小题专攻7 沉淀溶解平衡、络合平衡图像分析
1.(2025·江西九江一模)常温下,向10.0 mL浓度均为0.1 mol·L-1的AlCl3和FeCl3混合溶液中加入NaOH固体(忽略溶液体积的变化),溶液中铁、铝元素有不同的存在形式,它们的物质的量浓度与NaOH物质的量关系如图所示,测得a、b两点溶液的pH分别为3.0、4.3。
已知:①Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3];
②Al3+(aq)+4OH-(aq)[Al(OH)4]-(aq),K稳==1.1×1033。
下列叙述不正确的是( )
A.曲线Ⅲ代表的变化情况
B.常温下,Ksp[Al(OH)3]数量级为10-35
C.加入0.006 g NaOH,会同时产生Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,且Fe(OH)3质量更大
D.Al(OH)3(s)+OH-(aq)[Al(OH)4]-(aq)的平衡常数K=1.1×10-1.1
2.常温下,等浓度的氨水和醋酸溶液互相滴定过程中,溶液中pH与pX[pX=-lg 或-lg ]的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.常温下,Ka(CH3COOH)=1×10-4.76
B.水的电离程度:f<e<g
C.曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液
D.g点c(CH3COO-)=c(N)>c(CH3COOH)=c(NH3·H2O)
3.(2025·黑龙江吉林一模)菠萝中含有一种难溶于水的草酸钙针晶,这是菠萝“扎嘴”的原因之一。常温下,草酸钙在不同pH下,体系中lg c(M)与pH关系如图所示(M代表H2C2O4、HC2、C2、Ca2+),已知Ksp(CaC2O4)=10-8.2、Ksp[Ca(OH)2]=10-5.6。下列有关说法正确的是( )
A.①表示Ca2+的浓度变化
B.A点时,溶液2c(Ca2+)<3c(C2)
C.将等浓度的草酸溶液和澄清石灰水按体积比4∶1混合,可得到B点溶液
D.pH>10时,曲线④呈下降趋势的原因是生成了Ca(OH)2沉淀
4.(2025·浙江县域教研联盟模拟)室温下向含有Cu2+、Hg2+、Ag+的溶液中逐滴加入Na2S溶液,溶液中pX与pS的关系如图所示,已知:pX=-lg c(X)(X=Cu2+、Hg2+、Ag+);pS=-lg c(S2-);Ksp(HgS)<Ksp(CuS)。下列说法正确的是( )
A.室温下2Ag+(aq)+CuS(s)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的K=1013.2
B.M与N随着pS增大会交于一点,在该点对应的两种金属硫化物Ksp相等
C.直线L代表CuS悬浊液中Cu2+与S2-的浓度关系
D.自然界中原生铜硫化物经氧化、淋滤后变为CuSO4溶液,可将底层深处的HgS转化为CuS
5.(2025·河北衡水二中模拟)25 ℃时,FeS、CuS和Ag2S的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:①相同条件下FeS溶解度大于CuS;②25 ℃时,H2S的电离平衡常数为Ka1=10-6.97、Ka2=10-12.90。pM=-lg[c(M)/( mol·L-1)](M代表Fe2+、Cu2+或Ag+);pS=-lg[c(S2-)/( mol·L-1)]。下列说法不正确的是( )
A.曲线③为Ag2S的沉淀溶解平衡曲线
B.向含Cu2+的废水中加入FeS可除去Cu2+
C.若曲线②③所示物质的混合溶液中各离子浓度如J点所示,加入Na2S(s)后变大
D.FeS能溶于浓盐酸,CuS难溶于浓盐酸
6.常温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液,溶液中lg 随pH的变化关系如图所示(lg 5=0.7)。下列说法错误的是( )
A.常温下,CH3COOH的电离平衡常数为10-4.76
B.当溶液的pH=7时,消耗NaOH溶液体积小于20.00 mL
C.c点溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.溶液中水的电离程度大小:c>b>a
7.(2025·江西赣州一模)室温下,M2+在不同pH的Na2A溶液中存在形式不同,Na2A溶液中pM[pM=-lg c(M2+)]随pH的变化如图1,Na2A溶液中含A微粒的物质的量分数随pH的变化如图2。
已知:①MA、M(OH)2均为难溶物;②初始c(Na2A)=0.2 mol·L-1。
下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅲ表示A2-
B.Ksp[M(OH)2]=1×10-11
C.初始状态a点发生反应:M2++2OH-M(OH)2↓
D.初始状态的b点,平衡后溶液中存在c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)<0.2 mol·L-1
8.(2025·山东青岛二模)常温下,向Cu(OH)2饱和溶液[有足量Cu(OH)2固体]中滴加氨水,发生反应:Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)(aq)+4H2O(l),溶液中lg c(M)与pH的关系如图所示,其中c(M)表示Cu2+、[Cu(NH3)4]2+、NH3·H2O、N的浓度。下列说法错误的是( )
A.L1表示lg c(N)与pH的关系
B.Cu(OH)2的Ksp=10-19.7
C.pH=9.3时,c(NH3·H2O)+2c(Cu2+)+2c{[Cu(NH3)4]2+}<10-4.7 mol·L-1
D.Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l)的K=109.4
小题专攻7 沉淀溶解平衡、络合平衡图像分析
1.C 根据Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]可知,曲线Ⅰ代表Fe3+、曲线Ⅱ代表Al3+,曲线Ⅲ代表,A正确;由图可知,Ksp[Fe(OH)3]=10-5×(10-11)3=10-38、Ksp[Al(OH)3]=10-5×(10-9.7)3=10-34.1,Ksp[Al(OH)3]数量级为10-35,B正确;加入0.006 g NaOH,n(NaOH)==0.000 15 mol,因Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3],Fe(OH)3先沉淀,Fe3+过量,剩余c(Fe3+)==5.5×10-2 mol·L-1,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-38 c3(OH-)=,Q[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=0.1×<10-34.1,不会产生Al(OH)3,C错误;由方程式可知,平衡常数K===Ksp[Al(OH)3]·K稳=1.1×1033×10-34.1=1.1×10-1.1,D正确。
2.B 曲线Ⅰ开始显碱性,代表CH3COOH溶液滴定NH3·H2O溶液,则曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液;因为为等浓度NH3·H2O溶液和CH3COOH溶液互相滴定,则g点代表两者恰好完全反应,此时溶质为CH3COONH4。当pH=4.76时,溶液呈酸性,-lg =lg =0,即=1,Ka(CH3COOH)==1×10-4.76,A正确;曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液,e点加入氨水较少,溶液呈酸性,水的电离程度最小,曲线Ⅰ代表CH3COOH溶液滴定NH3·H2O溶液,f点时加入醋酸溶液多于e点所加的氨水,水的电离程度:f点大于e点,g点溶液呈中性,三点中水的电离程度最大,所以水的电离程度:e<f<g,B错误;曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液,C正确;由题图可知,g点溶液中的溶质是弱酸弱碱盐CH3COONH4,pH=7,则g点c(CH3COO- )=c(N)>c(CH3COOH)=c(NH3·H2O),D正确。
3.B CaC2O4为强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,体系中存在一系列平衡:CaC2O4(s)Ca2+(aq)+C2(aq)、C2+H2OHC2+OH-、HC2+H2OH2C2O4+OH-,随着pH增大,水解平衡被抑制,H2C2O4浓度减小,HC2浓度会减小地更慢,C2浓度增大,由于C2增大则Ca2+减小,则曲线①表示C2、②表示H2C2O4、③表示HC2、④表示Ca2+,A错误;由图像可知A点时溶液中c(C2)=c(HC2),溶液中存在电荷守恒:2c(Ca2+)+c(H+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-),2c(Ca2+)+c(H+)=3c(C2)+c(OH-),A点时pH<7,c(H+)>c(OH-),则2c(Ca2+)<3c(C2),B正确;由图像可知B点时溶液中c(H2C2O4)=c(HC2),H2C2O4的Ka1==c(H+)<10-2,同理由A点可知,H2C2O4的Ka2=≈10-4,等浓度的草酸溶液与澄清石灰水按体积比4∶1混合时,溶液中有等浓度的H2C2O4和HC2溶液,H2C2O4的电离程度和HC2的电离及水解程度不同,c(H2C2O4)≠c(HC2),C错误;由图像可知,pH>10时,如pH=13,c(OH-)=0.1 mol·L-1、c(Ca2+)== mol·L-1=10-4.1 mol·L-1,此时Q[Ca(OH)2]=10-4.1×(10-1)2=10-6.1<Ksp[Ca(OH)2]=10-5.6,可见并没有氢氧化钙沉淀析出,D错误。
4.A 由化学式HgS、CuS可知,其中的阳离子均为正二价离子,因此,溶液中p(Cu2+)、p(Hg2+)变化趋势相似(两线平行),Ksp(HgS)<Ksp(CuS),直线L表示p(Hg2+)和pS的关系,直线M表示p(Cu2+)和pS的关系,则直线N代表p(Ag+)和pS的关系,C错误;室温下2Ag+(aq)+CuS(s)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的K===1013.2,A正确;Ksp只随温度变化,温度不变不可能相同,B错误;HgS和CuS是相同类型的沉淀,因Ksp(HgS)<Ksp(CuS),故HgS不能转为CuS,D错误。
5.C 根据FeS、CuS的离子组成相同,沉淀溶解平衡曲线平行,可快速判断出另一条不平行的曲线为Ag2S的沉淀溶解平衡曲线;FeS溶解度大于CuS,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS),故曲线①表示FeS的沉淀溶解平衡曲线,曲线②表示CuS的沉淀溶解平衡曲线,曲线③表示Ag2S的沉淀溶解平衡曲线,A正确;由题图可知,Ksp(FeS)=1×10-18,Ksp(CuS)=1×10-36,Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)的平衡常数K====1×1018,可用FeS除去Cu2+,B正确;根据②③的曲线变化,向CuS和Ag2S混合溶液中加入Na2S(s),c(S2-)增大,Cu2+浓度减小的程度大于Ag+,则平衡时变小,C错误;FeS(s)+2HCl(aq)FeCl2(aq)+H2S(aq),K'=====101.87;同理CuS(s)+2HCl(aq)CuCl2(aq)+H2S(aq),K″==≈10-16,故FeS能溶于浓盐酸,CuS不能溶于浓盐酸,D正确。
6.C a点pH=2.88,lg =-1.88,即c(H+)=10-2.88 mol·L-1,=10-1.88,将其代入CH3COOH的电离平衡常数表达式可得Ka==10-1.88×10-2.88=10-4.76,A项正确;加入NaOH溶液体积为20.00 mL时,二者恰好完全反应得到CH3COONa溶液,由于CH3COO-水解使溶液呈碱性,则溶液的pH=7时,消耗NaOH溶液体积小于20.00 mL,B项正确;当二者恰好完全反应时,得到0.05 mol·L-1 CH3COONa溶液,Kh==10-9.24,则c(OH-)≈ mol·L-1=×10-5.62 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1= mol·L-1,pH=-lg =8.38+lg 5=8.73,则c点为0.05 mol·L-1CH3COONa溶液,根据元素守恒知c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),C项错误;c点CH3COOH和NaOH恰好完全反应,由于CH3COO-水解促进水的电离,故c点水的电离程度最大,则溶液中水的电离程度大小:c>b>a,D项正确。
7.B 由Ksp[M(OH)2]=c(M2+)·c2(OH-)=c(M2+)·=c(M2+)×可得pM=-lg c(M2+)=2pH-lg Ksp[M(OH)2]-28,为线性关系,故曲线Ⅰ表示M(OH)2的溶解平衡曲线,曲线Ⅱ表示MA的溶解平衡曲线;同时根据Na2A2Na++A2-,A2-发生水解A2-+H2OHA-+OH-、HA-+H2OH2A+OH-可知,酸性越强,pH越小,H2A的物质的量分数越大;碱性越强,pH越大,A2-的物质的量分数越大,结合图形,则曲线Ⅲ表示H2A的物质的量分数,曲线Ⅳ表示HA-的物质的量分数,曲线Ⅴ表示A2-的物质的量分数,A错误;直线Ⅰ为M(OH)2的溶解平衡曲线,任一点均可求Ksp,如p(M2+)=5时,pH=11,则Ksp[M(OH)2]=c(M2+)×==1×10-11,B正确;初始状态a点在曲线ⅠM(OH)2的溶解平衡曲线下方,则Q[M(OH)2]<Ksp[M(OH)2],未达到饱和状态,不会产生M(OH)2沉淀,C错误;初始状态的b点在曲线ⅡMA的溶解平衡曲线下方,则有Q[MA]<Ksp[MA],未达到饱和状态,不会产生MA沉淀,根据元素守恒,则有c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.2 mol·L-1,D错误。
8.D 有足量固体的饱和氢氧化铜溶液中滴加氨水,Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq)[Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l),随着氨水的加入,由于氢氧化铜持续提供铜离子,故使得[Cu(NH3)4]2+的浓度迅速增大、c(NH3·H2O)增大程度远小于c{[Cu(NH3)4]2+}增大,由于K=不变,则c(Cu2+)浓度减小,则L3、L4分别为c(Cu2+)、c{[Cu(NH3)4]2+}曲线;由于溶液的碱性增强且持续不断加入氨水,NH3·H2O的电离程度被抑制,则会使得最终c(NH3·H2O)>c(N),故L1、L2分别为c(N)、c(NH3·H2O)曲线,A正确;由q点可知,c(Cu2+)=10-13.7 mol·L-1、pH=11,则pOH=3,则Cu(OH)2的溶度积常数Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=10-13.7×(10-3)2=10-19.7,B正确;pH=9.3时,pOH=4.7,溶液中由电荷守恒可知,c(H+)+c(N)+2c(Cu2+)+2c{[Cu]2+}=c(OH-)=10-4.7 mol·L-1,由图可知此时c(N)=c(NH3·H2O),则c(H+)+c(NH3·H2O)+2c(Cu2+)+2c{[Cu(NH3)4]2+}=10-4.7 mol·L-1,c(NH3·H2O)+2c(Cu2+)+2c{[Cu(NH3)4]2+}<10-4.7 mol·L-1,C正确;pH=9.3时,c(N)=c(NH3·H2O),故NH3·H2O的Kb==10-4.7,pH=11时,c(NH3·H2O)== mol·L-1=10-1.3 mol·L-1,由pH=11时数据可知,K===1013.3,D错误。
3 / 3小题专攻7 沉淀溶解平衡、络合平衡图像分析
【例1】 (2024·吉林高考15题)25 ℃下,AgCl、AgBr和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。
已知:①Ag2CrO4为砖红色沉淀;
②相同条件下AgCl溶解度大于AgBr;
③25 ℃时,pKa1(H2CrO4)=0.7,pKa2(H2CrO4)=6.5。
下列说法错误的是( )
A.曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线
B.反应Ag2CrO4+H+2Ag++HCr的平衡常数K=10-5.2
C.滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1
D.滴定Br-达终点时,溶液中=10-0.5
答案:D
【流程分析】
(1)确定变量:该图像为3种难溶电解质的沉淀溶解平衡对数曲线。
(2)分析图像
(3)综合判断:反应Ag2CrO4+H+2Ag++HCr的平衡常数K=====10-5.2,B正确;当Cl-恰好滴定完全时,c(Ag+)==10-4.85 mol·L-1,即c()== mol·L-1=10-2 mol·L-1,因此,指示剂的浓度不宜超过10-2 mol·L-1,C正确;当Br-到达滴定终点时,c(Ag+)=c(Br-)==10-6.1 mol·L-1,即c()== mol·L-1=100.5 mol·L-1,==10-6.6,D错误。
【模型构建】
沉淀溶解平衡对数曲线
(1)正对数[lg c(M+)~lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的正对数(以CuS、ZnS为例)。
CuS、ZnS 曲线可知信息
①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液 ZnS曲线:a点表示饱和溶液,c点表示不饱和溶液 CuS曲线:b点表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液 ②计算Ksp:由曲线上面给定数据可以计算CuS、ZnS的Ksp ③比较Ksp大小:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
(2)负对数[-lg c(M+)~-lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的负对数[以NCO3、N(OH)2的沉淀溶解平衡为例]。
【例2】 (2024·全国甲卷13题)将0.10 mmol Ag2CrO4配制成1.0 mL悬浊液,向其中滴加0.10 mol·L-1的NaCl溶液。lg[cM/(mol·L-1)](M代表Ag+、Cl-或Cr)随加入NaCl溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.交点a处:c(Na+)=2c(Cl-) B.=10-2.21
C.V≤2.0 mL时不变 D.y1=-7.82,y2=-lg 34
答案:D
【流程分析】
(1)明确曲线含义:lg [cM/( mol·L-1)](M代表Ag+、Cl-或)随加入NaCl溶液体积(V)的变化关系。
(2)分析图像
(3)分析判断:a点时,V(NaCl)≈3.0 mL,c(Na+)= mol·L-1=0.075 mol·L-1,c(Cl-)= mol·L-1=0.025 mol·L-1,c(Na+)=3c(Cl-),A错误;根据分析,Ksp(AgCl)=10-9.75,Ksp(Ag2CrO4)=10-11.96,则==102.21,B错误;V<2.0 mL时,体系中Ag2CrO4和AgCl共存,则=为定值,即为定值,分析图像可知,在V≤2.0 mL时c(Ag+)并不是定值,则的值也不是定值,C错误;V>2.0 mL时AgCl处于饱和状态,V(NaCl)=2.4 mL时,图像显示c(Cl-)=10-1.93 mol·L-1,则c(Ag+)===10-7.82 mol·L-1,故y1=-7.82,此时Ag2CrO4全部转化为AgCl,n(Cr)守恒,等于起始时n(Ag2CrO4),则c(Cr)=== mol·L-1,则y2=lg c(Cr)=lg =-lg 34,D正确。
【模型构建】
1.阴、阳离子浓度~温度双曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子,两条曲线为不同温度(以BaSO4为例)。
2.pM—浓度图:纵坐标为阳离子的负对数,横坐标为滴加阴离子的溶液的体积。
向10 mL 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1的Na2S溶液
曲线可知信息 ①曲线上各点的意义:曲线上任一点(a、b、c点)都表示饱和溶液; ②计算Ksp:由b点恰好完全反应可知的c(Cu2+)=10-17.7,进而求出Ksp=10-17.7×10-17.7=10-35.4; ③比较a、b、c三点水的电离程度大小
1.(2024·湖北高考13题)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是( )
A.pH=6.5时,溶液中c(C)<c(Pb2+)
B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl)
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
2.(2025·重庆高考14题)Cr(OH)3是两性氢氧化物,其沉淀分离的关键是控制溶液pH。25 ℃时,某溶液中c(Cr3+)与c{[Cr(OH)4]-}的总和为c,-lg c随pH的变化关系如图所示(忽略体积变化)。
已知:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq) Ksp
Cr(OH)3(s)+OH-(aq)[Cr(OH)4]-(aq) K=10-0.4
下列叙述正确的是( )
A.由M点计算得Ksp=10-30.2
B.Cr3+恰好沉淀完全时pH为6.7
C.P点沉淀质量小于Q点沉淀质量
D.随pH增大先减小后增大
3.(2025·黑吉辽蒙15题)室温下,将0.1 mol AgCl置于0.1 mol·L-1 NH4NO3溶液中,保持溶液体积和N元素总物质的量不变,pX-pH曲线如图,Ag++NH3[Ag(NH3)]+和Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+的平衡常数分别为K1和K2;N的水解常数Kh(N)=10-9.25。下列说法错误的是( )
A.Ⅲ为[Ag(NH3)2]+的变化曲线
B.D点:c(N)-c(OH-)>0.1-c(H+)
C.K1=103.24
D.C点:c(NH3)=10-3.52 mol·L-1
1.(2025·湖南长沙一中模拟)已知298 K时,Cu(OH)2和Fe(OH)2的饱和溶液中,a、b分别表示-lg c(Cu2+)、-lg c(Fe2+)与溶液pH的变化关系。下列说法中正确的是( )
A.该温度下Ksp[Cu(OH)2]>Ksp[Fe(OH)2]
B.当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中c(Fe2+)∶c(Cu2+)=1∶104.6
C.除去FeSO4溶液中少量的Cu2+,可加入适量FeO或Fe
D.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,可转化为Y点对应的溶液
2.(2025·湖北高考14题)铜(Ⅰ)、乙腈(简写为L)的某水溶液体系中含铜物种的分布曲线如图。纵坐标(δ)为含铜物种占总铜的物质的量分数,总铜浓度为1.0×10-3 mol·L-1。下列描述正确的是( )
A.Cu++3L的lg K=0.27
B.当c(Cu+)=c时,c=2.0×10-4 mol·L-1
C.n从0增加到2,结合L的能力随之减小
D.若c=c,则
2c<c+3c
3.(2025·陕晋青宁14题)常温下,溶液中Al3+、Zn2+、Cd2+以氢氧化物形式沉淀时,-lg [c(X)/(mol·L-1)]与-lg [c(H+)/(mol·L-1)]的关系如图[其中X代表Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH、Zn(OH或Cd(OH]。已知:Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,形成M(OH;溶液中c(X)≤10-5 mol·L-1时,X可忽略不计。
下列说法错误的是( )
A.L为-lg c[Al(OH]与-lg c(H+)的关系曲线
B.Zn2++4OH-Zn(OH的平衡常数为1011.2
C.调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3
D.调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离
小题专攻7 沉淀溶解平衡、络合平衡图像分析
【真题研做·明确考向】
1.D δ为组分中铅占总铅的质量分数,c0(Pb2+)代表Pb2+的初始浓度,根据元素守恒,c0(Pb2+)等于体系中所有含铅物种的浓度之和,因此,体系中任何含铅物种的浓度c(X)=c0(Pb2+)·δ(X)。由题图可知,pH=6.5时δ(Pb2+)>75%,c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)>1.5×10-5 mol·L-1,此时体系中还没有PbCO3(s),则Ksp(PbCO3)≥c(Pb2+)·c(C),c(C)≤< mol·L-1=×10-7.1 mol·L-1<1.5×10-5 mol·L-1=c(Pb2+),A正确;δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,体系中还存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)=δ(PbCO3)<50%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1,B正确;体系的初始状态为Pb(ClO4)2溶液和CO2气氛,由于Cl不水解,根据c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1可知c(Cl)=4.0×10-5 mol·L-1,读图可知,pH=7时,δ(Pb2+)<50%,δ[Pb(OH)+]<25%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<2.0×10-5 mol·L-1×50%=1.0×10-5 mol·L-1,c[Pb(OH)+]=c0(Pb2+)·δ[Pb(OH)+]<2.0×10-5 mol·L-1×25%=5.0×10-6 mol·L-1,则2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2×1.0×10-5 mol·L-1+5.0×10-6 mol·L-1=2.5×10-5 mol·L-1<4.0×10-5 mol·L-1=c(Cl)<2c(C)+c(HC)+c(Cl),C正确;pH=8时,含Pb物种主要以PbCO3(s)形式存在,溶解PbCO3有两种方式:将其转化为Pb2+或Pb(CO3,即使PbCO3Pb2++C正向移动,或使PbCO3+CPb(CO3正向移动,若由HC电离提供C,同时电离出的H+会降低溶液pH,与Pb(CO3存在时需要较高的pH矛盾,D错误。
2.A 图像分析:c(Cr3+)与c{[Cr(OH)4]-}的总和为c,随着pH增大,先发生反应:Cr3+(aq)+3OH-(aq)Cr(OH)3(s),含铬微粒总浓度下降,pH继续增大,发生反应:Cr(OH)3(s)+OH-(aq)[Cr(OH)4]-(aq),含铬微粒总浓度上升。M点时,pH=5.0,c(OH-)=10-9mol·L-1,代入K==10-0.4得c{[Cr(OH)4]-}=10-9.4 mol·L-1,可以忽略不计,故此时含Cr微粒主要为Cr3+,Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-3.2×(10-9)3=10-30.2,A项正确;Cr3+恰好完全沉淀时,c(Cr3+)=10-5 mol·L-1,由Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-30.2知,c(OH-)=mol·L-1=10-8.4mol·L-1,则pH=5.6时,Cr3+恰好完全沉淀,B项错误;P点和Q点溶液中含Cr微粒浓度总和相等,即两点生成的Cr(OH)3沉淀的质量相等,C项错误;随着pH的增大,c(Cr3+)减小,而c{[Cr(OH)4]-}增大,故减小,D项错误。
3.B NH4NO3溶液中N易水解,初始溶液显弱酸性,随着pH升高,N会转化成NH3·H2O、NH3,保持溶液体积和N元素总物质的量不变,故c(NH3)增大,则平衡Ag++NH3[Ag(NH3)]+、Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+会向右移动,c(Ag+)降低,c{[Ag(NH3)]+}、c{[Ag(NH3)2]+}增大,故曲线Ⅰ表示Ag+的变化曲线。已知Kh(N)==10-9.25,将pH=4.00,即c(H+)=10-4 mol·L-1代入可得=10-9.25,则=10-5.25(①),即c(NH3·H2O) c(N),根据物料守恒可知,0.1 mol·L-1=c(NH3·H2O)+c(N)+c(NH3)+c{[Ag(NH3)]+}+2c{[Ag(NH3)2]+},结合题图可知,NH3、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+浓度均小于10-6 mol·L-1,故可近似得出c(N)≈0.1 mol·L-1,代入①式得c(NH3·H2O)≈10-6.25 mol·L-1;综上,pH=4.00时,pNH3=6.25,刚好为A点,则曲线Ⅳ代表NH3的变化曲线。由Ag++NH3[Ag(NH3)]+、Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+知,生成[Ag(NH3)2]+消耗的NH3的量比生成[Ag(NH3)]+多,则[Ag(NH3)2]+浓度受c(NH3)变化影响更大(化学计量数越大的物质对平衡影响越大),故曲线Ⅱ、Ⅲ中随pH变化幅度较大的曲线Ⅲ代表[Ag(NH3)2]+的变化曲线,曲线Ⅱ代表[Ag(NH3)]+的变化曲线。由上述分析知,A正确;D点对应溶液中的阴离子有N、OH-、Cl-,阳离子有N、H+、Ag+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+,而D点对应溶液的pH>7,呈弱碱性,说明此时体系中加入了某种碱,则阳离子中还应有其他阳离子Mn+,该溶液中的电荷守恒式为c(N)+c(H+)+c(Ag+)+c{[Ag(NH3)]+}+c{[Ag(NH3)2]+}+n·c(Mn+)=c(N)+c(OH-)+c(Cl-),由于Cl-、Ag+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+均来自AgCl,故n(Ag)∶n(Cl)=1∶1,存在物料守恒:c(Ag+)+c{[Ag(NH3)]+}+c{[Ag(NH3)2]+}=c(Cl-),两式联立得c(N)+c(H+)+n·c(Mn+)=c(N)+c(OH-),则c(N)+c(H+)<c(N)+c(OH-),即c(N)-c(OH-)<0.1-c(H+),B错误;曲线Ⅰ、Ⅱ对应的交点处有c(Ag+)=c{[Ag(NH3)]+},且对应的pH为7.02,c(NH3)=10-3.24mol·L-1,代入得K1===103.24,C正确;曲线Ⅱ、Ⅲ对应的交点处有c{[Ag(NH3)]+}=c{[Ag(NH3)2]+},则[Ag(NH3)]++NH3[Ag(NH3)2]+的平衡常数K3===103.80,K2=K1·K3=103.24×103.80=107.04,C点为曲线Ⅰ、Ⅲ的交点,c(Ag+)=c{[Ag(NH3)2]+},代入得K2===107.04,则此时c(NH3)=10-3.52 mol·L-1,D正确。
【对点演练·能力培养】
1.C 根据题意,由X点数据可知Ksp[Cu(OH)2]=×10-11.7=10-19.7,由(8,3.1)数据可知Ksp[Fe(OH)2]=×10-3.1=10-15.1,所以该温度下,Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],A错误;当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,c(Fe2+)∶c(Cu2+)====104.6∶1,B错误;除去FeSO4溶液中少量的Cu2+,加入适量FeO,可升高溶液的pH,而使Cu(OH)2沉淀而除去,也可以加入Fe将Cu2+还原出来而除去,C正确;向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,溶液中会生成Cu(OH)2沉淀,溶液中铜离子的浓度会减小,而从X点到Y点铜离子浓度不变,D错误。
2.C A项,Cu++3L的K=,当图中δ=δ(Cu+)时,K=,lg K=-3lg c(L),由图像可知,此时-1.6<lg c(L)<-1.2,则lg K≠0.27,错误;B项,当c(Cu+)=c时,由图像可知,δ(Cu+)=δ=0.48,δ可忽略不计,则,δ=0.04,c=0.04×1.0×10-3=4×10-5 mol·L-1,错误;C项,结合L的离子方程式为+L,当δ=δ时,K=,由图像交点可知,随着n变大,c(L)逐渐变大,则K值变小,说明结合L的能力随之减小,正确;D项,若c=c,由图像交点可知,δ=δ<0.2,δ>0.6,则c>2c,故2c>c+3c,错误。
3.B Zn(OH)2与Cd(OH)2的组成相似,曲线斜率相同,Ksp=c(X2+)·c2(OH-),-lg Ksp=-lg c(X2+)-2lg c(OH-)=-lg c(X2+)+28+2lg c(H+),-lg c(X2+)、-lg c(H+)符合-2x+y=-lg Ksp-28的函数关系,结合Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],可知Zn2+沉淀完全时所需OH-浓度小,-lg c(H+)小;Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,则开始生成Zn(OH时OH-浓度小,-lg c(H+)小,Zn(OH、Cd(OH的组成相似,曲线斜率相同,则曲线对应关系如图:
L为-lg c[Al(OH]与-lg c(H+)的关系曲线,A正确;由点(8.4,5)可知Ksp[Zn(OH)2]=10-5×(10-5.6)2=10-16.2,根据c[Zn(OH]=10-5 mol·L-1时,-lg c(H+)=12.4,知c(OH-)=10-1.6 mol·L-1,则Zn2++4OH-Zn(OH的平衡常数K===
=1014.4,B错误;Al(OH)3完全溶解的pH小于14.0,而Cd(OH)2开始溶解的pH为14.0,故调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3,C正确;由点(3.0,0)可知,Ksp[Al(OH)3]=1×(10-11)3=10-33,浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+,Al3+完全沉淀时c(OH-)= mol·L-1≈10-9.3 mol·L-1,此时pH≈4.7,Zn2+开始沉淀时c(OH-)= mol·L-1=10-7.6 mol·L-1,此时pH=6.4,因此调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离,D正确。
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小题专攻7
沉淀溶解平衡、络合平衡图像分析
02
真题研做
01
典例分析
模型构建
明确考向
03
对点演练
能力培养
04
课后作业
巩固提升
目 录
contents
典例分析 模型构建
【例1】 (2024·吉林高考15题)25 ℃下,AgCl、AgBr和Ag2CrO4的沉淀
溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶
液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。
已知:①Ag2CrO4为砖红色沉淀;
②相同条件下AgCl溶解度大于AgBr;
③25 ℃时,pKa1(H2CrO4)=0.7,pKa2(H2CrO4)=6.5。
下列说法错误的是( )
A. 曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线
B. 反应Ag2CrO4+H+ 2Ag++HCr 的平衡常数K=10-5.2
C. 滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1
D. 滴定Br-达终点时,溶液中 =10-0.5
√
【流程分析】
(1)确定变量:该图像为3种难溶电解质的沉淀溶解平衡对数曲线。
(2)分析图像
(3)综合判断:反应Ag2CrO4+H+ 2Ag++HCr 的平衡常数K=
= =
= =10-5.2,B正确;当Cl-恰好滴定完全时,c
(Ag+)= =10-4.85 mol·L-1,即c( )=
= mol·L-1=10-2 mol·L-1,因此,指示剂
的浓度不宜超过10-2 mol·L-1,C正确;
当Br-到达滴定终点时,c(Ag+)=c(Br-)= =10-
6.1 mol·L-1,即c( )= = mol·L-1=
100.5 mol·L-1, = =10-6.6,D错误。
【模型构建】
沉淀溶解平衡对数曲线
(1)正对数[lg c(M+)~lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离子或
阴离子的正对数(以CuS、ZnS为例)。
CuS、ZnS 曲线可知信息
①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和
溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有
沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液
ZnS曲线:a点表示饱和溶液,c点表示不饱和溶液
CuS曲线:b点表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液
②计算Ksp:由曲线上面给定数据可以计算CuS、ZnS
的Ksp
③比较Ksp大小:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
(2)负对数[-lg c(M+)~-lg c(R-)]曲线:横、纵坐标分别为阳离
子或阴离子的负对数[以NCO3、N(OH)2的沉淀溶解平衡为例]。
【例2】 (2024·全国甲卷13题)将0.10 mmol Ag2CrO4配制成1.0 mL悬浊
液,向其中滴加0.10 mol·L-1的NaCl溶液。lg[cM/(mol·L-1)](M代表
Ag+、Cl-或Cr )随加入NaCl溶液体积(V)的变化关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A. 交点a处:c(Na+)=2c(Cl-)
B. =10-2.21
C. V≤2.0 mL时 不变
D. y1=-7.82,y2=-lg 34
√
【流程分析】
(1)明确曲线含义:lg [cM/( mol·L-1)](M代表Ag+、Cl-或 )
随加入NaCl溶液体积(V)的变化关系。
(2)分析图像
(3)分析判断:a点时,V(NaCl)≈3.0 mL,c(Na+)= mol·L
-1=0.075 mol·L-1,c(Cl-)= mol·L-1=0.025 mol·L-
1,c(Na+)=3c(Cl-),A错误;根据分析,Ksp(AgCl)=10-9.75,
Ksp(Ag2CrO4)=10-11.96,则 = =102.21,B错误;V<2.0 mL时,体系中Ag2CrO4和AgCl共存,则 =
为定值,即 为定值,分析图像
可知,在V≤2.0 mL时c(Ag+)并不是定值,则 的值也不是定
值,C错误;
V>2.0 mL时AgCl处于饱和状态,V(NaCl)=2.4 mL时,图像显示c
(Cl-)=10-1.93 mol·L-1,则c(Ag+)= = =10-7.82
mol·L-1,故y1=-7.82,此时Ag2CrO4全部转化为AgCl,n(Cr )守
恒,等于起始时n(Ag2CrO4),则c(Cr )= =
= mol·L-1,则y2=lg c(Cr )=lg =-lg 34,D正确。
【模型构建】
1. 阴、阳离子浓度~温度双曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子,
两条曲线为不同温度(以BaSO4为例)。
2. pM—浓度图:纵坐标为阳离子的负对数,横坐标为滴加阴离子的溶液
的体积。
向10 mL 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1的Na2S溶液 曲线可知信息
①曲线上各点的意义:曲线上任一点
(a、b、c点)都表示饱和溶液;
②计算Ksp:由b点恰好完全反应可知
的c(Cu2+)=10-17.7,进而求出
Ksp=10-17.7×10-17.7=10-35.4;
③比较a、b、c三点水的电离程度大小
真题研做 明确考向
1. (2024·湖北高考13题)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分
布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+) =2.0×10-5 mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是( )
A. pH=6.5时,溶液中c(C )<c(Pb2+)
B. δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<
1.0×10-5mol·L-1
C. pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c
(C )+c(HC )+c(Cl )
D. pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
√
解析: δ为组分中铅占总铅的质量分数,c0(Pb2+)代表Pb2+的初始浓
度,根据元素守恒,c0(Pb2+)等于体系中所有含铅物种的浓度之和,因
此,体系中任何含铅物种的浓度c(X)=c0(Pb2+)·δ(X)。由题图可
知,pH=6.5时δ(Pb2+)>75%,c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)>
1.5×10-5 mol·L-1,此时体系中还没有PbCO3(s),则Ksp(PbCO3)≥c
(Pb2+)·c(C ),c(C )≤ < mol·L-1=
×10-7.1 mol·L-1<1.5×10-5 mol·L-1=c(Pb2+),A正确;
δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,体系中还存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)
=δ(PbCO3)<50%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5
mol·L-1,B正确;
体系的初始状态为Pb(ClO4)2溶液和CO2气氛,由于Cl 不水解,根据c0
(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1可知c(Cl )=4.0×10-5 mol·L-1,读
图可知,pH=7时,δ(Pb2+)<50%,δ[Pb(OH)+]<25%,则c(Pb2
+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<2.0×10-5 mol·L-1×50%=1.0×10-5 mol·L-1,c[Pb(OH)+]=c0(Pb2+)·δ[Pb(OH)+]<2.0×10-5 mol·L-1×25%=5.0×10-6 mol·L-1,则2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2×1.0×10-5 mol·L-1+5.0×10-6 mol·L-1=2.5×10-5 mol·L-1<4.0×10-5 mol·L-1=c(Cl )<2c(C )+c(HC )+c(Cl ),C正确;pH=8时,含Pb物种主要以PbCO3(s)形式存在,溶解PbCO3有两种方式:将其转化为Pb2+或Pb(CO3 ,即使PbCO3 Pb2++C 正向移动,或使PbCO3+C Pb(CO3 正向移动,若由HC 电离提供C ,同时电离出的H+会降低溶液pH,与Pb(CO3 存在时需要较高的pH矛盾,D错误。
2. (2025·重庆高考14题)Cr(OH)3是两性氢氧化物,其沉淀分离的关键
是控制溶液pH。25 ℃时,某溶液中c(Cr3+)与c{[Cr(OH)4]-}的总和
为c,-lg c随pH的变化关系如图所示(忽略体积变化)。
已知:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq) Ksp
Cr(OH)3(s)+OH-(aq) [Cr(OH)4]-(aq) K=10-0.4
A. 由M点计算得Ksp=10-30.2
B. Cr3+恰好沉淀完全时pH为6.7
C. P点沉淀质量小于Q点沉淀质量
D. 随pH增大 先减小后增大
下列叙述正确的是( )
√
解析:图像分析:c(Cr3+)与c{[Cr(OH)4]-}的总和为c,随着pH增大,先发生反应:Cr3+(aq)+3OH-(aq) Cr(OH)3(s),含铬微粒总浓度下降,pH继续增大,发生反应:Cr(OH)3(s)+OH-(aq) [Cr(OH)4]-(aq),含铬微粒总浓度上升。M点时,pH=5.0,c(OH-)=10-9mol·L-1,代入K= =10-0.4得c{[Cr(OH)4]-}=10-9.4 mol·L-1,可以忽略不计,故此时含Cr微粒主要为Cr3+,Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-3.2×(10-9)3=10-30.2,A项正确;
Cr3+恰好完全沉淀时,c(Cr3+)=10-5 mol·L-1,由Ksp=c(Cr3+)·c3
(OH-)=10-30.2知,c(OH-)= mol·L-1=10-8.4mol·L-1,则
pH=5.6时,Cr3+恰好完全沉淀,B项错误;P点和Q点溶液中含Cr微粒浓
度总和相等,即两点生成的Cr(OH)3沉淀的质量相等,C项错误;随着
pH的增大,c(Cr3+)减小,而c{[Cr(OH)4]-}增大,故
减小,D项错误。
3. (2025·黑吉辽蒙15题)室温下,将0.1 mol AgCl置于0.1 mol·L-1 NH4NO3溶液中,保持溶液体积和N元素总物质的量不变,pX-pH曲线如图,Ag++NH3 [Ag(NH3)]+和Ag++2NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数分别为K1和K2;N 的水解常数Kh(N )=10-9.25。下列说法错误的是( )
A. Ⅲ为[Ag(NH3)2]+的变化曲线
B. D点:c(N )-c(OH-)>0.1-c(H+)
C. K1=103.24
D. C点:c(NH3)=10-3.52 mol·L-1
√
解析:NH4NO3溶液中N 易水解,初始溶液显弱酸性,随着pH升高,N 会转化成NH3·H2O、NH3,保持溶液体积和N元素总物质的量不变,故c(NH3)增大,则平衡Ag++NH3 [Ag(NH3)]+、Ag++2NH3 [Ag(NH3)2]+会向右移动,c(Ag+)降低,c{[Ag(NH3)]+}、c{[Ag(NH3)2]+}增大,故曲线Ⅰ表示Ag+的变化曲线。已知Kh(N )= =10-9.25,将pH=4.00,即c(H+)=10-4 mol·L-1代入可得 =10-9.25,则 =10-5.25(①),
即c(NH3·H2O) c(N ),根据物料守恒可知,0.1 mol·L-1=c(NH3·H2O)+c(N )+c(NH3)+c{[Ag(NH3)]+}+2c{[Ag(NH3)2]+},结合题图可知,NH3、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+浓度均小于10-6 mol·L-1,故可近似得出c(N )≈0.1 mol·L-1,代入①式得c(NH3·H2O)≈10-6.25 mol·L-1;综上,pH=4.00时,pNH3=6.25,刚好为A点,则曲线Ⅳ代表NH3的变化曲线。由Ag++NH3 [Ag(NH3)]+、Ag++2NH3 [Ag(NH3)2]+知,生成[Ag(NH3)2]+消耗的NH3的量比生成[Ag(NH3)]+多,则[Ag(NH3)2]+浓度受c(NH3)变化影响更大(化学计量数越大的物质对平衡影响越大),故曲线Ⅱ、Ⅲ中随pH变化幅度较大的曲线Ⅲ代表[Ag(NH3)2]+的变化曲线,曲线Ⅱ代表[Ag(NH3)]+的变化曲线。由上述分析知,A正确;
D点对应溶液中的阴离子有N 、OH-、Cl-,阳离子有N 、H+、Ag
+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+,而D点对应溶液的pH>7,呈弱碱
性,说明此时体系中加入了某种碱,则阳离子中还应有其他阳离子Mn+,
该溶液中的电荷守恒式为c(N )+c(H+)+c(Ag+)+c{[Ag
(NH3)]+}+c{[Ag(NH3)2]+}+n·c(Mn+)=c(N )+c(OH
-)+c(Cl-),由于Cl-、Ag+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+均来
自AgCl,故n(Ag)∶n(Cl)=1∶1,存在物料守恒:c(Ag+)+
c{[Ag(NH3)]+}+c{[Ag(NH3)2]+}=c(Cl-),两式联立得c
(N )+c(H+)+n·c(Mn+)=c(N )+c(OH-),
则c(N )+c(H+)<c(N )+c(OH-),即c(N )-
c(OH-)<0.1-c(H+),B错误;曲线Ⅰ、Ⅱ对应的交点处有c(Ag+)
=c{[Ag(NH3)]+},且对应的pH为7.02,c(NH3)=10-3.24mol·L-1,
代入得K1= = =103.24,C正确;曲线Ⅱ、Ⅲ对应的交点处有c{[Ag(NH3)]+}=c{[Ag(NH3)2]+},则[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数K3= = =103.80,K2=K1·K3=103.24×103.80=107.04,C点为曲线Ⅰ、Ⅲ的交点,c(Ag+)=c{[Ag(NH3)2]+},代入得K2= = =107.04,则此时c(NH3)=10-3.52 mol·L-1,D正确。
对点演练 能力培养
1. (2025·湖南长沙一中模拟)已知298 K时,Cu(OH)2和Fe(OH)2的饱和溶液中,a、b分别表示-lg c(Cu2+)、-lg c(Fe2+)与溶液pH的变
化关系。下列说法中正确的是( )
A. 该温度下Ksp[Cu(OH)2]>Ksp[Fe(OH)2]
B. 当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中c(Fe2+)∶c(Cu2+)=1∶104.6
C. 除去FeSO4溶液中少量的Cu2+,可加入适量FeO或Fe
D. 向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,可转化为Y点对应的溶液
√
解析: 根据题意,由X点数据可知Ksp[Cu(OH)2]= ×10-
11.7=10-19.7,由(8,3.1)数据可知Ksp[Fe(OH)2]= ×10-3.1
=10-15.1,所以该温度下,Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],A错误;
当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,c(Fe2+)∶c(Cu2+)=
= = =104.6∶1,B错误;除去FeSO4溶液中少量
的Cu2+,加入适量FeO,可升高溶液的pH,而使Cu(OH)2沉淀而除去,
也可以加入Fe将Cu2+还原出来而除去,C正确;向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,溶液中会生成Cu(OH)2沉淀,溶液中铜离子的浓度会减小,而从X点到Y点铜离子浓度不变,D错误。
2. (2025·湖北高考14题)铜(Ⅰ)、乙腈(简写为L)的某水溶液体系中含铜物种的分布曲线如图。纵坐标(δ)为含铜物种占总铜的物质的量分数,总铜浓度为1.0×10-3 mol·L-1。下列描述正确的是( )
A. Cu++3L 的lg K=0.27
B. 当c(Cu+)=c 时,c =2.0×10-4 mol·L-1
C. n从0增加到2, 结合L的能力随之减小
D. 若c =c ,则2c <c +3c
√
解析: A项,Cu++3L 的K= ,当图中
δ =δ(Cu+)时,K= ,lg K=-3lg c(L),由图像
可知,此时-1.6<lg c(L)<-1.2,则lg K≠0.27,错误;B项,当c
(Cu+)=c 时,由图像可知,δ(Cu+)=δ =0.48,
δ 可忽略不计,则,δ =0.04,c =
0.04×1.0×10-3=4×10-5 mol·L-1,错误;
C项, 结合L的离子方程式为 +L ,当
δ =δ 时,K= ,由图像交点可知,随着n
变大,c(L)逐渐变大,则K值变小,说明 结合L的能力随之减
小,正确;D项,若c =c ,由图像交点可知,
δ =δ <0.2,δ >0.6,则c >
2c ,故2c >c +3c ,错误。
3. (2025·陕晋青宁14题)常温下,溶液中Al3+、Zn2+、Cd2+以氢氧化物
形式沉淀时,-lg [c(X)/(mol·L-1)]与-lg [c(H+)/(mol·L-1)]
的关系如图[其中X代表Al3+、Zn2+、Cd2+、Al(OH 、Zn(OH
或Cd(OH ]。已知:Ksp[Zn(OH)2]
<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd
(OH)2更易与碱反应,形成M(OH ;
溶液中c(X)≤10-5 mol·L-1时,X可忽
略不计。
A. L为-lg c[Al(OH ]与-lg c(H+)的关系曲线
B. Zn2++4OH- Zn(OH 的平衡常数为1011.2
C. 调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3
D. 调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全
分离
下列说法错误的是( )
√
解析: Zn(OH)2与Cd(OH)2的组成相似,曲线斜率相同,Ksp=c(X2+)·c2(OH-),-lg Ksp=-lg c(X2+)-2lg c(OH-)=-lg c(X2+)+28+2lg c(H+),-lg c(X2+)、-lg c(H+)符合-2x+y=-lg Ksp-28的函数关系,结合Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],可知Zn2+沉淀完全时所需OH-浓度小,
-lg c(H+)小;Zn(OH)2比Cd(OH)2
更易与碱反应,则开始生成Zn(OH
时OH-浓度小,-lg c(H+)小,Zn(O
H 、Cd(OH 的组成相似,曲线
斜率相同,则曲线对应关系如图:
L为-lg c[Al(OH ]与-lg c(H+)的关系曲线,A正确;由点(8.4,5)可知Ksp[Zn(OH)2]=10-5×(10-5.6)2=10-16.2,根据c[Zn(OH ]=10-5 mol·L-1时,-lg c(H+)=12.4,知c(OH-)=10-1.6 mol·L-1,则Zn2++4OH- Zn(OH 的平衡常数K=
= = =1014.4,B错误;Al(OH)3完全溶解的pH小于14.0,而Cd(OH)2开始溶解的pH为14.0,故调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)
2和Al(OH)3,C正确;
由点(3.0,0)可知,Ksp[Al(OH)3]=1×(10-11)3=10-33,浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+,Al3+完全沉淀时c(OH-)= mol·L-1≈10-9.3 mol·L-1,此时pH≈4.7,Zn2+开始沉淀时c(OH-)= mol·L-1=10-7.6 mol·L-1,此时pH=6.4,因此调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离,D正确。
课后作业 巩固提升
1. (2025·江西九江一模)常温下,向10.0 mL浓度均为0.1 mol·L-1的
AlCl3和FeCl3混合溶液中加入NaOH固体(忽略溶液体积的变化),溶液中
铁、铝元素有不同的存在形式,它们的物质的量浓度与NaOH物质的量关
系如图所示,测得a、b两点溶液的pH分别为3.0、4.3。
已知:①Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3];
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②Al3+(aq)+4OH-(aq) [Al(OH)4]-(aq),K稳= =1.1×1033。
下列叙述不正确的是( )
A. 曲线Ⅲ代表 的变化情况
B. 常温下,Ksp[Al(OH)3]数量级为10-35
C. 加入0.006 g NaOH,会同时产生Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,且Fe
(OH)3质量更大
D. Al(OH)3(s)+OH-(aq) [Al(OH)4]-(aq)的平衡常数K=
1.1×10-1.1
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解析: 根据Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]可知,曲线Ⅰ代表Fe3+、曲线Ⅱ代表Al3+,曲线Ⅲ代表 ,A正确;由图可知,Ksp[Fe(OH)3]=10-5×(10-11)3=10-38、Ksp[Al(OH)3]=10-5×(10-9.7)3=10-34.1,Ksp[Al(OH)3]数量级为10-35,B正确;加入0.006 g NaOH,n(NaOH)= =0.000 15 mol,因Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3],Fe(OH)3先沉淀,Fe3+过量,剩余c(Fe3+)= =5.5×10-2 mol·L-1,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-38 c3(OH-)= ,Q[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=0.1× <10-34.1,不会产生Al(OH)3,C错误;由方程式可知,平衡常数K= = =Ksp[Al(OH)3]·K稳=1.1×1033×10-34.1=1.1×10-1.1,D正确。
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2. 常温下,等浓度的氨水和醋酸溶液互相滴定过程中,溶液中pH与pX
[pX=-lg 或-lg ]的关系如图所示。下列说
法错误的是( )
A. 常温下,Ka(CH3COOH)=1×10-4.76
B. 水的电离程度:f<e<g
C. 曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液
D. g点c(CH3COO-)=c(N )>c(CH3COOH)
=c(NH3·H2O)
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解析: 曲线Ⅰ开始显碱性,代表CH3COOH溶液滴定NH3·H2O溶液,则曲
线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液;因为为等浓度NH3·H2O溶液和
CH3COOH溶液互相滴定,则g点代表两者恰好完全反应,此时溶质为
CH3COONH4。当pH=4.76时,溶液呈酸性,-lg =lg
=0,即 =1,Ka(CH3COOH)=
=1×10-4.76,A正确;
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曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液,e点加入氨水较少,溶液呈
酸性,水的电离程度最小,曲线Ⅰ代表CH3COOH溶液滴定NH3·H2O溶液,f
点时加入醋酸溶液多于e点所加的氨水,水的电离程度:f点大于e点,g点
溶液呈中性,三点中水的电离程度最大,所以水的电离程度:e<f<g,B
错误;曲线Ⅱ代表NH3·H2O溶液滴定CH3COOH溶液,C正确;由题图可知,
g点溶液中的溶质是弱酸弱碱盐CH3COONH4,pH=7,则g点c(CH3COO
- )=c(N )>c(CH3COOH)=c(NH3·H2O),D正确。
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3. (2025·黑龙江吉林一模)菠萝中含有一种难溶于水的草酸钙针晶,这
是菠萝“扎嘴”的原因之一。常温下,草酸钙在不同pH下,体系中lg c
(M)与pH关系如图所示(M代表H2C2O4、HC2 、C2 、Ca2+),已
知Ksp(CaC2O4)=10-8.2、Ksp[Ca(OH)2]=10-5.6。下列有关说法正确
的是( )
A. ①表示Ca2+的浓度变化
B. A点时,溶液2c(Ca2+)<3c(C2 )
C. 将等浓度的草酸溶液和澄清石灰水按体积比4∶1混合,可得到B点溶液
D. pH>10时,曲线④呈下降趋势的原因是生成了Ca(OH)2沉淀
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解析: CaC2O4为强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,体系中存在一系列平
衡:CaC2O4(s) Ca2+(aq)+C2 (aq)、C2 +H2O HC2 +
OH-、HC2 +H2O H2C2O4+OH-,随着pH增大,水解平衡被抑制,
H2C2O4浓度减小,HC2 浓度会减小地更慢,C2 浓度增大,由于
C2 增大则Ca2+减小,则曲线①表示C2 、②表示H2C2O4、③表示
HC2 、④表示Ca2+,A错误;由图像可知A点时溶液中c(C2 )=c
(HC2 ),溶液中存在电荷守恒:2c(Ca2+)+c(H+)=2c
(C2 )+c(HC2 )+c(OH-),2c(Ca2+)+c(H+)=3c
(C2 )+c(OH-),A点时pH<7,c(H+)>c(OH-),则2c
(Ca2+)<3c(C2 ),B正确;
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由图像可知B点时溶液中c(H2C2O4)=c(HC2 ),H2C2O4的Ka1=
=c(H+)<10-2,同理由A点可知,H2C2O4的Ka2
= ≈10-4,等浓度的草酸溶液与澄清石灰水按体积比
4∶1混合时,溶液中有等浓度的H2C2O4和HC2 溶液,H2C2O4的电离程度
和HC2 的电离及水解程度不同,c(H2C2O4)≠c(HC2 ),C错误;由图像可知,pH>10时,如pH=13,c(OH-)=0.1 mol·L-1、c(Ca2+)
= = mol·L-1=10-4.1 mol·L-1,此时Q[Ca(OH)
2]=10-4.1×(10-1)2=10-6.1<Ksp[Ca(OH)2]=10-5.6,可见并没有氢
氧化钙沉淀析出,D错误。
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4. (2025·浙江县域教研联盟模拟)室温下向含有Cu2+、Hg2+、Ag+的溶
液中逐滴加入Na2S溶液,溶液中pX与pS的关系如图所示,已知:pX=-lg
c(X)(X=Cu2+、Hg2+、Ag+);pS=-lg c(S2-);Ksp(HgS)<
Ksp(CuS)。下列说法正确的是( )
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A. 室温下2Ag+(aq)+CuS(s) Cu2+(aq)+Ag2S(s)的K=1013.2
B. M与N随着pS增大会交于一点,在该点对应的两种金属硫化物Ksp相等
C. 直线L代表CuS悬浊液中Cu2+与S2-的浓度关系
D. 自然界中原生铜硫化物经氧化、淋滤后变为CuSO4溶液,可将底层深处
的HgS转化为CuS
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解析: 由化学式HgS、CuS可知,其中的阳离子均为正二价离子,因
此,溶液中p(Cu2+)、p(Hg2+)变化趋势相似(两线平行),Ksp
(HgS)<Ksp(CuS),直线L表示p(Hg2+)和pS的关系,直线M表示p
(Cu2+)和pS的关系,则直线N代表p(Ag+)和pS的关系,C错误;室温
下2Ag+(aq)+CuS(s) Cu2+(aq)+Ag2S(s)的K= =
=1013.2,A正确;Ksp只随温度变化,温度不变不可能相同,B
错误;HgS和CuS是相同类型的沉淀,因Ksp(HgS)<Ksp(CuS),故
HgS不能转为CuS,D错误。
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5. (2025·河北衡水二中模拟)25 ℃时,FeS、CuS和Ag2S的沉淀溶解平衡
曲线如图所示。已知:①相同条件下FeS溶解度大于CuS;②25 ℃时,H2S
的电离平衡常数为Ka1=10-6.97、Ka2=10-12.90。pM=-lg[c(M)/
( mol·L-1)](M代表Fe2+、Cu2+或Ag+);pS=-lg[c(S2-)/
( mol·L-1)]。下列说法不正确的是( )
A. 曲线③为Ag2S的沉淀溶解平衡曲线
B. 向含Cu2+的废水中加入FeS可除去Cu2+
C. 若曲线②③所示物质的混合溶液中各离子浓度如J
点所示,加入Na2S(s)后 变大
D. FeS能溶于浓盐酸,CuS难溶于浓盐酸
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解析: 根据FeS、CuS的离子组成相同,沉淀溶解平衡曲线平行,可快
速判断出另一条不平行的曲线为Ag2S的沉淀溶解平衡曲线;FeS溶解度大
于CuS,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS),故曲线①表示FeS的沉淀溶解平衡曲
线,曲线②表示CuS的沉淀溶解平衡曲线,曲线③表示Ag2S的沉淀溶解平
衡曲线,A正确;由题图可知,Ksp(FeS)=1×10-18,Ksp(CuS)=
1×10-36,Cu2+(aq)+FeS(s) CuS(s)+Fe2+(aq)的平衡常数K
= = = =1×1018,可用FeS除去Cu2+,B正确;
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根据②③的曲线变化,向CuS和Ag2S混合溶液中加入Na2S(s),c(S2-)
增大,Cu2+浓度减小的程度大于Ag+,则平衡时 变小,C错误;
FeS(s)+2HCl(aq) FeCl2(aq)+H2S(aq),K'=
= = =
=101.87;同理CuS(s)+2HCl(aq) CuCl2(aq)+
H2S(aq),K″= = ≈10-16,故FeS能溶于浓盐
酸,CuS不能溶于浓盐酸,D正确。
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6. 常温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液,溶液中lg 随pH的变化关系如图所示(lg 5=0.7)。下列说法错误的是( )
A. 常温下,CH3COOH的电离平衡常数为10-4.76
B. 当溶液的pH=7时,消耗NaOH溶液体积小于20.00 mL
C. c点溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D. 溶液中水的电离程度大小:c>b>a
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解析: a点pH=2.88,lg =-1.88,即c(H+)=10-2.88
mol·L-1, =10-1.88,将其代入CH3COOH的电离平衡常数表
达式可得Ka= =10-1.88×10-2.88=10-4.76,A项正
确;加入NaOH溶液体积为20.00 mL时,二者恰好完全反应得到
CH3COONa溶液,由于CH3COO-水解使溶液呈碱性,则溶液的pH=7时,
消耗NaOH溶液体积小于20.00 mL,B项正确;
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当二者恰好完全反应时,得到0.05 mol·L-1 CH3COONa溶液,Kh=
=10-9.24,则c(OH-)≈ mol·L-1= ×10-5.62 mol·L-
1,c(H+)= mol·L-1= mol·L-1,pH=-lg =8.38
+ lg 5=8.73,则c点为0.05 mol·L-1CH3COONa溶液,根据元素守恒知c
(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),C项错误;c点CH3COOH
和NaOH恰好完全反应,由于CH3COO-水解促进水的电离,故c点水的电
离程度最大,则溶液中水的电离程度大小:c>b>a,D项正确。
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7. (2025·江西赣州一模)室温下,M2+在不同pH的Na2A溶液中存在形式
不同,Na2A溶液中pM[pM=-lg c(M2+)]随pH的变化如图1,Na2A溶液
中含A微粒的物质的量分数随pH的变化如图2。
已知:①MA、M(OH)2均为难溶物;②初始c(Na2A)=0.2 mol·L-1。
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A. 曲线Ⅲ表示A2-
B. Ksp[M(OH)2]=1×10-11
C. 初始状态a点发生反应:M2++2OH- M(OH)2↓
D. 初始状态的b点,平衡后溶液中存在c(A2-)+c(HA-)+c
(H2A)<0.2 mol·L-1
下列说法正确的是( )
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解析: 由Ksp[M(OH)2]=c(M2+)·c2(OH-)=c(M2+)·=c(M2+)×可得pM=-lg c(M2+)=2pH-lg Ksp[M(OH)2]-28,为线性关系,故曲线Ⅰ表示M(OH)2的溶解平衡曲线,曲线Ⅱ表示MA的溶解平衡曲线;同时根据Na2A2Na++A2-,A2-发生水解A2-+H2OHA-+OH-、HA-+H2OH2A+OH-可知,酸性越强,pH越小,H2A的物质的量分数越大;碱性越强,pH越大,A2-的物质的量分数越大,结合图形,则曲线Ⅲ表示H2A的物质的量分数,曲线Ⅳ表示HA-的物质的量分数,曲线Ⅴ表示A2-的物质的量分数,A错误;
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直线Ⅰ为M(OH)2的溶解平衡曲线,任一点均可求Ksp,如p(M2+)=5时,pH=11,则Ksp[M(OH)2]=c(M2+)×==1×10-11,B正确;初始状态a点在曲线ⅠM(OH)2的溶解平衡曲线下方,则Q[M(OH)2]<Ksp[M(OH)2],未达到饱和状态,不会产生M(OH)2沉淀,C错误;初始状态的b点在曲线ⅡMA的溶解平衡曲线下方,则有Q[MA]<Ksp[MA],未达到饱和状态,不会产生MA沉淀,根据元素守恒,则有c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.2 mol·L-1,D错误。
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8. (2025·山东青岛二模)常温下,向Cu(OH)2饱和溶液[有足量Cu
(OH)2固体]中滴加氨水,发生反应:Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq) (aq)+4H2O(l),溶液中lg c(M)与pH的关系如图所
示,其中c(M)表示Cu2+、[Cu(NH3)4]2+、NH3·H2O、N 的浓度。
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A. L1表示lg c(N )与pH的关系
B. Cu(OH)2的Ksp=10-19.7
C. pH=9.3时,c(NH3·H2O)+2c(Cu2+)+2c{[Cu(NH3)4]2+}<
10-4.7 mol·L-1
D. Cu2+(aq)+4NH3·H2O(aq) [Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l)
的K=109.4
下列说法错误的是( )
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解析: 有足量固体的饱和氢氧化铜溶液中滴加氨水,Cu2+(aq)+
4NH3·H2O(aq) [Cu(NH3)4]2+(aq)+4H2O(l),随着氨水的加
入,由于氢氧化铜持续提供铜离子,故使得[Cu(NH3)4]2+的浓度迅速增
大、c(NH3·H2O)增大程度远小于c{[Cu(NH3)4]2+}增大,由于K=
不变,则c(Cu2+)浓度减小,则L3、L4分别为c
(Cu2+)、c{[Cu(NH3)4]2+}曲线;由于溶液的碱性增强且持续不断加
入氨水,NH3·H2O的电离程度被抑制,则会使得最终c(NH3·H2O)>c
(N ),故L1、L2分别为c(N )、c(NH3·H2O)曲线,A正确;
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由q点可知,c(Cu2+)=10-13.7 mol·L-1、pH=11,则pOH=3,则Cu
(OH)2的溶度积常数Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=10-13.7×(10-3)2
=10-19.7,B正确;pH=9.3时,pOH=4.7,溶液中由电荷守恒可知,c
(H+)+c(N )+2c(Cu2+)+2c{[Cu ]2+}=c(OH-)
=10-4.7 mol·L-1,由图可知此时c(N )=c(NH3·H2O),则c(H
+)+c(NH3·H2O)+2c(Cu2+)+2c{[Cu(NH3)4]2+}=10-4.7
mol·L-1,c(NH3·H2O)+2c(Cu2+)+2c{[Cu(NH3)4]2+}<10-4.7
mol·L-1,C正确;
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pH=9.3时,c(N )=c(NH3·H2O),故NH3·H2O的Kb= =10-4.7,pH=11时,c(NH3·H2O)= = mol·L-1=10-1.3 mol·L-1,由pH=11时数据可知,K= = =1013.3,D错误。
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演示完毕 感谢观看