2答案(1)O2或空气Fe3+(2)0.01(107.2-14)2 (molL-1)3或10-5(108.7-14)2 (molL-1)33.26.2解析(1)加H2O2溶液“转化”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以为O2或空气,这样既能将Fe2+氧化,又不引进新杂质。由于Fe2+开始沉淀、沉淀完全时的pH与Ni2+的相近,所以若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,则“调pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+与Ni2+一起存在于溶液中,通过“转化”(氧化)使Fe2+转变为Fe3+而被沉淀出来,则滤液中可能
36、的杂质离子为氧化得到的Fe3+。(2)根据Ni2+开始沉淀时的pH为7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=Ni2+OH-2=0.01(107.2-14)2mol3L-3;根据Ni2+完全沉淀时的pH为8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=Ni2+OH-2=10-5(108.7-14)2mol3L-3。“调pH”是为了使Fe3+沉淀完全,根据Fe3+完全沉淀时的pH为3.2可知,pH应大于3.2;同时不能使Ni2+沉淀,则Ni2+OH-20.01(107.2-14)2mol3L-3,根据Ni2+=1.0molL-1,可求得OH-10-6.2molL-1,则“调pH”的pH应小于6.2,则“调pH”
37、控制的pH范围是3.26.2。考点二沉淀溶解平衡的应用必备知识自主预诊1.(1)Fe3+3NH3H2OFe(OH)3+3NH4+(2)S2-+Cu2+CuS2.(1)CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2(2)Mg(OH)2+2NH4+Mg2+2NH3H2O(4)AgCl+2NH3H2OAg(NH3)2+Cl-+2H2O3.(1)越大浅黄色黄色黑色AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-(aq)(2)CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)Cu2+(aq)+PbS(s)CuS(s)+Pb2
38、+(aq)自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)2.答案由于胃液的酸性很强(pH为0.91.5),H+与BaCO3电离产生的CO32-结合生成CO2和H2O,使BaCO3的沉淀溶解平衡BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)向右移动,Ba2+增大会引起人体中毒。而SO42-是强酸根离子,不能与胃液中的H+结合,因而胃液中较高的H+浓度对BaSO4的沉淀溶解平衡基本没影响,Ba2+浓度可以保持在安全的浓度标准以内。关键能力考向突破典例1C饱和FeS溶液中存在沉淀溶解平衡,FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),加入少量Na2S固体溶解后硫离子浓度增大,平衡逆向进行,有浑浊出现
39、,A正确;FeS的溶度积大于CuS的溶度积,除去FeSO4溶液中的CuSO4,可选用FeS作为沉淀剂,B正确;KspMg(OH)2=Mg2+OH-2=1.810-11(molL-1)3,OH-=1.810-11Mg2+molL-1,KspFe(OH)3=4.010-38(molL-1)4,OH-=34.010-38Fe3+molL-1,则生成氢氧化铁沉淀所需OH-物质的量浓度小于氢氧化镁,则先生成氢氧化铁沉淀,C错误;向1mL0.1molL-1MgCl2溶液中滴加2mL0.1molL-1NaOH溶液,恰好反应生成氢氧化镁沉淀,饱和溶液中存在氢氧化镁的沉淀溶解平衡,取澄清溶液滴加2滴0.1mol
40、L-1FeCl3溶液,会生成氢氧化铁沉淀,有浑浊出现,D正确。对点演练1 C向10mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1molL-1的氨水,首先发生反应Ag+NH3H2OAgOH+NH4+,继而发生AgOH+2NH3H2OAg(NH3)2+2H2O+OH-;b点-lgAg+达到最大值,可认为此时Ag+与NH3H2O恰好完全反应,银离子完全沉淀。b点完全反应,此时加入的氨水的体积为10mL,氨水的浓度为0.1molL-1,原硝酸银溶液的体积也为10mL,根据方程式Ag+NH3H2OAgOH+NH4+可知,硝酸银溶液的浓度为0.1molL-1,A正确;b点溶液溶质为NH4NO3,Ag+完全沉淀
41、,存在沉淀溶解平衡AgOHAg+OH-,所以可以近似地认为Ag+=OH-,此时-lgAg+=4,则Ag+=OH-=110-4molL-1,Ksp(AgOH)=Ag+OH-=110-8mol2L-2,B正确;b点溶液中溶质为NH4NO3,b到c过程发生反应AgOH+2NH3H2OAg(NH3)2+2H2O+OH-,随着氨水的加入,并没有引入铵根离子,虽然碱性增强,铵根的水解受到抑制,但溶液的体积增加的幅度更大,所以铵根离子的浓度减小,即b点NH4+的浓度大于溶液c点NH4+的浓度,C错误;m点溶液存在电荷守恒OH-+NO3-=Ag+Ag(NH3)2+NH4+H+,此时加入了过量的氨水,溶液应呈碱
42、性,即OH-H+,则NO3-Ag+Ag(NH3)2+NH4+,D正确。典例2C向1mL0.1molL-1AgNO3溶液中加入过量氯化钠溶液生成氯化银白色沉淀,滴加过量KI溶液生成黄色沉淀碘化银,再加入过量硫化钠溶液生成硫化银沉淀,沉淀转化的实质是向更难溶的方向进行。实验白色沉淀是难溶的AgCl,A正确;由实验说明AgI比AgCl更难溶,可以实现沉淀转化,B正确;若按顺序实验,硫化银溶解度小于氯化银,也可以实现转化,看到黑色沉淀生成,C错误;由实验说明AgI比AgCl更难溶,若按顺序实验,此条件下碘化银不能转化为氯化银,看不到白色沉淀,D正确。对点演练2 C0.1molL-1MgCl2溶液与0.
43、5molL-1NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液,剩余NaOH,但仍存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)。实验中剩余的NaOH能和氯化铁反应生成Fe(OH)3,不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力,故C错误。学科素养提升9素养提升1.D四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH是强碱,甲胺(CH3NH2H2O)为弱碱,同浓度的两种溶液中四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH的导电率大,所以曲线2为四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH,故A项错误;向体积为20mL、浓度为0.1molL-1的甲胺溶液中滴加浓度为0.1molL-1的盐酸,当滴加20mL盐酸时
44、,恰好完全反应,此时溶液中溶质为强酸弱碱盐,促进水电离,此时水电离程度最大,即b、c、e三点中c点水的电离程度最大,故B项错误;b点溶液中溶质为CH3NH2H2O和CH3NH3Cl的混合物,二者比例关系不明确,故C项错误;根据KaKh=KW可得,CH3NH3Cl的水解常数为10-1410-3.38molL-1=10-10.62molL-1,其数量级为10-11,D项正确。2.D由图中信息可知,1molL-1的HA和1molL-1的HB两种酸溶液的pH分别为2和0,所以HA是弱酸、HB是强酸,HB已完全电离。因为两溶液浓度和体积均相等,故两溶液中所含一元酸的物质的量相等。M点溶液和N点溶液的pH
45、都等于3,由电荷守恒及水的电离平衡可知,M点溶液中A-等于N点溶液中B-,A项正确;1molL-1的HA溶液的pH为2,A-=H+=0.01molL-1,HA=1molL-1,则HA的电离常数约为10-4,B项正确;浓度均为0.1molL-1的NaA和HA的混合溶液中,HAA-,根据电离常数的表达式可知,H+=Ka(HA)=10-4molL-1,所以该溶液的pH7,显碱性,则A2-水解会让HA-的浓度略有增加,故HA-A2-,而根据Ka2=10-7.19molL-1=H+A2-HA-可得出HA-=A2-;二者相矛盾,所以V030,故C错误;d点恰好生成Na2A,盐类的水解促进水的电离,故D正确。4.A溶液pH由1升至2.6时,从图中可以判断主要是H3X+转化为H2X,即反应为H3X+OH-H2X+H2O,A项正确;溶液显中性即pH=7时,溶液中的HX-和X2-浓度相等,所以Ka2(H2X)=X2-H+HX-=H+=10-7molL-1,B项错误;从图中可以看出当HX-分布最多时,溶液显酸性,所以NaHX溶液显酸性,即H+OH-,C项错误;溶液显中性即pH=7时,溶液中的HX-和X2-浓度相等,存在的电荷守恒为Na+H+=2X2-+HX-+OH-,因为溶液显中性可得H+=OH-,所以得到Na+=2X2-+HX-=3X2-,D项错误。
