3.4.1难溶电解质的沉淀溶解平衡课件 2026-2027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 3.4.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡 学习目标 1、认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，能通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，进一步发展粒子观、平衡观。 2、学会通过比较Q与Ksp的大小判断难溶电解质的沉淀与溶解，学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。 电镀工业废水中镀银是会产生高浓度的含银废水，废水中的银以Ag+的形式存在且浓度非常高。如若不除去废水中的银并回收利用，一方面会极大的影响周围环境；另一方面，银是贵重金属直接废弃过于浪费。 工业废水问题 白鲢 鲤鱼 蝌蚪 48小时 约3.0 × 10-7 mol/L 约1.7 × 10-7 mol/L 约1.0 × 10-7 mol/L Ag+对几种水生动物的半致死浓度 【思考】那该如何处理该工业废水呢？ 工业上对含银废水的处理有电解法、吸附法、离子交换法、沉淀法等。沉淀法以AgCl沉淀法为例进行讨论 工业废水问题 【例】现用1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液模拟工业废水，某同学提出可以加入1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液，充分反应，完全沉淀其中的Ag+，这种方法是否合理？说明理由。 Ag+ + Cl- = AgCl↓ 0.010 mol/L × 0.001 L 0.012 mol/L × 0.001 L 有剩余， Ag+能沉淀完全 ？ 【思考】此时溶液中还有Ag+和Cl-吗？ 溶解性与溶解度(S)的关系（20 ℃） 根据物质溶解度的大小，将物质分为易溶物、可溶物、微溶物、难溶物等 溶解度(S)：一定温度下，某固体物质在100g溶剂（通常为水）里达到饱和状态时所溶解的质量 化学式 溶解度 / g（20 ℃） AgCl 1.5 × 10-4 AgNO3 211 AgBr 8.4 × 10-6 Ag2SO4 0.786 Ag2S 1.3 × 10-16 ★ 习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质 【思考】通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解？ ★ 尽管难溶电解质的溶解度很小，但在水中并不是绝对不溶的 几种电解质的溶解度（20 ℃） 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 Ag+和Cl-在溶液中不能彻底的沉淀 【例】现用1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液模拟工业废水，某同学提出可以加入1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液，充分反应，完全沉淀其中的Ag+，这种方法是否合理？说明理由。 ★ 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 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) 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 AgCl(s)与水共存的体系中 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的表面析出，这一过程就是沉淀。 从固体溶解和沉淀生成的角度，我们可以看出AgCl在溶液中存在下述两个过程： 一方面，在水分子作用下，少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中，这一过程就是溶解； 在一定温度下，当v沉淀 = v溶解时，得到AgCl的饱和溶液，即建立下列动态平衡： AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) 溶解 沉淀 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 当AgNO3溶液和NaCl溶液反应： ① 反应起始：v沉淀 ＞ v溶解，沉淀增多； v沉淀 v溶解 t1 v沉淀 = v溶解 t 0 v AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) ② 充分反应后：v沉淀 = v溶解，沉淀不再增多，达到沉淀溶解平衡 ★ 沉淀溶解平衡方程式用可逆号（⇌）表示沉淀、溶解同时进行 ★ 沉淀溶解平衡方程式中注明物质状态：固体（s）、溶液（aq） 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 1、定义： 2、特征： 3、表达式：AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) 在一定条件下，当难溶电解质v沉淀 = v溶解时，此时溶液中存在溶解和沉淀间的动态平衡，固体量和各离子的浓度保持不变的状态，称为沉淀溶解平衡。此时沉淀达到最大溶解量，形成饱和溶液 逆、等、动、定、变（平衡的共性） 二、影响难溶电解质的沉淀溶解平衡的主要因素 1、内因： 难溶电解质本身的性质（决定因素） 2、外因： —— 沉淀溶解平衡是动态平衡，平衡移动遵循勒夏特列原理 【讨论】AgCl饱和溶液(有AgCl固体存在)中存在平衡：AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) △H ＞ 0 影响因素 条件改变 平衡移动方向 c(Ag+) c(Cl-) AgCl溶解度 Ksp 温度 加热 浓度 加AgNO3(aq) 加盐酸 加少量水 外加物质 加NH3 · H2O(aq) 加AgCl(s) → ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ← ↓ ↓ — ↑ ← ↓ ↓ — → — — — — ↓ → ↑ ↑ — ★ 大多数难溶电解质溶解度随温度的升高而增大，但Ca(OH)2除外，Ca(OH)2温度升高，溶解度减小，Ksp减小 — — — — — 三、溶度积常数 1、定义： 2、符号： 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。用饱和溶液中各离子浓度化学计量数次方的乘积表示 Ksp 3、表达式： AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = c(Ag+) ∙ c(Cl-) 4、注意： ① Ksp只受温度影响，温度一定时，Ksp为定值，升高温度，Ksp增大 三、溶度积常数 【例】写出下列难溶物沉淀溶解平衡方程式和溶度积（Ksp）表达式？ AgBr Ag2S Mg(OH)2 Ag2CrO4 AgBr(s) ⇌ Ag+(aq) + Br-(aq) Ksp = c(Ag+) ∙ c(Br-) Ag2S(s) ⇌ 2Ag+(aq) + S2-(aq) Ksp = c2(Ag+) ∙ c(S2-) Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Ksp = c(Mg2+) ∙ c2(OH-) Ag2CrO4(s) ⇌ 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) Ksp = c2(Ag+) ∙ c(CrO42-) 三、溶度积常数 AgBr(s) ⇌ Ag+(aq) + Br-(aq) Ksp = c(Ag+) ∙ c(Br-) = 5.4 × 10-13 Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Ksp = c(Mg2+) ∙ c2(OH-) = 5.6 × 10-12 AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = c(Ag+) ∙ c(Cl-) = 1.8 × 10-10 【思考1】AgCl和AgBr比较，哪个溶解度更大？ Ksp(AgCl) = c(Ag+) ∙ c(Cl-) = 1.8 × 10-10 c(Ag+) = c(Cl-) = × 10-5 mol/L Ksp(AgBr) = c(Ag+) ∙ c(Br-) = 5.0 × 10-13 c(Ag+) = c(Br-) = × 10-6.5 mol/L AgCl溶解度更大 【思考2】AgCl和Mg(OH)2比较，哪个溶解度更大？ Ksp[Mg(OH)2] = c(Mg2+) ∙ c2(OH-) = 5.6 × 10-12 c(Mg2+) = × 10-4 mol/L Mg(OH)2溶解度更大 c(OH-) = × 10-4 mol/L 三、溶度积常数 4、注意： ① Ksp只受温度影响，温度一定时，Ksp为定值，升高温度，Ksp增大 ② Ksp与难溶电解质的性质有关，反映了难溶电解质在水中的溶解能力: a. 对于同类物质(阴阳离子个数比相同)，Ksp越小，难溶电解质在水中溶解度越小，越难溶 如：AgCl ＞ AgBr ＞ AgI b. 不同类型的物质，Ksp差距不大时，不能直接作为比较依据 【例】已知：Ksp[Fe(OH)3] = 8.0 × 10-38，某溶液中Fe3+浓度为0.010 mol/L，求溶液中c(OH-) = ，pH = 。 解：Ksp[Fe(OH)3] = c(Fe3+) ∙ c3(OH-) = 8.0 × 10-38 c3(OH-) = = 8.0 × 10-36 mol/L c(OH-) = 2.0 × 10-12 mol/L = 5 × 10-3 mol/L pH = 3 - lg5 ≈ 2.3 2.0 × 10-12 mol/L 2.3 15 【变式】某溶液中Fe3+浓度为0.010 mol/L，请计算Fe3+开始沉淀和完全沉淀时的pH分别是多少？（已知：Ksp[Fe(OH)3] = 8.0 × 10-38） 解：① 开始沉淀时，pH = 2.3 ② 完全沉淀时，pH = 。 Ksp[Fe(OH)3] = c(Fe3+) ∙ c3(OH-) = 8.0 × 10-38 c3(OH-) = = 8.0 × 10-33 mol/L c(OH-) = 2.0 × 10-11 mol/L = 5 × 10-4 mol/L pH = 4 - lg5 ≈ 3.3 3.3 【判断正误】某中性溶液中存在：Fe3+、SO42-、Cl-、Na+（ ） × 16 【问题处理】上述1 mL 0.012 mol/L的NaCl溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后，溶液中剩余Ag+浓度是多少？ （已知：Ksp(AgCl) = 1.8 × 10-10） 国家各行业污染物排放标准中，规定了不同的Ag+排放标准，例如有些行业规定不能超过10-7 mol/L 解：c(Cl-) = 0.001 mol/L Ag+(aq) + Cl-(aq) ⇌ AgCl(s) 0.010 mol/L × 0.001 L 0.012 mol/L × 0.001 L c(Ag+) = = 1.8 × 10-7 mol/L 【问题处理】上述1 mL 0.012 mol/L的Na2S溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后，溶液中剩余Ag+浓度是多少？ （已知：Ksp(Ag2S) = 6.3 × 10-50） 在工业废水处理过程中，以Na2S作沉淀剂，使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+等，生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去，也是分离、除去杂质常用的方法 2Ag+(aq) + S2-(aq) ⇌ Ag2S(s) 0.010 mol/L × 0.001 L 0.012 mol/L × 0.001 L 解：c(S2-) = 0.0035 mol/L c2(Ag+) = = 1.8 × 10-47 mol/L c(Ag+) = × 10-23.5 mol/L 三、溶度积常数 5、溶度积规则： AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = c(Ag+) ∙ c(Cl-) Qc = c(Ag+) ∙ c(Cl-) Qc称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为溶液中离子的瞬间实际浓度，所以其数值不定 溶液过饱和，不断析出沉淀，直至达到平衡 ① Qc > Ksp时， ② Qc = Ksp时， ③ Qc ＜ Ksp时， 溶液恰好饱和，沉淀与溶解处于平衡状态 溶液不饱和，若加入难溶物，则沉淀会溶解直至不断达到平衡 【例】现将浓度为8 × 10-4 mol/L的Na2CO3溶液与8 × 10-6 mol/L CaCl2溶液等体积混合，是否有CaCO3沉淀生成？ （已知：Ksp(CaCO3) = 3.4 × 10-9） 三、溶度积常数 5、溶度积规则： 解： CaCO3(s) ⇌ Ca2+(aq) + CO32-(aq) Qc = c(Ca2+) ∙ c(CO32-) = (4 × 10-6) × (4 × 10-4) = 1.6 × 10-9 ＜ Ksp 无CaCO3沉淀生成 【变式】已知CaCO3的Ksp = 3.4 × 10-9，现将浓度为2 × 10-4 mol/L的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于（ ） A. 3.4 × 10-2 mol/L B. 1.7 × 10-5 mol/L C. 3.4 × 10-5 mol/L D. 6.8 × 10-5 mol/L 三、溶度积常数 5、溶度积规则： D 【例】某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点 B. 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点 C. d点无BaSO4沉淀生成 D. a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp BaSO4(s) ⇌Ba2+(aq) + SO42-(aq) Ksp = c(Ba2+) ∙ c(SO42-) C 沉淀溶解平衡图像类型的解题 【练习】在T ℃时，铬酸银（Ag2CrO4）在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法中不正确的是（ ） A. T ℃时，在Y点和Z点，Ag2CrO4的Ksp相等 B. 向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4，不能使溶液由Y点变为X点 C. T ℃时，Ag2CrO4的Ksp为 1 × 10-8 D. 图中a = × 10-4 C 沉淀溶解平衡图像类型的解题 沉淀溶解平衡图像类型的解题 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 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 ② Ksp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，Ksp相同 1、已知25 ℃时，Ksp(AgCl) = 1.8 × 10-10，Ksp(Ag2CrO4) = 2.0 × 10-12，Ksp(AgI) = 8.5 × 10-17。 （1）25 ℃时，AgCl饱和溶液中，c(Cl-) = ，向其中加入NaCl固体，沉淀溶解平衡 移动（填“正向”或“逆向”），Ksp （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）25 ℃时，AgCl饱和溶液中Ag+浓度 Ag2CrO4饱和溶液Ag+浓度（填“＞”、“＜”或“＝”），由此得出 更难溶。 逆向 × 10-5 mol/L 不变 ＜ AgCl 1、已知25 ℃时，Ksp(AgCl) = 1.8 × 10-10，Ksp(Ag2CrO4) = 2.0 × 10-12，Ksp(AgI) = 8.5 × 10-17。 （3）25 ℃时，取一定量含有I-、Cl-的溶液，向其中滴加AgNO3溶液，AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中 = 。 （4）将等体积的4 × 10-3 mol/L的AgNO3溶液和4 × 10-3 mol/L的K2CrO4溶液混合， Ag2CrO4沉淀生成（填“有”或“没有”）。 4.7 × 10-7 有 【分步沉淀】已知Ksp(AgCl) = 1.8 × 10-10，Ksp(AgBr) = 5.4 × 10-13，Ksp(Ag2CrO4) = 2.0 × 10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-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-、CrO42- B. CrO42-、Br-、Cl- C. Br-、Cl-、CrO42- D. Br-、CrO42-、Cl- ① 若要形成AgCl沉淀，Qc ＞ Ksp(AgCl)， ② 若要形成AgBr沉淀，Qc ＞ Ksp(AgBr)，c(Ag+) ∙ c(Br-) ＞ 5.4 × 10-13 ③ 若要形成Ag2CrO4沉淀，Qc ＞ Ksp(Ag2CrO4)，c2(Ag+) ∙ c(CrO42-) ＞ 2.0 × 10-12 c(Ag+) ∙ c(Cl-) ＞ 1.8 × 10-10 C ★ 一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，越难溶(Ksp越小)的越先沉淀。或生成沉淀时所需该试剂离子浓度越小的越先沉淀（沉淀类型不同，要通过计算确定） 1、已知25 ℃时，AgCl的溶解度是1.92 × 10-3 g/L，求它的溶度积。（已知M(AgCl) = 143.5 g/mol） 解：依题意可知，25 ℃时AgCl饱和溶液中： c(Ag+) = c(Cl-) = = 1.34 × 10-5 mol/L = 1.8 × 10-10 则Ksp(AgCl) = c(Ag+) ∙ c(Cl-) = (1.34 × 10-5)2 2、将足量AgCl固体放入： （1）5 mL水 （2）10 mL 0.2 mol/L MgCl2溶液 （3）20 mL 0.5 mol/L NaCl溶液 （4）40 mL 0.1 mol/L盐酸中溶解至饱和 各溶液中c(Ag+)由大到小的顺序为： 。 （1） > （4） > （2） > （3） 3、有关AgCl沉淀的溶解平衡，说法正确的是（ ）（双选） A. AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等 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沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变 AC 4、石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s) ⇌ Ca2+(aq) + 2OH-(aq)，加入下列溶液，可使Ca(OH)2减少的是（ ）（双选） A. Na2CO3溶液 B. AlCl3溶液 C. NaOH溶液 D. CaCl2溶液 AB 5、某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)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(s)、Cu(OH)2(s)分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和 B 6、在20 mL 0.0020 mol/L Na2SO4溶液中加入20 mL 0.020 mol/L BaCl2溶液，有无BaSO4沉淀生成？并判断SO42-是否沉淀完全？ （已知：Ksp(BaSO4) = 1.07 × 10-10） 我们将一小块形状不规则的CuSO4晶体放入饱和CuSO4溶液中，过一段时间后，我们发现CuSO4晶体变得规则，但是固体溶质的质量没有发生改变，这个实验说明了什么呢？ 溶解和结晶达到了平衡 结晶 $