3.4 第1课时 沉淀溶解平衡原理(Word教参)-【优化指导】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（苏教版2019）

第四单元　沉淀溶解平衡 第1课时　沉淀溶解平衡原理 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，了解其影响因素。 2．明确溶度积和浓度商的关系，并由此学会判断反应进行的方向。 1.变化观念与平衡思想：通过知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。 2．证据推理与模型认知：通过知道溶度积的意义，建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型。 3．科学探究与创新意识：通过学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。 [对应学生用书P120] 一、沉淀溶解平衡原理 　PbI2溶于水过滤后，向滤液中加入AgNO3溶液现象是产生黄色沉淀，说明沉淀存在溶解平衡。 1．AgCl沉淀溶解平衡的建立 (1)分析AgCl的溶解过程：AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl表面进入水中(溶解过程)；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl表面析出(沉淀过程)。在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时，达到溶解平衡状态，体系中形成AgCl饱和溶液。 (2)AgCl溶于水的平衡方程式是AgCl(s)⥫⥬Cl－＋Ag＋，由于沉淀溶解之间的这种动态平衡的存在，决定了Ag＋和Cl－的反应不能进行到底。 2．溶解平衡的概念与特征 (1)概念 在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。 (2)特征 (3)反应完全的标志 对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时，沉淀就达完全。 3．难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素 (1)内因(决定因素)：难溶电解质本身的性质。 (2)外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。 (3)实例分析 已知溶解平衡：Mg(OH)2(s)⥫⥬Mg2+＋2OH－，请分析当改变下列条件时，对该溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)： 条件改变 移动方向 c(Mg2+) c(OH－) 加水 正向 不变 不变 升温 正向 增大 增大 加MgCl2(s) 逆向 增大 减小 加盐酸 正向 增大 减小 加NaOH(s) 逆向 减小 增大 (4)外界条件对沉淀溶解平衡的影响 ①温度：升高温度，多数溶解平衡向溶解方向移动；少数溶解平衡向生成沉淀方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。 ②浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。 ③同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。 ④其他：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解方向移动。 二、溶度积常数 1．概念 难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp，Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 2．表达式 AmBn(s)⥫⥬mAn＋＋nBm－ Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。 Fe(OH)3(s)⥫⥬Fe3+＋3OH－ Ksp＝c(Fe3+)·c3(OH－)。 3．影响因素 溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。 4．应用 定量判断给定条件下有无沉淀生成。 对于AmBn(s)⥫⥬mAn＋＋nBm－任意时刻Qc＝cm(An＋)·cn(Bm－)。 (1)Qc>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。 (2)Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。 (3)Qc<Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。 如：以沉淀溶解平衡BaSO4(s)⥫⥬Ba2+＋SO为例，要判断溶液中能否生成沉淀，可依据化学平衡常数与浓度商的关系，将溶液中的离子浓度之积与Ksp进行比较： c(Ba2+)·c(SO)＝Ksp　沉淀溶解平衡 c(Ba2+)·c(SO)>Ksp　生成沉淀 c(Ba2+)·c(SO)<Ksp　沉淀溶解 [对应学生用书P121] 探究一__沉淀溶解平衡的影响因素 牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3(OH)的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3(OH)(s)⥫⥬5Ca2+＋3PO＋OH－ 从化学平衡的角度分析如何保护牙齿？ [问题设计] (1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，分析其原理。 提示：有机酸中和OH－，使平衡正向移动，促进了Ca5(PO4)3(OH)溶解。 (2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化物更小，质地更坚固。牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因是(用离子方程式表示)。 提示：Ca5(PO4)3(OH)＋F－===Ca5(PO4)3F＋OH－ (3)根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法。 提示：多进食一些含Ca丰富的食物(或其他合理答案)。 解析：(2)根据平衡移动原理，若OH－ 与H＋ 中和生成H2O 会使平衡正向移动，促进Ca5(PO4)3(OH)溶解；若增大c(Ca2+)或c(PO)能促进平衡逆向移动。若使用含氟牙膏，F－ 与Ca2+、PO 结合生成Ca5(PO4)3F(氟磷灰石)而使Ca5(PO4)3(OH)转化为Ca5(PO4)3F，其溶解度更小，质地更坚固，因此能更好地保护牙齿。 1．沉淀溶解平衡与电离平衡的比较 (1)从物质类别方面看 ①难溶电解质：可以是强电解质也可以是弱电解质。 ②难电离物质：只能是弱电解质。 (2)从变化的过程看 ①沉淀溶解平衡：已溶解溶质与未溶解溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态。 ②电离平衡：溶解的弱电解质分子与离子之间的转化达到的平衡状态。 (3)沉淀溶解平衡与难溶电解质的电离比较①平衡状态 沉淀溶解平衡指已溶溶质的离子与未溶溶质之间的平衡；难溶电解质中，可能存在电离平衡，如Al(OH)3，可能不存在电离平衡，如BaSO4。 ②表示方法 沉淀溶解平衡：Al(OH)3(s)⥫⥬Al3+(aq)＋3OH－(aq)；BaSO4(s)⥫⥬Ba2+(aq)＋SO(aq)。 难溶电解质的电离：Al(OH)3⥫⥬Al3+＋3OH－；BaSO4===Ba2+＋SO。 2．影响沉淀溶解平衡的因素 (1)内因：电解质本身的性质 (2)外因 ①温度：温度升高，多数溶解平衡向溶解的方向移动； ②稀释：向溶解方向移动； ③同离子效应：加入相同离子，向生成沉淀的方向移动。 【例1】 (2023·河池高二质检)变色镜片是在普通玻璃中加入了适量的溴化银和氧化铜的微晶粒。AgBr、AgI分别是难溶于水的淡黄色固体、黄色固体，已知常温下，AgBr的Ksp＝5.35×10-13、AgI的Ksp＝8.51×10-17。 (1)现向含有AgI的饱和溶液中： ①加入AgNO3固体，则c(I－)____________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)； ②若加入更多的AgI固体，则c(Ag＋)________________； ③若加入AgBr固体，则c(I－)__________；而c(Ag＋)________________。 (2)有关难溶盐的溶度积及溶解度(与AgBr、AgI无关)，有以下叙述，其中正确的是____________(填标号)。 A．两种难溶盐电解质，其中Ksp小的溶解度一定小 B．向含有AgCl固体的溶液中加入适量的水使AgCl溶解又达到平衡时，AgCl的溶度积不变，其溶解度也不变 C．将难溶电解质放入纯水中，溶解达到平衡时，电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积 D．溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子，则Ksp小的一定先生成沉淀 E．难溶盐电解质的Ksp和温度有关 F．同离子效应(加入与原电解质具有相同离子的物质)，使难溶盐电解质的溶解度变小，也使Ksp变小 答案：(1)①变小　②不变　③变小　变大　(2)BE 解析：(1)①加入AgNO3固体，使c(Ag＋)增大，AgI溶解平衡逆向移动，c(I－)变小。②加入更多的AgI固体，仍是该温度下的饱和溶液，各离子浓度不变。③因AgBr的溶解度大于AgI的溶解度，所以加入AgBr固体时，使c(Ag＋)变大，而使AgI的溶解平衡向生成AgI的方向移动，c(I－)变小。(2)只有相同类型的难溶电解质Ksp越小溶解度越小，不同类型的难溶电解质不能根据Ksp判断溶解度的大小，A错误；因温度不变，故再次达到平衡时，Ksp与溶解度均不变，B正确；Ksp是各离子浓度的幂之积，C错误；生成沉淀的先后还与离子的浓度有关，D错误；E正确；同离子效应不会改变Ksp，F错误。 1．(1)将碳酸钙分别加入水和饱和碳酸钠溶液中，达到沉淀溶解平衡，请比较两个体系中Ca2+浓度的大小。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)请设计实验方案，使CaCO3的沉淀溶解平衡向生成CaCO3的方向移动。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)请设计实验方案，使CaCO3的沉淀溶解平衡向碳酸钙溶解的方向移动。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4)氯化银在纯水和硝酸银溶液中溶解达到平衡，Ag＋的大小关系是________(填“纯水中大”或“硝酸银溶液中大”)。 答案：(1)CaCO3(s)⥫⥬Ca2+＋CO，饱和Na2CO3溶液中，c(CO)增大，平衡逆向移动，c(Ca2+)减小，故饱和Na2CO3溶液中的Ca2+浓度小。 (2)加入浓的CaCl2溶液或浓的Na2CO3溶液[增大c(Ca2+)或c(CO)]。 (3)升高温度或加水稀释或加入盐酸(降低CO的浓度)。 (4)硝酸银溶液中大 探究二__溶度积常数及计算 Ⅰ ：常见难溶电解质的溶度积常数和溶解度的近似值(25 ℃) 难溶物 Ksp 溶解度/g AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 BaSO4 1.1×10-10 2.4×10-3 AgBr 5.4×10-13 8.4×10-6 Fe(OH)3 2.6×10-39 3.0×10-9 AgI 8.5×10-17 2.1×10-7 CaCO3 2.8×10-9 7.1×10-4 　　 Ⅱ ：室温时，CaCO3在水中的溶解平衡曲线如图所示。 [问题设计] (1)结合 Ⅱ 中图像回答问题： ①x数值为多少？ 提示：d点c(CO)＝1.4×10-4 mol·L-1，又知25 ℃时，CaCO3的溶度积Ksp＝2.8×10-9，故c(Ca2+)＝x＝＝ mol·L-1＝2×10-5mol·L-1，则x＝2×10-5。 ②c点时是否有碳酸钙沉淀生成？ 提示：c点c(Ca2+)＞2×10-5mol·L-1，c(Ca2+)·c(CO)＞Ksp，故有碳酸钙沉淀生成。 ③加入蒸馏水能否使溶液由d点变到a点？ 提示：d点为饱和溶液，加入蒸馏水后若仍为饱和溶液，则c(Ca2+)、c(CO)均不变，若为不饱和溶液，则Ca2+、CO浓度都减小，故不可能使溶液由d点变为a点。 ④b点与d点对应的溶度积相等吗？ 提示：b点与d点，温度相同，溶度积相等。 (2)结合 Ⅰ 中表回答问题： ①请利用25 ℃时的Ksp数据比较AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解能力大小。 提示：难溶电解质的Ksp的大小反映了其在水中的溶解能力。对于同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI等)而言，Ksp越小，其在水中的溶解能力越小，故AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解能力由大到小的顺序为AgCl＞AgBr＞AgI。 ②已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10-12，能否直接依据Ksp的大小判断其在水中的溶解能力？ 提示：对于不同类型(阴、阳离子个数比不同)的难溶电解质，不能直接依据Ksp的大小判断其在水中的溶解能力。虽然Ksp(Ag2CrO4)＜Ksp(AgCl)，但在水中的溶解能力：Ag2CrO4＞AgCl。 ③如何利用Ksp判断沉淀的生成与溶解？ 提示：以BaSO4(s)⥫⥬Ba2+＋SO为例， c(Ba2+)·c(SO)＝Ksp，沉淀溶解平衡； c(Ba2+)·c(SO)＞Ksp，生成沉淀； c(Ba2+)·c(SO)＜Ksp，沉淀溶解。 ④要将等体积的4×10-3 mol·L-1 AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1 K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10-12] 提示：混合后，c(Ag＋)＝c(CrO)＝2×10-3 mol·L-1，c2(Ag＋)·c(CrO)＝(2×10-3)2×2×10-3＝8×10-9＞1.12×10-12，故有Ag2CrO4沉淀析出。 (1)在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。如x mol·L-1铬酸银(Ag2CrO4)溶液中c(Ag＋)是2x mol·L-1而不是x mol·L-1。 (2)类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小，因为它们的溶度积表达式是不同的。Ksp与S的换算没有统一的公式，因电解质类型(阴、阳离子数目比)的不同而不同。 【例2】 (2023·漳州高二质检)(1)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时，溶液中c(Ag＋)为________ mol·L-1，此时溶液中c(CrO)等于________mol·L-1。(已知该条件下Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10) (2)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后得浓缩液，该浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子。取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为________。[已知该条件下Ksp(AgCl)＝1.8×10-10，Ksp(AgI)＝8.5×10-17] 答案：(1)2.0×10-5　5.0×10-3　(2)4.7×10-7 解析：(1)由AgCl的Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)，当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时，溶液中c(Ag＋)＝ mol·L-1＝2.0×10-5 mol·L-1；由Ag2CrO4的Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrO)，此时溶液中c(CrO)＝ mol·L-1＝5.0×10-3 mol·L-1。(2)当AgCl开始沉淀时，溶液中＝＝＝≈4.7×10-7。 2．(2024·盐城高二质检)已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10-39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10-33。 (1)①25 ℃时，向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成________(填化学式)沉淀。 ②将MgCl2、AlCl3的混合溶液(A)与过量氨水(B)反应，为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________(填“A”或“B”)，再滴加另一反应物。 (2)①25 ℃时，Fe3+发生水解反应Fe3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋，该反应的平衡常数为________________________。 ②25 ℃时，若向FeCl3溶液中加入一定量的石灰水来调节溶液的pH，可得到红褐色沉淀。若调节后溶液的pH为5，则溶液中Fe3+的浓度为________________。 (3)溶液中金属离子的物质的量浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时，可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe3+恰好完全沉淀时，测得c(Al3+)＝0.2 mol·L-1，此时所得沉淀中________(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。 答案：(1)①Cu(OH)2　②B　(2)①3.85×10-4　②2.6×10-12 mol·L-1　(3)不含有 [对应学生用书P124] 1．下列有关CaCO3的溶解平衡的说法不正确的是 (　　) A．CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行，但速率相等 B．CaCO3难溶于水，其饱和溶液不导电，属于弱电解质 C．升高温度，CaCO3的溶解度增大 D．向含CaCO3沉淀的溶液中加入纯碱固体，CaCO3溶解的量减少 B　解析：达到沉淀溶解平衡时，CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行，是动态平衡，速率相等，A正确；CaCO3难溶于水，其饱和溶液几乎不导电，但是溶解的碳酸钙能够完全电离，属于强电解质，B错误；CaCO3的溶解度随温度的升高而增大，C正确；加入纯碱固体，由于溶液中碳酸根离子浓度增大，碳酸钙的沉淀溶解平衡逆向移动，CaCO3溶解的量减少，D正确。 2．欲使Mg(OH)2的溶解平衡向沉淀溶解的方向移动，可采用的方法是 (　　) A．增大pH B．加入NH4Cl固体 C．加入MgSO4固体 D．加入适量95%乙醇 B　解析：Mg(OH)2饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)⥫⥬Mg2+(aq)＋2OH－(aq)。增大pH或加入MgSO4固体，c(OH－)或c(Mg2+)增大，沉淀溶解平衡逆向移动；加入适量95%乙醇对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡无影响；加入NH4Cl固体，NH与OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，c(OH－)减小，Mg(OH)2的溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。 3．某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加少量稀盐酸，下列说法正确的是 (　　) A．AgCl的溶解度、Ksp均减小 B．AgCl的溶解度、Ksp均不变 C．AgCl的溶解度减小，Ksp不变 D．AgCl的溶解度不变，Ksp减小 C　解析：AgCl饱和溶液中存在溶解平衡：AgCl(s)⥫⥬Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，加入少量稀盐酸，溶液中的c(Cl－)增大，溶解平衡逆向移动，AgCl溶解度减小，温度不变，Ksp不变，C正确。 4．某温度时，AgCl(s)⥫⥬Ag＋(aq)＋Cl－(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是 (　　) A．加入AgNO3可以使溶液由c点变到d点 B．加入固体NaCl，则AgCl的溶解度减小，Ksp也减小 C．d点有AgCl沉淀生成 D．a点对应的Ksp小于b点对应的Ksp C　解析：加入AgNO3，c(Cl－)减小，故不能使溶液由c点变到d点，A错误；虽然AgCl的溶解度减小，但Ksp不改变，B错误；d点时，c(Ag＋)·c(Cl－)＞Ksp，即有沉淀生成，C正确；a、b两点温度相同，则对应的Ksp相等，D错误。 5．某温度下，Ksp(CaSO4)＝9×10-6，此温度下CaSO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A．CaSO4溶解在水中形成的饱和溶液，c(Ca2+)＝c(SO)＝3×10-3 mol·L-1 B．在d点溶液中加入一定量的CaCl2可能会有沉淀析出 C．a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp D．b点将有沉淀生成，平衡后溶液中c(SO)＝3×10-3 mol·L-1 D　解析：CaSO4溶解在水中形成的是饱和溶液，存在c(Ca2+)·c(SO)＝Ksp，所以c(Ca2+)＝c(SO)＝＝3×10-3 mol·L-1，A正确；d点与c点相比较，SO浓度相同，Ca2+浓度较c点小，所以溶液未达到饱和，加入CaCl2后，如果c(Ca2+)·c(SO)>Ksp，可能有沉淀析出，B正确；a点和c点在同一条线上，所以Ksp相等，C正确；b点与c点相比较，c(SO)相同，c(Ca2+)偏大，相当于在CaSO4的沉淀溶解平衡中增大c(Ca2+)，平衡向生成沉淀的方向进行，且c(Ca2+)大于c(SO)，D错误。 6. Ⅰ .已知：Cu(OH)2(s)⥫⥬Cu2+(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝c(Cu2+)·c2(OH－)＝2.2×10-20。当溶液中各种离子的浓度幂的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解。 (1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)＝0.022 mol·L-1，如果生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于________。 (2)要使0.22 mol·L-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全[使c(Cu2+)降至原来的千分之一]，则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH为________。 Ⅱ .向50 mL 0.018 mol·L-1 AgNO3溶液中，加入50 mL 0.02 mol·L-1稀盐酸，生成了沉淀。如果溶液中c(Ag＋)和c(Cl－)的乘积是一个常数，Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝1×10-10，则： (1)生成沉淀后溶液中c(Ag＋)是________。 (2)沉淀生成后溶液的pH是________。 答案：Ⅰ .(1)5　(2)6　 Ⅱ .(1)1×10-7mol·L-1　(2)2 学科网（北京）股份有限公司 $$