高中化学选修4人教旧版难溶电解质的溶解平衡教师版.docx
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高中化学选修4人教旧版难溶电解质的溶解平衡教师版
难溶电解质的溶解平衡
知识集结
知识元
沉淀的溶解平衡
知识讲解
1.25℃时,溶解性与溶解度的关系
2.沉淀溶解平衡
(1)概念:
在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即达到溶解平衡。
(2)图示:
(3)表示方法:
以AgCl为例,溶解平衡可表示为
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)。
3.特征
4.影响沉淀平衡的因素
(1)内因。
难溶电解质本身的性质,是影响沉淀溶解平衡的主要因素。
(2)外因。
以AgCl为例:
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)
外界条件
移动方向
c(Ag+)
升高温度
右移
增大
加入少量AgNO3
左移
增大
加入Na2S
右移
减小
通入HCl
左移
减小
例题精讲
沉淀的溶解平衡
例1.
(2018秋∙静宁县校级期末)下列说法中正确的是( )
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止
B.难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动
C.Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关
D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解速率相同,故A错误;
B.难溶电解质是固体,其浓度可视为常数,增加它的量对平衡无影响,故B错误;
C.沉淀溶解平衡常存在的溶度积常数,Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关,故C正确;
D.相同温度下,氯化银在溶液中存在沉淀溶解平衡,氯化钠溶液中氯离子抑制氯化银溶解,AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解度,故D错误。
例2.
(2018秋∙肇庆期末)某温度下,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.该温度下,BaSO4的Ksp=8×10-10
B.M点和P点对应的Ksp相等
C.N点无BaSO4沉淀生成
D.加入Na2SO4可以使溶液由Q点变到P点
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.根据M点计算该温度下BaSO4的Ksp,Ksp=c(Ba2+)∙c(SO42-)≈2×10-5×1×10-5=2×10-10,故A错误;
B.Ksp是一常数,温度不变Ksp不变,在曲线上的任意一点Ksp都相等,故B正确;
C.N点表示Qc>Ksp,溶液过饱和,N点有BaSO4沉淀生成,故C错误;
D.加人Na2SO4后平衡逆向移动,但仍在线上移动;硫酸钡溶液中存在着溶解平衡,P点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(SO42-),平衡左移,c(Ba2+)应降低,故D错误;
例3.
(2018秋∙天津期末)①已知t℃时AgCl的Ksp=2.0×10-10;②在t℃时Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.在t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1.0×10-12
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点
C.在t℃时,以0.01mol∙L-1AgNO3溶液滴定20.00mL0.01mol∙L-1KCl和0.01mol∙L-1K2CrO4的混合溶液,CrO42-后沉淀
D.在t℃时,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+CrO42-(aq)的平衡常数K=2.5×107
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.根据图象计算,溶液中c(Ag+)=10-3mol/L时,c(CrO42-)=10-6mol/L,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c(CrO42-)=1.0×10-12,故A正确;
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4,饱和溶液中符合Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c(CrO42-),则c2(Ag)=
,所以溶液中c(Ag+)降低,不可能由Y点到X点,故B错误;
C.在t℃时,以0.01mol/LAgNO3溶液滴定20.00mL0.01mol/LKCl和0.01mol/LK2CrO4的混合溶液,产生AgCl沉淀时需要c(Ag+)=
=
=2.0×10-8mol/L,产生Ag2CrO4沉淀时需要c(Ag+)=
=
=1.0×10-4mol/L,可见产生AgCl沉淀时所需c(Ag+)更小,优先产生AgCl沉淀,CrO42-后沉淀,故C正确;
D.反应为:
Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+CrO42-(aq),平衡常数为K=
=
=
=
=2.5×107,故D正确,
例4.
(2018秋∙海淀区期末)取1mL0.1mol∙L-1AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1mol∙L-1):
下列说法不正确的是( )
A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl
B.由实验②说明AgI比AgCl更难溶
C.若按①③顺序实验,看不到黑色沉淀
D.若按②①顺序实验,看不到白色沉淀
【答案】C
【解析】
题干解析:
取1mL0.1mol∙L-1AgNO3溶液中加入过量氯化钠溶液生成氯化银白色沉淀,滴加过量KI溶液生成黄色沉淀碘化银,再加入过量硫化钠溶液生成硫化银沉淀,沉淀转化的实质是向更难溶的方向进行,
A.分析可知,实验①白色沉淀是难溶的AgCl,故A正确;
B.由实验②说明AgI比AgCl更难溶,可以实现沉淀转化,故B正确;
C.若按①③顺序实验,硫化银溶解度小于氯化银,也可以实现转化看到黑色沉淀生成,故C错误;
D.由实验②说明AgI比AgCl更难溶,若按②①顺序实验,此条件下碘化银不能转化为氯化银,看不到白色沉淀,故D正确;
溶度积
知识讲解
1.概念
在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数,叫做溶度积常数,简称溶度积。
用Ksp表示。
2.表达式
对于反应MmAn(s)
mMn+(aq)+nAm-(aq),
Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n。
如Mg(OH)2的Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)。
3.影响因素
4.简单应用:
(1)已知FeS和CuS的溶度积常数:
Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=1.3×10-36,你能确定相同温度下CuS和FeS的溶解度的大小吗?
提示:
依据FeS和CuS的Ksp可知,相同温度下,FeS的溶解度大于CuS的溶解度。
(2)要将等体积的4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?
[已知Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12]
提示:
混合后c(Ag+)=c(CrO42-)=2×10-3mol·L-1
Qc=c2(Ag+)·c(CrO42-)=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>9.0×10-12,故有Ag2CrO4沉淀析出。
5.溶度积与离子积的关系
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解:
(1)Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Qc<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
6.溶度积与沉淀溶解能力的关系
溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
(1)对于阴、阳离子个数比相同的电解质,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解度越大。
(2)对于阴、阳离子个数不同的电解质,Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小,如Ksp(Ag2CrO4) 因此,不能通过比较Ksp数值的大小来确定溶解度的大小。 例题精讲 溶度积 例1. (2018秋∙宜昌期末)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12,下列说法正确的是( ) A.向含有浓度均为0.010mol∙L-1的Cl-和Br-溶液中逐滴加入0.010mol∙L-1的AgNO3溶液时,先产生沉淀的离子为Cl- B.向饱和AgCl水溶液中加入浓盐酸,Ksp值变大 C.向AgCl悬浊液中加入足量KBr溶液,沉淀将由白色转化为淡黄色 D.由方程式: Ag2CrO4(s)⇌2Ag+(aq)+CrO42-(aq),可推知Ag2CrO4的饱和溶液一定有2c(Ag+)=c(CrO42-) 【答案】C 【解析】 题干解析: A.析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)= mol/L,AgCl溶液中c(Ag+)= mol/L,c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,由于Cl-、Br-浓度相同时,AgBr溶液中银离子浓度小,故先产生AgBr沉淀,故A错误; B.Ksp只随温度而改变,故B错误; C.Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),AgBr比AgCl更难溶,AgCl能自发转化为AgBr,所以向AgCl悬浊液中加入足量KBr溶液,沉淀将由白色转化为淡黄色,故C正确; D.由方程式: Ag2CrO4(s)⇌2Ag+(aq)+CrO42-(aq),应有: c(Ag+)=2c(CrO42-),故D错误, 例2. (2018秋∙重庆期末)已知: Fe2+遇铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])会产生特征的蓝色沉淀;AgI是难溶于水的黄色固体。 将0.1mol∙L-1的KI溶液和0.05mol∙L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,均能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2”的是( ) A.①和② B.②和④ C.③和④ D.①和③ 【答案】A 【解析】 题干解析: 将0.1mol/L的KI溶液和0.05mol/LFe2(SO4)3溶液等体积混合后,若此反应不可逆,则Fe3+和I-能恰好完全反应,则溶液中无Fe3+和I-,故只需要证明溶液中含Fe3+和I-,则即能证明此反应为可逆反应,能建立化学平衡。 ①向溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红,则说明溶液中有Fe3+,即能说明反应存在平衡,故①正确; ②向溶液中滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成,说明溶液中含I-,能说明反应存在平衡,故②正确; ③无论反应存不存在平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成,故③错误; ④无论反应存不存在平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色,故不能证明存在平衡,故④错误。 例3. (2018秋∙静宁县校级期末)已知: Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=3.0×10-25,Ksp(PbS)=9.0×10-29.在自然界中,闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇CuSO4溶液能转化成铜蓝(CuS)。 下列有关说法不正确的是( ) A.ZnS转化成铜蓝的离子方程式为ZnS(s)+Cu2+(aq)⇌Zn2+(aq)+CuS(s) B.在水中的溶解度: S(ZnS)>S(PbS)>S(CuS) C.若溶液中c(Cu2+)=1×10-10mol∙L-1,则S2-已完全转化成CuS D.在白色ZnS浊液中滴加Pb(NO3)2溶液,不会生成黑色沉淀(PbS) 【答案】D 【解析】 题干解析: A.Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=3.0×10-25,知CuS的溶解度小于ZnS,硫化锌可以转化为硫化铜,ZnS(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+CuS(s),故A正确; B.由Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=3.0×10-25,Ksp(PbS)=9.0×10-29.可知在水中的溶解度: S(ZnS)>S(PbS)>S(CuS),故B正确; C.Ksp(CuS)=6.0×10-36,若溶液中c(Cu2+)=1×10-10mol∙L-1,则c(S2-)= =6.0×10-26mol∙L-1<1×10-5mol∙L-1,S2-已完全转化成CuS,故C正确; D.ZnS的溶解度大于PbS,在白色硫化锌浊液中滴加硝酸铅溶液,可以生成黑色沉淀(PbS),故D错误; 例4. (2018秋∙和平区校级期末)在T℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,又知T℃时,AgCl的Ksp为4×10-10,下列说法不正确的是( ) A.T℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13 B.图中b点对应的是向AgBr饱和溶液中加入AgBr(s)后的溶液 C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液 D.AgCl(s)+Br-(aq)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)平衡常数K=816 【答案】C 【解析】 题干解析: A.结合图中c点的c(Ag+)和c(Br-)可知: 该温度下AgBr的Ksp=7×10-7×7×10-7=4.9×10-13,故A正确; B.AgBr在水中有AgBr(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),加入AgBr(s)不会影响平衡移动,即c(Ag+)、c(Br-)均不变,故B正确; C.根据图象可知,在a点时Qc=c(Ag+)∙c(Br-)>Ksp,所以a点为AgBr的饱和溶液,故C错误; D.AgCl(s)+Br-(aq)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)平衡常数K= = = ≈816,故D正确; 沉淀的转化 知识讲解 1.沉淀的生成 (1)沉淀生成的应用: 常利用生成沉淀来除去或分离某些离子、提纯物质。 (2)沉淀的方法 ①调节pH法: 加入氨水调节pH至7~8,可除去氯化铵中的杂质氯化铁。 反应的离子方程式: Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+。 ②加沉淀剂法: 以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。 反应的离子方程式如下: Cu2++S2-===CuS↓,Cu2++H2S===CuS↓+2H+; Hg2++S2-===HgS↓,Hg2++H2S===HgS↓+2H+。 2.沉淀的溶解 (1)溶解原理 根据勒夏特列原理,对于在水中难溶的电解质,如果设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。 (2)溶解方法 ①酸溶解法: 利用较强的酸溶解较弱酸的难溶盐。 如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,过程可表示为 CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO32-(aq), CO32-+H+ HCO3-,HCO3-+H+ H2CO3,H2CO3===H2O+CO2↑。 ②盐溶液溶解法: 实验操作 实验现象 沉淀不溶解 沉淀溶解 沉淀溶解 实验结论 Mg(OH)2沉淀不仅能被盐酸溶解,还能被NH4Cl溶液溶解 3.沉淀的转化 (1)沉淀转化实验 ①难溶性银盐之间的转化。 步骤 现象 白色沉淀 黄色沉淀 黑色沉淀 化学方程式 NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI===AgI+KCl 2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI ②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化。 步骤 现象 产生白色沉淀 产生的白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀 化学方程式 MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+3MgCl2 (2)沉淀转化的实质: 溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀,两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀越容易转化。 (3)沉淀转化的应用 ①锅炉除水垢。 水垢[含CaSO4(s)] CaCO3(s) Ca2+(aq) ②除去硫酸铜溶液中的铁离子。 [特别提醒] 难溶电解质的溶解平衡也是有条件的,条件变化,平衡被破坏。 通过条件的变化可以使沉淀生成、沉淀溶解,也可以使沉淀转化。 4.简单应用: (1)除去溶液中的SO42-,选择钙盐还是钡盐? 为什么? 提示: 根据CaSO4微溶于水,BaSO4难溶于水,除去SO时,应选择钡盐,因为钡盐可使SO42-沉淀的更完全。 (2)向5mL稀的NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴KI溶液并振荡,沉淀变为黄色,再滴入一滴Na2S溶液并振荡,沉淀又变成黑色,依据上述变化过程,你能判断出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解能力的强弱吗? 提示: 依据沉淀转化的实质可知三者溶解能力为AgCl>AgI>Ag2S。 例题精讲 沉淀的转化 例1. (2018秋∙福州期末)AlPO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示(T2>T1)。 下列说法错误的是( ) A.AlPO4在b点对应的溶解度大于c点 B.AlPO4沉淀溶解是放热的过程 C.图中四个点的Ksp: a=c=d D.T1温度下,在饱和溶液中加入AlCl3可使溶液由c点变到a点 【答案】B 【解析】 题干解析: A.T2>T1,温度高时溶解度大,则AlPO4在b点对应的溶解度大于c点,故A正确; B.沉淀溶解平衡为吸热反应,则AlPO4(s)⇌Al3+(aq)+PO43-(aq)△H>0,故B错误; C.温度相同,Ksp相同,温度越高,Ksp越大,则图象中四个点的Ksp: a=d=c D.Ksp=c(Al3+)c(PO43-),曲线上的点都为沉淀溶解平衡状态,T1温度下,在饱和溶液中加入AlCl3可使溶液中铝离子浓度增大,磷酸根离子浓度减小,乘积不变,可以由c点变到a点,故D正确; 例2. (2018秋∙三明期末)常温下,用0.1000mol∙L-1的AgNO3溶液滴定50.00mL0.0500mol∙L-1KC1溶液,以K2CrO4为指示剂,测得溶液中pCl=-1gc(C1-)、pAg=-1gc(Ag+)随加入AgNO3溶液的体积变化如图所示。 已知: Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5,溶液中离子浓度小于或等于1.0×10-5mol∙L-1则沉淀完全,下列说法错误的是( ) A.Ag2CrO4沉淀一定不是白色 B.AgC1的溶度积常数Ksp数量级为10-10 C.Cl-恰好完全沉淀时,指示剂的浓度应维持在2.0×10-2mol∙L-1 D.加入50mLAgNO3溶液后再加入1mL0.01mol∙L-1H2SO4会产生新的沉淀 【答案】D 【解析】 题干解析: A.铬酸盐的沉淀一般为黄色,只有Ag2CrO4为深红或棕红色,则Ag2CrO4沉淀一定不是白色,故A正确; B.由图可知,当pCl=pAg时,溶液中c(Ag+)=c(Cl-)=10-5mol/L,Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=10-10,故B正确; C.Cl-恰好完全沉淀时,c(Ag+)=10-5mol/L,由Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12可知,指示剂的浓度应维持在 =2.0×10-2mol∙L-1,故C正确; D.加入50mLAgNO3溶液后再加入1mL0.01mol∙L-1H2SO4,Qc(Ag2SO4)=(10-5mol/L)2×( )=10-14 例3. (2018秋∙天津期末)常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01mol∙L-1的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图象如图所示(不考虑C2O42-的水解)。 下列叙述正确的是( ) A.Ag2C2O4+2Cl-⇌2AgCl+C2O42-的平衡常数为109.04 B.n点表示AgCl的不饱和溶液 C.向c(Cl-)=c(C2O42-)的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀 D.Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10-7 【答案】A 【解析】 题干解析: A.由图中c(Ag+)相同时,Ag2C2O4+2C1-═2AgCl+C2O42-的平衡常数K= = = =109.04,故A正确; B.在n点,c(Ag+)大于平衡浓度,故n点的浓度积Qc(AgCl)>Ksp(AgCl),为氯化银的过饱和溶液,将有沉淀析出,故B错误; C.由图可知,当阴离子浓度相同时,生成AgCl沉淀所需的c(Ag+)小,向c(Cl-)=c(C2O42-)的混合液中滴入AgNO3溶液时,先析出氯化银沉淀,故C错误; D.由图中数据可知,Ksp(Ag2C2O4)=c2(Ag+)∙c(C2O42-)=(10-4)2×(10-2.46)=10-10.46,故数量级为10-11,故D错误; 例4. (2018秋∙埇桥区期末)某温度下,向10mL0.1mol/LcuCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2S溶液,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示,下列有关说法正确的是( ) 已知: Ksp(ZnS)=3×10-25mol2/L2。 A.a、b、c三点中,水的电离程度最大的为b点 B.Na2S溶液中: C(S2-)+C(HS-)+C(H2S)=2C(Na+) C.该温度下Ksp(CuS)=10-35.4mol2/L2 D.向100mLZn2+、Cu2+浓度均为10-5mol/L的混合溶液中逐滴加入10-4mol/L的Na2S溶液,Zn2+先沉淀 【答案】C 【解析】 题干解析: 向10mL0.1mol/LcuCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2S溶液,发生反应: Cu2++S2-⇌CuS↓,Cu2+单独存在或S2-单独存在均会水解,水解促进水的电离,b点溶液时滴加Na2S溶液的体积是10mL,此时恰好生成CuS沉淀,CuS存在沉淀溶解平衡: CuS(s)⇌Cu2+(aq)+S2-(aq),已知此时-lgc(Cu2+)=17.7,则平衡时c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.7mol/L, A.Cu2+单独存在或S2-单独存在均会水解,水解促进水的电离,b点时恰好形成CuS沉淀,水的电离程度小于a、c点,故A错误; B.根据Na2S溶液中的物料守恒可知: 2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)═c(Na+),故B错误; C.该温度下,平衡时c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.7mol/L,则Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2-)=10-17.7mol/L×10-17.7mol/L=10-35.4mol2/L2,故C正确; D.向100mLZn2+、Cu2+浓度均为10-5mol/L的混合溶液中逐滴加入10-4mol/L的Na2S溶液,产生ZnS时需要的S2-浓度为c(S2-)= mol/L=3×10-20mol/L,产生CuS时需要的S2-浓度为c(S2-)= =10-30.4mol/L<3×10-20mol/L,则产生CuS沉淀时所需S2-浓度更小,即Cu2+先沉淀,故D错误; 例5. (2018秋∙清远期末)温度25℃时,用Na2S、(NH4)2S等沉淀Cu2+、Z2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值1gc(S2-)与1gc(M2+)关系如图所示。 下列说法不正确的是( ) A.Na2S溶液中: c(S2-)+c(HS-)+c(H2S
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