3.4.1沉淀溶解平衡 课件 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

3.4.1 难溶电解质的溶解平衡 我们知道，溶液中有沉淀生成是离子反应发生的条件之一 【知识回顾】 例如，将 AgNO3 溶液与 NaCl 溶液混合， 会生成白色的AgCl沉淀 Ag+ + Cl- = AgCl ↓ 【思考】若将1mL 0.1mol/LAgNO3与1mL 0.1mol/L NaCl溶液混合， 此时溶液中是否存在Ag+和Cl-? 生成白色的AgCl沉淀是一种难溶的电解质 难溶是不溶吗？ 难溶电解质的沉淀溶解平衡 【思考与讨论】 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-？ 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 难溶电解质的沉淀溶解平衡 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 10g 1g 0.01g 易溶 可溶 微溶 难溶 1. 物质溶解性的界定 AgNO3 BaCl2 Ba(OH)2 Ag2SO4 Ca(OH)2 CaSO4 AgCl AgBr 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 尽管难溶电解质的溶解度很小，但并不是绝对不溶 物质的溶解是绝对的，不溶是相对的 难溶电解质的沉淀溶解平衡 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 【思考与讨论】 (2)生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-？ 在20℃时， AgCl 的溶解度为1.5×10-4 g 生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中还有Ag+和Cl- 生成 AgCl 沉淀后 有三种粒子在反应体系中共存： AgCl (s) 、Ag+(aq)、 Cl-(aq) 即使过量的NaCl也无法完全沉淀溶液中的Ag+ 难溶电解质的沉淀溶解平衡 通过物质的导电性试验可以检验难溶电解质的溶解性 【探究】用电导率仪测定50mL蒸馏水的电导率，向其中加入0.5g AgCl固体，观察电导率的变化，待电导率变化稳定后再加入10mL 蒸馏水，观察电导率变化。 时间/s AgCl沉淀难溶并非绝对不溶， 这也说明沉淀反应并不能完全进行彻底，具有一定的可逆性 【结论】 难溶电解质的沉淀溶解平衡 2. 沉淀溶解平衡的建立 将一定质量的AgCl溶于水 Ag+ Cl- ① 固体开始溶解时，v溶解>v沉淀 ② 当v溶解 = v沉淀 时，溶解平衡， 达到饱和状态 时间(t) 速率 v(溶解) v(沉淀) v(溶解)=v(沉淀) AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 溶液中存在溶解平衡： 溶解 沉淀 难溶电解质的沉淀溶解平衡 3. 沉淀溶解平衡状态 (1) 概念：一定温度下，当沉淀溶解速率等于沉淀生成速率时，固体量和各离子浓度不变，此时沉淀达到最大溶解，形成电解质的饱和溶液。同时也达到溶解平衡状态，把这种平衡称为沉淀溶解平衡 。 (2) 特点： 逆、等、动、定、变 溶解平衡状态时溶液是饱和的 饱： 【注意】在电解质的饱和溶液中，不管是易溶的、微溶的、 还是难溶的电解质都存在着溶解平衡 难溶电解质的沉淀溶解平衡 3. 沉淀溶解平衡状态 (3) 表示方法： 例如： AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) 通式：AmBn(s) ⇌ mAn+(aq) + nBm-(aq) 【注意】 ①左写化学式，右写离子符号,一律用“ ⇌ ” ②各微粒要标明聚集状态 → 固体：“s”，溶液： “aq” ③与电离方程式有区别 AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl = Ag+ + Cl- Al(OH)3(s) ⇌Al3＋(aq)＋3OH－(aq) Al(OH)3 ⇌Al3＋＋3OH－ (沉淀溶解平衡) (沉淀溶解平衡) (难溶强电解质的电离方程式) (难溶弱电解质的电离平衡) 难溶电解质的沉淀溶解平衡 【练习】写出BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S、Fe(OH)3的沉淀溶解平衡方程式 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42- (aq) CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32- (aq) AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) +3OH-(aq) 沉淀溶解平衡方程式 电离方程式 BaSO4 = Ba2++ SO42- CaCO3 = Ca2++ CO32- AgI = Ag+ + I- Ag2S = 2Ag+ + S2- Fe(OH)3 Fe3+ +3OH- 难溶电解质的沉淀溶解平衡 【思考】电解质之间发生离子反应生成沉淀时，我们所说的“沉淀完全”，是指溶液中不存在该离子了吗？ 4. 离子沉淀完全的标准 由于沉淀溶解平衡的存在，溶液中发生沉淀的离子浓度不可能为0 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。 难溶电解质的沉淀溶解平衡 5. 影响沉淀溶解平衡的因素 (1) 内因： 电解质本身的性质 不管是易溶(如NaCl)的，微溶的，难溶的电解质的溶液中，只要是饱和溶液都存在溶解平衡 (2) 外因： ①温度 升温，多数平衡向溶解方向移动 特例：a. 随温度变化不明显：NaCl； b. 随温度升高溶解度降低：Ca(OH)2； c. 与水任意比混溶：乙醇等 ②浓度 ③同离子效应 ④发生化学反应 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； 加入与体系中离子发生反应的物质， 平衡向溶解方向移动(通常是生成气体或更难溶的物质) 难溶电解质的沉淀溶解平衡 【分析】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 逆向 减小 增大 减小 正向 增大 减小 增大 生成溶解度更小的AgI 课堂练习 【课本】P87 2.难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时，下列说法错误的是（ ） A. 沉淀的速率和溶解的速率相等 B.难溶电解质在水中形成饱和溶液 C.再加入难溶电解质，溶液中各离子浓度不变 D.难溶电解质溶解形成的阴、阳离子的浓度相等 D 例1 在饱和溶液中尚有固体存在，当向溶液中加入 的盐酸时，下 列说法正确的是( )。 D A. 的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 B. 的溶解度增大 C.溶液中 增大 D.溶液中 增大 课堂练习 【导学】P93 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 15 例2 把足量熟石灰加入蒸馏水中，一段时间后达到平衡： 。下列叙述正确的是( )。 D A.给溶液加热，溶液的 升高 B.恒温下向溶液中加入，溶液的 升高 C.向溶液中加入溶液， 固体增多 D.向溶液中加入少量的固体， 固体增多 课堂练习 【导学】P93 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 16 1.下列说法正确的是( )。 D A.只有易溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡 B.难溶电解质在溶液中只存在沉淀溶解平衡，不存在电离平衡 C.沉淀溶解平衡只能在电解质溶于水时建立 D.达到沉淀溶解平衡时，电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离 子或分子回到电解质表面的速率相等 课堂练习 【导学】P94 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 17 难溶电解质的溶度积常数 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 1. 概念 是指在一定温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡时， 溶液中各离子浓度幂之积 称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp 2.表达式 例如： AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) 通式：AmBn(s) ⇌ mAn+(aq) + nBm-(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) Ksp＝c(Ag+)·c(Cl-) 固体纯物质不列入平衡常数 3.溶度积常数的影响因素 Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 一般温度升高，Ksp增大 【特例】Ca(OH)2相反 【注意】物质的溶解度与温度和溶剂有关，而Ksp只与温度有关 1.在一定温度下， 在水中的沉淀融合平衡可以用方程式表示为___________________________________，该平衡的Ksp可表示为___________________ 课堂练习 【课本】P87 Mg(OH)2 (s) ⇋ Mg2+ (aq) + 2OH-(aq) Ksp＝c(Mg2+)·c2(OH-) 【练习】写出BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S、Fe(OH)3的溶度积常数表达式 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42- (aq) CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32- (aq) AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) Ksp＝c(Ba2+)·c(SO42- ) Ksp＝c(Ca2+)·c(CO32- ) Ksp＝c(Ag+)·c(I-) Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2-) Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) +3OH-(aq) Ksp＝c(Fe3+)·c3(OH-) 难溶电解质的溶度积常数 4. 溶度积的意义 Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力 (1)对于同类型(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质来说， Ksp越小，其溶解度越小 化学式 AgCl AgBr AgI Ag2CrO4 Ag2S Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.1×10-17 2.2×10-3 6.3×10-50 溶解度(S) 1.5×10-4 8.4×10-6 2.1×10-7 1.1×10-12 1.3×10-16 溶度积：Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI) 溶解度：S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI) (2)不同类型的难溶电解质不能直接通过Ksp的大小判断溶解度大小， 要通过Ksp计算出离子浓度来比较。 例4 已知时，的溶度积 ，则下列说法正确的是( )。 D A.向饱和水溶液中加入盐酸， 变大 B.溶液与溶液混合后的溶液中，一定有 C.一定温度下，当溶液中时，此溶液中必有 沉淀析出 D.，所以溶解度 课堂练习 【导学】P93 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 21 例3 时， 在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列推断错误的是( )。 D A. 点代表的溶液是该温度下的不饱和溶液 B.、两点的 相同 C.向饱和溶液中加入粉末，可使溶液从 点迁 移到 点 D.蒸发点溶液可使溶液迁移到 点 课堂练习 【导学】P93 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 22 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (1) 判断是否有沉淀生成 AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)， ①离子积(Q)---取任意时刻浓度 Q＝cm(An＋)·cn(Bm－) ②溶度积规则——比较Q与Ksp的大小判断平衡移动方向 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 Q ＜ Ksp 溶液未饱和，无沉淀析出 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (1) 判断是否有沉淀生成 【导学】P92 效果检测 5.将等体积的的溶液和的 溶液混合，是否能析出沉淀？［不考虑溶液体积的变化，已知 ］ 混合后 故有 沉淀析出 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (2)计算溶液中某离子的浓度 例：25℃时，Ksp (AgCl)= 1.8×10-10，求AgCl的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Cl-) c (Ag+) = c(Cl-) 例：25 ℃，Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10-11，用NaOH溶液沉淀MgCl2溶液中的Mg2+，充分反应后，测得剩余溶液中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】 ×10-5 mol/L Ksp ＝c (Ag+) ·c(Cl-) = 1.8×10-10 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (3)判断某离子是否沉淀完全 例：在1L含 0.001mol/L SO42-的溶液中，加入等体积0.01mol/L BaCl2，能否使SO42-沉淀完全？ [Ksp(BaSO4) = 1.08×10-10] 0.01mol 0.001mol 剩余的n(Ba2+) = 0.009 mol c(Ba2+) = 4.5×10-3mol/L 解： Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ ＝2.4×10-8 mol/L ＝ c(SO42-) Ksp(BaSO4) c(Ba2+) ＝ 1.08×10-10 4.5×10-3 ∴ SO42-沉淀完全 < 1.0×10-5 mol/L 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (4)计算离子浓度的比值 例：25 ℃，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-) = c(CO32-) c(SO42-) × c(Ca2+) × c(Ca2+) = Ksp(CaCO3) Ksp(CaSO4) = 3×10-9 4.8×10-5 6.25×10-5 = 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (5)比较不同类型难溶物的溶解度 例：已知某温度下，Ksp(AgCl)=1.8× 10-10，Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12， 试分别计算溶解度(g/L)，比较两者的溶解度大小 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42－(aq) 平衡 x x 平衡 2y y Ksp(AgCl) = x2 = 1.8 × 10-10 x = 1.34× 10-5 mol/L Ksp(Ag2CrO4) = 4y3 = 9.0× 10-12 y = 2.08× 10-4 mol/L AgCl的溶解度为： 1.34×10-5 mol/L×143.5g/mol =1.92×10-3 g/L Ag2CrO4的溶解度为： 2.08×10-4 mol/L×432g/mol =8.99×10-2 g/L AgCl的溶解度更小 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (6)判断离子沉淀的先后顺序 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？ 当c(Cl-)开始沉淀时 ＝1.8×10-8 mol/L ＝ c(Ag+) Ksp(AgCl)) c(Cl-) ＝ 1.08×10-10 0.01 当cCrO42-)开始沉淀时 ＝ c2(Ag+) Ksp((Ag2CrO4) c(CrO42-) ＝1.1×10-10 mol/L ＝ 1.1×10-12 0.01 AgCl沉淀时需要的离子浓度小，AgCl先沉淀。 溶解度小的先沉淀 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (6)判断离子沉淀的先后顺序 【注意】离子沉淀先后顺序的判断 在同浓度的情况下，溶解度小的难溶物，离子间的共存浓度小，形成先沉淀 ①同类型的难溶物 化学式 AgCl AgBr AgI Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.1×10-17 同浓度的Cl-、Br-、I-，加入AgNO3溶液，沉淀的先后顺序是____________ I-、Br-、Cl- ②不同类型的难溶物 化学式 Ag2CrO4 AgCl Ksp 2.2×10-3 1.8×10-10 需要先计算两者溶解度的大小，再判断离子的沉淀顺序 难溶电解质的溶度积常数 5. 溶度积的应用 (7)计算某离子开始沉淀和沉淀完全的pH 例：实验测得某水样中的Fe3+的浓度为2.7×10-3mol/L ，若要使水中的Fe3+转化为沉淀，则溶液的pH值至少要控制在多少以上？pH为多少时Fe3+沉淀完全？ [已知Fe(OH)3的Ksp为2.7×10-39，lg3=0.477 ] 当c(Fe3+)开始沉淀时 ＝1.0×10-36mol/L ＝ c3(OH-) KspFe(OH)3 c(Fe3+) ＝ 2.7×10-39 2.7×10-3 c(OH-) = 1×10-12 mol/L c(H+) = 1×10-2mol·L-1 pH = 2 pH要控制在3以上才能使水中的铁离子转化为沉淀。 氢氧化物沉淀 不一定在碱性环境 难溶电解质的溶度积常数 (7)计算某离子开始沉淀和沉淀完全的pH 例：实验测得某水样中的Fe3+的浓度为2.7×10-3mol/L ，若要使水中的Fe3+转化为沉淀，则溶液的pH值至少要控制在多少以上？pH为多少时Fe3+沉淀完全？ [已知Fe(OH)3的Ksp为2.7×10-39，lg3=0.477 ] 5. 溶度积的应用 当c(Fe3+)沉淀完全时 ＝2.7×10-34mol/L ＝ c3(OH-) KspFe(OH)3 c(Fe3+) ＝ 2.7×10-39 1×10-5 c(OH-) ≈ 3×10-11.7 mol/L pH = 2.8 难溶电解质的溶度积常数 ②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代入Ksp计算 5. 溶度积的应用 (7)计算某离子开始沉淀和沉淀完全的pH 【注意】 ③氢氧化物沉淀，不一定在碱性环境 ①若要计算使某个离子开始沉淀时的pH值，则该离子的浓度为溶液中的起始浓度 例如，Fe3+在pH = 3.2~3.7之间已沉淀完全 [知识链接]——如何配制FeCl3溶液？ 将FeCl3固体溶于浓盐酸， 再稀释至所需浓度 Fe3+只能存在于强酸性溶液中 【知识回顾】 1. 沉淀溶解平衡 (1)定义 (2)表达式 (3)特征 (4)影响难溶电解质溶解平衡的因素 2.溶度积常数 (1)定义 (2)影响Ksp的因素 (3)Ksp的意义 (4)应用Ksp的有关计算 ①判断是否有沉淀生成 ②计算溶液中某离子的浓度 ③判断某离子是否沉淀完全 ④计算离子浓度的比值 ⑤比较不同类型难溶物的溶解度 ⑥判断离子沉淀的先后顺序 ⑦计算某离子开始沉淀和沉淀完全的pH 2.时，， 。下列说法正确的 是( )。 B A.时，饱和溶液与饱和溶液相比，前者的 大 B.时，在悬浊液中加入少量的固体， 增大 C.时，固体在氨水中的 比在 溶液中的 小 D.时，在悬浊液中加入后，不可能转化成 【导学】P95 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 35 3.向含有 固体的溶液中滴加少许浓盐酸（忽略溶液体积变化），下列数值变小 的是( )。 A A. B. C. D. 【导学】P95 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 36 4.在温热气候条件下，浅海地区有厚层的石灰石沉积，而深海地区却很少。下列解析 不正确的是( )。 D A.与深海地区相比，浅海地区的水温较高，有利于石灰石沉积 B.与浅海地区相比，深海地区的压强大，石灰石岩层易被 溶解，沉积少 C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为 D.海水呈弱酸性，大气中的浓度增加，会导致海水中 的浓度增大 【导学】P95 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 37 课堂练习 【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 Al(OH)3(s) Al3+ aq)＋3OH-(aq) 【解】 故需调节pH 范围为5.0~7.1 $