3.4.1沉淀溶解平衡与溶度积 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四节 沉淀溶解平衡 天然溶洞 第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 溶洞中美丽的钟乳石、石笋和石柱是大自然创造的奇迹。 它们是如何形成的？ 情境导入 10g 1g 0.01g 易溶 可溶 微溶 难溶 AgNO3 BaCl2 Ba(OH)2 Ag2SO4 Ca(OH)2 CaSO4 AgCl、AgBr Ag2S、BaSO4 Mg(OH)2 Fe(OH)3 20℃时，一般将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质 难溶电解质 化学式 溶解度/ g AgCl 1.5×10-4 AgNO3 211 AgBr 8.4×10-6 Ag2SO4 0.786 Ag2S 1.3×10-16 BaCl2 35.7 Ba(OH)2 3.89 BaSO4 3.1×10-4 Ca(OH)2 0.160 CaSO4 0.202 Mg(OH)2 6.9×10-4 Fe(OH)3 3×10-9 溶解性与溶解度的关系（20℃） 【知识回顾】在初中化学中，我们曾根据物质溶解度的大小，将物质分为易溶物、可溶物、微溶物和难溶物。 (1)通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解？ 【思考与讨论】 (2)生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-? 沉淀溶解平衡的建立 化学式 溶解度/ g AgCl 1.5×10-4 AgNO3 211 AgBr 8.4×10-6 Ag2SO4 0.786 Ag2S 1.3×10-16 BaCl2 35.7 Ba(OH)2 3.89 BaSO4 3.1×10-4 Ca(OH)2 0.160 CaSO4 0.202 Mg(OH)2 6.9×10-4 Fe(OH)3 3×10-9 P79 表3-3 几种电解质的溶解度(20oC) 环节一 难溶电解质的沉淀溶解平衡 提出假设：AgCl在水中可以溶解 设计方案：检测AgCl悬浊液的上层清液是否有Ag+？ 设计实验 1. AgCl悬浊液的制备：取 1mL AgNO3溶液，向其中逐滴加入NaCl溶液至过量，不再产生沉淀，静置。 2. Ag+的检验：取上层清液，向其中加入KI溶液，观察现象。 现象：产生黄色沉淀 得出结论：存在Ag+，难溶物可以溶解 沉淀溶解平衡的建立 环节一 难溶电解质的沉淀溶解平衡 沉淀溶解平衡的建立 (1)通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解？ 【思考与讨论】 否：习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。尽管难溶电解质的溶解度很小，但在水中并不是绝对不溶。 (2)生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-? 有：AgCl(s) 、Ag+(aq)、Cl-(aq)同时存在，即使过量的NaCl也无法完全沉淀溶液中的Ag+。 化学式 溶解度/ g AgCl 1.5×10-4 AgNO3 211 AgBr 8.4×10-6 Ag2SO4 0.786 Ag2S 1.3×10-16 BaCl2 35.7 Ba(OH)2 3.89 BaSO4 3.1×10-4 Ca(OH)2 0.160 CaSO4 0.202 Mg(OH)2 6.9×10-4 Fe(OH)3 3×10-9 P79 表3-3 几种电解质的溶解度(20oC) 环节一 难溶电解质的沉淀溶解平衡 速率 t1 时间（t） 0 v沉淀=v溶解 v溶解 v沉淀 沉淀溶解平衡的建立 在生成AgCl沉淀的溶液中存在两个过程： 1.沉淀溶解平衡的建立 环节一 难溶电解质的沉淀溶解平衡 AgCl(s) ⇌Ag＋(aq) + Cl－(aq) 沉淀 溶解 1.沉淀溶解平衡的建立： 在一定温度下，当难溶电解质溶解和沉淀的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平衡状态，溶液中各离子的浓度保持不变，这种平衡称为沉淀溶解平衡。 V溶解 V沉淀 V溶解=V沉淀 注意： ①中间用“ ⇌ ”连接，表示沉淀、溶解同时进行 ②物质状态：固体(s)、溶液(aq) 环节一 难溶电解质的沉淀溶解平衡 2.溶解平衡离子方程式： AgCl(s) ⇌ Ag +(aq) + Cl-(aq) BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42- (aq) 【试一试】请写出BaSO4、AgI、Ag2S的沉淀溶解平衡表达式 Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2- (aq) 注意：元素守恒、电荷守恒 课堂反馈 AgI(s) Ag+(aq) + I- (aq) 如何书写BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S的沉淀溶解平衡表达式呢？请同学们按下暂停键，试一试吧。请同学们仔细对照答案。这是硫酸钡的，这是碳酸钙的，这是碘化银的，这是硫化银的。观察这几个难溶电解质的沉淀溶解平衡，你发现了什么？ 9 CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3－ CO2 + H2O 2HCO3－(aq) + CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32－(aq) 石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应， 你知道溶洞是怎么形成的吗？ 溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。 情境再现 环节二 溶度积常数 一定温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫做溶度积常数（简称溶度积）。符号为Ksp。 1.溶度积定义： Ksp =cm(Mn+) · cn(Am-) 对于反应 MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq) 例1：CaCO3(s) ⇌Ca2+(aq) + CO32-(aq) 例2：CaC2O4(s) ⇌Ca2+(aq) + C2O42-(aq) 例3：Ag2S(s) ⇌2Ag+(aq) + S2-(aq) 固体纯物质一般不列入平衡常数 Ksp ＝ c(Ca2+)·c(CO32-) Ksp ＝ c2(Ag+)·c(S2- ) Ksp ＝ c(Ca2+)·c(C2O42-) 2.表达式： 氯化银的溶度积等于银离子的浓度乘以氯离子的浓度。请注意，固体纯物质一般不列入平衡常数。 硫化银的溶度积等于银离子的浓度的平方乘以硫离子的浓度。请注意，每一种离子浓度的指数，等于该离子的化学计量数。例如这里是Ag+浓度的二次方。 11 化学式 Ksp 化学式 Ksp AgCl 1.8×10-10 CuS 6.3×10-36 AgBr 5.4×10-13 ZnS 1.6×10-24 AgI 8.5×10-17 PbS 8.0×10-28 Ag2S 6.3×10-50 FeS 6.3×10-18 CaSO4 4.9×10-5 HgS 1.6×10-52 常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃） 难溶 微溶 查阅教科书126页常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃） 环节二 溶度积常数 【思考】1. Ksp的大小与什么因素有关？ 2. 难溶电解质的Ksp大小（25 ℃）与溶解能力之间有什么关系？ Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。一般Ksp 越小，越难溶。 例：Ksp（AgCl）=1.8×10-10 Ksp（AgBr）=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr) 对于同类型（阴、阳离子个数相同）的难溶电解质 在相同温度下，Ksp越大→S(溶解度)越大 环节二 溶度积常数 3. 意义： 4. 影响因素： Ksp与难溶电解质的性质和温度有关。其它条件一定时，一般温度越高，Ksp越大。 特例：Ca(OH)2升温 Ksp 减小。 (1)Ksp只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓度无关。 (2)①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。在相同温度时，对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI，Cu(OH)2<Mg(OH)2。 ②不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 ℃)： 注意事项 但是Ag2CrO4更易溶。 相同类型（如AB型），Ksp越大，S越大； 不同类型（如AB型与AB2型），Ksp的相对大小不能直接作为比较依据 环节三 溶度积常数的应用 根据某温度下溶度积Ksp与溶液中离子积Q 的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。 cm(An＋)·cn(Bm－) Ksp＝ Q ＞ Ksp， Q ＝ Ksp， Q ＜ Ksp， 判断有无沉淀——溶度积规则 溶液过饱和，有沉淀析出，直到溶液饱和达到平衡。 溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； 溶液不饱和，无沉淀析出，还可继续溶解直到平衡。 根据某温度下溶度积与溶液中离子积的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。 如果Q ＞ Ksp，溶液中有沉淀析出；如果Q = Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态；如果Q ＜ Ksp，溶液中无沉淀析出。 根据氯化银的溶度积，我们可以计算： 15 已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。 (1)25 ℃时，氯化银的饱和溶液中，c(Cl－)＝ ， 1.3×10－5mol·L－1 学以致用 (2)25 ℃时，氯化银的饱和溶液和铬酸银的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序为 ，由此可得出 更难溶。 (2)25 ℃时，氯化银的饱和溶液和铬酸银的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序为 ，由此可得出 更难溶。 Ag2CrO4>AgCl AgCl 在Ag2CrO4的沉淀溶解平衡中 学以致用 已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。 4.7×10－7 AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中的c(Ag＋)一定是相同的，所以就有： 已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。 学以致用 (4)将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1的K2CrO4溶液混合 (填“有”或“没有”)Ag2CrO4沉淀产生。 有 学以致用 已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。 1.在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列说法正确的是（ ） (AgCl Ksp=1.8×10-10) A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀 C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl c(Cl-)=(0.01×0.1) ÷0.101=9.9×10-3mol/L c(Ag+)=(0.01×0.001) ÷0.101=9.9×10-5mol/L QC =9.9×10-3×9.9×10-5=9.8×10-7>KSP A 课堂练习 课堂小结 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 AgCl(s)Ag+(aq)＋Cl-(aq)，Ksp＝1.8×10-10， Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq)，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10-12， Q：离子积，任意时刻Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)。 AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq) 氯化银的饱和溶液中无其他离子影响，c(Ag＋)＝c(Cl－) ＝mol·L－1≈1.3×10－5mol·L－1。 (2x)2·x＝2.0×10－12，x3＝0.5×10－12，x＝×10－4， c(Ag＋)＝2x＝2××10－4mol·L－1≈1.6×10－4mol·L－1。 Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq) 　　　　　　 2x　　 　　x (3)25 ℃时，取一定量含有I－、Cl－的溶液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中＝ 。 ＝＝＝≈4.7×10－7。 4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1的K2CrO4 溶液等体积混合：c(Ag＋)＝ mol·L－1＝2×10-3 mol·L-1， 同理可以求得c(CrO)＝2×10-3mol·L－1， 故：Q＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝(2×10-3)2×2×10-3＝8×10-9 >Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10-12，所以有Ag2CrO4沉淀产生。 $$