文档文本内容
4-1 沉淀滴定曲线图像
图像导向:以滴定曲线图为核心,横坐标通常为滴定剂体积,纵坐标多为离子浓度的负对数(pX)或
电动势(E),曲线包含多个转折点(化学计量点)。
多平衡体系:常涉及沉淀溶解平衡、络合平衡、水解平衡等多重平衡的耦合,要求综合处理。
计算与推理结合:需基于溶度积常数(Ksp)进行离子浓度计算,并推理沉淀顺序、滴定终点等。
实际应用背景:贴近实际分析化学场景,如电位滴定法,考查学生的定量分析能力。
考查知识:
溶度积常数(Ksp):定义、计算及应用。
沉淀顺序判断:基于Ksp 大小确定离子沉淀的先后顺序。
滴定曲线解读:识别化学计量点、沉淀完全点。
离子浓度计算:包括饱和溶液中的离子浓度、过量滴定剂时的浓度等。
相关平衡:络合平衡(如Ag⁺与CN⁻的反应)、水解平衡(如NH₄⁺水解)等。
考查能力:
图像分析能力:从曲线中提取关键信息(如转折点、斜率变化)。
计算推理能力:运用Ksp 进行浓度计算,结合对数运算。
综合应用能力:将沉淀平衡与其他平衡结合,解决复杂问题。
审题与细节把握能力:注意条件限制(如体积变化、吸附作用忽略等)。
考查方式:
通过单选题呈现,选项涉及沉淀生成、离子浓度比较、滴定终点变化等。
常以高考真题或模拟题形式出现,强调思维深度和计算精度。
第一步 审题明确体系:
确定滴定剂、被滴定离子、浓度、Ksp 值等关键参数。
注意特殊条件(如忽略吸附作用、离子浓度小于某值视为沉淀完全)。
第二步 分析曲线特征:
识别横纵坐标含义(如V(AgNO₃) vs. pAg)。
定位转折点(化学计量点),对应沉淀反应的关键阶段。
第三步 判断沉淀顺序:
比较Ksp 值,Ksp 越小的离子越先沉淀。
对于络合体系,注意络合反应对沉淀顺序的影响。
第四步 计算关键点浓度:
在化学计量点,利用Ksp 计算离子浓度。
在过量点,考虑共同离子效应或水解反应。
注意溶液体积变化对浓度的影响。
第五步 验证选项:
结合计算结果和化学原理,逐一判断选项正误。
特别注意图像与计算的一致性。
溶度积常数(Ksp):
定义:对于沉淀AₐBₑ,Ksp = [A]ᵃ[B]ᵇ。
意义:Ksp 越小,沉淀越难溶。
常见沉淀的Ksp 值(如AgCl、AgBr、AgI、BaSO₄ 等)。
沉淀溶解平衡:
平衡的移动(温度、浓度、共同离子效应等)。
饱和溶液中离子浓度的计算。
滴定曲线原理:
电位滴定法:通过电动势变化确定终点。
化学计量点:恰好完全反应的点。
络合平衡:
如Ag⁺ + 2CN⁻ ⇌ [Ag(CN)₂]⁻,络合常数K_f = [Ag(CN)₂⁻]/([Ag⁺][CN⁻]²)。
络合反应对沉淀溶解的影响。
水解平衡:
如NH₄⁺水解影响溶液pH 和离子浓度。
水解与沉淀反应的竞争。
对数运算:
pX = -lgc(X),用于处理极小浓度。
沉淀颜色混淆:
如AgI 为黄色,AgCl 为白色,易误判。
Ksp 计算错误:
忽略溶液体积变化(滴定中体积增加)。
错误使用浓度单位(如mL 与L 未换算)。
沉淀顺序判断错误:
误以为浓度高的离子先沉淀,而非Ksp 小的先沉淀。
终点识别错误:
将转折点误认为沉淀完全点。
忽略多个转折点(如络合体系中的分步反应)。
络合反应忽略:
如CN⁻与Ag⁺形成络合物,影响沉淀行为。
水解影响未考虑:
如NH₄⁺水解导致溶液pH 变化,影响离子浓度。
对数运算错误:
pX 计算时符号错误或浓度代入不当。
审题不细:
忽略“忽略吸附作用”“离子浓度小于10⁻⁵ mol/L 视为沉淀完全”等条件。
【典例】
【审题】
1.(2022·湖南·高考真题)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。
,
,
明确体系:
滴定剂:0.1000 mol/L
AgNO₃。
被滴定离子:浓度相等的
Cl⁻、Br⁻、I⁻混合溶液。
关键常数:Ksp 值已知,
沉淀顺序为I⁻(Ksp 最小)、Br⁻、Cl⁻。
分析曲线:
横坐标:V(AgNO₃) (单
)。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:
【答案】C
【解析】向含浓度相等的 Cl-、 Br-和 I-混合溶液中滴
加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数,三
种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-,根据滴定
图示,当滴入4.50mL 硝酸银溶液时,Cl-恰好沉
淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为
4.50mL×10-3L/mL×0.1000mol/L=4.5×10-4mol,所以
Cl-、 Br-和 I-均为1.5×10-4mol。
A.I-先沉淀,AgI 是黄色的,所以a 点有黄色沉淀AgI
生成,故A 错误;
B.原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4mol,则I-的浓度
为
=0.0100mol⋅L-1,故B 错误;
C.当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5mol/L),所加
标准溶液的体积为
,若Cl-没
有开始沉淀,则其浓度为
,此时溶液
中的c(Ag+)=
=5.4×10-
8mol/L,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的
c(Cl-)=
=3.3×10-3mol/L,显
位mL)。
纵坐标:lgc(Ag⁺),即Ag⁺
浓度的负对数。
关键点:V=4.50 mL 时,
曲线出现转折,对应Cl⁻沉淀完全(离子浓度
<10⁻⁵ mol/L)。
计算离子物质的量:
当V=4.50 mL 时,消耗
AgNO₃ 的物质的量 = 4.50 × 10⁻³ L × 0.1000
mol/L = 4.5 × 10⁻⁴ mol。
由于三种离子浓度相等,
且沉淀顺序为I⁻、Br⁻、Cl⁻,总AgNO₃ 用于
沉淀所有离子,因此每种离子的物质的量 =
4.5 × 10⁻⁴ mol / 3 = 1.5 × 10⁻⁴ mol。
原溶液体积未直接给出,
但从选项B 的解析推断为15 mL(c(I⁻) = 1.5 ×
10⁻⁴ mol / 0.015 L = 0.0100 mol/L)。
选项分析:
A 选项:a 点有白色沉淀?a 点对应V 较小,I⁻先
沉淀,AgI 为黄色,故A 错误。
B 选项:原溶液中I⁻的浓度为0.0100 mol/L?计算
得c(I⁻)=0.0100 mol/L,但原溶液体积未明确,且题
目中未提供体积数据,因此B 错误(不能直接断
言浓度)。
C 选项:当Br⁻沉淀完全时,是否有部分Cl⁻沉
淀?计算Br⁻沉淀完全时(c(Br⁻)=10⁻⁵ mol/L),
c(Ag⁺)=Ksp(AgBr)/c(Br⁻)=5.4×10⁻⁸ mol/L,此时若
Cl⁻未沉淀,c(Cl⁻)应较大,但实际c(Cl⁻)已降低,
表明部分Cl⁻已沉淀,故C 正确。
D 选项:b 点c(Ag⁺)>c(Cl⁻)>c(Br⁻)>c(I⁻) ?b 点
AgNO₃ 过量,所有离子沉淀完全,c(Ag⁺)最大,但
c(Cl⁻)、c(Br⁻)、c(I⁻)由Ksp 和c(Ag⁺)决定,且c(I⁻)
最小,故D 错误。
审题要点:
紧抓曲线转折点对应Cl⁻沉淀完全,由此反
推离子物质的量。
然,已经有部分Cl-沉淀,故C 正确;
D.b 点加入了过量的硝酸银溶液,溶液中的I-、Br-、
Cl-全部转化为沉淀,则Ag+浓度最大,根据溶度
积可知,b 点各离子浓度为:
,故D 错误;
故选C。
注意沉淀颜色、Ksp 计算中的单位统一。
对于浓度计算,原溶液体积需从上下文推断
或谨慎处理。
1.(2018·全国III 卷·高考真题)用0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如
图所示。下列有关描述错误的是
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同实验条件下,若改为0.0400 mol·L-1 Cl-,反应终点c 移到a
D.相同实验条件下,若改为0.0500 mol·L-1 Br-,反应终点c 向b 方向移动
【答案】C
【解析】本题应该从题目所给的图入手,寻找特定数据判断题目中的沉淀滴定的具体过程。注意:横坐标
是加入的硝酸银溶液的体积,纵坐标是氯离子浓度的负对数。A.选取横坐标为50mL 的点,此时向
50mL 0.05mol/L 的Cl-溶液中,加入了50mL 0.1mol/L 的AgNO3溶液,所以计算出此时溶液中过量的
Ag+浓度为0.025mol/L(按照银离子和氯离子1:1 沉淀,同时不要忘记溶液体积变为原来2 倍),由图
示得到此时Cl-约为1×10-8mol/L(实际稍小),所以KSP(AgCl)约为0.025×10-8=2.5×10-10,所以其数量
级为10-10,选项A 正确;B.由于KSP(AgCl)极小,所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出,溶液一直
是氯化银的饱和溶液,所以c(Ag+)·c(Cl-)=KSP(AgCl),选项B 正确;C.滴定的过程是用硝酸银滴定氯
离子,所以滴定的终点应该由原溶液中氯离子的物质的量决定,将50mL 0.05mol/L 的Cl-溶液改为
50mL 0.04mol/L 的Cl-溶液,此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的0.8 倍,所以滴定终点需要加入
的硝酸银的量也是原来的0.8 倍,因此应该由c 点的25mL 变为25×0.8=20mL,而a 点对应的是
15mL,选项C 错误;D.卤化银从氟化银到碘化银的溶解度应该逐渐减小,所以KSP(AgCl)应该大于
KSP(AgBr),将50mL 0.05mol/L 的Cl-溶液改为50mL 0.05mol/L 的Br-溶液,这是将溶液中的氯离子换为
等物质的量的溴离子,因为银离子和氯离子或溴离子都是1:1 沉淀的,所以滴定终点的横坐标不变,
但是因为溴化银更难溶,所以终点时,溴离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小,所以有可能由
a 点变为b 点。选项D 正确;故答案选C。
2.(21-22 高三上·福建福州·阶段练习)某温度下25mL 含KCl 和KCN 的溶液,用0.1000mol·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、该温度时,Ksp(AgCN)=2×10-16,Ksp(AgCl)=2×10-10。
下列说法不正确的是
A.V1=5.00,B 点时生成AgCN
B.c(KCN)=0.02000mol·L-1,c(KCl)=0.03000mol·L-1
C.反应①的平衡常数为K1,反应②的平衡常数为K2,则K1×K2=
(AgCN)
D.C 点时,溶液中
=106
【答案】C
【解析】A.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
方程式知,B 点生成AgCN,B 点消耗硝酸银溶液体积是A 点2 倍,则V1=5.00,A 正确;B.A 点生
成Ag(CN)2,V(KCN)=10V(AgNO3),则c(KCN)=
c(AgNO3)=
×0.1000mol/L=0.02000mol•L-1,B 点
KCN 完全和AgNO3反应生成AgCN,V1=5.00,则KCl 和硝酸银完全反应消耗V(AgNO3)=(12.50-
5.00)mL=7.50mL,和KCl 反应10V(AgNO3)=3V(KCl),则
c(KCl)=0.3c(AgNO3)=0.3×0.1000mol•L-1=0.03000mol•L-1,B 正确;C.①的平衡常数为K1=
,反应②的平衡常数为K2=
,K1×K2=
,Ag+
+CN-═AgCN,Ksp(AgCN)=c(Ag+)×c(CN-)=
,C 错误;D.C 点溶液中
=
=
=106,D 正确;故答案为:C。
3.(21-22 高三·河南·阶段练习)298K 时,向10mL0.1mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液中滴加0.1mol·L-1Ba(OH)2
溶液,溶液中c(
)的负对数pX[pX=-lgc(
)]与Ba(OH)2溶液体积的关系如图所示。已知:常温
下,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10。下列说法正确的是
A.在B.C.d 点中,c 点对应的c(Fe2+)最小
B.在B.C.d 点中,d 点对应的水的电离程度最大
C.图中m=5,c 点溶液的pH>7
D.b 点溶液中:c(
)>2c(
)
【答案】C
【解析】(NH4)2Fe(SO4)2溶液中电离出铵根离子、亚铁离子、硫酸根离子,滴加等浓度的氢氧化钡溶液,钡
离子和硫酸根离子反应的同时亚铁离子首先和氢氧根离子反应,然后铵根离子再和氢氧根离子反应;
加入10mL0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液,此时亚铁离子恰好反应生成氢氧化亚铁,硫酸根离子反应一半,
此时溶质为硫酸铵(NH4)2SO4;加入20mL0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液,此时硫酸根离子、铵根离子也恰好
反应生成硫酸钡、NH3▪H2O;A.溶液中氢氧根离子浓度越大,c(Fe2+)越小,随着氢氧化钡溶液加入,
c(Fe2+)不断减小,故在B.C.d 点中,d 点对应的c(Fe2+)最小,A 错误;B.(NH4)2Fe(SO4)2溶液中电
离出的铵根离子、亚铁离子都会水解促进水的电离,随着氢氧化钡的加入,水的电离程度减小,故在
B.C.d 点中,b 点对应的水的电离程度最大,B 错误;C.加入20mL0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液,体系
中恰好生成硫酸钡、氢氧化亚铁、NH3▪H2O,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,c(
)=c(
)=
=1.0×10-
5,则m=-lgc(
)=5,此时溶液中生成氨水,溶液显碱性,c 点溶液的pH>7,C 正确;D.b 点溶液
中
、
的物质的量之比为2:1,由于铵根离子水解导致溶液中:c(
)<2c(
),D 错误;故
选C。