【知识点详解】
1. 溶度积常数(Ksp)原理:
溶度积常数是描述难溶电解质在溶液中溶解平衡的常数,它与难溶电解质的性质和温度有关。Ksp的大小只取决于物质的本性和温度,与溶液中的离子浓度无关。例如,Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),意味着在相同条件下,ZnS比CuS更容易溶解在水中,但在一定条件下,ZnS也可以转化成CuS。
2. 溶解度与Ksp的关系:
对于同类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,Ksp越小,溶解度确实越小。但不同类型的难溶电解质,如Ag2SO4和AgI,Ksp的比较不能直接决定溶解度的大小,需要进行换算。溶解度与Ksp的关系受到类型和化学式的影响。
3. 沉淀溶解平衡:
当溶液中达到溶解平衡时,如AgCl(s)在水中形成Ag+和Cl-,存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)。如果改变溶液中离子浓度,平衡会相应移动,可能导致沉淀的溶解或形成。
4. 溶度积的应用:
- 在含有不同银盐的溶液中,可以通过调整离子浓度,使溶解度较小的盐(如AgI)从溶解度较大的盐(如AgCl)中析出,例如题目中实验③的现象。
- 溶度积也可以用来判断沉淀是否能完全形成。当溶液中离子浓度的乘积超过该物质的Ksp时,会产生沉淀。在图示的pH变化曲线中,Cu2+和Fe3+的沉淀完全对应于离子浓度小于10^-5 mol·L^-1的情况。
5. 沉淀转化:
在某些情况下,溶解度更小的盐可以从溶解度更大的盐中沉淀出来,如实验③中AgCl转变为AgI,这表明AgI的溶解度小于AgCl。
6. pH与离子浓度的关系:
pH值的变化影响溶液中氢离子浓度,从而影响金属离子的沉淀。在给定的pH范围内,通过观察Cu2+和Fe3+浓度随pH变化的曲线,可以推断出不同金属离子的沉淀顺序和条件。
本题主要涉及化学平衡中的溶度积常数、溶解度、沉淀溶解平衡、沉淀转化以及pH对溶液中离子浓度的影响。这些知识点在高中化学,特别是高三化学的学习中尤为重要,是理解溶液中离子行为和化学反应控制的关键概念。