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专题八 沉淀溶解平衡及其曲线图像分析
1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。
2.理解溶度积(Ksp)的含义,并能进行相关计算。
3.了解沉淀的生成、溶解与转化,并能应用化学平衡原理解释。
4.能正确分析沉淀溶解平衡图像。
5.利用沉淀溶解平衡原理,分析图像中离子浓度的关系、Ksp的计算等。
考点一 沉淀溶解平衡及溶度积
一、沉淀溶解平衡及其影响因素
1.沉淀溶解平衡
在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,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.沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因:难溶电解质本身的性质,即难溶电解质的溶解能力。
(2)外因:难溶电解质在水溶液中会建立动态平衡,改变温度和某离子浓度,会使沉淀溶解平衡发生移
动。
以AgCl 为例:AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0 完成下表。
外界条件
移动方向
c(Ag+)
升高温度
右移
增大
加水(固体有剩余)
右移
不变
加入少量AgNO3
左移
增大
加入Na2S
右移
减小
1
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通入HCl
左移
减小
通入NH3
右移
减小
二、溶度积常数及应用
1.溶度积常数和离子积
以AmBn(s)
mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:
溶度积
浓度商
含义
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
Q
表达式
Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度
是平衡浓度
Q(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
①Q>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
②Q=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态;
③Q<Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出
2.Ksp 的影响因素
(1)内因:溶度积与难溶电解质溶解能力的关系:阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,溶度积越小,其溶
解能力越小;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较溶解能力。
(2)外因:仅与温度有关,与浓度、压强、催化剂等无关。
三、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)生成溶解能力小的难溶电解质,越小越好。
(2)方法与实例
方法
举例
解释
调节
pH 法
除去CuCl2溶液中的FeCl3,可向溶液中加入CuO[或
Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]
CuO 与H+反应,促进Fe3+水解生成
Fe(OH)3沉淀
除去NH4Cl 溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH
至4 左右
Fe3+与NH3·H2O 反应生成Fe(OH)3沉淀
沉淀
剂法
以Na2S 等沉淀污水中的Hg2+、Cu2+等重金属离子
Na2S 与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀
2.沉淀的溶解
(1)原理:不断减少溶解平衡体系中的相应离子,使Q<Ksp,平衡向沉淀溶解的方向移动。
(2)应用实例:Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl 溶液中。有关反应的离子方程式:Mg(OH)2(s)+
2H+(aq)
Mg2+(aq)+2H2O、Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O。
3.沉淀的转化
(1)原理:由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程,实质是沉淀溶解平衡的移动。
2
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(2)沉淀转化规律
①一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
②一定条件下溶解能力小的沉淀也可以转化成溶解能力相对较大的沉淀。
(3)应用实例
锅炉除垢,将CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为CaSO4(s)+CO(aq)
CaCO3(s)+SO(aq);ZnS 沉淀中
滴加CuSO4溶液得到CuS 沉淀的离子方程式为ZnS(s)+Cu2+(aq)
CuS(s)+Zn2+(aq)。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止( )
(2)相同温度下,AgCl 在水中的溶解能力与在NaCl 溶液中的相同( )
(3)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动( )
(4)溶解能力小的沉淀不能转化成溶解能力相对较大的沉淀。
(5)阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,溶度积越小,其溶解能力越小。
1.(2023·新课标卷第7 题)向 AgCl 饱和溶液(有足量 AgCl 固体)中滴加氨水,发生反应
和
,
与
的关系如下图所示(其中M 代表
、
、
或
)。
下列说法错误的是
A. 曲线I 可视为 AgCl 溶解度随NH3浓度变化曲线
3
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B. AgCl 的溶度积常数
C. 反应
的平衡常数K 的值为
D.
时,溶液中
2.(2023·浙江选考1 月第15 题)碳酸钙是常见难溶物,将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡:
[已知
,
,
的电离常数
],下列有关说法正确的是( )
A. 上层清液中存在
B. 上层清液中含碳微粒最主要以
形式存在
C. 向体系中通入CO2气体,溶液中
保持不变
D. 通过加
溶液可实现
向
的有效转化
3.(2023·辽宁卷第15 题)某废水处理过程中始终保持H2S 饱和,即
,通过调节pH
使
和
形成硫化物而分离,体系中
与
关系如下图所示,c 为
和
的
浓度,单位为
。已知
,下列说法正确的是 ( )
A.
B. ③为
与
的关系曲线
4
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C.
D.
4.(2022·湖南卷)室温时,用
的标准
溶液滴定
浓度相等的
、
和
混合溶液,通过电位滴定法获得
与
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
时,认为该离子沉淀完全。
,
,
)。下列说法正确的是
A. a 点:有白色沉淀生成 B. 原溶液中
的浓度为
C. 当
沉淀完全时,已经有部分
沉淀 D. b 点:
1.(2023·山东德州·联考模拟预测)常温下部分难溶电解质的溶度积
如下表:
难溶电解质
下列叙述中错误的是
A.AgCl 在等物质的量浓度的NaCl 和AgNO3溶液中的溶解度相同
B.向
悬浊液中加入
溶液,可完成沉淀的转化
C.
的平衡常数约为
5
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D.含
和
固体的溶液中离子浓度关系为:
2.(2024·河南南阳·校联考模拟预测)常温下,分别在
、
、
溶液中滴加NaOH
溶液,溶液pX[
,X 代表
、
、
,
]与pH 关系如图所示。已知:
。下列叙述错误的是
A.图中
代表
,
代表
B.室温下,
的数量级为
C.同时产生两种沉淀时,
D.
的平衡常数
3.(2023·浙江·校联考一模)25℃时,用NaOH 溶液分别滴定弱酸HA、CuSO4、FeSO4三种溶液,pM 随
pH 变化关系如图所示【p 表示负对数,M 表示c(HA)/c(A-)、c(Cu2+)、c(Fe2+)等】,已知Ksp【Cu(OH)2】
<Ksp【Fe(OH)2】,溶液中离子浓度<10-5mol。L-1可以认为已经除去。下列有关分析不正确的是
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A.Ksp (Fe(OH)2)=10-15
B.调整溶液的pH=7,可除去工业废水中的Cu2+
C.a 点对应的p(M)=3
D.Fe(OH)2固体难溶解于HA 溶液
4.(2023·江苏淮安·模拟预测)室温下,将
溶液与过量CaSO4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.
内上层清液中存在:
B.两者混合发生反应:
C.充分反应后上层清液中
约为
D.随着反应的进行,
逆向移动,溶液pH 下降
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考点二 沉淀溶解平衡曲线
一、沉淀溶解平衡曲线图像
1.沉淀溶解平衡c(Bn+)~c(An-)图像的分析
在T ℃时,铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
点的分析
信息解读
X、Y、Z 三点表示的溶液均为饱和Ag2CrO4溶液,由X 点的数据可计算Ag2CrO4的Ksp,
且由计算出的数值可确定a 的数值;W 点表示的是铬酸银的过饱和溶液,沉淀速率大于
溶解速率;向W 点表示的体系中加水时,c(Ag+)、c(CrO)均减小,不可能使溶液转化为
Y、Z 点
2.沉淀溶解平衡c(Bn+)~pH 图像的分析
某温度下,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pH,金属阳离子浓度的
变化如图所示。
线、点的分析
信息解读
a、b 点表示的溶液均为Fe(OH)3的饱和溶液,由b 点数据可计算Fe(OH)3的Ksp;c 点为
Cu(OH)2的溶解平衡点,由c 点数据可计算Cu(OH)2的Ksp;d 点表示的溶液为Cu(OH)2的
不饱和溶液,Fe(OH)3的过饱和溶液
3.沉淀溶解平衡pc(Rn+)~pc(Xn-)图像的分析
硫酸钡是一种比碳酸钡更难溶的物质。常温下pc(Ba2+)随pc(X2-)的变化趋势如图所示(X2-代表CO 或
SO)。
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坐标轴分析
线、点的分析
信息
解读
横坐标、纵坐标均
为离子浓度的负对
数,离子浓度越
大,其负对数就越
小
由于BaCO3的溶解度比BaSO4的大,Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),所以离子浓
度的负对数的值:BaCO3<BaSO4,故直线A 表示BaCO3,直线B 表示
BaSO4;a、b 两点在直线上,表示BaCO3饱和溶液;c 点在直线A 的上
方,表示BaCO3的不饱和溶液,在直线B 的下方,表示BaSO4的过饱和
溶液
二、分析沉淀溶解平衡曲线图像的一般思路
1.明确图像中横、纵坐标的含义。
2.分析曲线上或曲线外的点对应的溶液是否为饱和溶液时,要明确点所对应的溶液中,若Q>Ksp,能形
成沉淀,则该点所对应的溶液为过饱和溶液;若Q<Ksp,不能形成沉淀,则该点所对应的溶液为不饱和溶
液。
3.分析曲线上指定点的离子浓度时,需根据Ksp计算或抓住Ksp的特点,结合选项分析判断。溶液在蒸发
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。
溶度积常数只是温度的函数,与溶液中的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数都相同。
1.已知相同温度下,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)。某温度下,饱和溶液中-lg[c(SO)]、-lg[c(CO)]与-
lg[c(Ba2+)]的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10
C.加适量BaCl2固体可使溶液由a 点变到b 点
D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中=
2.(2023·河南郑州·校考模拟预测)湿法提银工艺中,浸出Ag+需加Cl-沉淀。25℃,平衡体系中含Ag 微
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粒的分布系数δ 随lgc(Cl-)的变化曲线如图所示。已知:lgKsp(AgCl)=-9.75,下列叙述正确的是
A.25℃时,AgCl 的溶解度随c(Cl-)增大而减小
B.沉淀最彻底时,溶液中c(Ag+)=10-7.21mol•L-1
C.25℃时,AgCl +Cl-
AgCl
的平衡常数K=10-0.2
D.当c(Cl-)=10-2.54mol•L-1时,溶液中c(Ag+)>c(Cl-)>c(AgCl )
1.(2023·全国甲卷第7 题)下图为
和
在水中达沉淀溶解平衡时的
关系图(
;
可认为
离子沉淀完全)。下列
叙述正确的是
A. 由
点可求得
B.
时
的溶解度为
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C. 浓度均为
的
和
可通过分步沉淀进行分离
D.
混合溶液中
时二者不会同时沉淀
2.(2023·全国乙卷第13 题)一定温度下,AgCl 和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是
A. a 点条件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl 沉淀
B. b 点时,c(Cl-)=c(CrO4
2-),Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)
C. Ag2CrO4+2Cl-
2AgCl+CrO4
2-的平衡常数K=107.9
D. 向NaCl、Na2CrO4均为0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生Ag2CrO4沉淀
3.(2023·北京卷第14 题)利用平衡移动原理,分析一定温度下
在不同pH 的
体系中的可能
产物。
已知:i.图1 中曲线表示
体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH 的关系。
ii.2 中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合
;曲线Ⅱ的离子浓度关系符合
[注:起始
,不同
下
由图1
得到]。
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下列说法不正确的是
A. 由图1,
B. 由图2,初始状态
,无沉淀生成
C. 由图2,初始状态
,平衡后溶液中存在
D. 由图1 和图2,初始状态pH=8、
,发生反应:
4.(2022·海南卷)某元素M 的氢氧化物
在水中的溶解反应为:
、
,25℃,-lgc 与pH
的关系如图所示,c 为
或
浓度的值,下列说法错误的是
A. 曲线①代表
与pH 的关系
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B.
约为
C. 向
的溶液中加入NaOH 溶液至pH=9.0,体系中元素M 主要以
存在
D. 向
的溶液中加入等体积0.4mol/L 的HCl 后,体系中元素M 主要以
存在
1.(2024·陕西商洛·校联考一模)T℃时,
和
的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:
,
或
。下列说法正确的是
A.T℃时,
B.Y 点对应的
溶液是不饱和溶液
C.Z 点对应的溶液中,
D.向
悬浊液中通入
气体(忽略溶液体积的变化),溶液中
保持不变
2.(2024·四川成都·校考一模)常温下,AgCl(白色)与
(砖红色)的沉淀溶解平衡曲线如图所示,
,
,
或
。下列说法错误的是
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A.
B.区域Ⅰ只存在AgCl 沉淀,区域Ⅱ只存在
沉淀
C.向
、
均为0.1mol/L 的混合溶液中逐滴加入稀硝酸银溶液,先析出AgCl 沉淀
D.反应
的平衡常数K 为
3.(2024·新疆乌鲁木齐·校考一模)常温下,用0.100mol/L 的AgNO3溶液滴定50.0mL0.0500mol/LKCl 溶
液,以K2CrO4为指示剂,测得溶液中pCl=-lgc(Cl-)、pAg=-lgc(Ag+)随加入AgNO3溶液的体积(VAgNO3)变化
如图所示。已知:当溶液中离子浓度小于等于1.0×10-5mol/L,则该离子沉淀完全;Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-
12。下列说法错误的是
A.常温下,Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.滴定中指示剂的有效浓度应维持在2.0×10-2mol/L
C.该滴定需在强酸性条件下进行
D.饱和AgCl 溶液与饱和Ag2CrO4溶液相比,后者的c(Ag+)大
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4.(2024·四川宜宾·校考一模)25°C 时,用NaOH 溶液分别滴定HX、CuSO4、MgSO4三种溶液,pM[p 表
示负对数,M 表示
、c(Cu2+)、c(Mg2+ )等]随pH 变化关系如图所示,已知Ksp[Cu(OH)2]<
Ksp[Mg(OH)2],下列说法不正确的是
A.HX 的电离平衡常数Ka=10-5
B.滴定HX 当pH=7 时,c(X- )>c(HX)
C.③代表滴定CuSO4溶液的变化关系
D.Mg(OH)2易溶于HX 溶液中
1.(2023·云南·联考模拟预测)T℃时,
和Ag2CrO4(砖红色)都是难溶电解质,以
对pCl 和pCrO4作图的沉淀平衡曲线如图所示。该温度下,下列说法正确的是
A.阴影区域AgCl 和Ag2CrO4都沉淀
B.Ag2CrO4的饱和溶液中,pCrO4=4.45 时,pAg=3.72
C.用硝酸银滴定
,指示剂K2CrO4浓度在
左右时滴定误差较小
D.向含有AgCl(s)的
溶液中加入K2CrO4,白色固体逐渐变为砖红色
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2.(2023·河南信阳·校考一模)某中学化学社进行沉淀溶解平衡相关实验,操作流程如下。下列说法正确
的是
已知:常温下,
,
,
A.悬浊液a 中
与悬浊液d 中
相等
B.步骤③可以证明
C.向悬浊液e 中滴加几滴0.1mol/LNaCl 溶液,观察到黄色沉淀转化为白色沉淀
D.向悬浊液d 中加入少量NaI 溶液,沉淀颜色不变时,
3.(2023·浙江杭州·联考模拟预测)牙齿表面有一薄层釉质保护着,釉质层主要成分是难溶的羟基磷灰
石,存在如下平衡:
,已知
的
。下列说法不正确的是
A.在牙膏中添加适量的磷酸盐,能起到保护牙齿的作用
B.正常口腔的pH 接近中性,牙齿不易被腐蚀
C.使用添加
的含氟牙膏,可实现
与
的转化,该反应的平衡常数约为
D.口腔中的食物残渣能产生有机酸,容易导致龋齿,使
增大
4.(2023·河北·校联考三模)某化学兴趣小组进行溶解平衡相关实验,操作流程如下。下列说法正确的是
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已知:常温下,
,
,
。
A.悬浊液a 中
与悬浊液d 中
相等
B.步骤③可以证明
C.向悬浊液d 中加入少量NaI 溶液,沉淀颜色不变时,
D.向悬浊液e 中滴加几滴
溶液,观察到黄色沉淀转化为白色沉淀
5.(2023·湖南常德·模拟预测)25℃时,难溶盐CaSO4、CaCO3、MnCO3溶液中阳离子浓度的负对数
和阴离子浓度的负对数
的关系如图所示。下列说法错误的是
A.25℃,
B.向A 点对应的溶液中加入固体CaCl2,可得到Y 点对应的溶液
C.25℃,三种物质的溶解度:MnCO3<CaCO3<CaSO4
D.25℃,向100mLMnCO3饱和溶液中加入0.01mol CaCl2(s),有CaCO3沉淀生成
6.(2023·河北张家口·校考三模)已知MgF2难溶于水、可溶于酸。常温下,用HCl 调节MgF2浊液的
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pH,测得在不同pH 条件下,体系中−lgc(X)(X 为Mg2+或F-)与lg[
]的关系如图所示。下列说法正确的
是
A.Ksp(MgF2)的数量级为10-8
B.L1代表−lgc(Mg2+)与lg[
]的变化曲线
C.a、c 两点的溶液中均存在2c(Mg2+)=c(F-)+c(HF)
D.c 点的溶液中存在c(Cl-)>c(Mg2+)>c(HF)>c(H+)
7.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)常温下,向含有CH3COOH、CuSO4、FeSO4的工业废水中逐
滴加入NaOH 溶液,pM 随pH 的变化关系如图所示[pM 表示-lg
或-lgc(Cu2+)或-lgc(Fe2+)]。已
知:常温下,Ka(CH3COOH)=10-4.8;Ksp[Cu(OH)2]=10-19.7;Ksp[Fe(OH)2]=10-16.3。若溶液中离子浓度小于10-
5mol/L,认为该离子沉淀完全。下列说法不正确的是
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A.曲线①表示-lgc(Cu2+)与pH 的关系
B.pH=4 时,溶液中c(CH3COOH)<c(CH3COO-)
C.pH=8 时,可认为Cu2+沉淀完全
D.pH=9 时,c(Fe2+)/c(Cu2+)=103.4
8.(2023·湖南长沙·模拟预测)一定温度下,AgCl 和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是
A.a 点条件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl 沉淀
B.b 点时,c(Cl-)=c(CrO
),Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)
C.Ag2CrO4+2Cl-
2AgCl+CrO
的平衡常数K=107.9
D.向NaCl、Na2CrO4均为0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生Ag2CrO4沉淀
9.(2023·陕西渭南·统考一模)已知:AgCl、
在水溶液中的溶解平衡分别为AgCl(s,白色)
、
(s,深红色)
。常温下,分别向20mL 等浓度的
KCl 溶液和
溶液中滴加等浓度的
溶液,所加硝酸银溶液的体积与阴离子的浓度关系如图所
示。下列说法错误的是
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A.KCl 溶液与
溶液反应对应曲线①
B.由b 点数据可得
mol/L
C.增大
溶液的浓度,图中a 点或b 点向右平移
D.
可作为
溶液标定KCl 溶液浓度的指示剂
10.(2023·四川南充·校考一模)25℃时,用NaOH 溶液分别滴定HX、
、
三种溶液,pM[p
表示负对数,M 表示
、
、
随pH 变化关系如图所示,已知:
(不考虑二价铁的氧化)。溶液中离子浓度
可以认为已经除
去。下列说法错误的是
A.HX 的电离常数
B.曲线①代表NaOH 溶液滴定
溶液的变化关系
C.调整溶液的
,可使工业废水中的
沉淀完全
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D.滴定HX 溶液至a 点时,溶液中
11.(2023·陕西西安·校考模拟预测)难溶盐
可溶于盐酸,常温下,用盐酸调节
浊液的
,测
得体系中
或
与
的关系如图。下列说法不正确的是
A.N 代表
与
的变化曲线
B.Y 点的溶液中存在
C.常温下,
D.Z 点的溶液中存在
12.(2023·河南郑州·联考模拟预测)常温下,
、
和
在水中达沉淀溶解平衡时的
pM-pH 关系如图所示
,M 代表
、
或
;
时可认为M 离子沉
淀完全,已知
,
。
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下列叙述正确的是
A.ⅰ曲线代表的是
B.a、b 两点对应物质的
和溶解度均相同
C.
、
的混合溶液中
时二者能同时沉淀
D.“沉铜”时,若将pH 从5.0 提高到5.5,则铜损失的量降低至原来的10%
13.(2023·河北衡水·石联考一模)常温下,向
和
的混合液中滴加
溶液,
与
的关系如图所示。知:
代表
或
;
;当被沉淀的离子的物质的量浓度小于
时,认为该离子已沉淀
完全。下列叙述错误的是
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A.X、Z 分别代表
与
的关系
B.常温下,弱酸
的电离常数
C.图中
点对应溶液的
为6.5,此时溶液中
D.向浓度均为
的
和
的混合溶液中逐滴加入
溶液,能通过沉淀的方式将
两种离子分离
14.(2023·陕西渭南·统考模拟预测)T℃下,三种硫酸盐
(M 表示
或
或
)的沉淀溶解平
衡曲线如图所示。已知
,
。下列说法正确的是
A.
在任何条件下都不可能转化为
B.X 点和Z 点分别是
和
的饱和溶液,对应的溶液中
C.T℃下,反应
的平衡常数为
D.T℃时,用
溶液滴定
浓度均为
和
的混合溶
液,
先沉淀
15.(2023·浙江·校联考模拟预测)某同学模拟工业废水变废为宝,设计了用沉淀法回收各金属阳离子的
实验方案:
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模拟工业废水的离子浓度(mol/l)
0.10
0.010
0.0040
0.0010
0.141
已知:
①溶液中某离子浓度小于
,可认为该离子不存在;
②实验过程中,假设溶液体积、温度不变;
③
;
;
;
下列说法不正确的是
A.步骤I 中加入的
B.步骤II 得到的滤液N 中
的浓度
C.步骤III 得到的沉淀Z 为
D.反应
的平衡常数
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