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。
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−] | 0.0001 | Q/Ksp=555555.56 |
| 平衡残留 | √Ksp | 1.342e-05 | 0.1% |
| 分步沉淀 | Ksp(AgI)/[Ag+] | 4.72e-09 | I⁻ 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