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4-5 沉淀转化图像
图形化呈现:题目通常以曲线图形式展示离子浓度(常用 pM = -lg[M])随试剂加入体积或 pH 变化的
关系,曲线可能代表多种离子(如 Ag⁺、Cl⁻、CrO₄²⁻)。
动态平衡过程:涉及沉淀溶解平衡的转化,如滴加试剂导致沉淀生成或溶解,曲线转折点对应反应关
键阶段(如恰好完全反应点)。
多选项判断:选项涵盖离子浓度关系、溶度积计算、平衡常数、曲线识别等,需综合图形数据和化学
原理逐一分析。
计算与推理结合:需要基于图中数据(如交点浓度)进行 Ksp 或平衡常数计算,并应用电荷守恒、质
量守恒等原理。
考查知识:
沉淀溶解平衡原理:溶度积常数(Ksp)的定义、计算和应用。
沉淀转化反应:如 Ag₂CrO₄ 与 NaCl 反应生成 AgCl。
离子浓度关系:包括 pM 与浓度的换算、电荷守恒、离子积(Qsp)与 Ksp 的比较。
平衡常数:沉淀转化反应的平衡常数计算。
考查能力:
读图与分析能力:从曲线趋势、交点识别离子类型和反应阶段。
计算能力:利用图中数据计算 Ksp、平衡常数或浓度值(涉及对数运算)。
逻辑推理能力:通过平衡原理排除错误选项,如利用电荷守恒判断离子浓度关系。
考查方式:通过真实实验情境(如滴加试剂)和曲线变化,隐藏关键信息,要求学生逆向推理化学过
程。
第一步 识别曲线与反应过程
观察曲线趋势:pM 值增大表示离子浓度减小,减小表示浓度增大。通常,试剂加入后,某些离子
浓度会突变。
确定曲线代表离子:通过反应计量点和浓度变化推断。例如:
o
滴加 NaCl 时,Cl⁻ 浓度增大,Ag⁺ 浓度减小,CrO₄²⁻ 浓度可能基本不变或缓慢变化。
o
交点处常表示离子浓度相等或反应转折点。
第二步 定位关键点
找出恰好反应点:如体积 V 对应完全沉淀时,离子浓度满足 Ksp。
利用交点计算 Ksp:在交点处,离子浓度已知,可直接计算溶度积。
第三步 应用化学原理
电荷守恒:用于判断溶液中离子浓度关系,如 c(Na+)+c(Ag+)+c(H+)=2c(CrO4
2−)+c(Cl−)+c(OH−)。
溶度积公式:对于沉淀 AmBn,Ksp=[A]m[B]n。
平衡常数:沉淀转化反应 SrSO4+CO3
2−⇌SrCO3+SO4
2− 的K=Ksp(SrSO4)/Ksp(SrCO3)。
步骤四:逐一分析选项
对于每个选项,结合图形数据和原理计算,避免主观臆断。
注意单位一致性(如体积变化是否忽略)和近似处理(如 H⁺、OH⁻ 浓度忽略)。
溶度积常数(Ksp):
定义:难溶电解质的离子浓度幂的乘积,如 Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl−]。
计算:从图中取点,如 Ksp=c(Ag+)×c(Cl−)(需注意离子系数)。
沉淀转化:
原理:Ksp 较小的沉淀优先形成,转化反应由 Ksp 驱动。
条件:Qsp>Ksp 时沉淀生成。
离子浓度计算:
pM = -lg[M],[M] = 10-pM。
稀释效应:忽略体积变化时,浓度直接相关;否则需用初始浓度和体积调整。
电荷守恒:溶液中阳离子电荷总数等于阴离子电荷总数。
常见沉淀 Ksp 值:
AgCl: ~10-10,Ag₂CrO₄: ~10-12,SrSO₄: ~10-7,SrCO₃: ~10-10(参考值,具体以题目为准)。
平衡常数:沉淀转化反应的 K=Ksp(原沉淀)/Ksp(新沉淀)
曲线识别错误:误将 Cl⁻ 曲线当作 Ag⁺ 曲线,或忽略离子系数(如 Ag₂CrO₄ 的 Ksp 含 [Ag⁺]²)。
Ksp 计算错误:
未注意离子幂次,如 Ag₂CrO₄ 的 Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]。
取点不当:未选择关键点(如交点或恰好反应点)。
电荷守恒应用错误:漏掉 H⁺ 或 OH⁻,或错误处理离子电荷数。
忽略体积变化:滴加试剂时,溶液体积变化可能影响浓度,但题目常注明“忽略体积变化”。
对数计算错误:如 pM 值换算为浓度时指数运算错误。
平衡常数混淆:误将 Ksp 比值倒置,如转化反应 K=Ksp(SrSO4)/Ksp(SrCO3) 误写为倒数。
【典例】
【审题】
1.(2024·全国甲卷·高考真题)将
配
制成
悬浊液,向其中滴加
的
溶液。
(M 代表
、
或
)
随加入
溶液体积(V)的变化关系如图所示(忽略
溶液体积变化)。
下列叙述正确的是
A.交点a 处:
B.
C.
时,
不变
D.
理解实验设置:
初始状态:Ag2CrO4 悬浊液,存在沉淀溶解平
衡 Ag2CrO4⇌2Ag++CrO4
2−。
滴
加
NaCl
:
发
生
反
应
Ag2CrO4+2NaCl→2AgCl+Na2CrO4,
Ag₂CrO₄ 转化为 AgCl。
关键体积:V(NaCl) = 2 mL 时恰好完全反应
(从解析推断)。
分析曲线趋势:
观察图形:三条曲线,分别代表 Ag⁺、Cl⁻、
CrO₄²⁻。
识别曲线:
V < 2 mL 时,Ag⁺ 浓度较高,但随着 NaCl 加
入,Ag⁺ 沉淀为 AgCl,故 Ag⁺ 曲线下降
(pAg 增大)。
V = 2 mL 时,Ag₂CrO₄ 完全转化,此后继续
加 NaCl ,Cl⁻ 浓度增大,Ag⁺ 浓度受
Ksp(AgCl) 控制而减小。
从解析知:最下方虚线为 Ag⁺,中间虚线为
Cl⁻,最上方实线为 CrO₄²⁻。
交点 a :位于 V=2 mL 处,c(Cl⁻) =
c(CrO₄²⁻)。
应用原理分析选项:
选项 A:交点 a 处,电荷守恒为 c(Na+)
+c(Ag+)+c(H+)=2c(CrO4
2−)+c(Cl−)+c(OH−)。由于
a 点 c(Cl⁻) = c(CrO₄²⁻),且 H⁺、OH⁻、Ag⁺ 可
忽略,得 c(Na+)≈3c(Cl- ),但 A 选项错误(具
体见解析)。
选项 B:计算 Ksp 比值。取 V=1 mL 点,从
图读 pAg=5.18、pCl=4.57、pCrO₄=1.60,计算
Ksp(AgCl)=10-9.75、Ksp(Ag₂CrO₄)=10-11.96,比值约
102.21,但 B 错误。
选项 C:V<2 mL 时,c(Ag⁺)/c(CrO₄²⁻) 是否不
变?从图看 c(Ag⁺) 变化,故比值变化,C 错
误。
选项 D :V=2.4 mL 时,计算 pAg 和
pCrO₄
。
c(Cl⁻)=10-1.93
,
则
c(Ag⁺)=Ksp(AgCl)/c(Cl⁻)=10-9.75/10-1.93=10-7.82,故
y₁=-7.82;c(CrO₄²⁻) 由初始 n(Ag₂CrO₄) 和体积
算得,y₂=-lg(1/34),D 正确。
审题关键:
紧扣图形趋势和关键点(如 V=2 mL)。
结合反应方程式和 Ksp 定义。
逐一验证选项,避免漏算。
1.(2023·新课标卷·高考真题)向
饱和溶液(有足量
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
溶解度随
浓度变化曲线
B.
的溶度积常数
C.反应
的平衡常数K 的值为
D.
时,溶液中
2.(22-23 高三下·江苏连云港·阶段练习)工业上利用反应
生产
。现有含
的
的
溶液和含
的
的
溶液,在一定
pH 范围内,两种溶液中
随pH 的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.含有
的
溶液中:
B.①代表含
的
溶液的变化曲线
C.若
,则虚线可表示含
的
溶液
D.对含
且
和
初始浓度均为
的混合溶液,
时才发生沉淀转化
3.(2022·山东·高考真题)工业上以
为原料生产
,对其工艺条件进行研究。现有含
的
、
溶液,含
的
、
溶液。
在一定pH 范围内,四种溶液中
随pH 的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.反应
的平衡常数
B.
C.曲线④代表含
的
溶液的变化曲线
D.对含
且
和
初始浓度均为
的混合溶液,
时才发生沉淀转化