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选择性必修1

第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 第四节 沉淀溶解平衡 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 人教版高中化学选择性必修1 1 学习目标 1、能描述沉淀溶解平衡，知道溶解平衡的特征。2、知道离子积(Q)和溶度积(Ksp)的概念及关系，并能判断溶解平衡进行的方向，发展“变化观念与平衡思想”学科核心素养。 3、掌握溶度积Ksp的有关计算，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。 学习目标 肾结石为泌尿系常见病，多发病，人群发病率1/20。病因是尿液中成石物质浓度升高或溶解度降低，析出晶体并局部生长聚积形成结石。 为什么多喝水能有效缓解肾结石？ 新课引入 1、不饱和溶液与饱和溶液 在一定温度下，在一定量的溶剂里，能够继续溶解某种溶质的溶液 不能再溶解某种溶质的溶液 2、溶解度 在一定温度下，某物质在100克溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解的质量。符号：S 3、溶解度与溶解性的关系：20℃ 微溶 可溶 0.01 1 10 S /g 易溶 难溶 溶解度 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 教材P79 溶解度 AgNO3 BaCl2 Ba(OH)2 Ag2SO4 Ca(OH)2 CaSO4 AgCl AgBr Ag2S BaSO4 Mg(OH)2 Fe(OH)3 人们习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。 溶解性(20℃) 易溶 可溶 微溶 难溶 溶解度 ＞10 g 1~10 g 0.01~1 g ＜0.01 g 例如，将AgNO3溶液与NaCl溶液混合，会生成白色的AgCl沉淀： 我们知道，溶液中有沉淀生成是离子反应发生的条件之一。 Ag+＋Cl-＝AgCl↓ 如果上述两种溶液中充分反应后，此时溶液中还有 Ag+和Cl-吗? 溶解度 取上层清液适量，滴加少量KI溶液 I- + Ag+ = AgI↓ 1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液 1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液 Cl- + Ag+ = AgCl↓ AgNO3溶液+过量NaCl溶液 通过以上实验可以看出，即使过量的NaCl也无法完全沉淀溶液中的Ag+，沉淀(如AgCl)尽管溶解度很小，但难溶 ≠ 完全不溶，生成AgCl沉淀的溶液中存在着 Ag+和Cl-。 上层清液中有Ag+ 溶解度 使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？ 加热浓缩 降温 加入浓盐酸？ 现象: ①在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸 ②将一块形状不规则食盐晶体放入NaCl 饱和溶液中，一昼夜后观察发现:不规则晶体变为规则的立方体，而质量却未发生改变。 可溶电解质在饱和溶液中存在溶解平衡NaCl(s) ⇌ Na+(aq)+ Cl-(aq) 析出大量白色沉淀。 难溶的电解质在水中更容易形成饱和溶液，存在沉淀溶解平衡 深度思考 8 AgCl固体在水中溶解和沉淀过程： AgCl固体 沉淀过程：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。 AgCl Ag+ Cl- 溶解过程：在水分子作用下，少量Ag+ 和 Cl-脱离AgCl表面进入水中。 AgCl Ag+ Cl- 沉淀溶解平衡：当溶解速率和沉淀速率相等时，得到AgCl饱和溶液，达到平衡状态。 AgCl Ag+ Cl- Ag+ Cl- Cl- Cl- Ag+ 溶解 AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq) 沉淀 1、概念： 在一定温度下，当难溶电解质v(溶解)=v(沉淀)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。 溶解 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 沉淀 v(溶解)=v(沉淀) v(沉淀) v(溶解) 得到饱和AgCl溶液，建立沉淀溶解平衡 t1 v t t0 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5 mol/L时，沉淀达到完全 沉淀溶解平衡 3、表达式： 如：AgCl(s) ⇌ Ag＋(aq) + Cl－(aq) ① 可逆号 ⇌ ：表示沉淀、溶解同时进行 ② 物质状态 ：固体(s)、溶液(aq) AmBn (s) ⇌ mAn+(aq) + nBm- (aq) 2、沉淀溶解平衡的建立： v溶解 v沉淀 ，固体溶解； v溶解 v沉淀 ，溶解平衡； v溶解 v沉淀 ，析出晶体。 ＞ = ＜ 沉淀溶解平衡 ☁ 学案29：练习 ☁ 请写出BaSO4、Fe(OH)3、Ag2S 的沉淀溶解平衡方程式。 BaSO4(s) ⇌Ba2+(aq) + SO42-(aq) Fe(OH)3(s) ⇌Fe3+(aq) + 3OH-(aq) Ag2S(s) ⇌ 2Ag+(aq) + S2-(aq) 请注意难溶电解质电离方程式和其溶解平衡方程式的区别 BaSO4 Ba2+ + SO42- Ag2S 2Ag+ +S2- Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- 课堂练习 4、 沉淀溶解平衡的特征 沉淀的溶解与生成是一个可逆过程 平衡时，固体质量、离子浓度保持不变 v溶解 = v沉淀 ≠ 0，是一个动态平衡 外界条件改变时，沉淀溶解平衡可能会发生移动（化学平衡移动的规律符合勒夏特列原理） 逆 等 动 定 变 哪些因素会影响沉淀溶解平衡？ 沉淀溶解平衡 (1)内因（决定性因素）： 难溶电解质本身的性质 ① 绝对不溶的电解质是没有的； ② 同是难溶电解质，溶解度差别也很大； ③ 易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。 5、沉淀溶解平衡的影响因素： 定性 分析 沉淀溶解平衡 5、沉淀溶解平衡的影响因素： 温度、浓度等，其影响符合“勒夏特列原理”。 (2)外因： 升高温度，多数平衡向沉淀溶解方向移动， 但Ca(OH)2除外 ①温度： 向平衡体系中加水稀释，平衡向沉淀溶解方向移动； (注意：向平衡体系中加入难溶物本身，平衡不移动) ②浓度： 同离子效应： 化学反应： 绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程 加入与难溶体系中相同的离子，平衡向沉淀方向移动，溶解度减小； 加入能与难溶体系中的离子反应生成气体或更难电离的物质，平衡向沉淀溶解方向移动，溶解度增大。 定性 分析 沉淀溶解平衡 对于平衡AgCl(s) ⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)，AgCl固体足量，改变下列条件，对其有何影响？ 改变条件 移动方向 溶解度(S) 平衡后c(Ag+) 平衡后c(Cl-) 升 温       加水(有固体剩余)       加AgCl(s)       加NaCl(s)       加AgNO3(s)       加H2S 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 沉淀溶解平衡 思考1：为什么多喝水能有效缓解肾结石？ ☁ 学案29：1 ☁ 已知：结石病人体内存在沉淀溶解平衡 CaC2O4(s) Ca2+(aq) + C2O42-(aq) 加水，平衡向CaC2O4溶解方向移动，还能利用尿液排出体外 ①控制每日钙元素的摄入量不超标。 ②少吃含草酸高的食物，如菠菜、甜菜。 思考2：从平衡移动角度，还有哪些措施能缓解肾结石？ 情景回顾 ☁ 学案29：2 ☁ 牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s) ⇌5Ca2+(aq) + 3PO43－ (aq)+ OH- (aq) ，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形成龋齿，其原因是： _____________________________________________________________________ 思考判断： （1）饭前刷牙和饭后刷牙，哪种方式更利于牙齿健康？ （2）喝碳酸饮料利于牙齿健康。 （ ） （3）使用含钙盐、磷酸盐的牙膏刷牙能预防龋齿。（ ） 有机酸中和了OH－，促进沉淀溶解平衡正移，导致Ca5(PO4)3OH溶解 饭后刷牙 ✔ ✘ 课堂练习 ☁ 学案29：4 ☁ Fe(OH)3固体在水中存在溶解平衡： Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH－(aq)。 欲减少Fe(OH)3固体的量而c(Fe3+)不变，可采取的措施是(　　) A、加Fe2(SO4)3固体 B、加HCl溶液 C、加NaOH固体 D、加少量水 D 课堂练习 ☁ 学案29：3 ☁ 将AgCl分别投入下列溶液中： ① 50 mL 0.03 mol·L－1的AgNO3溶液 ② 30 mL 0.02 mol·L－1的CaCl2溶液 ③ 10 mL蒸馏水 AgCl的溶解度由大到小的顺是_______________ ③＞①＞② 课堂练习 Ksp ＝ c(Ag+)·c(Cl-) Ksp ＝ c2(Ag+)·c(S2- ) AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) 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为常数，叫做溶度积常数（简称溶度积），用Ksp表示。 固体浓度视为定值 根据你学过的化学平衡常数，观察课本P80 氯化银，硫化银Ksp的表达式总结溶度积的概念。 1、概念： 定量 分析 溶度积常数 2、表达式： AmBn (s) ⇌ mAn+(aq) + nBm- (aq) Ksp = cm(An+) · cn(Bm-) Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO42－) Ksp(Fe(OH)3)＝c(Fe3＋)·c3(OH－) 写出难溶物Ag2CrO4、 Fe(OH)3、 BaSO4的溶度积表达式 Ksp = c(Ba2+)·c(SO42-) 溶度积常数 3、影响因素： Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关 T↑，Ksp↑ (✪Ca(OH)2 相反) 4、意义： Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 课本126页 难溶物 Ksp 溶解度/g AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 AgBr 5.4×10-13 8.4×10-6 AgI 8.5×10-17 2.1×10-7 Ag2S 6.3×10-50 1.3×10-16 Ag2SO4 1.2×10-5 0.786 BaSO4 1.1×10-10 3.1×10-4 CaCO3 5.0×10-9 7.1×10-4 Fe(OH)3 2.6×10-39 3×10-9 Mg(OH)2 6.9×10-4 6.9×10-4 Ksp越小，溶解度越小。 ⑴ 相同类型(如AB/A2B/AB2)的难溶电解质： 分析右表，溶度积与溶解能力有什么关系？ 常见难溶电解质的溶度积常数表(25 ℃) Ksp(AgCl) > Ksp(AgBr) > Ksp(AgI) 则溶解度：S(AgCl) > S(AgBr) > S(AgI) 溶度积常数 ⑵ 不同类型(阴、阳离子个数比不同)的难溶电解质： 要通过Ksp计算出离子浓度来比较溶解度的大小。 【例】已知Ksp(AgCl)= 1.8×10-10，Ksp[Mg(OH)2]= 5.6×10-12， 则溶解度AgCl ___Mg(OH)2。 < Mg(OH)2(s) ⇌Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 解：AgCl(s) ⇌Ag+(aq) + Cl-(aq) x x Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) = x2 x 2x Ksp[Mg(OH)2] = c(Mg2+)·c2(OH-) = 4x3 溶度积常数 5、应用： 已知Ksp，求离子的浓度 1 常温下，在0.10mol/L硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c(Cu2+)为多少？［Ksp(Cu(OH)2)= 2.2×10-20］ ☁ 学习指导配套检测卷P156：12. ☁ pH=8 → c(OH-) = 1×10-6mol/L Ksp(Cu(OH)2) = c(Cu2+)·c2(OH-) = c(Cu2+)·(1×10-6)2 = 2.2×10-20 c(Cu2+) = 2.2×10-8mol/L 溶度积常数 若Q > Ksp： 若Q = Ksp： 若Q < Ksp： 5、应用： 判断沉淀是否生成 2 AmBn(s) ⇌mAn+(aq) + nBm-(aq) 达平衡时：溶度积 Ksp = cm(An+)·cn(Bm-) 任意时刻：离子积 Q = cm(An+)·cn(Bm-) 溶液过饱和，有沉淀析出； 溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； 溶液不饱和，无沉淀析出。 溶度积常数 将等体积的4×10-3mol/L的AgNO3溶液和4×10-3mol/L的K2CrO4溶液混合能否有沉淀产生？［Ksp(Ag2CrO4)= 2.0×10-12］ Q = c2(Ag+)·c(CrO42-) 所以有Ag2CrO4沉淀析出 > Ksp = (2×10-3)2×2×10-3 = 8×10-9 等体积混合后：c(Ag+) = 2×10-3mol/L c(CrO42-) = 2×10-3mol/L ☁ 学习指导P80：新知探究（二）3. ☁ 溶度积常数 5、应用： 判断溶液中离子能否沉淀完全 3 【例】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) = 1.1×10-10] c(SO42-) = 2.4×10-8 mol/L Ksp(BaSO4)= c(Ba2+) · c(SO42-) = (4.5×10-3)·c(SO42-) = 1.1×10-10 SO42- 沉淀完全 0.01mol 0.001mol 剩余的n(Ba2+) = 0.009 mol c(Ba2+) = = 4.5×10-3mol/L < 1.0×10-5 mol/L 解： Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ 溶度积常数 5、应用： 判断产生沉淀的顺序 4 ①相同类型(阴、阳离子个数比相同): Ksp越小，先沉淀 ②不同类型(阴、阳离子个数比不同): 由所需离子浓度大小判断（Ksp计算出） 所需离子浓度小，先沉淀 不管是何种类型，都可以由所需离子浓度大小判断 溶解度小的先沉淀 溶度积常数 常温下几种难溶电解质的溶度积：Ksp(FeS)= 6.3×10-18、Ksp(CuS)= 6.3×10-36、Ksp(ZnS)= 1.6×10-24，向含有等物质的量浓度的FeCl2、CuSO4 、ZnSO4 混合溶液中滴加0.10mol/LNa2S 溶液时，Fe2+、Cu2+、Zn2+沉淀的先后顺序为？ ☁ 学习指导配套检测卷P156：13. ☁ ∵ Ksp(CuS) ＜ Ksp(ZnS) ＜ Ksp(FeS) ∴ 沉淀的先后顺序为Cu2+、Zn2+、Fe2+ 溶度积常数 已知Ksp(AgCl)= 1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)= 2.0×10-12，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？ 解：Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) = 0.01·c(Ag+) = 1.8×10-10 c(Ag+) =1.8×10-8 mol/L Ksp(Ag2CrO4) = c2(Ag+)·c(CrO42-) = 0.01·c2(Ag+) = 2.0×10-12 AgCl沉淀时需要的Ag+ 浓度小，AgCl先沉淀。 课堂练习 5、应用： 计算开始沉淀和沉淀完全时的pH 5 开始沉淀的标准：Q ≥ Ksp 沉淀完全的标准：残留在溶液中的离子浓度 ≤1.0×10-5 mol/L 溶度积常数 已知Ksp(Cu(OH)2)= 2×10-20、Ksp(Fe(OH)3)= 8×10-38，某CuSO4溶液中含有Fe3+ 杂质，溶液中CuSO4 浓度为2.0mol/L，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5 mol/L时即沉淀完全。 ⑴ 该溶液中的Fe3+ 刚好沉淀完全时溶液的pH为？ ☁ 学习指导配套检测卷P157：17. ☁ Ksp(Fe(OH)3) = c(Fe3+)·c3(OH-) = (1×10-5)·c3(OH-) = 8×10-38 c(OH-) = = 2×10-11 mol/L c(H+) = 5×10-4 mol/L pH = －lgc(H+) = 4－lg5 = 3.3 溶度积常数 已知Ksp(Cu(OH)2)= 2×10-20、Ksp(Fe(OH)3)= 8×10-38，某CuSO4溶液中含有Fe3+杂质，溶液中CuSO4浓度为2.0mol/L，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5 mol/L时即沉淀完全。 ⑵ 该溶液中的Cu2+ 开始形成Cu(OH)2沉淀时的pH为？ ☁ 学习指导配套检测卷P157：17. ☁ Ksp(Cu(OH)2) = c(Cu2+)·c2(OH-) = 2.0·c2(OH-)= 2×10-20 c(OH-) = = 1×10-10 mol/L c(H+) = 1×10-4 mol/L pH = －lgc(H+) = 4 溶度积常数 5、应用： 计算离子的浓度比 6 【例】已知常温下，Ksp(AgCl)=2.010-10， Ksp(AgBr)=8.010-13。在AgCl、AgBr固体共存的溶液中，c(Cl-)和c(Br-) 的比是多少？ AgCl(s) Ag +(aq)+Cl -(aq) AgBr(s) + Br -(aq) Ksp(AgCl) Ksp(AgBr) ＝ c(Ag + ) ·c(Cl - ) c(Ag + ) ·c( Br- ) ＝ 2.010-10 8.010-13 c(Cl - ) c( Br- ) ＝ =250:1 溶度积常数 在T ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示： c(Br-) / (mol/L) c(Ag+) / (mol/L) 曲线上的点为达到溶解平衡：C点和D点 使溶液从C点到D点： ，Ksp 。 曲线下方的点为不饱和溶液：A点c(Ag+)·c(Br-)＜Ksp(AgBr)，无沉淀生成， 加入AgBr可继续溶解。 曲线上方的点为过饱和溶液：B点 c(Ag+)·c(Br-)＞Ksp(AgBr)，有沉淀生成 增大c(Br-) 不变 Q＞Ksp Q＜Ksp 5、应用： 数形结合考查溶度积常数 7 溶度积常数 在t ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说法不正确的是( ) A．在t ℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13 B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体， 可使溶液中c点变到b点 C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液 D．在t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq) ⇌ AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K≈816 B 课堂练习 课堂小结 概念 表达式 影响因素 Ksp的意义 应用 难溶电解质的 沉淀溶解平衡 溶度积常数 25 ℃，溶解性与溶解度的关系 难溶电解质的沉淀溶解平衡 影响因素 第四节 沉淀溶解平衡 第1课时 Lavf59.27.100 Lavf58.12.100 $