届高考化学一轮复习难溶电解质的溶解平衡.docx

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届高考化学一轮复习难溶电解质的溶解平衡

第4讲　难溶电解质的溶解平衡

[考纲要求]　1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。

2.了解难溶电解质的沉淀转化的本质。

考点一　沉淀溶解平衡及应用

1．沉淀溶解平衡

（1）沉淀溶解平衡的概念

在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。

（2）溶解平衡的建立

固体溶质

溶液中的溶质

①v溶解>v沉淀，固体溶解

②v溶解＝v沉淀，溶解平衡

③v溶解

（3）溶解平衡的特点

（4）影响沉淀溶解平衡的因素

①内因

难溶电解质本身的性质，这是决定因素。

②外因

以AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq）　ΔH>0为例

外界条件

移动方向

平衡后c（Ag＋）

平衡后c（Cl－）

Ksp

升高温度

正向

增大

增大

增大

加水稀释

正向

减小

减小

不变

加入少量AgNO3

逆向

增大

减小

不变

通入HCl

逆向

减小

增大

不变

通入H2S

正向

减小

增大

不变

（5）电解质在水中的溶解度

20℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：

2．沉淀溶解平衡的应用

（1）沉淀的生成

①调节pH法

如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe（OH）3↓＋3NH

。

②沉淀剂法

如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。

（2）沉淀的溶解

①酸溶解法

如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。

②盐溶液溶解法

如Mg（OH）2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg（OH）2＋2NH

===Mg2＋＋2NH3·H2O。

③氧化还原溶解法

如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。

④配位溶解法

如AgCl溶于氨水，离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag（NH3）2]＋＋Cl－＋2H2O。

（3）沉淀的转化

①实质：

沉淀溶解平衡的移动（沉淀的溶解度差别越大，越容易转化）。

②应用：

锅炉除垢、矿物转化等。

深度思考

1．

（1）0.1mol·L－1的盐酸与0.1mol·L－1的AgNO3溶液等体积混合完全反应后溶液中含有的微粒有________________________。

（2）下列方程式①AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq）、

②AgCl===Ag＋＋Cl－、　③CH3COOHCH3COO－＋H＋各表示什么意义？

答案　

（1）H2O、H＋、OH－、Ag＋、Cl－、NO

、AgCl

（2）①AgCl的溶解平衡；②AgCl是强电解质，溶于水的AgCl完全电离；③CH3COOH的电离平衡。

2．难溶的氯化银在水中也存在着溶解平衡AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq），怎样用实验证明溶液中可以同时存在着少量的Ag＋和Cl－？

答案　取适量的AgCl溶解于试管中，滴加酸化的AgNO3溶液，生成白色沉淀，证明溶液中含Cl－，另取适量AgCl溶解于试管中，滴加Na2S溶液，生成黑色沉淀，证明溶液中含Ag＋。

3．

（1）在实验室中怎样除去NaCl溶液中的BaCl2?

（2）怎样除去AgI中的AgCl?

答案　

（1）向溶液中加入过量的Na2CO3溶液充分反应，过滤，向滤液中加适量盐酸。

（2）把混合物与饱和KI溶液混合，振荡静置，溶度积大的AgCl就慢慢转化为溶度积小的AgI。

题组一　沉淀溶解平衡及其影响因素

1．下列说法正确的是（　　）

①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各种离子的溶解（或沉淀）速率都相等

②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

③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，则SO

沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO

④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小

⑤为减少洗涤过程中固体的损失，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀

⑥洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好

A．①②③B．①②③④⑤⑥

C．⑤D．①⑤⑥

答案　C

解析　①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，不同离子溶解（或沉淀）的速率不一定相等，这与其化学计量数有关。

②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D错误。

③生成BaSO4沉淀后的溶液中仍然存在Ba2＋和SO

，因为有BaSO4的沉淀溶解平衡存在。

④同类型物质的Ksp越小，溶解能力越小，不同类型的物质则不能直接比较。

⑤稀H2SO4可以抑制BaSO4的溶解。

⑥洗涤沉淀一般2～3次即可，次数过多会使沉淀溶解。

2．已知溶液中存在平衡：

Ca（OH）2（s）Ca2＋（aq）＋2OH－（aq）　ΔH<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是（　　）

①升高温度，平衡逆向移动

②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度

③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液

④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高

⑤给溶液加热，溶液的pH升高

⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加

⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca（OH）2固体质量不变

A．①⑥B．①⑥⑦

C．②③④⑥D．①②⑥⑦

答案　A

解析　②会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，错误；加入氢氧化钠溶液会使平衡左移，有Ca（OH）2沉淀生成，但Ca（OH）2的溶度积较大，要除去Ca2＋，应把Ca2＋转化为更难溶的CaCO3，③错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca（OH）2的饱和溶液，pH不变，④错；加热，Ca（OH）2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡向右移动，Ca（OH）2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca（OH）2固体质量增加，⑦错。

题组二　沉淀溶解平衡在工农业生产中的应用

（一）废水处理

3．水是人类生存和发展的宝贵资源，而水质的污染问题却越来越严重。

目前，世界各国已高度重视这个问题，并采取积极措施进行治理。

（1）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。

以下处理措施和方法都正确的是__________（填字母编号）。

选项

污染物

处理措施

方法类别

A

废酸

加生石灰中和

物理法

B

Cu2＋等重金属离子

加硫化物沉降

化学法

C

含纯碱的废水

加石灰水反应

化学法

（2）下图是某市污水处理的工艺流程示意图：

①下列物质中不可以作为混凝剂（沉降剂）使用的是______（填字母编号）。

A．偏铝酸钠B．氧化铝

C．碱式氯化铝D．氯化铁

②混凝剂除去悬浮物质的过程是________（填字母编号）。

A．物理变化B．化学变化

C．既有物理变化又有化学变化

（3）在氯氧化法处理含CN－的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。

某厂废水中含KCN，其浓度为650mg·L－1。

现用氯氧化法处理，发生如下反应：

KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O，再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气。

请配平下列化学方程式：

KOCN＋

KOH＋

Cl2―→

CO2＋

N2＋

KCl＋

H2O。

若处理上述废水20L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯__________g。

答案　

（1）BC　

（2）①B　②C

（3）2　4　3　2　1　6　2　35.5

解析　

（1）工业废水中的废酸可加生石灰中和，属于化学变化。

CuS、HgS、Ag2S均难溶，所以加硫化物如Na2S可沉淀Cu2＋等重金属离子，消除污染；纯碱可加入石灰水生成CaCO3沉淀而除去。

（2）偏铝酸钠、碱式氯化铝、氯化铁水解生成胶体，除去悬浮物，而Al2O3难溶于水，不能产生胶体，不能作混凝剂。

在除去悬浮物的过程中既有物理变化又有化学变化。

（3）根据KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O、2KOCN＋4KOH＋3Cl2===2CO2＋N2＋6KCl＋2H2O，n（KCN）＝

＝0.2mol，

n（Cl2）＝0.2mol＋

×3＝0.5mol，

所以m（Cl2）＝0.5mol×71g·mol－1＝35.5g。

（二）废物利用

4．硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。

某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。

已知溶液pH＝3.7时，Fe3＋已经沉淀完全；一水合氨电离常数Kb＝1.8×10－5，其饱和溶液中c（OH－）约为1×10－3mol·L－1。

请回答：

（1）写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是

________________________________________________________________________

（填字母编号）。

A．氢氧化钠B．氧化铝

C．氨水D．水

（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH＝13，如果pH过小，可能导致的后果是________________（任写一点）。

（4）H中溶质的化学式：

______________。

（5）计算溶液F中c（Mg2＋）＝________（25℃时，氢氧化镁的Ksp＝5.6×10－12）。

答案　

（1）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

（2）A　（3）镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等

（4）NaHCO3　（5）5.6×10－10mol·L－1

解析　

（1）固体A为SiO2，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。

（2）一水合氨饱和溶液中c（OH－）＝1×10－3mol·L－1，达不到0.1mol·L－1，所以应加NaOH溶液调节pH值。

（3）根据信息，调节pH＝3.7时，使Fe3＋完全沉淀，调节pH＝13时，使Mg2＋沉淀，使Al（OH）3溶解。

若pH过小，会造成镁离子沉淀不完全或Al（OH）3溶解不彻底。

（4）溶液F为NaAlO2溶液，通入足量CO2后，生成Al（OH）3沉淀和NaHCO3溶液。

（5）c（Mg2＋）＝

mol·L－1＝

mol·L－1＝5.6×10－10mol·L－1。

考点二　溶度积常数及应用

1．溶度积和离子积

以AmBn（s）mAn＋（aq）＋nBm－（aq）为例：

溶度积

离子积

概念

沉淀溶解的平衡常数

溶液中有关离子浓度幂的乘积

符号

Ksp

Qc

表达式

Ksp（AmBn）＝cm（An＋）·cn（Bm－），式中的浓度都是平衡浓度

Qc（AmBn）＝cm（An＋）·cn（Bm－），式中的浓度是任意浓度

应用

判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解①Qc>Ksp：

溶液过饱和，有沉淀析出②Qc＝Ksp：

溶液饱和，处于平衡状态③Qc

溶液未饱和，无沉淀析出

2.Ksp的影响因素

（1）内因：

难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。

（2）外因

①浓度：

加水稀释，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。

②温度：

绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。

③其他：

向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。

深度思考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）Ksp（AB2）小于Ksp（CD），则AB2的溶解度小于CD的溶解度（　　）

（2）不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。

一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全（　　）

（3）在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀（　　）

（4）常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小（　　）

（5）溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp增大（　　）

（6）常温下，向Mg（OH）2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg（OH）2的Ksp不变（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）×　（6）√

解析　

（1）溶度积大的难溶电解质的溶解度不一定大，只有组成相似的难溶电解质才有可比性。

2．AgCl的Ksp＝1.80×10－10，将0.002mol·L－1的NaCl和0.002mol·L－1的AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？

答案　c（Cl－）·c（Ag＋）＝0.001×0.001＝10－6>Ksp，有沉淀生成。

3．已知25℃时BaSO4饱和溶液中存在BaSO4（s）Ba2＋（aq）＋SO

（aq），Ksp＝1.1025×10－10，向c（SO

）为1.05×10－5mol·L－1的BaSO4溶液中加入BaSO4固体，SO

的浓度怎样变化？

试通过计算说明。

答案　根据溶度积的定义可知BaSO4饱和溶液中c（SO

）＝

mol·L－1＝1.05×10－5mol·L－1，说明该溶液是饱和BaSO4溶液，因此再加入BaSO4固体，溶液仍处于饱和状态，c（SO

）不变。

反思归纳

（1）溶解平衡一般是吸热的，温度升高平衡右移，Ksp增大，但Ca（OH）2相反。

（2）对于溶解平衡：

AmBn（s）mAn＋（aq）＋nBm－（aq），Ksp＝cm（An＋）·cn（Bm－），对于相同类型的物质，Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小，也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。

与平衡常数一样，Ksp与温度有关。

不过温度改变不大时，Ksp变化也不大，常温下的计算可不考虑温度的影响。

1．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＝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

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

答案　B

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，故B错；在a点时Qc＜Ksp，故为AgBr的不饱和溶液，C正确；选项D中K＝c（Cl－）/c（Br－）＝Ksp（AgCl）/Ksp（AgBr），代入数据得K≈816，D正确。

2．根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：

（1）在Ca（NO3）2溶液中加入（NH4）2CO3溶液后过滤，若测得滤液中c（CO

）＝10－3mol·L－1，则Ca2＋是否沉淀完全？

________（填“是”或“否”）。

[已知c（Ca2＋）≤10－5mol·L－1时可视为沉淀完全；Ksp（CaCO3）＝4.96×10－9]

（2）已知25℃时，Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10－12；酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：

pH

＜8.0

8.0～9.6

＞9.6

颜色

黄色

绿色

蓝色

25℃时，在Mg（OH）2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为________________________________。

（3）向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1的盐酸，生成沉淀。

已知该温度下AgCl的Ksp＝1.0×10－10，忽略溶液的体积变化，请计算：

①完全沉淀后，溶液中c（Ag＋）＝__________。

②完全沉淀后，溶液的pH＝__________。

③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50mL0.001mol·L－1的盐酸，是否有白色沉淀生成？

________（填“是”或“否”）。

答案　

（1）是　

（2）蓝色

（3）①1.0×10－7mol·L－1　②2　③否

解析　

（1）根据Ksp（CaCO3）＝c（Ca2＋）·c（CO

）＝4.96×10－9，得c（Ca2＋）＝

mol·L－1＝4.96×10－6mol·L－1＜10－5mol·L－1，可视为沉淀完全。

（2）设Mg（OH）2饱和溶液中c（OH－）为xmol·L－1，则0.5x3＝5.6×10－12，x＞1×10－4，c（H＋）＜1×10－10mol·L－1，pH＞10，溶液为蓝色。

（3）①反应前，n（Ag＋）＝0.018mol·L－1×0.05L＝0.9×10－3mol，n（Cl－）＝0.020mol·L－1×0.05L＝1×10－3mol；反应后剩余的Cl－为0.1×10－3mol，则混合溶液中，c（Cl－）＝1.0×10－3mol·L－1，c（Ag＋）＝Ksp（AgCl）/c（Cl－）＝1.0×10－7mol·L－1。

②H＋没有参与反应，完全沉淀后，c（H＋）＝0.010mol·L－1，pH＝2。

③因为加入的盐酸中c（Cl－）和反应后所得溶液中的c（Cl－）相同，c（Cl－）没有改变，c（Ag＋）变小，所以Qc＝c（Ag＋）·c（Cl－）＜Ksp（AgCl），没有沉淀产生。

3．已知25℃时，电离常数Ka（HF）＝3.6×10－4，溶度积常数Ksp（CaF2）＝1.46×10－10。

现向1L0.2mol·L－1HF溶液中加入1L0.2mol·L－1CaCl2溶液，则下列说法中，正确的是（　　）

A．25℃时，0.1mol·L－1HF溶液的pH＝1

B．Ksp（CaF2）随温度和浓度的变化而变化

C．该体系中没有沉淀产生

D．该体系中HF与CaCl2反应产生沉淀

答案　D

解析　A项，HF为弱酸，0.1mol·L－1HF溶液的pH＞1；B项，Ksp只与温度有关；C项，混合后HF的浓度为0.1mol·L－1，设0.1mol·L－1的HF溶液中c（F－）＝c（H＋）＝xmol·L－1，则

＝3.6×10－4，x≈6×10－3，混合后c（Ca2＋）＝0.1mol·L－1，c（Ca2＋）·c2（F－）＝0.1×（6×10－3）2＝3.6×10－6＞1.46×10－10，应有CaF2沉淀生成。

沉淀溶解平衡图像题的解题策略

（1）沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，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，此时有沉淀析出，曲线下方的任一点，均表示不饱和溶液。

（2）从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。

（3）比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。

（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。

探究高考　明确考向

全国卷Ⅰ、Ⅱ高考题调研

1．（2013·新课标全国卷Ⅱ，13）室温时，M（OH）2（s）M2＋（aq）＋2OH－（aq）　　Ksp＝a。

c（M2＋）＝bmol·L－1时，溶液的pH等于（　　）

A.

lg（

）B.

lg（

）

C．14＋

lg（

）D．14＋

lg（

）

答案　C

解析　由Ksp＝c（M2＋）·c2（OH－）得c（OH－）＝（

）

mol·L－1，由Kw＝c（H＋）·c（OH－）得c（H＋）＝

mol·L－1，pH＝－lg

＝14＋

lg（

）。

2．（2013·新课标全国卷Ⅰ，11）已知Ksp（AgCl）＝1.56×10－10，Ksp（AgBr）＝7.7×10－13，Ksp（Ag2CrO4）＝9.0×10－12。

某溶液中含有Cl－、Br－和CrO

，浓度均为0.010mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为

（　　）

A．Cl－、Br－、CrO

B．CrO

、Br－、Cl－

C．Br－、Cl－、CrO

D．Br－、CrO

、Cl－

答案　C

解析　根据已知的三种阴离子的浓度计算出要产生三种沉淀所需Ag＋的最小浓度，所需Ag＋浓度最小的先沉淀。

要产生AgCl沉淀，c（Ag＋）＞

mol·L－1＝1.56×10－8mol·L－1；

要产生AgBr沉淀，c（Ag＋）＞

mol·L－1＝7.7×10－11mol·L－1；

要产生Ag2CrO4，需c2（Ag＋）·c（CrO

）＞Ksp（Ag2CrO4）＝9.0×10－12，即c（Ag＋）＞

mol·L－1＝3.0×10－5mol·L－1；显然沉淀的顺序为Br－、Cl－、CrO

。

各省市高考题调研

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K（AgX）＝c（Ag＋）·c（X－），故K（AgI）＜K（AgCl）（　　）

（2013·重庆理综，2D）

（2）CaCO3难溶于稀硫酸，也难溶于醋酸（　　）

（2013·天津理综，5B）

（3）饱和石灰水中加入少量CaO，恢复至室温后溶液的pH不变（　　）

（2012·重庆理综，10C）

（4）在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体，c（Ba2＋）增大（　　）

（2012·天津理综，5B）

（5）AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同（　　）

（2010·天津理综，4C）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×

2．（2013·北京理综，10）实验：

①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；

②向滤液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊；

③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。

下列分析不正确的是（　　）

A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：

AgCl（s）Ag（aq）＋Cl－（aq）

B．滤液b中不含有Ag＋

C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgI

D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶

答案　B

解析　A项，在浊液a中，存在AgCl的沉淀溶解平衡，正确；B项，向滤液b中加入0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊，说明含有少量Ag＋，错误；由于AgI比AgCl更难溶解，向有AgCl存在的c中加入0.1mol·L－1KI溶液，能发生沉淀转化反应，生成黄色的AgI，C项和D项都正确。

3．（2013·江苏，14改编）一定温度下，三种碳酸盐MCO3（M：

Mg2＋、

Ca2＋、Mn2＋）的沉淀溶解平衡曲线如右图所示。

已知：

pM＝－lgc（M），p（CO

）＝－lgc（CO

）。

下列说法正确的是（