3.4 第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡(Word教参)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019 单选）

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 课程标准 核心素养目标 1．认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。 2．能综合运用离子反应、化学平衡原理，分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。 1．证据推理与模型认知：运用可溶电解质的溶解平衡构建难溶电解质的沉淀溶解平衡，建立溶度积常数的模型，能进行相关分析及计算。 2．变化观念与平衡思想：知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡，进一步发展粒子观、平衡观。 [对应学生用书P94] 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 1．沉淀溶解平衡的概念 在一定温度下，当难溶电解质的沉淀和溶解的速率相等时，建立动态平衡，人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。 2．沉淀溶解平衡的建立 20 ℃时，当AgNO3与NaCl在溶液中反应生成AgCl沉淀时，在体系中存在下列反应：Ag＋(aq)＋Cl－(aq)AgCl(s)。 ①溶解：在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl的表面进入水中。 ②沉淀：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。当两个过程的速率相等时，建立动态平衡，如图所示。 3．沉淀溶解平衡的表示 难溶电解质AmBn的沉淀溶解平衡一般表示为AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，难溶电解质的聚集状态用“s”表示，溶解产生的离子用“aq”表示。例如，CaCO3的沉淀溶解平衡可表示为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)。 二、溶度积常数(Ksp) 1．溶度积常数 (1)概念 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，符号为Ksp。 (2)表达式 难溶电解质AmBn的沉淀溶解平衡：AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，则溶度积常数可表示为Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。例如，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)的溶度积Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)。 (3)影响因素 与其他化学平衡常数一样，Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，并不能改变溶度积。 (4)意义 Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。通常，对于相同类型的难溶电解质，Ksp数值越大，其在水中的溶解能力越强。 2．溶度积规则 根据某温度下难溶电解质的溶度积与该溶液中离子积(符号为Q)的相对大小，可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况： ◆复习巩固 物质的溶解性与溶解度的 关系(20 ℃) ◆名师点拨 (1)对于易溶电解质(如NaCl等)，若是饱和溶液，也存在沉淀溶解平衡。 (2)示例：饱和NaCl溶液中存在沉淀溶解平衡：NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)，加入形状不规则的NaCl晶体，过一段时间，NaCl晶体外形不断变化，但其质量不变。 ◆要点图解 沉淀溶解平衡的特征 ◆易错警示 (1)比较难溶电解质的溶解度大小时要考虑其类型(如AB、AB2型等)。 (2)相同温度下，相同类型的难溶电解质，Ksp数值越大，其溶解度越大。 (3)相同温度下，不同类型的难溶电解质，不能直接通过Ksp的大小比较其溶解度，要根据Ksp进行计算后，再比较溶解度的大小。 ◆名师点拨 (1)离子积(Q)与溶度积(Ksp)的表达式相同，但意义不同。 (2)离子积(Q)的表达式中，离子浓度是任意时刻的，故Q的数值是可变的。 (3)溶度积(Ksp)的表达式中离子浓度是指平衡时的离子浓度，温度一定时，Ksp为定值。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P95] 探究一__沉淀溶解平衡及影响因素　　　　　　　　　　　　　　　 牙齿表面覆盖的牙釉质是牙齿中最坚硬的部分，起着保护牙齿的作用，其主要成分为羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]。当人进食以后，口腔中的细菌在分解食物(特别是含糖量高的食物)的过程中会产生有机酸(如乙酸、乳酸等)。 由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜——齿斑(或称菌斑)，这样有机酸能够长时间与牙齿表面密切接触，使羟基磷灰石溶解。若上述缓慢发生的反应长期进行，牙齿的釉质层就会逐渐溶解，最终导致龋齿。 [问题设计] (1)饮用纯净水能否保护牙齿？为什么？ 提示：不能。饮用纯净水，对 Ca2＋或 PO的浓度没有影响，起不到保护牙齿的作用。 (2)结合沉淀溶解平衡原理，分析长期食用含糖量高的食物易引起龋齿的原因。 提示：牙齿表面存在沉淀溶解平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2＋(aq)＋3PO(aq)＋OH－(aq)，长期食用含糖量高的食物易产生酸性物质，H＋与OH－反应生成H2O，促使平衡正向移动，Ca5(PO4)3OH(s)不断溶解而易引起龋齿。 (3)研究表明：在饮用水、食物或牙膏中添加氟化物，生成更难溶的Ca5(PO4)3F，能起到预防龋齿的作用。试结合沉淀溶解平衡原理，分析含氟饮用水(或食物、牙膏)能预防龋齿的原理。 提示：Ca5(PO4)3OH(s)存在沉淀溶解平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2＋(aq)＋3PO(aq)＋OH－(aq)，F－可与Ca2＋、PO生成Ca5(PO4)3F(s)，上述平衡正向移动，牙齿表面生成更难溶的Ca5(PO4)3F(s)而使牙齿得到保护。 1．沉淀溶解平衡的影响因素(依据勒夏特列原理分析) 2．分析沉淀溶解平衡曲线的方法 (1)注意图中横、纵坐标代表的物理量，看清是c、lg c还是－lg c，利用图中关键点(能准确判断横、纵坐标)计算溶度积(Ksp)。 (2)理解图像中线上点、线外点的含义，分析相关离子浓度变化对沉淀溶解平衡曲线上点移动方向的影响。 (3)结合溶度积规则，根据Q和Ksp的相对大小，判断沉淀的生成、溶解或转化。当Q>Ksp时，析出沉淀；当c(离子)<1×10－5 mol/L，该离子沉淀完全。 [例1] 某温度时，AgCl悬浊液中沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．加入NaCl，可以使溶液由a点变到c点 B．加入少量水，平衡不移动，Ag＋浓度不变 C．b点对应溶液中Q＞Ksp D．a、c点对应的Ksp相等 B　解析：加入NaCl，溶液中c(Cl－)增大，由于Ksp不变，则c(Ag＋)减小，可以使溶液由a点变到c点，A正确；加入少量水，沉淀溶解平衡正向移动，但溶液还是饱和溶液，故溶液中c(Ag＋)不变，B错误；b点在曲线的上方，c(Cl－)·c(Ag＋)＞Ksp(AgCl)，C正确；温度不变，Ksp不变，a、c点是相同温度下的沉淀溶解平衡，Ksp相等，D正确。 1．常温下，某研究小组用数字传感器探究Mg(OH)2沉淀溶解平衡的影响因素，当外界条件改变时，Mg(OH)2悬浊液中Mg2＋的浓度变化如图所示，其中a点表示Mg(OH)2悬浊液中Mg2＋的初始浓度，若忽略Mg2＋水解，下列说法正确的是(　　) A．常温下，Ksp[Mg(OH)2]＝4.0×10－12 B．图中b点改变的外界条件为加入MgCl2(s) C．图中c点后无红褐色沉淀生成 D．图中d点：c(Mg2＋)＜2c(OH－) A　解析：Mg(OH)2悬浊液中Mg2＋的初始浓度为1×10－4 mol/L，则根据Mg(OH)2电离方程式Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－可知此时溶液中c(OH－)＝2×10－4 mol/L，故根据溶度积公式Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)可计算出常温下Ksp[Mg(OH)2]＝4×10－12，A正确；图中b点若加入MgCl2(s)，c(Mg2＋)应增大，而图像中c(Mg2＋)减小，因此改变的外界条件不是加入MgCl2(s)，B错误；若图中c点表示加入FeCl3溶液，从曲线变化可以看出c(Mg2＋)增大，说明Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3红褐色沉淀，C错误；由于发生了沉淀的转化，溶液中c(Mg2＋)增大，c(OH－)减小，故离子浓度大小关系应为c(Mg2＋)＞2c(OH－)，D错误。 探究二__溶度积常数及相关计算 草酸钙(CaC2O4)结石是五种肾结石里最为常见的一种，占肾结石的80%以上，草酸的大量积存，是导致肾尿结石的因素之一。肾结石的形成，主要原因就是饮食，它是由饮食中可形成结石的有关成分摄入过多引起的，如菠菜、豆类、葡萄、茶叶、番茄、土豆、竹笋等。 [问题设计] (1)25 ℃时，草酸钙的Ksp(CaC2O4)＝4×10－8，则达到溶解平衡时溶液中c(Ca2＋)＝______，c(C2O)＝__________。 提示：2×10－4 mol/L　2×10－4 mol/L 解析：达到平衡时，c(Ca2＋)＝c(C2O)，结合Ksp(CaC2O4)＝c(Ca2＋)·c(C2O)，则有c(Ca2＋)＝c(C2O)＝ mol/L＝2×10－4 mol/L。 (2)若尿液中c(Ca2＋)＝5×10－5 mol/L，不生成CaC2O4结石，则尿液中c(C2O)不能超过________。 提示：8×10－4 mol/L 解析：若不产生CaC2O4结石，要满足Q＝c(Ca2＋)·c(C2O)＜Ksp(CaC2O4)，则有c(C2O)＜＝ mol/L＝8×10－4 mol/L。 溶液中离子浓度的计算 (1)如Ksp(AgCl)＝a的AgCl饱和溶液中：c(Ag＋)＝c(Cl－)＝ mol/L； (2)某温度下Ksp(AgCl)＝a，在0.1 mol/L NaCl溶液中加入过量的AgCl固体(忽略溶液体积变化)，达到平衡后，c(Ag＋)＝＝10a mol/L 生成沉淀的顺序的计算与判断 当一种试剂能沉淀溶液中的多种离子时，判断沉淀产生的顺序，可根据Ksp分别求出要使这些离子沉淀所需试剂离子的浓度，所需试剂离子的浓度越小，则对应的离子先沉淀 沉淀完全的条件的计算与判断 以Fe(OH)3为例，可计算Fe3＋完全沉淀所需控制的溶液pH：Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，当c(Fe3＋)＝1×10－5 mol/L时沉淀完全，c(OH－)＝ mol/L≈6.38×10－12 mol/L，c(H＋)≈1.57×10－3 mol/L，pH≈2.8，故Fe3＋在pH≈2.8时沉淀完全。同理可计算Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋等金属离子沉淀完全时溶液的pH 沉淀转化反应平衡常数的计算 如对于反应Cu2＋＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2＋，平衡常数K＝＝＝ 溶度积与溶解度之间的换算算法 由于难溶电解质的溶解度很小，在计算时常将溶液的密度近似为水的密度，溶液的质量近似为溶剂的质量。 (1)由溶解度求溶度积的方法：对于AmBn(s) mAn＋＋nBm－，AmBn的摩尔质量为M g/mol；由100 g水中溶解S g AmBn(溶液达饱和)可得c(AmBn)＝ mol/L，其中溶液质量近似为100 g，体积近似为100 mL，Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)＝×； (2)由溶度积求溶解度的思路：Ksp→c(An＋)或c(Bm－)→1 L溶液中AmBn的物质的量→100 g溶液中AmBn的物质的量→S [例2] 已知溶洞的形成与下列反应有关： ①Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋H2CO3 ②H2CO3CO2↑＋H2O 已知H2CO3的Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11，Ksp(CaCO3)＝3.4×10－9。 下列说法错误的是(　　) A．反应①的平衡常数为 B．溶液的pH保持不变不能判断反应①达到平衡状态 C．当溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶滴到洞底时可以形成钟乳石 D．将0.02 mol/L H2CO3稀释到0.01 mol/L，c(CO)几乎不变 B　解析：反应①的平衡常数为K＝＝＝，A正确；反应①中随反应正向进行，溶液pH逐渐减小，当溶液的pH保持不变时，反应达到平衡状态，B错误；溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶滴到洞底时，过程中发生反应①和反应②，最终形成钟乳石，C正确；CO是H2CO3二级电离产生的，稀释时对氢离子影响较大，稀释时碳酸浓度变为原来的一半且稀释过程中平衡常数不变，对二级电离影响很小，所以稀释时CO浓度基本不变，D正确。 2．在1 L 0.01 mol/L MgCl2溶液中加入1 mL 0.01 mol/L的Na2CO3溶液，下列说法正确的是(已知MgCO3的Ksp＝6.8×10－6)(　　) A．有MgCO3沉淀析出 B．无MgCO3沉淀析出 C．有沉淀但不是MgCO3 D．无法确定 B　解析：在1 L 0.01 mol/L MgCl2溶液中加入1 mL 0.01 mol/L的Na2CO3溶液，混合溶液体积可近似为1 L，所得溶液中c(Mg2＋)＝0.01 mol/L，c(CO)＝＝1×10－5 mol/L，c(Mg2＋)× c(CO)＝0.01×1×10－5＝1×10－7＜Ksp[MgCO3]，所以无沉淀析出，故选B。 [对应学生用书P98] 1．BaSO4又叫重晶石，可用作胃肠道造影剂，下列关于BaSO4的说法错误的是(　　) A．BaSO4属于强电解质 B．BaSO4悬浊液中存在BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq) C．可用BaCO3代替BaSO4作胃肠道造影剂 D．在BaSO4悬浊液中加入少量BaCl2固体，得到的悬浊液中c(Ba2＋)增大 C　解析：BaSO4是盐，尽管难溶于水，但溶于水的部分完全电离为自由移动的离子，故BaSO4属于强电解质，A正确；BaSO4是难溶电解质，在水中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，B正确；BaCO3不溶于水，但能够溶于胃酸(盐酸)，二者反应产生可溶性BaCl2，导致人重金属中毒，故不能用BaCO3代替BaSO4作胃肠道造影剂，C错误；在BaSO4悬浊液中加入少量BaCl2固体，BaCl2溶解电离产生Ba2＋，使得到的悬浊液中c(Ba2＋)增大，D正确。 2．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝5.4×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO的浓度均为0.010 mol/L，向该溶液中逐滴加入0.010 mol/L的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(　　) A．Cl－、Br－、CrO B．CrO、Br－、Cl－ C．Br－、Cl－、CrO D．Br－、CrO、Cl－ C　解析：利用沉淀溶解平衡原理，当Q>Ksp时，有沉淀析出。溶液中Cl－、Br－、CrO的浓度均为0.010 mol/L，向该溶液中逐滴加入0.010 mol/L的AgNO3溶液时，溶解度小的先满足Q>Ksp，有沉淀析出。比较AgBr、AgCl的Ksp，溶解度：AgBr＜AgCl。再比较AgCl、Ag2CrO4沉淀所需c(Ag＋)，Cl－沉淀时所需c(Ag＋)≥＝mol/L＝1.8×10－8 mol/L，CrO沉淀时所需c(Ag＋)≥＝mol/L＝3.0×10－5 mol/L，故推知三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br－、Cl－、CrO，故选C。 3．已知：常温下Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39。常温下，在0.1 mol/L NH4Fe(SO4)2溶液中，(　　) A．<1 B．>1 C．＝1 D．无法判断 A　解析：由电离常数可知，铵根离子在溶液中的水解常数Kh＝＝≈5.6×10－10，铁离子在溶液中的水解常数Kh＝＝≈3.6×10－4，则铁离子在溶液中的水解程度大于铵根离子，所以常温下，0.1 mol/L硫酸亚铁铵溶液中小于1，A符合题意。 4．(2024·吉林普通高中友好学校联合体高二期中联考)下列说法正确的是(　　) A．难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，保持温度不变增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动 B．难溶电解质都是弱电解质 C．在白色ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液，沉淀变黑，说明CuS比ZnS更难溶于水 D．AgCl在水中的溶解度与在饱和NaCl溶液中的溶解度相同 C　解析：难溶电解质是固体，其浓度可视为常数，增加难溶电解质的量对平衡无影响，A错误；难溶电解质在熔融状态下可以完全电离，不一定都是弱电解质，如AgCl难溶于水，但为强电解质，B错误；在白色ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液，沉淀变黑，说明CuS比ZnS更难溶于水，C正确；相同温度下，氯化银在溶液中存在沉淀溶解平衡，氯化钠溶液中氯离子抑制氯化银溶解，AgCl在水中的溶解度大于在饱和NaCl溶液中的溶解度，D错误。 5．软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量金属铁、铝、铜的化合物等杂质，黄铁矿的主要成分是FeS2，还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上采用同槽酸浸工艺制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下： (1)在浸取时不能提高浸出率的措施是________。 A．适当升高温度 B．加压 C．搅拌 D．矿石研成粉末 (2)“氧化”中加入MnO2与Fe2＋反应的离子方程式为____________________________ ____________________________________________。 (3)已知：Fe(OH)3：Ksp＝2.8×10－39，Al(OH)3：Ksp＝1.0×10－34，Cu(OH)2：Ksp＝2.5×10－20，Mn(OH)2：Ksp＝1.9×10－13。若形成“滤渣3”之前溶液中c(Mn2＋)＝1.9 mol/L，则理论上需调节的pH范围为________(一般溶液中离子浓度小于或等于1×10－5 mol/L，即认为已经除尽，lg2≈0.3)。 (4)“碳化”反应：MnSO4＋2NH4HCO3(NH4)2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。 ①碳化温度采用50 ℃的原因是_______________________________________。 ②已知：2Mn2＋＋5S2O＋H2O===16H＋＋10SO＋2MnO。请设计实验检验Mn2＋是否反应完全：________________________________________________________________。 答案：(1)B (2)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O (3)6.7～7.5 (4)①温度过低，反应太慢，温度过高NH4HCO3会分解　②取碳化后的滤液少许，加入Na2S2O8溶液，若溶液不变为紫红色，则确定Mn2＋已反应完全 解析：软锰矿和黄铁矿加入硫酸酸浸，滤渣1为S、SiO2，浸取液中含有Mn2＋、Fe2＋、Cu2＋、Al3＋等，加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入氨水调节溶液pH＝5.4～5.8，将Fe3＋、Al3＋转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，再加入氨水调节pH，生成氢氧化铜，滤渣3为氢氧化铜，滤液中主要含有MnSO4，在滤液中加入碳酸氢铵，加热碳化，生成MnCO3沉淀、CO2、(NH4)2SO4，过滤得到MnCO3，滤液中主要含有(NH4)2SO4。 (1)提高浸出率的可采取的措施有适当升高温度和搅拌、矿石研成粉末，加压不影响溶液中固体浸出率。 (2)“氧化”中加入MnO2发生反应生成硫酸铁、硫酸锰和水，反应的离子方程式为2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。 (3)加入氨水调节pH，生成氢氧化铜，但不能生成Mn(OH)2；c(OH－)＝＝＝5×10－8，c(H＋)＝2×10－7，pH＝7－lg2＝6.7，则调节pH最小值为6.7；c(Mn2＋)＝1.9 mol/L，c(OH－)＝＝＝1×10－6.5，c(H＋)＝1×10－7.5，则调节pH最大值为7.5。 (4)①温度过低反应太慢，温度过高，NH4HCO3会分解，因此采用50 ℃碳化； ②由题意可知，Mn2＋能被Na2S2O8氧化为高锰酸根离子，则检验Mn2＋是否反应完全的方法是取碳化后的滤液少许，加入Na2S2O8溶液，若溶液不变为紫红色，则确定Mn2＋已反应完全。 学科网（北京）股份有限公司 $$