高考化学一轮复习 第8章 水溶液中的离子平衡 第4节 难.docx
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高考化学一轮复习第8章水溶液中的离子平衡第4节难
第4节 难溶电解质的溶解平衡
考试说明
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。
3.了解溶度积的含义及其表达式,能进行相关的计算。
命题规律
本节内容是历届各地高考的热点,考查点有三个:
一是考查溶解平衡的移动及平衡的建立;二是结合图像,考查溶度积的应用及影响因素;三是沉淀反应在生产、科研和环保中的应用。
考点1 沉淀溶解平衡及其应用
1.沉淀溶解平衡
(1)概念
在一定温度下,当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时,沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。
(2)溶解平衡的建立
(3)特点
(4)表示
AgCl在水溶液中的电离方程式为AgCl===Ag++Cl-。
AgCl的溶解平衡方程式为AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
2.影响沉淀溶解平衡的因素
以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例
3.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①调节pH法
如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。
离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,CuO+2H+===Cu2++H2O。
②沉淀剂法
如用H2S沉淀Hg2+的离子方程式为Hg2++H2S===HgS↓+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++CO2↑+H2O。
②盐溶解法:
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH
===Mg2++2NH3·H2O。
③配位溶解法:
如Cu(OH)2溶于NH3·H2O溶液,离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
(3)沉淀的转化
①实质:
沉淀溶解平衡的移动。
②特征
a.一般说来,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
如:
AgNO3
AgCl
AgI
Ag2S。
b.沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
③应用
a.锅炉除垢:
将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4(s)+CO
(aq)===CaCO3(s)+SO
(aq)。
b.矿物转化:
CuSO4溶液遇ZnS(闪锌矿)转化为CuS(铜蓝)的离子方程式为Cu2+(aq)+ZnS(s)===CuS(s)+Zn2+(aq)。
用饱和Na2CO3处理重晶石(BaSO4)制备可溶性钡盐的离子方程式为
;
BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑。
(1)难溶电解质不一定是弱电解质,如BaSO4、AgCl等都是强电解质。
(2)用沉淀法除杂不可能将杂质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1×10-5mol·L-1时,沉淀已经完全。
【基础辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)沉淀溶解平衡也属于化学平衡,属于动态平衡,即[v(溶解)=v(沉淀)≠0]。
(√)
(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
。
(×)
(4)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。
(√)
(5)因溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,故ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀。
(√)
题组一沉淀溶解平衡及其影响因素
1.已知Ca(OH)2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,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错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错误;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错误。
题组二沉淀的生成、溶解与转化
2.为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。
关于该实验的分析不正确的是( )
A.①浊液中存在平衡:
AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq)
B.②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C.③中颜色变化说明有AgI生成
D.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
答案 D
解析 溶液变红说明生成了Fe(SCN)3,产生黄色沉淀说明生成了AgI,由于加入的KI溶液的浓度相对KSCN大很多,KI过量,所以无法比较AgSCN和AgI的溶解度。
3.要使工业废水中的Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如表所示:
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10-4
1.81×10-7
1.84×10-14
由上述数据可知,沉淀剂最好选用( )
A.硫化物B.硫酸盐
C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可
答案 A
解析 所选的沉淀剂生成的沉淀溶解度尽可能的小,使生成沉淀的反应进行的越完全越好。
考点2 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:
2.影响Ksp的因素
(1)内因:
难溶物质本身的性质,直接决定Ksp的大小。
(2)外因:
Ksp只受温度影响,与其他外界条件无关。
绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。
(2)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。
3.有关Ksp的计算
(1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)=
mol·L-1。
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10amol·L-1。
(3)计算反应的平衡常数,如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),故平衡常数K=
=
。
【基础辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)25℃时,Ksp(Ag2CrO4) (×) (2)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。 (√) (3)常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小。 (×) (4)Ksp既与难溶电解质的性质和温度有关,也与沉淀的量和溶液中离子浓度有关。 (×) (5)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入少量NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变。 (√) 题组一溶度积常数的有关计算及应用 1.已知: Ksp(BaCO3)=5.1×10-9;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。 医院抢救钡离子中毒患者时,可给病人服用泻药MgSO4;医院中常用硫酸钡作为内服造影剂。 下列推断错误的是( ) A.在BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,c(SO )∶c(CO )=1.1∶51 B.若误饮含c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1的溶液,不会引起钡离子中毒 C.可以用0.36mol·L-1的MgSO4溶液给钡离子中毒患者服用,使Ba2+与SO 结合生成沉淀,达到解毒的效果 D.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4) 答案 D 解析 BaSO4与BaCO3共存的悬浊液中,Ba2+浓度相等,由c(Ba2+)·c(SO )=1.1×10-10,c(Ba2+)·c(CO )=5.1×10-9,两式相比可得c(SO )∶c(CO )=1.1∶51,A正确;硫酸钡作内服造影剂说明硫酸钡溶于水电离出的钡离子浓度较小,此时,c(Ba2+)= =1.05×10-5mol·L-1>1.0×10-5mol·L-1,故误饮含c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1的溶液,不会引起钡离子中毒,B正确;服用0.36mol·L-1MgSO4溶液时,c(Ba2+)= = =3.1×10-10mol·L-1<1.05×10-5mol·L-1,C正确;BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO (aq),胃酸中的盐酸可与CO 反应,使溶解平衡正向移动,c(Ba2+)增大,造成中毒,与Ksp大小无关,D错误。 2.将足量BaCO3固体分别加入: ①30mL水;②10mL0.2mol·L-1Na2CO3溶液;③50mL0.01mol·L-1BaCl2溶液;④100mL0.01mol·L-1盐酸中溶解至溶液饱和。 请确定各溶液中c(Ba2+)由大到小的顺序为( ) A.①②③④B.③④①② C.④③①②D.②①④③ 答案 B 解析 BaCO3在水中存在溶解平衡: BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO (aq),Na2CO3溶液中c(CO )较大,促使BaCO3的溶解平衡逆向移动,则Na2CO3溶液中c(Ba2+)比水中小;0.01mol·L-1BaCl2溶液中c(Ba2+)=0.01mol·L-1,BaCO3的溶解平衡逆向移动,但溶液中c(Ba2+)≈0.01mol·L-1;0.01mol·L-1盐酸中CO 与H+反应生成CO2,促使BaCO3的溶解平衡正向移动,最终溶液中c(Ba2+)≈0.005mol·L-1,故四种溶液中c(Ba2+)的大小顺序为③>④>①>②。 题组二溶度积与沉淀溶解平衡曲线 3.①已知t℃时AgCl的Ksp=2×10-10;②在t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 下列说法正确的是( ) A.在t℃时,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-2AgCl(s)+CrO (aq)的平衡常数K=2.5×107 B.在t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-9 C.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点 D.在t℃时,以0.01mol·L-1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·L-1KCl和0.01mol·L-1的K2CrO4的混合溶液,CrO 先沉淀 答案 A 解析 平衡常数K=c(CrO )÷c2(Cl-)=[c(CrO )×c2(Ag+)]÷[c2(Cl-)×c2(Ag+)]=1×10-12÷(2×10-10)2=2.5×107,A正确;依据图像曲线上的数据结合溶度积常数概念计算得到,Ksp=c2(Ag+)·c(CrO )=(10-3)2×10-6=1×10-12,B错误;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液,点仍在曲线上,C错误;依据溶度积常数计算,以0.01mol·L-1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·L-1KCl和0.01mol·L-1的K2CrO4的混合溶液,c(CrO )=0.01mol·L-1,得到c(Ag+)= =10-5mol·L-1,0.01mol·L-1KCl溶液中,c(Cl-)=0.01mol·L-1,c(Ag+)=2×10-10÷0.01=2×10-8mol·L-1,所以先析出氯化银沉淀,D错误。 4.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。 据图分析,下列判断错误的是( ) A.Ksp[Fe(OH)3] B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点 C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等 D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和 答案 B 解析 Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-), Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),Fe3+、Cu2+浓度相等(b、c点)时,Fe3+对应的pH小,c(H+)较大,则c(OH-)较小,又知Ksp仅与温度有关,则Ksp[Fe(OH)3] Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq),加入NH4Cl固体,因为NH 与OH-反应使平衡正向移动,c(Fe3+)增大,B错误;c(H+)和c(OH-)的乘积为Kw,Kw仅与温度有关,则C正确;由题意和题图知D正确。 1.[高考集萃]判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)[2017·江苏高考]常温下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,pH=10的含Mg2+溶液中,c(Mg2+)≤5.6×10-4mol·L-1。 ( ) (2)[2016·天津高考]在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小。 ( ) (3)[2016·浙江高考]Ba2+浓度较高时危害健康,但BaSO4可服入体内,作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病。 ( ) (4)[2015·全国卷Ⅰ]将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,现象是先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀,结论是: Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。 ( ) (5)[2015·山东高考]向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀,结论是Ksp(AgCl) ( ) (6)[2015·天津高考]Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡: Mg(OH)2(s)Mg(aq)+2OH-(aq),该固体可溶于NH4Cl溶液。 ( ) (7)[2015·重庆高考]0.1molAgCl和0.1molAgI混合后加入1L水中,所得溶液中c(Cl-)=c(I-)。 ( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)× 解析 (1)常温下,pH=10的溶液中,c(H+)=1.0×10-10mol·L-1,因此c(OH-)=1.0×10-4mol·L-1。 = =5.6×10-4mol·L-1,若c(Mg2+)>5.6×10-4mol·L-1,则溶液中形成Mg(OH)2沉淀,因此该溶液中c(Mg2+)≤5.6×10-4mol·L-1,正确; (2)CuS不溶于盐酸而ZnS溶于盐酸,说明CuS更难溶,对应的溶解度小,正确; (3)BaSO4难溶于水和酸,不能被X射线透过,可用作造影剂,正确; (4)对于组成类似的(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质,溶度积大的易转化为溶度积小的,正确; (5)向AgCl悬浊液中加入NaI时出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),错误; (6)NH4Cl溶液水解呈酸性,且发生了反应: NH +OH-===NH3·H2O,使沉淀溶解平衡正向移动,Mg(OH)2溶解,正确; (7)AgCl与AgI的Ksp不相等,该溶液中c(Cl-)和c(I-)不可能相等,错误。 2.[2017·全国卷Ⅲ]在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。 可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。 根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是( ) A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7 B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好 D.2Cu+===Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全 答案 C 解析 当-lg =0时,lg 约为-7,即c(Cl-)=1mol·L-1,c(Cu+)=10-7mol·L-1,因此Ksp(CuCl)的数量级为10-7,A正确。 分析生成物CuCl的化合价可知,Cl元素的化合价没有发生变化,Cu元素由0价和+2价均变为+1价,则反应的离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,B正确。 铜为固体,只要满足反应用量,Cu的量对除Cl-效果无影响,C错误。 2Cu+===Cu2++Cu的平衡常数K= ,可取图像中的c(Cu+)=c(Cu2+)=1×10-6mol·L-1代入平衡常数的表达式中计算,即为K= =1×106L·mol-1,因此平衡常数很大,反应趋于完全,D正确。 3.[2016·全国卷Ⅲ]下列有关电解质溶液的说法正确的是( ) A.向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中 减小 B.将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,溶液中 增大 C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中 >1 D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中 不变 答案 D 解析 温度不变时,CH3COOH的电离平衡常数Ka= 是不变的,加水时c(CH3COO-)变小, 应变大,A错误;CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-的平衡常数K= ,升温,K增大, = 减小,B错误;根据电荷守恒得c(NH )+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),溶液呈中性时c(H+)=c(OH-),则c(NH )=c(Cl-), =1,C错误;向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3, = = ,温度不变,Ksp(AgCl)、Ksp(AgBr)均不变,则 不变,D正确。 4.[全国卷Ⅰ]溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是( ) A.溴酸银的溶解是放热过程 B.温度升高时溴酸银溶解速度加快 C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4 D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯 答案 A 解析 从图像可看出随温度的升高,AgBrO3的溶解度逐渐升高,即AgBrO3的溶解是吸热过程,A错误;温度升高,其溶解速度加快,B正确;60℃时饱和溶液中AgBrO3的物质的量浓度约为 ≈2.5×10-2mol·L-1,其Ksp≈6×10-4,C正确;由于AgBrO3的溶解度比较小,故KNO3中含有AgBrO3时,可采用重结晶的方法提纯,D正确。 5.[2016·全国卷Ⅰ]在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与CrO 生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。 当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为________mol·L-1,此时溶液中c(CrO )等于________mol·L-1。 (已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10) 答案 2.0×10-5 5.0×10-3 解析 根据溶度积计算: c(Ag+)= = mol·L-1=2.0×10-5mol·L-1,故c(CrO )= = mol·L-1=5.0×10-3mol·L-1。 时间: 45分钟 满分: 100分 一、选择题(每题6分,共72分) 1.下列说法不正确的是( ) A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS C.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变 D.两种难溶电解质作比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小 答案 D 解析 Ksp只与难溶电解质的性质和外界温度有关,故A、C正确;由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS,B正确;同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI),Ksp越小,溶解度越小,而不同类型的难溶电解质(如Ag2SO4和AgI),Ksp小的溶解度不一定小,需要进行换算,故D错误。 2.某温度时,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.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点 B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点 C.d点无BaSO4沉淀生成 D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp 答案 C 解析 BaSO4为难溶电解质,一定温度时,其饱和溶液中存在溶解平衡,对应的溶度积Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·c(SO )为定值,加入Na2SO4后,c(SO )增大,BaSO4的溶解平衡逆向移动,c(Ba2+)减小,不可能由a点变到b点,A错误。 蒸发溶剂后,溶液中c(Ba2+)、c(SO )均增大,不可能由d点变到c点,B错误。 图中曲线为沉淀的溶解平衡曲线,曲线以下的各点均未达到饱和,则d点没有BaSO4沉淀生成,C正确。 对于BaSO4来说,其Ksp的大小只与温度有关,则a点和c点对应的Ksp相等,D错误。 3.工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3而后用盐酸除去。 下列叙述不正确的是( ) A.CaSO4的溶解是吸热过程,锅炉中的溶液温度升高,CaSO4溶液的Ksp和c(Ca2+)均会增大 B.沉淀转化的离子方程式为CO +CaSO4(s)===CaCO3(s)+SO C.盐酸中CaCO3的溶解度大于CaSO4的溶解度 D.向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,平衡CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO (aq)右移,c(Ca2+)、c(SO )均增大 答案 D 解析 盐酸中的H+与CO 结合使CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO (aq)平衡右移,C正确;CO 与Ca2+结合生成CaCO3,溶液中的c(Ca2+)减小,D错误。 4.[2017·湖南百所重点中学阶段考]已知: AgCl、AgBr及AgI的Ksp依次为1.6×10-10、4.8×10-13和1.6×10-16,现将物质的量均为1.5×10-2mol的NaI、NaBr、NaCl和4.0×10-2molAgNO3混合配成1.0L水溶液,达到平衡时,下列说法正确的是( ) A.只生成AgBr及AgI两种沉淀 B.溶液中c(I-)≈1.0×10-9mol·L-1 C.溶液中c(Br-)≈3.0×10-5mol·L-1 D.溶液中c(Ag+)≈3.2×10-8mol·L-1 答案 D 解析 AgCl、AgBr及AgI的Ksp依次减小,则I-、Br-、Cl-先后产生沉淀,当I-、Br-完
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