解析 根据沉淀的转化原理可知,溶解度小的沉淀总是向着溶解度更小的沉淀转化,再结合pKsp=-lgKsp可知Ksp越小其pKsp越大,B项正确。
答案 B
【方法技巧】
沉淀生成的两大应用
(1)分离离子:
同一类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后析出。
(2)控制溶液的pH来分离物质,如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质,将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去。
考点二 沉淀溶解平衡常数及其应用
[知识梳理]
1.溶度积和离子积
以AmBn(s)
mAn+(aq)+nBm-(aq)为例
溶度积
离子积
概念
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc
表达式
Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是任意浓度
应用
判断在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,处于平衡状态
③Qc<Ksp:
溶液未饱和,无沉淀析出
2.Ksp的影响因素
(1)内因:
难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。
(2)外因
①浓度:
加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
②温度:
绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。
③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或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
名师助学:
①并非Ksp越小,其物质的溶解性就越小。
对于阴、阳离子的个数比相同的难溶电解质,它们的溶解性可以直接用Ksp的大小来比较,Ksp越小,其物质的溶解性就越小;而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质,它们的溶解性就不能直接用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。
[题组诊断]
溶度积概念理解及其定量计算
1.已知25℃时BaSO4饱和溶液中存在BaSO4(s)
Ba2+(aq)+SO
(aq),Ksp=1.1025×10-10,下列有关BaSO4的溶度积和溶解平衡的叙述正确的是( )
A.25℃时,向c(SO
)=1.05×10-5mol·L-1的BaSO4溶液中,加入BaSO4固体,c(SO
)增大
B.向该饱和溶液中加入Ba(NO3)2固体,则BaSO4的溶度积常数增大
C.向该饱和溶液中加入Na2SO4固体,则该溶液中c(Ba2+)>c(SO
)
D.向该饱和溶液中加入BaCl2固体,则该溶液中c(SO
)减小
解析 BaSO4的溶度积等于c(Ba2+)和c(SO
)的乘积,故饱和溶液中c(SO
)=1.05×10-5mol·L-1,再加入BaSO4固体不溶解,c(SO
)不变,A项错误;溶度积常数只与温度有关,B项错误;加入Na2SO4固体,BaSO4的溶解平衡向左移动,c(Ba2+)减小,应为c(SO
)>c(Ba2+),C项错误;加入BaCl2固体,BaSO4的溶解平衡向左移动,c(SO
)减小。
答案 D
2.下表是25℃时某些盐的溶度积常数和弱酸的电离平衡常数,下列说法正确的是( )
化学式
CH3COOH
H2CO3
AgCl
Ag2CrO4
Ka或Ksp
Ka=1.8×10-5
Ka1=4.1×10-7
Ka2=5.6×10-11
Ksp=1.8×10-10
Ksp=2.0×10-12
A.常温下,相同浓度①CH3COONH4 ②NH4HCO3 ③(NH4)2CO3溶液中,c(NH
)由大到小的顺序是:
①>②>③
B.AgCl易溶于氨水难溶于水,所以AgCl在氨水中的Ksp大于水中的Ksp
C.向饱和氯水中滴加NaOH溶液至溶液刚好为中性时,c(Na+)=2c(ClO-)+c(HClO)
D.向浓度均为1×10-3mol·L-1的KCl和K2CrO4混合液中滴加1×10-3mol·
L-1的AgNO3溶液,CrO
先形成沉淀
解析 电离常数越大,酸性越强,由图可知酸性:
CH3COOH>H2CO3>HCO
;酸性越弱,对应的酸根离子水解能力越强,则水解能力:
CH3COO-<HCO
<CO
,醋酸根离子、碳酸氢根离子和碳酸根离子促进铵根离子水解,弱酸根离子水解程度越大,则铵根离子水解程度越大,但(NH4)2CO3溶液中(NH
)的量是CH3COONH4、NH4HCO3的两倍,水解是极其微弱的,所以(NH4)2CO3中c(NH
)最大,应为③>①>②,A项错误;AgCl易溶于氨水难溶于水,说明AgCl在氨水中的溶解度大于水中的溶解度,B项错误;向饱和氯水中滴加NaOH溶液,根据电荷守恒有:
c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-),根据物料守恒得:
c(Cl-)=c(ClO-)+c(HClO),二者结合可得:
c(Na+)=c(HClO)+2c(ClO-),C项正确;AgCl溶液饱和所需Ag+浓度:
c(Ag+)=
=
mol·L-1=1.8×10-7,Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度c(Ag+)=
=
mol·
L-1=4.472×10-5mol·L-1,1.8×10-7<4.472×10-5,所以Cl-先沉淀,D项错误。
答案 C
3.
(1)[2015·江苏化学,18
(2)]已知:
Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×
10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。
室温下,除MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。
(2)(2017·江苏苏州模拟)已知常温下,在0.10mol·L-1AlCl3溶液中加入氨水充分搅拌,有Al(OH)3沉淀生成,当溶液的pH=4时,c(Al3+)=________mol·L-1。
(Ksp[Al(OH)3]=3×10-34)
(3)(2017·江苏扬州模拟)已知:
Ksp[Cr(OH)3]=1×10-30。
室温下,除去被SO2还原所得溶液中的Cr3+(使其浓度小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH________。
解析
(1)由Al(OH)3和Fe(OH)3的Ksp知,使Al3+完全沉淀时,Fe3+肯定已沉淀。
Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-),c3(OH-)=
=10-27,c(OH-)=10-9mol·
L-1,pH=5,为了不使Mn2+沉淀,所以pH要小于7.1。
(2)根据溶液的pH=4,得c(OH-)=1×10-10mol·L-1,有Al(OH)3沉淀生成,所得混合液为氢氧化铝的饱和溶液,则有c(Al3+)=
=3×10-4mol·L-1。
(3)根据c(Cr3+)<1×10-6mol·L-1,则c(OH-)>
mol·L-1=1×10-8mol·L-1,c(H+)<1×10-6mol·L-1,pH>6。
答案
(1)5.0(2)3×10-4 (3)>6
【归纳总结】
1.江苏高考中涉及Ksp计算的题目都比较简单,只需要利用Ksp的表达式,通过已知的其中一种离子的物质的量浓度,求算另一种离子的物质的量浓度;或者通过离子的浓度幂大小与Ksp数值的比较来判断沉淀的生成。
提醒:
涉及Qc的计算时,易忽视等体积混合后离子的浓度均减半而使计算出错。
故离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
2.沉淀的先后次序
举例
结论
同类型(如AB型)
Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13;向Cl-、Br-浓度均为0.010mol·L-1的溶液中逐滴加入0.010mol·L-1AgNO3溶液,先有AgBr沉淀生成
Ksp越小,越先沉淀
不同类型(AB、A2B)
Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11;向Cl-、CrO
浓度均为0.010mol·L-1的溶液中逐滴加入0.010mol·L-1AgNO3溶液,先有AgCl沉淀生成
不同类型的沉淀不能根据Ksp大小直接比较,要通过计算达到平衡时所需c(Ag+),达到平衡时需要的c(Ag+)越小,越先沉淀
溶解平衡曲线及其应用
4.已知:
pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1.56×10-10。
如图是向10mLAgNO3溶液中逐渐加入0.1mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位mL)变化的图像(实线)。
根据图像所得下列结论正确的是[提示:
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]( )
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1mol·L-1
B.图中x点的坐标为(100,6)
C.图中x点表示溶液中Ag+恰好完全沉淀
D.把0.1mol·L-1的NaCl换成0.1mol·L-1NaI则图像在终点后变为虚线部分
解析 当氯化钠溶液的体积为0时,pAg=0,所以硝酸银溶液的浓度是1.0mol·
L-1,A项错误;pAg=6时,二者恰好反应,所以氯化钠溶液的体积是100mL,B项正确;当溶液中离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时可以认为沉淀达到完全,而x点溶液中银离子的浓度是1.0×10-6mol·L-1,所以C项错误;由于碘化银的溶解度小于氯化银的,所以如果换成0.1mol·L-1NaI,则图像在终点后变为实线的上方,D项错误。
答案 B
5.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。
下列说法正确的是( )
A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO
)的增大而减小
B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大
C.283K时,图中a点对应的溶液是饱和溶液
D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液
解析 温度一定,Ksp(SrSO4)不变,A项错误;由题中沉淀溶解平衡曲线可看出,313K时,c(Sr2+)、c(SO
)最大,Ksp最大,B项正确;283K时,a点c(Sr2+)小于平衡时c(Sr2+),故未达到饱和,沉淀继续溶解,C项错误;从283K升温到363K要析出固体,依然为饱和溶液,D项错误。
答案 B
6.(2013·江苏化学,14)一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:
Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如右图所示。
已知:
pM=-lgc(M),p(CO
)=-lgc(CO
)。
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(CO
)
C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+))
D.c点可表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+))
解析 由pM=-lgc(M)可知(类比于pH),当pM越大时,c(M)越小,p(CO
)越大时,c(CO
)越小,由图中沉淀溶解平衡曲线与虚线的交点可知,溶液中
p(Mn2+)、p(CO
)均最大,c(Mn2+)、c(CO
)均最小,即Ksp最小,可知MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小,A错误。
另解:
p(CO
)相同时,p(Mn2+)>p(Ca2+)>p(Mg2+),即c(CO
)相同时,c(Mn2+)<c(Ca2+)<c(Mg2+),可知MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小;a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上,说明该条件溶液为饱和状态,由图可知p(Mn2+)=p(CO
),则c(Mn2+)=c(CO
),B正确;b点时,p(CO
)>p(Ca2+),即c(CO
)<c(Ca2+),C错误;c点,作一条垂直于横坐标的辅助线,由与MgCO3沉淀溶解平衡曲线的交点可知c点p(Mg2+)大于饱和溶液的p(Mg2+),即c(Mg2+)没有达到饱和溶液的c(Mg2+),因此c点是不饱和溶液,由c点p(M)和p(CO
)值可知c(Mg2+)<c(CO
),D正确。
答案 BD
【解题策略】
沉淀溶解平衡图像题的解题策略
1.沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,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。
2.从图像中找到数据,根据Ksp公式计算得出Ksp的值。
3.比较溶液的Qc与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。
4.涉及Qc的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
【知识网络回顾】
1.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.在AgCl的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,Ksp(AgCl)增大
B.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡不移动
C.可直接根据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小
D.25℃时,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),向AgCl悬浊液中加入KI固体,有黄色沉淀生成
解析 Ksp只与温度有关,A项错误;加入稀盐酸,H+能与CO
反应,使碳酸钙的溶解平衡正向移动,最终使CaCO3溶解,B项错误;只有物质的化学式相似的难溶物,可根据Ksp的数值大小比较它们在水中的溶解度大小,C项错误;由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),向AgCl悬浊液中加入KI固体,有黄色AgI生成,D正确。
答案 D
2.已知部分钡盐的溶度积如下:
Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp[Ba(IO3)2]=6.5×
10-10,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCrO4)=1.6×10-10。
一种溶液中存在相同浓度的CO
、CrO
、IO
、SO
,且浓度均为0.001mol·L-1,若向该溶液中逐滴滴入BaCl2溶液,首先发生的离子反应为( )
A.Ba2++CO
===BaCO3↓
B.Ba2++CrO
===BaCrO4↓
C.Ba2++2IO
===Ba(IO3)2↓
D.Ba2++SO
===BaSO4↓
解析 根据溶度积公式及溶液中阴离子的浓度,可以计算出开始出现BaCO3、BaCrO4、Ba(IO3)2、BaSO4沉淀时c(Ba2+)分别为5.1×10-6mol·L-1、1.6×10-7mol·L-1、6.5×10-4mol·L-1、1.1×10-7mol·L-1,故最先出现的沉淀是BaSO4,D项正确。
答案 D
3.除了酸以外,某些盐也能溶解沉淀。
利用下表三种试剂进行试验,相关分析不正确的是( )
编号
①
②
③
分散质
Mg(OH)2
HCl
NH4Cl
备注
悬浊液
1mol·L-1
1mol·L-1
A.向①中加入酚酞显红色说明物质的“不溶性”是相对的
B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积②、③均能使沉淀快速彻底溶解
C.①、③混合后发生反应:
Mg(OH)2(s)+2NH
Mg2++2NH3·H2O
D.向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动
解析 酚酞显红色的溶液呈碱性,说明Mg(OH)2在水中有一定的溶解度,电离使溶液呈碱性,A项正确;同浓度NH4Cl溶液酸性比盐酸弱,B项错误;NH
结合Mg(OH)2溶液中的OH-,促使Mg(OH)2沉淀溶解,C项正确;盐酸能够与Mg(OH)2发生中和反应,促使Mg(OH)2的溶解,D