3.4 沉淀溶解平衡 第1课时 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 第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 1 学习目标 1.能描述沉淀溶解平衡，知道溶解平衡的特征。 2.根据化学平衡理论，分析影响沉淀溶解平衡的因素。 3.理解溶度积Ksp及溶度积规则，掌握溶度积的应用。（重点、难点） 2 肾结石为泌尿系常见病，多发病，人群发病率1/20。病因是尿液中成石物质浓度升高或溶解度降低，析出晶体并局部生长聚积形成结石。 为什么多喝水能有效缓解肾结石？ 新课导入 旧知回顾 什么是饱和溶液？什么是不饱和溶液？ 在一定温度下，在一定量的溶剂里，能够继续溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的不饱和溶液；不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。 在一定温度下，某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时 所溶解的质量叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度（S）。 溶解度： 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。 溶解性 难溶 微溶 可溶 易溶 S的范围 S<0.01g 0.01g<S<1g 1g<S<10g S>10g 几种电解质的溶解度（20℃） 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 ✪ 特别提醒：大多数电解质的溶解度随温度升高而增大，但也有例外，如Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小。 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 新知探究 (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-? 难溶 绝对不溶 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+ 5 1、溶解度 当v溶解＝v沉淀时，得到饱和AgCl溶液，建立沉淀溶解平衡。 AgCl固体在水中溶解和沉淀过程 在水分子作用下，少量Ag＋与Cl－脱离AgCl的表面进入水中。 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。 溶解： 沉淀： 新知探究 一.沉淀溶解平衡　(以AgCl为例分析) 6 ：在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液， 即建立下列动态平衡： 速率 0 时间 v(沉淀) v(溶解) v(溶解)=v(沉淀) 得到饱和AgCl溶液，建立沉淀溶解平衡 t 人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。 新知探究 一.沉淀溶解平衡　(以AgCl为例分析) 1、概念 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 溶解 沉淀 在一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于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。 【练习】写出BaSO4、Ag2S、Fe(OH)3的沉淀溶解平衡表达式： (以AgCl为例分析) AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq) ✪ 特别提醒：①要标明各微粒的状态；固体(s)、溶液(aq) ②要与AgCl电离方程式区分开；电离：AgCl===Ag＋＋Cl－。 新知探究 一.沉淀溶解平衡　 2、沉淀溶解平衡的表达式 8 3.沉淀溶解平衡特征 逆：沉淀溶解平衡是可逆的过程 等：V溶解=V结合>0 是一个动态平衡 定：沉淀质量、离子浓度保持恒定 动：动态平衡 变：条件改变，沉淀溶解平衡发生移动 新知探究 一.沉淀溶解平衡　 【思考】哪些因素会影响沉淀溶解平衡？ 内因 外因：温度、浓度 ：难溶电解质本身的性质 ——化学平衡移动的规律符合勒夏特列原理 9 2、沉淀溶解平衡 （1）、内因：电解质本身的性质 （2）、外因 ①温度： 升温，多数平衡向溶解方向移动（原因：溶解吸热） 【Ca(OH)2除外，溶解度随温度升高降低】 ②浓度： 加水，平衡向溶解方向移动； 加相同离子，平衡向沉淀方向移动； 加消耗离子的物质：平衡向溶解方向移动。 4.沉淀溶解平衡的影响因素 新知探究 一.沉淀溶解平衡　 10 对于平衡AgCl(s) ⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)，改变下列条件，对其有何影响？ 改变条件 平衡移动方向 溶解度(S) c(Ag+) c(Cl-) 升 温       加水(有固体剩余)       加AgCl(s)       加NaCl(s)       加AgNO3(s)       加NaI(s)       正向 增大 增大 增大 正向 不变 不变 不变 不移动 不变 不变 不变 逆向 减小 减小 增大 正向 逆向 减小 增大 减小 增大 减小 增大 课堂·练习 2.在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时： Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是 A.加MgSO4固体 B.加HCl溶液 C.加NaOH固体 D.加少量水 √ 使该沉淀溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大； 使该沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大； 使该沉淀溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小； 使沉淀溶解平衡正向移动，Mg(OH)2固体减少，因为加水后仍是饱和溶液，所以c(Mg2＋)不变。 课堂·练习 Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 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是 。 ④>①＝②>③ 课堂·练习 1.概念 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，符号为Ksp。 2.表达式 AmBn (s) mAn+(aq) + nBm- (aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) AgCl (s) Ag+(aq) + Cl- (aq) Ksp= Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)＋3OH－(aq) Ksp= 3.影响因素 溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。 ✪ 特别提醒 一般温度升高，Ksp增大，但Ca(OH)2 相反。 新知探究 二.溶度积常数　 固体纯物质一般不列入平衡常数 14 4.Ksp的意义 反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 ✪ 特别提醒： 　 ①对于同类型（阴、阳离子个数相同）物质，Ksp越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。 ②对于不同类型的物质，Ksp不能直接作为比较依据，而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度确定溶解能力的强弱。 新知探究 二.溶度积常数　 例：Ksp（AgCl）=1.8×10-10 Ksp（AgBr）=6.3×10-15 说明S(AgCl)> S(AgBr) Ag2CrO4更易溶，溶解度较大。 化学式 溶度积 AgCl 1.8×10－10 Ag2S 6.3×10－50 Ag2CrO4 1.0×10－12 CAg+=1.34×10－5 CAg+=1.08×10－17 CAg+=1.26×10－4 15 5、溶度积常数的应用 （1）判断难溶电解质的溶解能力 ①相同类型(如AB、A2B、AB2) 如：Ksp (AgCl) ＞ Ksp (AgBr) ＞ Ksp (AgI) 则溶解度：S(AgCl) ＞S(AgBr)＞S(AgI) Ksp越大，溶解度越大 ②类型不同，不能直接比较Ksp，而由离子浓度大小判断， 离子浓度越大，物质溶解能力越大 （相同类型，Ksp越大，溶解能力越强） 新知探究 二.溶度积常数　 (2)判断沉淀是否生成——溶度积规则 对于AmBn(s) ⇌m An+(aq) + n Bm-(aq)来说 达到平衡状态时：溶度积 Ksp = cm(An+) · cn(Bm-) 任意某一时刻：离子积 Q = cm(An+) · cn(Bm-) 若Q > Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出； 若Q = Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； 若Q < Ksp，溶液不饱和，无沉淀析出； 【例】将4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？［Ksp(AgCl)= 1.8×10-10］ 解：Q = c(Ag+)·c(Cl-) 所以有AgCl沉淀析出 > Ksp = 2 ×10-3× 2 ×10-3 = 4.0 ×10-6 新知探究 (3)判断溶液中离子能否沉淀完全 【例】在1L含 0.001mol/L SO42-的溶液中，注入等体积0.01mol/L BaCl2，能否使SO42-沉淀完全？ [Ksp(BaSO4) = 1.08×10-10] Ksp(BaSO4)= c(Ba2+) · c(SO42-)= 1.08×10-10 沉淀完全 0.01mol 0.001mol 剩余的n(Ba2+) = 0.009 mol c(Ba2+)=4.5×10-3mol/L < 1.0×10-5 mol/L 解： Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ c(SO42-) = 2.4×10-8 mol/L 新知探究 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀达到完全。 【例】已知Ksp(AgCl)= 1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)= 1.1×10-12，向浓度均为0.01mol/L的Cl-和CrO42-的混合液中滴加AgNO3溶液，Cl-和CrO42-谁优先沉淀？ (4)判断沉淀析出的顺序 解：Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) = 1.8×10-10 Ksp(Ag2CrO4) = c2(Ag+)·c(CrO42-) = 1.1×10-12 AgCl沉淀时需要的离子浓度小，AgCl先沉淀。 溶解度小的先沉淀 c(Ag+) =1.8×10-8 mol/L 新知探究 (5)计算某离子开始沉淀的pH值 【例】实验测得某水样中的铁离子的浓度为2.6×10-6mol/L 若要使水中的铁离子转化为沉淀，则溶液的pH值至少要控制在多少以上？[已知Fe(OH)3的Ksp为2.6×10-39] 解：Ksp=c(Fe3+) ·c3(OH-)=2.6×10-39 c(OH-)3 = 1×10-33 mol/L c(OH-) = 1×10-11 mol/L c(H+) = 1×10-3mol·L-1 pH = 3 pH要控制在3以上才能使水中的铁离子转化为沉淀。 注意：若要计算使某个离子沉淀完全时的pH值，则该离子浓度要取1×10-5mol/L带入Ksp计算。 新知探究 【例】25 ℃，反应CaSO4(s)+CO32-(aq) CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡时，求：溶液中c(CO32-)：c(SO42-) 的比值 ？(已知：Ksp(CaSO4) =4.8×10-5，Ksp (CaCO3) =3×10-9) c(CO32-) c(SO42-) CaSO4(s) Ca2+(aq) + SO42-(aq) CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32-(aq) Ksp=c(Ca2+)·c(SO42-) Ksp=c(Ca2+)·c(CO32-) = c(CO32-) × c(SO42-) × c(Ca2+) c(Ca2+) = Ksp(CaCO3) Ksp(CaSO4) = 3×10-9 4.8×10-5 1.6×104 = 【解】  （6）计算溶液中离子浓度比 新知探究 【例】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，计算溶液中 化学式 AgCl AgI Ksp 1.8×10－10 8.5×10－17 AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中的c(Ag＋)是相同的 = = 沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤 1、明确图像中纵轴、横轴的含义 纵轴、横轴通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度。 2、理解图像中线上点、线外点的含义 ①以AgCl为例，在该沉淀溶解平衡图像中，曲线上任意一点都表示达到了沉淀溶解平衡状态，此时，Q=Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度都只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。 (7)有关图像问题 知识·拓展 ②曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc>Ksp。 ③曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc<Ksp。 A.图中a点对应的是T2温度下HgS的不饱和溶液 B.图中p、q点对应的Ksp的关系为Ksp(p)<Ksp(q) C.向m点对应的溶液中加入少量Hg(NO3)2固体, HgS的Ksp减小 D.升高温度,可实现由p点向q点的移动 C 硫化汞(HgS)是一种难溶于水的红色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知:T1<T2),下列说法错误的是 (　 ) 课堂·练习 温度不变,溶度积不变 某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是( ) A.加水稀释可以使溶液由C点变到D点 B.此温度时,Ksp(BaSO4)=1.1x10-10 C.B 点有 BaSO4沉淀析出 D.A点对应的Ksp等于C点对应的Ksp A 课堂·练习 绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是(　 ) 图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度 图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)＝Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q) 向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动 温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动 B 课堂·练习 Lavf59.27.100 c(Ag＋)·c(Cl－) c(Fe3＋)·c3(OH－) ＝____________。 $$