2025届高中化学复习学案:沉淀溶解平衡曲线
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沉淀溶解平衡曲线(答案在最后)
1. 能正确分析沉淀溶解平衡图像。
2.利用沉淀溶解平衡原理,分析图像中离子浓度的有关K sp的计算等。
类型一溶解平衡曲线
1.阳离子—阴离子单曲线
以BaSO4在不同条件下沉淀溶解平衡为例
以BaSO4沉淀溶解平衡为例
提取曲线信息:
①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。
T1曲线:a、b点都表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液。
T2曲线:a、b、c点都表示不饱和溶液。
②计算K sp:由a或b点可以计算出T1温度下的K sp。
③比较T1和T2大小:因BaSO4沉淀溶解平衡吸热,可知:T1<T2。
【教考衔接】
典例常温下,K sp(CaCO3)=2.8×10-9,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列判断错误的是()
A.a点是CaSO4的饱和溶液而b点不是
B.蒸发水可使溶液由b点变化到a点
C.常温下,CaCO3(s)+SO42−(aq)⇌CaSO4(s)+CO32-(aq)的K=3.1×10-4
D.除去锅炉中的CaSO4时,可用Na2CO3溶液将其转化为CaCO3
听课笔记
【对点演练】
1.[2024·广东汕头一中段考]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在水中的物质的量浓度
B.图中各点对应的K sp的关系为:K sp(m)=K sp(n)<K sp(p)<K sp(q)
C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
2.常温下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度变化如图所示。
据图分析,下列判断正确的是()
A.K sp[Cu(OH)2]<K sp[Fe(OH)3]
B.d点代表的溶液中Fe(OH)3已过饱和,Cu(OH)2未饱和
C.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
D.b、c两点代表的Fe(OH)3、Cu(OH)2的溶解度相等
类型二沉淀溶解平衡对数曲线
1.正对数[lg c(M+)~lg c(R-)]曲线
提取曲线信息:
①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。
ZnS曲线:a点表示饱和溶液,c点表示不饱和溶液。
CuS曲线:b点表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液。
②计算K sp:由曲线上面给定数据可以计算CuS、ZnS的K sp。
③比较K sp大小:K sp(ZnS)>K sp(CuS)。
2.负对数[-lg c(M+)~-lg c(R-)]曲线
2+2+2+2−2−
图像
【教考衔接】
典例[2023·辽宁卷,15]某废水处理过程中始终保持H2S饱和,即c(H2S)=0.1 mol·L-1,通过调节pH使Ni2+和Cd2+形成硫化物而分离,体系中pH与-lg c关系如下图所示,c为HS-、S2-、Ni2+和Cd2+的浓度,单位为mol·L-1。
已知K sp(NiS)>K sp(CdS),下列说法正确的是()
A.K sp(CdS)=10-18.4
B.③为pH与-lg c(HS-)的关系曲线
C.K a1(H2S)=10-8.1
D.K a2(H2S)=10-14.7
【对点演练】
1.25 ℃时,用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(用M2+表示),所需SO42−最低浓度的负对数值p(SO42−)与p(M2+)的关系如图所示。
已知p(SO42−)=−lg c(SO42−),p(M2+)=-lg c(M2+)。
下列说法正确的是()
A.K sp(CaSO4)<K sp(PbSO4)<K sp(BaSO4)
B.a点可表示CaSO4的饱和溶液,且c(Ca2+)=c(SO42−)
C.b点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)<c(SO42−)
D.向Ba2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出
2.已知PbF2属于难溶于水、可溶于酸的盐。
常温下,用HCl调节PbF2浊液的pH,测
]的关系如图所示。
下列说得在不同pH条件下,体系中-lg c(X)(X为Pb2+或F-)与lg[c(HF)
c(H+)
法正确的是()
A.K sp(PbF2)的数量级为10-7
B.K a(HF)的数量级为10-3
C.向PbF2浊液中加入NaF固体,lg c(Pb2+)增大
D.a点溶液中:c(H+)+2c(Pb2+)<c(F-)+c(HF)+c(Cl-)(不考虑水的电离因素)
类型三沉淀滴定曲线
向10 mL 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1的Na2S 溶液:
提取曲线信息:
(1)曲线上各点的意义:曲线上任一点(a、b、c点)都表示________。
(2)计算K sp:由b点恰好完全反应可知c(Cu2+)=10-17.7,进而求出K sp=10-17.7×10-17.7=10-35.4。
【教考衔接】
典例[2022·湖南卷,10]室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL 浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用)。
若溶液中离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。
K sp(AgCl)=1.8×10-10,K sp(AgBr)=5.4×10-13,K sp(AgI)=8.5×10-17。
下列说法正确的是()
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1
C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀
D.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
【对点演练】
1.
已知:pNi =-lg c (Ni 2+
);常温下,K
sp (NiCO 3)=1.4×10-
7
,H 2S 的电离平衡常数:K a1
=1.3×10-7,K a2=7.1×10-15。
常温下,向10 mL 0.1 mol·L -
1 Ni(NO 3)2溶液中滴加0.1 mol·L -1
Na 2S 溶液,滴加过程中pNi 与Na 2S 溶液体积的关系如图所示。
下列说法不正确的是( ) A .E 、F 、G 三点中,F 点对应溶液中水电离程度最小
B.常温下,K sp (NiS)=1×10-
21
C .在NiS 和NiCO 3的悬浊液中
c(CO 32− )c(S2-)
=1.4×1014
D .Na 2S 溶液中,S 2-
第一步水解常数K h1=1.0×10−14
1.3×10−7
2.[2024·湖南师范大学附属中学段考]T K 时,现有25 mL 含KCl 和KCN 的溶液,用
0.100 0 mol·L -1的硝酸银标准溶液对该混合液进行电位滴定(CN -与H +
的反应可以忽略),获得电动势(E )和硝酸银标准溶液体积(V )的电位滴定曲线如图所示,曲线上的转折点即为化学计量点。
已知:
Ⅰ.Ag +与CN -
反应过程为
①Ag ++2CN -===[Ag(CN)2]-
②[Ag(CN)2]-+Ag +
===2AgCN
Ⅱ.T K 时,K sp (AgCN)=2×10-16,K sp (AgCl)=2×10-
10。
Ⅲ.当溶液中CN -
浓度较大时,通常难以形成AgCN 沉淀。
下列说法错误的是( )
A .V 1=5.00,
B 点时生成AgCN
B .c (KCN)=0.020 0 mol·L -1,c (KCl)=0.030 0 mol·L -
1
C .若反应①的平衡常数为K 1,反应②的平衡常数为K 2,则K 1+K 2=2K sp (AgCN)
D .C 点时,溶液中c (Cl −)
c (CN −)=106
微专题18 有关水溶液中平衡常数关系计算
【要点归纳】
1.水解常数与电离常数、水的离子积之间的关系
常温下,H 2S 的电离常数为K a1、K a2,试推导Na 2S 溶液中S 2-
水解常数K h1、K h2与K a1、K a2的关系。
答案:(1)S 2-+H 2O ⇌HS -+OH -
K h1=c (HS −)·c (OH −)
c (S 2−)
=c (HS −)·c (H +)·c (OH −)c (S 2−)·c (H +)=K
w K a2。
(2)HS -+H 2O ⇌H 2S +OH -
K h2=
c (H 2S )·c (OH −)
c (HS −)
=c (H 2S )·c (OH −)·c (H +)c (HS −)·c (H +)=K w K a1。
2.水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系
试推导常温下Cu 2+
的水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系。
答案:Cu 2++2H 2O ⇌Cu(OH)2+2H +
K h =c 2(H +)
c (Cu 2+)=c 2(H +)·c 2(OH −)
c (Cu 2+)·c 2(OH −) =
K w 2
Ksp [Cu (OH )2]。
3.平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系
(1)以反应CuS(s)+2Ag +(aq)⇌Cu 2+
(aq)+Ag 2S(s)为例,推导沉淀转化的平衡常数K 。
答案:K =c (Cu 2+)
c 2(Ag +)=c (Cu 2+)·c (S 2−)
c 2(Ag +)·c (S 2−) =
K sp (CuS )K sp (Ag 2S )。
(2)以反应ZnS(s)+2H +
(aq)⇌Zn 2+
(aq)+H 2S(aq)为例,推导该沉淀溶解的平衡常数K 。
答案:K =
c (H 2S )·c (Zn 2+)
c 2(H +)
=c (H 2S )·c (Zn 2+)·c (S 2−)c 2(H +)·c (S 2−)=K sp (ZnS )K a1·K a2。
【典题示例】
典例1 [2023·浙江6月,15B 改编]草酸(H 2C 2O 4)是二元弱酸。
某小组做如下实验:往20
mL 0.1 mol·L -1NaHC 2O 4溶液中滴加0.1 mol·L -
1NaOH 溶液。
[已知:H 2C 2O 4的电离常数K a1=5.4×10-2,K a2=5.4×10-5,K sp (CaC 2O 4)=2.4×10-
9,溶液混合后体积变化忽略不计。
]
实验Ⅰ中V (NaOH)=10 mL 时,存在c(C 2O 42−)________(填“>”“<”或
“=”)c(HC 2O 4−
)。
典例2 [2023·湖南卷,16(6)]室温下,①Cu +在配体L 的水溶液中形成[Cu (L )2]+,其反应平衡常数为K ;
②CuBr 在水中的溶度积常数为K sp 。
由此可知,CuBr 在配体L 的水溶液中溶解反应的平衡常数为________(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
第55讲 沉淀溶解平衡曲线 类型一
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析:a 点位于沉淀溶解平衡曲线上,所以为饱和溶液,b 点位于曲线下方,为
不饱和溶液,故A 正确;b 点和a 点溶液中硫酸根离子浓度相同,蒸发水硫酸根离子和钙离
子浓度均会增大,无法变化到a 点,故B 错误;对于反应CaCO 3(s )+SO 2-
4 (aq )⇌CaSO 4
(s )+CO 2
-3 (aq )平衡常数K =c (CO 2-3 )c (SO 2-4 ) =c (CO 2-3 )·c (Ca 2+
)c (SO 2-
4 )·c (Ca 2+)
=K sp (CaCO 3)K sp (CaSO 4) =2.8×10-
99×10
-6 ≈3.1×10
-4
,故C 正确;常温下K sp (CaSO 4)>K sp (CaCO 3),二者为同类型沉淀,硫酸钙的溶解度大于碳酸钙的溶解度,所以Na 2CO 3溶液可将CaSO 4转化为CaCO 3,故D 正确。
答案:B 对点演练
1.解析:A 项:CdS 在水中存在沉淀溶解平衡:CdS (s )⇌Cd 2+(aq )+S 2-
(aq ),其
溶度积K sp =c (Cd 2+)·c (S 2-),在饱和溶液中,c (Cd 2+)=c (S 2
-),结合图像可以看出,图中a 和b 分别表示T 1和T 2温度下CdS 的物质的量浓度,正确;B 项:CdS 的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响,m 、n 和p 点均在温度为T 1条件下所测的对应离子浓度,则其溶度积相同,错误;C 项:m 点达到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化钠后,平衡向逆反应方向
移动,c (Cd 2+)减小,c (S 2-
)增大,溶液组成由m 沿mpn 线向p 方向移动,正确;D 项:
从图像中可以看出,随着温度的升高,离子浓度增大,说明CdS (s )⇌Cd 2+(aq )+S 2-
(aq )
为吸热反应,则温度降低时,q 点对应饱和溶液的溶解度下降,溶液中的c (Cd 2+
)与c (S 2-
)同时减小,会沿qp 线向p 点方向移动,正确。
答案:B
2.解析:根据图中b 、c 两点的数据计算K sp ,K sp [Cu (OH )2]=c (Cu 2+)·c 2(OH -
)
=c (Cu 2+)·(10-9.6)2=c (Cu 2+)×10-19.2,K sp [Fe (OH )3]=c (Fe 3+)·c 3(OH -
)=c
(Fe 3+)·(10-12.7)3=c (Fe 3+)×10-38.1,由于c (Cu 2+)=c (Fe 3+
),从而可得:K sp [Cu (OH )2]>K sp [Fe (OH )3],A 错误。
由图可知,d 点溶液中:Q [Fe (OH )3]>K sp [Fe (OH )3]、Q [Cu (OH )2]<K sp [Cu (OH )2],故d 点代表的溶液中Fe (OH )3已过饱和,Cu (OH )
2未饱和,B 正确;加适量NH 4Cl 固体,溶液的酸性增强,pH 减小,c (Fe 3+
)变大,故不能使溶液由a 点变到b 点,C 错误。
b 、c 两点分别处在Fe (OH )3、Cu (OH )2的沉淀溶
解平衡曲线上,均代表溶液已达到饱和,两点溶液中c (Fe 3+)=c (Cu 2+
),由于Fe (OH )3、Cu (OH )2的摩尔质量不同,故其溶解度不同,D 错误。
答案:B
类型二
夯实·必备知识
2.越小 越小 不饱和 饱和 越小
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析:已知H 2S 饱和溶液中随着pH 的增大,H 2S 的浓度逐渐减小,HS -
的浓度
增大,S 2-浓度逐渐增大,则有-lg c (HS -)和-lg c (S 2-
)随着pH 增大而减小,且pH 相
同时,HS -浓度大于S 2-,即-lg c (HS -)小于-lg c (S 2-),则Ni 2+和Cd 2+
浓度逐渐减小,
且K sp (NiS )>K sp (CdS )即当c (S 2-)相同时,c (Ni 2+)>c (Cd 2+),则-lg c (Ni 2+
)
和-lg (Cd 2+)随着pH 增大而增大,且有-lg c (Ni 2+)小于-lg (Cd 2+
),由此可知曲线
①代表Cd 2+、②代表Ni 2+、③代表S 2-,④代表HS -
,据此分析结合图像各点数据进行解题。
由分析可知,曲线①代表Cd 2+、③代表S 2-,由图示曲线①③交点可知,此时c (Cd 2+
)=c (S 2-)=10-13 mol·L -1,则有K sp (CdS )=c (Cd 2+)·c (S 2-)=10-13×10-13=10-
26,
A 错误;由分析可知,③为pH 与-lg c (S 2-
)的关系曲线,B 错误;由分析可知,曲线④
代表HS -,由图示曲线④两点坐标可知,此时c (H +)=10-1.6 mol·L -1时,c (HS -
)=10
-6.5
mol·L -1
,K a1(H 2S )=c (H +)·c (HS -
)c (H 2S )
=
10
-1.6
×10-
6.50.1
=10-7.1或者当c (H +
)=
10-4.2 mol·L -1时,c (HS -)=10-3.9 mol·L -1
,K a1(H 2S )=c (H +)·c (HS -)c (H 2S )
=10-4.2×10-
3.90.1
=10-7.1
,C 错误;已知K a1·K a2=c (H +)·c (HS -)c (H 2S ) ×c (H +)·c (S 2-
)c (HS -
)
=c 2(H +)·c (S 2-
)c (H 2S ) ,由曲线③两点坐标可知,当c (H +)=10-4.9 mol·L -1时,c (S 2-
)=
10-13 mol·L -1,或者当c (H +)=10-6.8 mol·L -1时,c (S 2-)=10-9.2 mol·L -
1,故有K a1·K a2
=c 2(H +)·c (S 2-)c (H 2S )
=(10-4.9)2×10-130.1 =(10-6.8)2×10-
9.20.1 =10-21.8,结合C 项分析
可知,K a1=10-7.1故有K a2(H 2S )=10-14.7
,D 正确;故答案为D 。
答案:D 对点演练
1.解析:p (SO 2-4 )=-lg c (SO 2-
4 )
,p (M 2+)=-lg c (M 2+),根据K sp =c (M 2+
)·c (SO 2-4 )
,显然K sp 的大小:K sp (CaSO 4)>K sp (PbSO 4)>K sp (BaSO 4),A 错误;a 点在CaSO 4的沉淀溶解平衡曲线上,表示CaSO 4的饱和溶液,但a 点对应的p (SO 2-
4 )>p
(Ca 2+),则有c (Ca 2+
)>c (SO 2-4 )
,B 错误;b 点位于PbSO 4的沉淀溶解平衡曲线下方,p (SO 2-4 )或p (Pb 2+)小于平衡值,则b 点时c (Pb 2+
)或c (SO 2-4 )大于平衡值,b 点表示PbSO 4的过饱和状态,存在PbSO 4沉淀,C 错误;由于K sp (CaSO 4)>K sp (BaSO 4),
则CaSO 4的溶解度大于BaSO 4,故向含Ba 2+
的废水中加入CaSO 4粉末,CaSO 4会转化为溶解度更小的BaSO 4,D 正确。
答案:D
2.解析:根据图中纵坐标代表-lg c (X )(X 为Pb 2+或F -
),可知a 点3.0为-lg c (Pb 2
+),b 点中2.2为-lg c (F -),PbF 2⇌Pb 2++2F -,K sp (PbF 2)=c (Pb 2+)·c 2(F -)=10-3×
(10-2.2)2=10-7.4,数量级为10-8,故A 错误;HF ⇌H ++F -
,K a (HF )=c (H +)·c (F -
)c (HF )
,代入关系图中b 点坐标,K a (HF )=10-1×10-2.2=10-3.2,数量级为10-
4,故B 错误;向
PbF 2浊液中加入NaF 固体,增大了F -的浓度,使PbF 2⇌Pb 2++2F -
平衡逆向移动,lg c (Pb 2+)减小,故C 错误;根据元素质量守恒2c (Pb 2+)=c (F -)+c (HF ),加入盐酸,H +与F -反应生成HF ,则c (H +)<c (Cl -),所以存在c (H +)+2c (Pb 2+)<c (F -)+c (HF )
+c (Cl -
),故D 正确。
答案:D
类型三
夯实·必备知识
(1)饱和溶液
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析:三种卤化银组成形式相同,K sp 小的物质先形成沉淀,故a 点时形成的是
黄色的AgI 沉淀,A 项错误;由图知,当消耗4.5 mL AgNO 3溶液时,溶液中I -、Br -、Cl -
均沉淀完全,由于三种卤素离子浓度相同,故每种离子完全沉淀时均消耗1.5 mL AgNO 3溶
液,则0.100 mol·L -1×1.5 mL =c (I -)×15 mL ,解得c (I -)=0.01 mol·L -
1,B 项错误;
当Br -恰好沉淀完全时,溶液体积为18 mL ,溶液中c (Ag +
)=K sp (AgBr )1×10-5 mol·L -1 =5.4×10
-8mol·L -1,此时Q c (AgCl )=c (Ag +)·c (Cl -)=5.4×10-8×15×0.0118
=4.5×10-
10>K sp
(AgCl ),故此时有部分Cl -形成了沉淀,C 项正确;b 点时溶液中I -、Br -、Cl -
均沉淀完
全,AgNO 3过量,c (Ag +
)最大,D 项错误。
答案:C 对点演练
1.解析:硝酸镍是强酸弱碱盐,硫化钠是强碱弱酸盐,它们都能促进水的电离。
F 点表示硝酸镍和硫化钠恰好完全反应,溶液中溶质是硝酸钠,水的电离程度最小,故A 正确;
NiS (s )⇌Ni 2+(aq )+S 2-(aq ),K sp (NiS )=c (Ni 2+)·c (S 2-)=1×10-
21,故B 正确;
NiCO 3(s )+S 2-(aq )⇌NiS (s )+CO 2-3 (aq ),K =c (CO 2-
3 )c (S 2
-) =K sp (NiCO 3)K sp (NiS )
=1.4×1014,故C 正确;S 2-+H 2O ⇌HS -+OH -
,K h1=K w K a2 =1.0×10-14
7.1×10-15
,故D 错误。
答案:D
2.解析:溶度积常数表达式相同时,溶度积小的先生成沉淀,曲线上的转折点即为化学计量点,结合方程式①②知,B 点生成AgCN ,B 点消耗硝酸银溶液的体积是A 点的2倍,
则V 1=5.00,故A 项正确;A 点生成[Ag (CN )2]-
,根据方程式①知c (KCN )=
0.100 0 mol·L -1×2.5×10-
3 L ×225×10-3
L
=0.020 0 mol·L -
1,B 点KCN 完全和AgNO 3反应生成AgCN ,V 1=5.00,则KCl 和硝酸银完全反应消耗V (AgNO 3)=(12.50-5.00) mL =7.50
mL ,则c (KCl )=0.100 0 mol·L -1×7.5×10-
3 L 25×10-3
L
=0.030 0 mol·L -
1,故B 项正确;反应①的平衡常数为K 1,反应②的平衡常数为K 2,①+②2 得Ag ++CN -
===AgCN ,K sp (AgCN )
=K 1×K 2 ,故C 项错误;C 点溶液中c (Cl -)c (CN -) =K sp (AgCl )K sp (AgCN ) =2×10-
10
2×10
-16 =106,
故D 项正确。
答案:C
微专题18
典题示例
典例1 解析:V (NaOH )=10 mL 时,溶质是NaHC 2O 4、Na 2C 2O 4且两者物质的量浓
度相等,K a2=5.4×10-5
>K h =1×10-
145.4×10-5
,则草酸氢根的电离程度大于草酸根的水解程度,
因此存在c (C 2O 2-4 )>c (HC 2O -
4 )。
答案:>
典例2 解析:已知Cu +(aq )+2L ⇌[Cu (L )2]+ K ,CuBr (s )⇌Cu +(aq )+Br -
(aq )
K sp ,两反应相加可得:CuBr (s )+2L ⇌[Cu (L )2]++Br -
(aq ),则其平衡常数为K ·K sp 。
答案:K ·K sp。