3.4 沉淀溶解平衡 第1课时 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四节 沉淀溶解平衡 第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 核心素养发展目标 1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素。（重点） 2.了解溶度积的含义及其表达式。 3.学会运用溶度积与离子积的关系判断反应进行的方向。 白鲢 鲤鱼 蝌蚪 48小时 约3.0×10-7mol/L 约1.7×10-7mol/L 约1.0×10-7mol/L 电镀工业废水中镀银是会产生高浓度的含银废水，废水中的银以离子的形式存在着且浓度非常高。如若不除去废水中的银并回收利用，一方面会极大的影响周围的环境；另一方面，银是贵重金属直接废弃过于浪费。 银离子对几种水生动物的半致死浓度 1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液 1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液 Cl- + Ag+ AgCl↓ 现用1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液模拟工业废水，某同学提出可以加入 1 mL 0.012 mol/L的NaCl溶液，充分反应，是否完全沉淀其中的Ag+。 这种方法合理吗？说明理由。 社会责任 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 初中化学，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。如，AgCl、 BaSO4、Fe(OH)3等都属于难溶物。 根据表3-3溶解度数据，以及你对化学反应限度、化学平衡原理的认识，讨论以下问题： (1)通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解？ (2)生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-? (1)通常所说的难溶物是指在常温下，其溶解度小于0.01g,并不是在水中完全不能溶解。 (2)生成AgCl沉淀的离子反应是指进行到一定限度，并不能完全进行到底，此时溶液中还有Ag+和Cl-。 证据推理 一定温度下，某固体物质在100克溶剂中达到饱和状态时所溶解的最大质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度(S)。通常所说的难溶物在水中是否完全不能溶解？ 溶解度与溶解性的关系：20℃ 习惯上将溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。 0.01 1 10 S /g 20℃时 难溶 绝对不溶 从微观角度看，AgCl固体在水中溶解和沉淀过程是怎样的，是否存在溶解和沉淀平衡？ 证据推理 模型构建 从微观角度看AgCl固体在水中溶解和沉淀过程是怎样的，是否 在溶解和沉淀平衡？Ag+和Cl-的反应能完全进行到底吗？ AgCl在水中溶解平衡 ③沉淀溶解平衡： AgCl(s) Ag+ (aq)+Cl_(aq) 溶解 沉淀 ①溶解过程：在水分子作用下， 少量Ag＋和 Cl-脱离AgCl表面进入水中。 ②沉淀过程：溶液中的Ag＋和 Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出。 Ag+ Cl- AgCl固体 沉淀、溶解之间动态平衡的存在，决定了Ag+和Cl-的反应不能完全进行到底。 微观探析 v溶解 v沉淀 ，固体溶解； v溶解 v沉淀 ，溶解平衡； v溶解 v沉淀 ，析出晶体。 在一定温度下，难溶电解质溶于水，沉淀的溶解和生成速率相等，溶液达到饱和状态时，即建立了溶解平衡(也叫沉淀溶解平衡)。试着画出以时间为横轴，AgCl固体在水中溶解和沉淀过程曲线~ ＞ = ＜ 可逆 动态 = 离子浓度 v(溶解)=v(结合) 速率 v(溶解) v(结合) 难溶电解质溶解平衡 模型构建 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡： 1.定义 一定温度下，沉淀溶解成离子的速率和离子生成沉淀的速率相等，固体质量和溶液中各离子浓度保持不变，形成难溶电解质的饱和溶液，达到沉淀溶解平衡 。 为了保证体系处于平衡状态，必须有未溶解的固体存在。 对比电离方程式： PbI2 Pb2++ 2I- AgCl Ag++ Cl- PbI2: AgCl: Cu(OH)2: 请根据氯化银的溶解平衡表达式，写出PbI2、Cu(OH)2，并把它们与各自的电离方程式对比，有什么区别吗？ 溶解平衡表达式： ①须标明状态(s)、(aq) ②一律用“ ⇌”。 模型构建 AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) PbI2 (s) Pb2+(aq) + 2I- (aq) Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH- 学科网原创 【例】请写出BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S的沉淀溶解平衡表达式。 元素守恒、电荷守恒 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO (aq) 2− 4 CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO (aq) 2− 3 AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) 改变条件 平衡移动方向 c（Ag+ ） c（Cl-） 升 温 加 水 加AgCl（s） 加NaCl（s） 加AgNO3(s) → ↑ ↑ → 不变 不变 不移动 不变 不变 ← ↓ ↑ ← ↑ ↓ 将AgCl分别投入下列溶液中：①40 mL 0.03 mol·L－1的HCl溶液 ②50 mL 0.03 mol·L－1的AgNO3溶液 ③30 mL 0.02 mol·L－1的CaCl2溶液 ④10 mL蒸馏水 AgCl的溶解度由大到小的顺序是 。 ④>①＝②>③ 证据推理 沉淀反应完成后，尚有AgCl固体存在。请思考如何使溶液中的Ag+浓度能够尽量小，能想出几种办法？AgCl（S） Ag+(aq) + Cl-(aq) 】 例1. (多选)有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是( ) A. AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等 B. AgCl难溶于水，溶液中没有Ag+和Cl- C. 升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大 D. 向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变 例2. (多选)石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)，加入下列溶液或进行如下操作，可使Ca(OH)2减少的是 （ ） A、Na2CO3溶液 B、AlCl3溶液 C、NaOH溶液 D、CaCl2溶液 E、升高温度 G、加水 AC ABG 追问:加水，达到平衡后溶液中Ca2+、OH-浓度如何变化？ 二、影响沉淀溶解平衡的因素 ①内因：难溶电解质本身的性质 ②外因： a)浓度：加水，平衡向溶解方向移动。 b)温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。 C) 同离子效应： 加入含有相同离子电解质，平衡向生成沉淀的方向移动。 特例：a.随温度变化不明显：NaCl b.随温度升高反而降低：Ca(OH)2 c.与水任意比混溶：乙醇等 1 mL 0.012 mol/L的 NaCl溶液与1 mL 0.010mol/L AgNO3溶液充分反应后，溶液中Ag+的浓度是多少？涉及化学平衡的计算需要哪些 数据？ 与电离平衡、水解平衡一样，难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数。受哪些因素的影响？ 通式：AnBm(s) nAm+(aq)+ mBn-(aq) 则 Ksp(AnBm)= cn(Am+) ·c m(Bn-) Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) +2OH- (aq) AgBr(s) Ag+(aq) + Br -(aq) Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2＋)·c2(OH－) Ksp(AgBr)=c(Ag＋)·c(Br－) 注意：Ksp只与电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关！！！ 一般温度越高，Ksp越大。 [Ca(OH)2 除外] 模型构建 二、溶度积常数 1.定义 在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数，叫做溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。 2.表达式 AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp(AmBn)= cm (An+) . cn (Bm-) 注意：Ksp只与电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关！！！ 例1：写出下列难溶电解质的溶解平衡关系式和溶度积表达式。 AgBr(s) ⇌ Ag+(aq) + Br-(aq) Ksp = c(Ag+) . c(Br-) Fe(OH)3(s) ⇌ Fe3+(aq) + 3OH-(aq) Ksp = c(Fe3+) . c3(OH-) Ag2CrO4 (s) ⇌ 2Ag+ (aq) + CrO4 2-(aq) Ksp = c2(Ag+) . c(CrO42-) Ksp大小反映难溶电解质在水中的溶解能力。分析下表，溶度积与溶解能力有什么关系？ （1）①对于同类型(阴、阳离子个数比相同如AB型)难溶电解质，Ksp越小，溶解度越小，越难溶。如由Ksp数值可知，溶解能力： AgCl AgBr AgI Ag2SO4 Ag2CrO4 > > > 证据推理 Ksp大小反映难溶电解质在水中的溶解能力。不同类型如AB型与AB2型的难溶电解质，能否直接比较溶解能力？还是要通过计算才能进行比较？ 通过难溶物的物质的量浓度来比较溶解度。 难溶物 Ksp 溶解度(g/L) AgCl 1.8×10－10 ? Mg(OH)2 5.6×10－12 ? 虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。S[Mg(OH)2]=6.9×10-4g ＞ S[AgCl]=1.5×10-4g 证据推理 例2：已知Ksp(AgCl)＝1.810-10， Ksp(Ag2CrO4 )＝9.010-12，试求AgCl和Ag2CrO4的溶解度（用g/L表示） 解：（1）设AgCl的溶解度为x1（mol／L), S1 (g/L)则： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 平衡 x1 x1 x1= 在水中：AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度 (2)设Ag2CrO4的溶解度为x1（mol／L), S2（g/L),则： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) 平 2x2 x2 x2= 结论： ①同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。 ②不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能比较。 例3：已知常温下，Ksp(AgCl)≈2.010-10， Ksp(AgBr)≈8.010-13。在AgCl、AgBr固体共存的溶液中，c(Cl-)和c(Br-) 的比是多少？ 解： AgCl(s) Ag +(aq)+Cl -(aq) AgBr(s) +Br -(aq) Ksp(AgCl) Ksp(AgBr) ＝ c(Ag + ) ·c(Cl - ) c(Ag + ) ·c( Br- ) ＝ 2.010-10 8.010-13 ∴ c(Cl - ):c( Br- )=250:1 ∵ 如何从浓度因素定量判断化学平衡的移动方向？ 表达式： 离子积 Q 任意时刻 平衡状态 溶度积 ①Q>Ksp，溶液过饱和，有 析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。 ②Q=Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于 。 ③Q<Ksp，溶液未饱和，无 析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质 直至溶液 。 沉淀 平衡状态 沉淀 溶解 饱和 溶液过饱和有沉淀生成 处于沉淀溶解平衡 溶液不饱和，固体将溶解 模型构建 【例】将 0.001mol/LKCl溶液和 0.001mol/L AgNO3溶液等体积混合，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 Qc=0.0005 ×0.0005=2.5 × 10－7>Ksp A 【变式】将4×10-3mol  L-1的Pb(NO3)2溶液与2×10-3mol  L-1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出？ （已知：Ksp(PbI2)= 7.1×10-9mol3  L-3） 解：Qc=c(Pb2+)c(I-)2 =2 ×10-3molL-1×(1×10-3molL-1)2 =2×10-9 < Ksp(PbI2) 所以没有PbI2沉淀析出。 1 mL 0.012 mol/L的 NaCl溶液与1 mL 0.010mol/L AgNO3溶液充分反应，溶液中Ag+的浓度是多少？是否沉淀完全？Ksp(AgCl) ＝ c(Ag+)·c(Cl-) ＝ 1.8×10-10 c(Cl-) ＝ 1 mL×0.012 mol/L-1 -1mL×0.010 mol/L 1 mL+1 mL ＝ 0.001 mol/L c(Ag+) ＝ Ksp c(Cl-) ＝ 1.8×10-7 mol/L ＝ 0.001 1.8×10-10 根据： Ksp ＝ c(Ag+)·c(Cl-) ＝ 1.8×10-10 反应完全的标志：一般情况，当溶液中离子的浓度小于1×10-5 mol/L时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了,认为该离子除杂干净。 模型构建 沉淀溶解平衡的角度，怎样解释AgCl饱和溶液中加入Na2S溶液产生黑色沉淀？ $$