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第三章　水溶液中的離子反應與平衡
專題強化練4　與沉淀溶解平衡相關的圖像分析
1.常溫下,ZnS和PbS的沉淀溶解關系如圖所示,其中Ksp(ZnS)=1.6×10-24、Ksp(PbS)=3.2×10-28,pM表示-lg c(M2+),M為Zn或Pb,已知lg 2≈0.3。下列說法正確的是 (　　)
A.B點為PbS的不飽和溶液
B.若x=1.6×10-10,則y=14
C.若對A點濁液加熱,A點沿曲線向上移動
D.在ZnS和PbS同時沉淀的濁液中,=5×103
2.常溫下,用0.12 mol·L-1的Na2SO4溶液滴定50.00 mL未知濃度的BaCl2溶液。溶液中電導率k、-lg c(Ba2+)隨滴入Na2SO4溶液體積的變化關系如圖所示。
下列敘述錯誤的是 (　　)
A.當k=1.2×10-4μS·cm-1時,溶液中的溶質為NaCl
B.該BaCl2溶液的物質的量濃度是6.0×10-3 mol·L-1
C.該溫度下BaSO4的溶度積常數Ksp=1.0×10-10
D.當Na2SO4溶液體積為3 mL時,溶液中c(Na+)>c(Cl-)=c(S)
3.已知298 K時,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)=6.0×10-18,其沉淀溶解平衡曲線如圖所示(圖中R表示Ni或Fe),已知:≈3.2。下列說法正確的是 (　　)
A.曲線Ⅰ代表NiS的沉淀溶解平衡曲線
B.FeS(s)+Ni2+(aq) NiS(s)+Fe2+(aq)的平衡常數K=60 000
C.與P點相對應的FeS的分散系是均一穩定的
D.M點對應的溶液中,c(S2-)≈3.2×10-11 mol·L-1
4.常溫下,向10.0 mL濃度均為0.1 mol/L的AlCl3和FeCl3混合溶液中加入NaOH固體,溶液中金屬元素有不同的存在形式,
它們的物質的量濃度與NaOH物質的量關系如圖所示,測得a、b兩點溶液的pH分別為3.0、4.3。
已知:①Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3];②Al3+(aq)+4OH-(aq)[Al(OH)4]-(aq),298 K時,K穩==1.1×1033。
下列敘述正確的是 (　　)
A.曲線Ⅱ表示c(Fe3+)的變化
B.常溫下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-34.1
C.c點鐵、鋁元素主要存在形式為Fe(OH)3和[Al(OH)4]-
D.Al(OH)3(s)+OH-(aq)[Al(OH)4]-的平衡常數K數量級為10-1
答案與分層梯度式解析
1.D 2.D 3.C 4.C
1.D　由題意可知,c(M2+)越小,pM越大,常溫下Ksp(ZnS)>Ksp(PbS),則c(S2-)相同且分別達到沉淀溶解平衡時c(Zn2+)>c(Pb2+),可得出曲線①代表PbS的沉淀溶解關系,曲線②代表ZnS的沉淀溶解關系。常溫下,B點對應溶液中Pb2+的濃度大于曲線①上相同c(S2-)時對應的Pb2+的濃度,所以B點Q>Ksp(PbS),為過飽和溶液,A錯誤;若x=1.6×10-10,則y=-lg=-lg=18-lg2≈17.7,B錯誤;若對A點濁液進行加熱,PbS溶解度增大,Pb2+、S2-濃度均增大,pM將會減小,溫度升高,Ksp增大,A點不沿曲線①移動,C錯誤;在ZnS和PbS同時沉淀的濁液中===5×103,D正確。
2.D　根據題圖知當k=1.2×10-4 μS·cm-1時,溶液中的電導率最小,即此時Na2SO4與BaCl2恰好反應完全,則此時溶液中的溶質為NaCl,A正確;根據反應Na2SO4+BaCl2 BaSO4↓+2NaCl,可知恰好完全反應時消耗的n(BaCl2)=n(Na2SO4)=0.12 mol·L-1×2.5×10-3 L=3.0×10-4 mol,c(BaCl2)==6.0×10-3 mol·L-1,B正確;當V(Na2SO4)=2.5 mL時恰好完全反應,此時-lg c(Ba2+)=5.0,c(Ba2+)=10-5.0 mol·L-1,溶液中的Ba2+為BaSO4電離產生,則c(S)=c(Ba2+)=10-5.0 mol·L-1,由于Ksp(BaSO4)=c(S)·c(Ba2+)=10-5.0×10-5.0=10-10,C正確;當Na2SO4溶液體積為2.5 mL時恰好完全反應,溶液中溶質為NaCl,n(Cl-)=n(NaCl)=6.0×10-4 mol,當Na2SO4溶液體積為3 mL時,n(S)=n(Na2SO4)=0.12 mol·L-1×(3.0-2.5)×10-3 L=6.0×10-5 mol,則c(Cl-)>c(S),D錯誤。
3.C　離子濃度越小,離子濃度的負對數越大,298 K時,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)=6.0×10-18,NiS溶度積常數更小,則圖中曲線Ⅰ代表FeS的沉淀溶解平衡曲線、曲線Ⅱ代表NiS的沉淀溶解平衡曲線,A錯誤;FeS(s)+Ni2+(aq) NiS(s)+Fe2+(aq)的平衡常數K=====6 000,B錯誤;曲線Ⅰ代表FeS的沉淀溶解平衡曲線,P點在平衡線以上,為FeS的不飽和溶液,因此是均一穩定的,C正確;M點對應的溶液為FeS飽和溶液,c(S2-)== mol·L-1≈2.4×10-9 mol·L-1,D錯誤。
4.C　Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3],當溶液中加入NaOH固體后Fe3+最先沉淀,觀察題圖可知曲線Ⅰ表示c(Fe3+)變化,則曲線Ⅱ表示c(Al3+)變化,曲線Ⅲ表示c{[Al(OH)4]-}變化,A錯誤;a點對應溶液的pH=3.0,即c(OH-)=1.0×10-11 mol/L、c(Fe3+)=1.0×10-5 mol/L,則Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,B錯誤;曲線Ⅲ表示c{[Al(OH)4]-}變化,則c點鋁元素主要存在形式為[Al(OH)4]-,Fe(OH)3不溶于堿,則鐵元素的主要存在形式為Fe(OH)3,C正確;K===K穩×Ksp[Al(OH)3],根據b點可知Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-5×(1×10-9.7)3=1.0×10-34.1,帶入可得K=1.1×1033×1.0×10-34.1=1.1×10-1.1,故K的數量級為10-2,D錯誤。
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