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例题精讲 · 第 00588 题 · 等浓度混合后先算 Q,再算平衡残留

以 AgCl 与分步沉淀的自编示意数据为材料,用离子积判沉淀生成、由 √Ksp 求平衡残留,并回代 AgI 先沉淀完全的程度。

00588题号全 1000 篇 · 第 第98轮 / 第98册 轮
方向化学·电化学与工艺流程六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 化学电化学与工艺流程

一、考点定位与做题顺序

判断沉淀生成,比的是离子积 Q 与 Ksp:Q>Ksp 生成沉淀,Q=Ksp 饱和,Q<Ksp 不沉淀。但「生成沉淀」不等于「沉完」,平衡时溶液里仍留有 √Ksp 量级的离子,这一层常被漏掉。

自编示意:Ksp(AgCl) = 1.8×10⁻¹⁰、Ksp(AgI) = 8.5×10⁻¹⁷,等体积混合 0.0200 mol/L AgNO3 与 0.0200 mol/L NaCl(混合后各 0.0100 mol/L)。常数与浓度均为示意取值,不代表真实体系。

二、逐题精讲

题1

题1 [Ag⁺] = 0.01 mol/L 时,Cl⁻ 至少多大才开始沉淀?等体积混合后 Q 是多少、是否沉淀?平衡时残留各多少?

解析

开始沉淀条件 Q = [Ag⁺][Cl⁻] = Ksp,故 [Cl⁻] ≥ Ksp/[Ag⁺] = 1.8×10⁻¹⁰/0.01 = 1.8e-08 mol/L,极小的量就够。

等体积混合后 [Ag⁺] = [Cl⁻] = 0.01 mol/L,Q = 0.01×0.01 = 0.0001,与 Ksp 之比 = 0.0001/1.8×10⁻¹⁰ = 555555.56 倍,远大于 1,沉淀大量生成。

平衡时由于初始等量,[Ag⁺] = [Cl⁻] = √Ksp = √1.8×10⁻¹⁰ = 1.342e-05 mol/L。残留比例 = 1.342e-05/0.01 = 0.1%,即约 99.87% 已沉淀,但不是 100%。

回代核验:1.342e-05² = 1.8×10⁻¹⁰ = Ksp;0.0001/Ksp = 555555.56 说明沉淀推动力很大,两个结论不矛盾。

答案 [Cl⁻] ≥ 1.8e-08 mol/L 开始沉淀;Q=0.0001,Q/Ksp=555555.56 倍;平衡残留 1.342e-05 mol/L,占 0.1%

采分点 写出 Q 与 Ksp 判据 2 分;临界 [Cl⁻] 2 分;混合后 Q 与倍数 2 分;平衡残留 2 分;残留比例 1 分;回代 1 分

易错点 等体积混合忘记浓度减半;把「生成沉淀」当成「离子归零」

题2

题2 若溶液中 Cl⁻ 与 I⁻ 各 0.01 mol/L,滴加 Ag⁺ 时谁先沉淀?AgCl 刚开始沉淀时 I⁻ 还剩多少、是否算沉淀完全?

解析

各自开始沉淀所需 [Ag⁺]:AgCl 为 Ksp(AgCl)/[Cl⁻] = 1.8×10⁻¹⁰/0.01 = 1.8e-08 mol/L;AgI 为 Ksp(AgI)/[I⁻] = 8.5×10⁻¹⁷/0.01 = 8.5×10⁻¹⁵ mol/L。后者小得多,故 **AgI 先沉淀**。

当 [Ag⁺] 升到 1.8e-08(AgCl 刚开始沉淀)时,[I⁻] = Ksp(AgI)/[Ag⁺] = 8.5×10⁻¹⁷/1.8e-08 = 4.72e-09 mol/L,占初始 0.01 的 0.0%,远低于常用的「残留 ≤ 10⁻⁵ 视为沉淀完全」口径,所以 I⁻ 已沉淀完全,两种离子可用分步沉淀分离。

回代核验:[Ag⁺]×[Cl⁻] = 1.8e-08×0.01 = 1.8×10⁻¹⁰ = Ksp(AgCl),正是「刚开始沉淀」;[Ag⁺]×[I⁻] = 1.8e-08×4.72e-09 = 8.5×10⁻¹⁷ = Ksp(AgI),两条同时闭合。

答案 AgI 先沉淀;AgCl 开始沉淀时 [I⁻]=4.72e-09 mol/L,仅剩 0.0%,已沉淀完全

采分点 两个临界 [Ag⁺] 各 2 分;先后顺序 1 分;I⁻ 残留 2 分;沉淀完全判据 1 分;两个 Ksp 同时回代 2 分

易错点 只比 Ksp 数值大小不看离子浓度;把残留 4.72e-09 当成「还没沉淀」

三、规律小结与对照表

判断式子结果结论
开始沉淀[Cl−]=Ksp/[Ag+]1.8e-08阈值极小
混合后 Q[Ag+][Cl−]0.0001Q/Ksp=555555.56
平衡残留√Ksp1.342e-050.1%
分步沉淀Ksp(AgI)/[Ag+]4.72e-09I⁻ 已完全

小结:Q 与 Ksp 判「要不要沉」,√Ksp 给「还剩多少」。本例 Q=0.0001 是 Ksp 的 555555.56 倍,平衡残留 1.342e-05 mol/L 占 0.1%;AgI 先沉且 AgCl 起身时 I⁻ 只剩 0.0%。常数均为自编示意。

四、自测清单

  • 能用离子积 Q 与 Ksp 比较判沉淀生成
  • 能算开始沉淀所需的离子浓度
  • 知道等体积混合浓度各减半
  • 能由 √Ksp 求平衡残留
  • 能比较两种难溶盐的临界 [Ag⁺] 判先后顺序
  • 能用沉淀完全判据评估残留
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(化学):溶液平衡、沉淀滴定、电化学热力学、动力学与界面化学相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(化学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招化学·Ksp 与沉淀生成:Q 比 Ksp 大 ≠ 全沉完
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