沉淀溶解平衡图像题的解题策略

2018-11-03河南省郸城县第一高级中学王宇竞

中学生数理化(高中版.高考理化) 2018年10期

关键词：饱和溶液氯离子离子

■河南省郸城县第一高级中学王宇竞

一、明确图像中纵、横坐标的含义

1.纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度，根据图像进行溶度积求算时，注意化学式中各离子的比值。

2.对于以离子浓度负对数表示的坐标轴，坐标表示的数据大小与以离子浓度为坐标轴的方向是相反的，在诸如温度对溶度积的影响，离子积大小的判断等方面需要引起注意。

例1用0.100mol·L-1AgNO3溶液滴定50.0mL0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图1所示。下列有关描述错误的是( )。

图1

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0.0400mol·L-1Cl-，反应终点c移到a

D.相同实验条件下，若改为0.0500mol·L-1Br-，反应终点c向b方向移动

解析：选取横坐标为50mL的点，此时向50mL0.05mol·L-1的Cl-溶液中，加入了50 mL0.1mol·L-1的AgNO3溶液，所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025mol·L-1(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-1(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，A项正确。

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)，B项正确。

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50mL0.05mol·L-1的Cl-溶液改为50mL0.04mol·L-1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，C项错误。

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50mL0.05mol·L-1的Cl-溶液改为50mL0.05mol·L-1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c点向b点方向移动，D项正确。

答案：C

例2已知p(Ba2+)=-lgc(Ba2+)、p(X2-)=-lgc(X2-)，常温下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解平衡曲线如图2所示，下列叙述中正确的是( )。

A.p(Ba2+)=a时，两种盐的饱和溶液中的离子浓度

图2

D.BaSO4不可能转化为BaCO3

解析：由图像信息知Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，当p(Ba2+)=a时，二者的饱和溶液中，A项错误、C项正确；M 点时，Q(BaCO3)＜Ksp(BaCO3)，故无法形成BaCO3沉淀，B项错误；因两种盐的Ksp相差不大，所以在一定条件下二者之间可相互转化，D项错误。

答案：C

二、理解图像中线上点、线外点的含义(以氯化银为例,如图3)

1.在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc=Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。

2.曲线上方区域的点均代表过饱和溶液，此时Qc＞Ksp。

3.曲线下方区域的点均代表不饱和溶液，此时Qc＜Ksp。

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。

例3在t℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如下页图4所示。又知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10，下列说法不正确的是( )。

A.在t℃时，AgBr的Ksp为4.9×10-13

B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点变到b点

C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液

图3

图4

D.在t℃时，AgCl(s)+Br-(aq)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816

解析：根据图中c点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13，A项正确；在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后，c(Br-)增大，溶解平衡逆向移动，c(Ag+)减小，但温度不变，浓度变化仍在平衡线上，B项错误；在a点时Qc＜Ksp，故为AgBr的不饱和溶液，C项正确；D项中，代入数据得K≈816，D项正确。

答案：B

例4在T℃时，铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图5所示。下列说法中错误的是( )。

图5

A.T℃时，在Y点和Z点，Ag2CrO4的Ksp相等

B.向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点

C.T℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10-8

解析：一定温度下，溶度积是常数，所以T℃时，Y点和Z点Ag2CrO4的Ksp相等，A项正确；在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固体仍为饱和溶液，点仍在曲线上，不能使溶液由Y点变为X点，B项正确；曲线上的点都是沉淀溶解平衡点，Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为，C项错误；Ksp(Ag2CrO4)=Z点时所，D项正确。

答案：C

三、明确Ksp的特点,结合选项分析判断

1.溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况:

(1)原溶液不饱和时，离子浓度都增大；(2)原溶液饱和时，离子浓度都不变。

2.溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。

例5图6是Ca(OH)2在温度分别为T1、T2时的沉淀溶解平衡曲线[图中浓度单位为mol·L-1，温度为T1时Ca(OH)2的下列说法正确的是( )。

图6

A.温度:T1＜T2

B.温度为T1时，P点分散系中分散质粒子直径均小于1nm

C.Q点的溶液中c(OH-)约为0.0125mol·L-1

D.加水稀释时溶液碱性减弱，Z点溶液可转化为Q点溶液

解析：氢氧化钙溶解度是随着温度的升高而降低，根据图像可知T1＞T2，故A项错误；P点属于过饱和溶液，即悬浊液，因此有些分散质粒子直径大于100nm，故B项错误；根据Ksp=c(Ca2+)×c2(OH-)，4×10-6=4a×(2a)2解得a=6.25×10-3，因此c(OH-)=2×6.25×10-3mol·L-1=0.0125mol·L-1，故C项正确；加水稀释，c(Ca2+)和c(OH-)都减小，故D项错误。

答案：C

例6AlPO4的沉淀溶解平衡曲线如图7所示(T2＞T1)。下列说法正确的是( )。