3.4.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修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 第一课时 难容电解质的沉淀溶解平衡 1、认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，能描述沉淀溶解平衡，知道溶解平衡的特征； 2、掌握溶度积Ksp及意义。了解离子积与Ksp的相对大小跟沉淀溶解平衡的关系，能根据Ksp与离子积 Q 的关系判断沉淀的生成、溶解情况； 3、理解难溶电解质的沉淀溶解平衡概念，能正确书写沉淀溶解平衡表达式。 4、根据化学平衡理论，分析影响沉淀溶解平衡的因素 教学目标 广西百色乐业县罗妹莲花洞奇观 我们知道，溶液中有沉淀生成是离子反应发生的条件之一。例如，将 AgNO3 溶液与 NaCl 溶液混合，会生成白色的AgCl沉淀，反应的离子方程式为： 如果上述两种溶液中 AgNO3 和 NaCl 的物质的量相等且充分反应，此时溶液中还有 Ag+和Cl-吗？ Ag+ + Cl-=AgCl↓ 2 mL 0.1mol/L NaCl溶液 步骤一 1 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液 步骤二 取上层清液 白色沉淀生成 KI溶液 黄色沉淀生成 新课导入 难溶电解质的溶解平衡 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。 例如，AgCl、BaSO4、Fe(OH)3等都属于难溶物。 根据表格信息回答下列问题。 （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-？ 思考与讨论 一 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 结论: 尽管难溶电解质的溶解度很小，但并不是绝对不溶。 生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中还有Ag+和Cl-。 难溶电解质的溶解平衡 一 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 难溶电解质的溶解平衡 一 从表3-3可知，不同的电解质在水中的溶解度差别很大，如 AgCl 和 AgNO3 10g 1g 0.01g 易溶 可溶 微溶 难溶 在20℃时， AgCl 的溶解度为1.5×10-4g，当AgNO3与NaCl在溶液中反应生成AgCl沉淀，体系中存在下列反应： 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 难溶电解质的溶解平衡 一 10g 1g 0.01g 易溶 可溶 微溶 难溶 AgNO3 BaCl2 Ba(OH)2 Ag2SO4 Ca(OH)2 CaSO4 AgCl Agr Ag2S BaSO4 Mg(OH)2 Fe(OH)3 习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。物质的溶解是绝对的，不溶是相对的。 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。 1.沉淀溶解平衡定义 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。 难溶电解质的溶解平衡 一 请写出BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S的沉淀溶解平衡表达式。 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42- (aq) CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32- (aq) AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) 即时训练 2.沉淀溶解平衡的影响因素 难溶电解质的溶解平衡 一 内因(决定因素) 难溶电解质本身的性质 外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理 浓度 加水，平衡向溶解方向移动 温度 升温，多数平衡向溶解方向移动（原因：溶解吸热）；但少数向沉淀方向移动 （例：Ca(OH)2） 同离子效应 加入难溶电解质溶解产生的离子，平衡向沉淀方向移动 加入与体系中某些离子反应的物质 产生气体或更难溶的物质，导致平衡向溶解的方向移动 已知:Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH>0 ，请分析下表: 条件改变 移动方向 溶解度S c(Mg2＋) c(OH－) 加少量水(过饱和) 升温 加MgCl2(s) 加NaOH(s) 加盐酸 正向移动 正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 不变 不变 不变 增大 增大 增大 减小 增大 减小 减小 减小 增大 增大 增大 减小 即时训练 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 1.概念 2.表达式 AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。 溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。 3.影响因素 左写化学式，右写离子符号，注明状态（难溶电解质用“s”标明状态，离子用“aq”标明状态，），中间用“ ⇌”连接。 溶度积常数 二 写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式 (1)AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq) (2)Fe(OH)3(s) Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) (3)Ag2S(s) ⇌2Ag+(aq) + S2-(aq) Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－) Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－) Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2-) 即时训练 Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 4.Ksp的意义 一般而言： 对于阴阳离子个数比相同的电解质，Ksp越小，溶解度越小。 对于阴阳离子个数比不同的电解质，不能用Ksp的大小来确定溶解度大小。溶解度应根据Ksp计算后得出。 溶度积常数 二 ②溶度积规则 5.Ksp的应用 Q<Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出。 AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)， ①离子积(Q)---取任意时刻浓度 Q＝cm(An＋)·cn(Bm－) ——定量判断给定条件下有无沉淀生成。 Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出。 Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。 若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。 溶度积常数 二 (1) 根据Ksp求某一离子的浓度 【例】25 ℃，Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10-11，若溶液中c(OH-)=3.0×10-6 mol/L，求：溶液中Mg2+的浓度？ Ksp＝c(Mg2+)·c2(OH-) ＝2.0 mol/L ＝ c(Mg2+) Ksp c2(OH-) ＝ 1.8×10-11 (3.0×10-6)2 Mg(OH)2(s) ⇌ Mg 2+(aq) + 2OH-(aq) 【解】 答：此时溶液中Mg2+的浓度为2.0 mol/L。 溶度积常数的应用 三 用Na2S溶液沉淀AgNO3溶液中的Ag+，充分反应后，测得剩余溶液中的S2- 的浓度为1.0×10-4 mol/L，此时剩余溶液中Ag+的浓度为多少？（ 25 ℃ ） Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) Ksp ＝ c 2(Ag+)·c(S2-) Ksp c 2(Ag+) ＝ c(S2-) ＝ 6.3×10-50 1.0×10-4 ＝ 6.3×10-46 c(Ag+)≈ 2.5×10-23 mol/L 即时训练 同学们可以尝试计算一下，用Na2S溶液沉淀AgNO3溶液中的Ag+，充分反应后，如果测得剩余溶液中的S2-浓度为1.0×10-4mol/L，此时剩余溶液中的Ag+的浓度为多少？同学们可以按下暂停键，独立思考，算一算。 首先，写出Ag2S的沉淀溶解平衡和溶度积的计算式。 18 (2) 计算离子的浓度比 【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】 溶度积常数的应用 三 (3) 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。 溶度积常数的应用 三 (4) 根据Ksp判断沉淀某离子时的pH范围 【例】已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10-33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10-39，pH＝7.1 时 Mn(OH)2开始沉淀。25 ℃时，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6mol/L)，需调节溶液 pH 范围为多少。 Ksp＝c(Al3+ )·c3(OH-) c(Al3+ )＝1 × 10-6mol/L ＝1 × 10-9 mol/L ＝1 × 10-5mol/L c(H＋)＝ KW c(OH-) c(OH-) ＝ c(Al3+ ) 3 pH＝5 同理：氢氧化铁沉淀完全时 c(OH-)＝1 × 10-11mol/L c(H+)＝1 × 10-4mol/L pH约为4 故需调节pH 范围为5.0~7.1 Al(OH)3(s) Al3+ aq)＋3OH-(aq) 【解】 溶度积常数的应用 三 已知Fe(OH)3的Ksp = 1×10－38：现在向0.01 mol/L 的FeCl3溶液中加入NaOH溶液，求Fe3+开始沉淀以及完全沉淀时的pH。 Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) +3OH－(aq) 开始沉淀时：Q＞Ksp，设此时c(OH－)=x x 0.01 Q = 0.01×x3 ＞Ksp =1×10－38 x＞1×10－12 mol/L 所以 pH＞2 时开始沉淀 完全沉淀时：c(Fe3+) ＜1 ×10－5 mol/L 所以 pH＞3 时完全沉淀 即时训练 (5) 根据Ksp计算溶解度(g/L) 【例】已知某温度下，Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12试分别计算溶解度(g/L)。 解：设平衡时AgCl、Ag2CrO4的浓度分别为S1、S2 mol/L AgCl(s) ⇌ Ag+ (aq) + Cl- (aq) 平衡 S1 S1 Ksp= S12 =1.56×10-10 得： S1 =1.25×10-5 mol/L 所以：AgCl的溶解度为： 1.25×10-5 mol/L×143.5g/mol=1.79×10-3 g/L Ag2CrO4 (s) ⇌ 2Ag+ (aq) + CrO4 2-(aq) 平衡 2S2 S2 Ksp= (2S2)2 ·S2= 4S23 = 9.0×10-12 得： S2 =1.31×10-4 mol/L 所以： Ag2CrO4的溶解度为： 1.31×10-4 mol/L×432g/mol=5.66×10-2 g/L 溶度积常数的应用 三 AgCl 1.8×10-10 Ag2CrO4 9.0×10-12 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42－(aq) x x 2y y Ksp(AgCl) = x2 = 1.8×10-10 Ksp(Ag2CrO4) = 4y3 = 9.0×10-12 x = 1.34×10-5 mol/L y = 2.08×10-4 mol/L x＜y，所以AgCl的溶解度更小！ (6) 不同类型的沉淀：Ksp相差不大时，计算比较溶解度 溶度积常数的应用 三 向浓度均为0.1 mol/L 的NaCl和Na2CrO4溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先出现的是哪种沉淀？ AgCl 1.8×10-10 Ag2CrO4 9.0×10-12 设两种溶液开始出现沉淀时，c(Ag+)分别为x、y Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42－(aq) 0.1 y 0.1 Ksp(AgCl) = 0.1x = 1.8×10-10 Ksp(Ag2CrO4) = 0.1y2 = 9.0×10-12 x = 1.8×10-9 mol/L y = 3×10-5.5 mol/L x＜y，所以AgCl先出现！ AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) x (7) 不判断沉淀的先后顺序（看溶解度，溶解度越小，越先沉淀） 溶度积常数的应用 三 析出AgI(s)的Ag+的最低浓度为： 析出AgCl(s)的Ag+的最低浓度为： 若先产生AgCl(s)，则，即； ； (7) 不判断沉淀的先后顺序（看溶解度，溶解度越小，越先沉淀） 溶度积常数的应用 三 二、 1.图像分析 明确图像中纵、横坐标的含义 纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。 沉淀溶解平衡图像 四 ①以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。 2.理解图像中线上点、线外点的含义 沉淀溶解平衡图像 四 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。 沉淀溶解平衡图像 四 ②溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。 3.抓住Ksp的特点，结合选项分析判断 ①溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况： A．原溶液不饱和时，离子浓度都增大；B．原溶液饱和时，离子浓度都不变。 沉淀溶解平衡图像 四 1．已知：pAg＝－lg c(Ag＋)，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)。如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1的NaCl溶液时，溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。根据图像所得下列结论正确的是(　　)  A．原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L－1 B．图中x点的坐标为(100,6) C．图中x点表示溶液中Ag＋被恰好完全沉淀(浓度为0) D．若把0.1 mol·L－1 NaCl溶液换成0.1 mol·L－1 NaI溶液， 则图像在终点后变为虚线部分 B 即时训练 沉淀溶解平衡图像题的解题策略 ①沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，曲线上方的任一点均表示过饱和溶液，此时有沉淀析出，曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。 ②从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。 ③比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。 ④涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。 2.某温度下，Fe(OH)3和Cu(OH)2分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改 变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析，下列判断错 误的是( ) A.Ksp[Fe(OH)3] < Ksp[Cu(OH)2] B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点 C.c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等 D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和 B 即时训练 应用 沉淀溶解平衡 沉淀的 生成 沉淀的 溶解 沉淀的 转化 核心物质 寻找平衡 比较Q、Ksp 改变条件 向沉淀生成方向进行 向沉淀溶解方向进行 课堂小结 课堂小结 1．下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　) A．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程 B．沉淀溶解平衡过程是可逆的 C．在平衡状态时，v溶解＝v沉淀＝0 D．达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液 B 随堂练习 2．下列有关AgCl的沉淀溶解平衡说法正确的是(　　) A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解达到平衡后不再进行 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沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变 C 随堂练习 3.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 D 随堂练习 4.在1L含1.0×10-3mol·L-1 的SO42-溶液中，注入0.01mol BaCl2固体（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)= 1.1×10-10 解：c(Ba2+)=0.01mol/L, c(SO42-)=0.001mol/L, 生成BaSO4沉淀后，Ba2+过量， 过量的c[Ba2+]=0.01-0.001=0.009(mol/L). 溶液中残留的c[SO42-]=Ksp/c[Ba2+] = 1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L) 因为，残留的c[SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L 所以， SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。 注意：当剩余离子即平衡离子浓度﹤10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。 随堂练习 5.已知：当人体中钡离子浓度达到2×10-3mol/L，会对健康产生危害。 1. 进行钡盐解毒，所需SO42－的最低浓度溶液是多少？ c(SO42－)＝ Ksp c(Ba2+) ＝ 5.5×10-8 mol/L ＝ 2×10-3mol/L 1.1×10-10 2. 实际生活中，中毒者采用5%的Na2SO4溶液洗胃，是否有效解毒？ 已知：5%的Na2SO4溶液中的c(SO42-) ≈ 0.35 mol/L ≫ 5.5×10-8 mol/L 可有效解毒！ 随堂练习 6.25 ℃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 = = 随堂练习 7.已知室温下PbI2的溶度积为7.1×10-9，求饱和溶液中Pb2+和I-的浓度? 在c(I-)=0.1mol·L-1的溶液中, Pb2+的浓度最大可达到多少? Ksp ＝c (Pb2+) · c2(I-) = 7.1×10-9 c(I-)=0.1mol·L-1时， c (Pb2+) = Ksp/c2(I-) =7.1×10-9/0.12 =7.1×10-7mol·L-1 c (Pb2+)=1.21 ×10-3 mol·L-1 c (I-)= 2.42×10-3 mol·L-1 随堂练习 8.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］ c(Ag+)=2×10-3mol·L-1 　　c(Cl-)= 2×10-3mol·L-1 c(Ag+) · c(Cl-)= 2 ×10-3× 2 ×10-3 =4.0 ×10-6 > Ksp=1.8×10-10 所以有AgCl沉淀析出 随堂练习 c(SO42-)=2.4×10-8 mol/L Ksp(BaSO4)=c(Ba2+) ·c(SO42-)=1.08×10-10 ∴ 沉淀完全 0.01mol 0.001mol 过量的n(Ba2+)=0.009 mol 过量的c(Ba2+)=4.5×10-3mol/L < 1.0×10-5 mol/L Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ 9.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] 随堂练习 10.已知25 ℃时，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液，下列叙述正确的是( ) A.溶液中析出CaSO4固体沉淀，最终溶液中 c(SO42－)比原来的大 B.溶液中无沉淀析出，溶液中c(Ca2＋)、c(SO42－)都变小 C.溶液中析出CaSO4固体沉淀，溶液中c(Ca2＋)、c(SO42－)都变小 D.溶液中无沉淀析出，但最终溶液中 c(SO42－)比原来的大 D 随堂练习 11.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 随堂练习 ＝____________。 $