文档文本内容
4-2 沉淀阴阳离子浓度对数图像
图像类型:多为 pM–pX 曲线图(pM = –lg[c(Mⁿ⁺)],pX = –lg[c(Xᵐ⁻)])。
内容特征:
涉及两种或多种难溶电解质的沉淀溶解平衡;
图像中每条曲线代表一个沉淀的饱和溶液状态;
常结合滴定实验、分步沉淀、沉淀转化等情境命题。
设问方式:判断曲线归属、计算 Ksp、判断沉淀顺序、分析转化反应、判断某点是否形成沉淀等。
考查知识:
溶度积(Ksp)概念及计算;
沉淀溶解平衡的移动规律;
分步沉淀与沉淀转化原理;
图像信息提取与数学处理能力(对数浓度→实际浓度)。
考查能力:
图像分析能力:从曲线中提取 Ksp、判断沉淀顺序;
逻辑推理能力:结合条件推断沉淀是否生成、是否转化;
计算能力:利用 Ksp 进行浓度、平衡常数计算;
综合应用能力:将化学原理与图像、实验情境结合。
第一步 读图识图
确认横、纵坐标物理意义(pM、pX);
识别每条曲线对应的沉淀(通常根据 Ksp 大小判断)。
第二步 确定 Ksp
在曲线上选取一点,计算 Ksp;
注意离子比例(如 Ag₂CrO₄ 中 c(Ag⁺)²·c(CrO₄²⁻))。
第三步 分析各选项
判断沉淀是否生成:比较 Q 与 Ksp;
判断沉淀顺序:计算开始沉淀所需 c(Ag⁺);
判断转化反应:计算转化反应的平衡常数 K = Ksp(原)/Ksp(新)。
第四步 综合判断
结合图像、数据、化学原理,逐一验证选项。
知识点
说明
Ksp 表达式
如 AgCl:Ksp = c(Ag⁺)·c(Cl⁻);
Ag₂CrO₄:Ksp = c(Ag⁺)²·c(CrO₄²⁻)
pM、pX 意义
pM = –lg[c(Mⁿ⁺)],数值越大,浓度越小
沉淀生成条件
Q > Ksp
分步沉淀
沉淀所需 c(Ag⁺) 小的先沉淀
沉淀转化
向 Ksp 更小的方向进行,K = Ksp(原)/Ksp(新)
指示剂选择
如 Mohr 法中用 K₂CrO₄ 指示 Ag⁺ 滴定 Cl⁻ 终点
错误类型
说明与纠正
曲线误判
误将斜率相同的曲线视为同一物质(应注意 Ksp 大小)
Ksp 计算错误
未注意离子系数(如 Ag₂CrO₄ 中 c(Ag⁺) 平方)
Q 与 Ksp 混淆
Q 是任意状态的离子积,Ksp 是平衡常数
终点判断错误
滴定终点时 Q = Ksp,不是 c(离子) = 0
忽略单位与数量级
pM、pX 为对数,换算时注意幂次
【典例】
【审题】
1.(2024·吉林·高考真题)
下,
、
和
的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。某实验小组以
为
指示剂,用
标准溶液分别滴定含
水样、含
水
样。
已知:①
为砖红色沉淀;
②相同条件下
溶解度大于
;
③
时,
,
。
pAg=-lg[c(Ag+)/(mol·L-1)]
pX=-lg[c(Xn-)/(mol·L-1)](X 代表Cl-、Br-或CrO
)
下列说法错误的是
A.曲线②为
沉淀溶解平衡曲线
B.反应
的平衡常数
C.滴定
时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过
D.滴定
达终点时,溶液中
【答案】D
【解析】由于AgCl 和AgBr 中阴、阳离子个数比均为1:1,即
两者图象平行,所以①代表
,由于相同条件下,
识别曲线:
由“AgCl 溶解
度大于 AgBr” 判断曲线②为
AgCl,③为 AgBr;
曲
线
①
为
Ag₂CrO₄(斜率不同,离子比不
同)。
计算 Ksp:
从曲线上取点计
算验证已知 Ksp;
如 AgCl :取
(2.0, 7.7) → Ksp ≈ 10⁻⁹.⁷。
逐项分析:
A :曲线②为
AgCl → ✅
B :Ag₂CrO₄ +
2Br⁻ ⇌ 2AgBr + CrO₄²⁻ ,K =
Ksp(Ag₂CrO₄)/Ksp(AgBr)² → ✅
C:指示剂浓度
不宜超过 10⁻² mol/L,避免过早
沉淀 → ✅
D :终点时
c(Br⁻) ≠ c(Ag⁺),因为还有 CrO₄²⁻
影响 → ❌
结论:选 D。
AgCl 溶解度大于AgBr,即
,所以
②代表AgCl,则③代表AgBr,根据①上的点(2.0,
7.7),可求得
,根据②上的点(2.0,7.7),可求得
,根据③
上的点(6.1,6.1),可求得
。
A.由分析得,曲线②为AgCl 沉淀溶解平衡曲线,故A 正确;
B.反应
的平衡常数
,故B 正确;
C.当Cl-恰好沉淀完全时可以得到
的饱和溶液,
,则
,因此,
指示剂的浓度不宜超过10-2mol/L,故C 正确;
D.当Br-到达滴定终点时,
,即
,
,故D 错误;
故选D。
1.(2023·河北·高考真题)某温度下,两种难溶盐
的饱和溶液中
或
与
的关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.若混合溶液中各离子浓度如J 点所示,加入
,则平衡时
变小
C.向
固体中加入
溶液,可发生
的转化
D.若混合溶液中各离子起始浓度如T 点所示,待平衡时
【答案】D
【解析】对于沉淀
,存在沉淀溶解平衡
,则
,在
图像上任找两点(0,16),(3,7),转化成相应的离子浓度代入,由于温度不变,所以计算出的
不变,可求得x=3,
;对于沉淀
,存在沉淀溶解平衡
,
,按照同样的方法,在图像上任找两点(0,
10),(3,7),可求得y=1,
。A.根据分析可知,x=3,y=1,
,A 项
正确;B.由图像可知,若混合溶液中各离子浓度如J 点所示,此时
,加入
,
增大,
减小,则
,
,
变小,B 项正
确;C.向
固体中加入
溶液,当达到了
的溶度积常数,可发生
→
的转
化,C 项正确;D.该点是Ag3X 的饱和溶液,那么银离子浓度减小的同时X3-的浓度要增大,才可以
保证溶度积常数不变,所以达到平衡时
,D 项错误;故选D。
2.(2023·全国乙卷·高考真题)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(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
【答案】C
【解析】根据图像,由(1.7,5)可得到Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO
)=(1×10-5)2×1×10-
1.7=10-11.7,由(4.8,5)可得到AgCl 的溶度积Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl)=1×10-5×1×10-4.8=10-9.8,据此数据计算
各选项结果。A.假设a 点坐标为(4,6.5),此时分别计算反应的浓度熵Q 得,Q(AgCl)=10-10.5,
Q(Ag2CrO4)=10-17,二者的浓度熵均小于其对应的溶度积Ksp,二者不会生成沉淀,A 错误;B.Ksp为
难溶物的溶度积,是一种平衡常数,平衡常数只与温度有关,与浓度无关,根据分析可知,二者的溶
度积不相同,B 错误;C.该反应的平衡常数表达式为K=
,将表达式转化为与两种难溶物的
溶度积有关的式子得K=
=
=
=
=1×107.9,C 正确;
D.向NaCl、Na2CrO4均为0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3,开始沉淀时所需要的c(Ag+)分别为
10-8.8和10-5.35,说明此时沉淀Cl-需要的银离子浓度更低,在这种情况下,先沉淀的是AgCl,D 错误;
故答案选C。
3.(22-23 高二上·山东青岛·期中)常温下用
溶液分别滴定浓度均为
的KCl、
溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑
的水解)。下列叙述正确的是
A.
的数量级为
B.a 点时
C.
的平衡常数为
D.向等物质的量浓度的KCl 与
混合液中逐滴滴加
溶液,先生成
沉淀
【答案】C
【解析】A.取点(-3.95,4),
,该数值数量级为
10-12,故A 项错误;B.AgCl 对应曲线上
,a 点对应
与曲线上
相等时,a 点对应
更低,因此
,故B 项错误;C.取点(-5.75,
4),
,
的
平衡常数
,故C 项正确;D.由图
可知,当溶液中
时,生成AgCl 沉淀时,所需
更小,因此向等物质的量浓度
的KCl 与
混合液中逐滴滴加
溶液,先生成AgCl 沉淀,故D 项错误;综上所述,正确
的是C 项。
4.(22-23 高二下·上海浦东新·期中)
和
(砖红色)都是难溶电解质,以
对pCl 和
作图的沉淀平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.阴影区域AgCl 和
都将溶解
B.②线是AgCl 的沉淀平衡曲线
C.向含有
的
溶液中加入
,白色固体逐渐变为砖红色
D.
【答案】C
【解析】根据图像可知,取纵坐标为零,计算得①线对应的
,数量级为10-12,故①线代表
Ag2CrO4,②线对应的
,数量级为10-10,②线代表AgCl;A.纵坐标越大,银离子浓度越
小,横坐标越大,阴离子浓度越小,故阴影区域AgCl 和
都不沉淀而是溶解,A 正确;B.由
分析可知,②线是AgCl 的沉淀平衡曲线,B 正确;C.当溶液中有1.0
KCl 时,则此时氯离子
的浓度为1.0
,pCl=0,由图可知,此时无法形成
,C 错误;D.由分析可知,
,则
,D 正确;故选C。