3.4 沉淀溶解平衡 第1课时（同步课件）化学人教版选择性必修1

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1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 第4节 沉淀溶解平衡 1 溶度积 2 难溶电解质的沉淀溶解平衡 1 学习内容导览 2 1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。 2.了解离子积与Ksp的相对大小跟沉淀溶解平衡的关系。 3.根据化学平衡理论，分析影响沉淀溶解平衡的因素。 重点：沉淀溶解平衡、溶度积的含义； 难点：溶度积的含义及相关计算。 素养锚定·课标定位 懂得沉淀 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？ 溶液中有沉淀生成是离子反应发生的条件之一。 情境启思·任务缘起 难溶电解质的 沉淀溶解平衡 01 5 任务一 电解质在水中的溶解性是如何划分的？ 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 赵健 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3-3 所提供的溶解度数据， 以及你对化学反应限度、化学平衡原 理的认识，讨论以下问题： （1）通常我们所说的难溶物在水 中是否完全不能溶解？ （2）上述生成AgCl 沉淀后的溶液 中是否还有Ag+和Cl -？ 分层研学·探理悟新 1.电解质在水中的溶解性 知识总结 一、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 不同电解质在水中的溶解度差别很大 0.01 1 10 微溶 可溶 易溶 难溶 2.难溶电解质 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，但在水中并不是绝对不溶。 分层研学·探理悟新 任务二 生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-？ 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 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 取上层清液适量，滴加少量KI溶液 分层研学·探理悟新 8 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 任务二 生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-？ 取上层清液适量，滴加少量KI溶液 I- + Ag+ AgI↓ 上层清液中有Ag+ 分层研学·探理悟新 知识总结 3.难溶电解质在水中存在溶解平衡 20℃AgCl的溶解度为1.5×10-4g 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 当AgNO3与NaCl 在溶液中反应生成AgCl 沉淀时，在体系中存在下列反应： Ag+(aq) + Cl -(aq)AgCl(s) 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) 分层研学·探理悟新 知识总结 3.难溶电解质在水中存在溶解平衡 ⑴从固体溶解和沉淀生成的角度，AgCl在溶液中存在两个过程： 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 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； 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。 分层研学·探理悟新 知识总结 3.难溶电解质在水中存在溶解平衡 ⑵沉淀溶解平衡 在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，得到AgCl 的饱和溶液，即建立下列动态平衡。 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 v 0 t v(溶解) v(沉淀) v（溶解）＝v(沉淀） 溶解 沉淀 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 沉淀、溶解之间这种动态平衡的存在，决定了 Ag+与Cl -的反应不能进行完全。 当溶液中剩余离子的浓度小于1 ×10-5mol/L 时，认为生成沉淀的反应就进行完全了。 分层研学·探理悟新 知识总结 4.沉淀溶解平衡方程式 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 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 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42- (aq) CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32- (aq) 分层研学·探理悟新 13 4.沉淀溶解平衡方程式 知识总结 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 电离方程式 沉淀溶解平衡方程式 BaSO4 CaCO3 AgCl BaSO4=Ba2++SO42- BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42- (aq) CaCO3=Ca2++CO32- CaCO3 (s) Ca2+ (aq) +CO32- (aq) AgCl=Ag++Cl- AgCl(s) Ag+(aq)+Cl- (aq) 分层研学·探理悟新 任务三 分析沉淀溶解平衡的影响因素 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 沉淀溶解平衡属于化学平衡，外界因素对其的影响，同样遵守勒夏特列原理。 AgCl(s)⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) 若改变条件，对其有何影响(溶液始终饱和) 改变条件 平衡移动方向 平衡时c（Ag+ ） 平衡时c（Cl-） 升 温 加 水 加AgCl（s） 加NaCl（s） 加NaI（s） 加AgNO3(s) → ↑ ↑ → 不变 不变 不移动 不变 不变 ← ↓ ↑ → ↓ ↑ ← ↑ ↓ 分层研学·探理悟新 知识总结 ⑴内因(决定因素)：难溶电解质本身的性质。 5.沉淀溶解平衡的影响因素 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 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。 分层研学·探理悟新 知识总结 5.沉淀溶解平衡的影响因素 ⑵外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 ①浓度：加水，平衡向溶解方向移动 ②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） ③同离子效应： 加入相同的离子，平衡向沉淀方向移动 ④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 分层研学·探理悟新 meiyangyang8602 【例1】下列有关AgCl沉淀的溶解平衡状态的说法中，正确的是(　　) A. AgCl沉淀的生成和溶解不断进行，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的溶解度不变 D．向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl的溶解度不变 A 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 典例剖析·逻辑释疑 溶度积 02 19 任务四 书写难溶电解质的沉淀溶解平衡常数 二、溶度积 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 固体浓度视为定值 = c(Ag+)c(Cl—) Ksp 难溶电解质的沉淀溶解平衡的平衡常数，称为溶度积常数，符号为Ksp。 分层研学·探理悟新 20 知识总结 1.溶度积 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。 二、溶度积 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp ＝ c(Ag+) · c(Cl-) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) Ksp ＝ c2 (Ag+) · c(S2- ) 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 2.溶度积的表达式 AmBn(s) ⇌ mAn+(aq) + nBm-(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) 分层研学·探理悟新 二、溶度积 任务五 查阅常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃），总结规律 常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃） 化学式 Ksp 化学式 Ksp AgCl 1.8×10-10 CuS 6.3×10-36 AgBr 5.4×10-13 ZnS 1.6×10-24 AgI 8.5×10-17 PbS 8.0×10-28 Ag2S 6.3×10-50 FeS 6.3×10-18 Ag2SO4 1.2×10-5 HgS 1.6×10-52 难溶 微溶 分层研学·探理悟新 3.溶度积常数的影响因素 知识总结 二、溶度积 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，Ca(OH)2相反 化学式 Ksp 化学式 Ksp AgCl 1.8×10-10 CuS 6.3×10-36 AgBr 5.4×10-13 ZnS 1.6×10-24 AgI 8.5×10-17 PbS 8.0×10-28 Ag2S 6.3×10-50 FeS 6.3×10-18 Ag2SO4 1.2×10-5 HgS 1.6×10-52 常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃） 4.溶度积意义 ①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。Ksp越小，越难溶。 ②Ksp体现难溶电解质在水中的溶解能力，对同类型物质， Ksp越大在水中的溶解能力越强，如AgCl >AgBr>AgI ③对不同类型物质，Ksp差距不大时不能作为比较依据。如AgCl和Ag2CrO4 分层研学·探理悟新 二、溶度积 任务六 如何比较不同类型的难溶电解质在水中的溶解能力？ 要通过Ksp计算出离子浓度来比较 AmBn(s) ⇌ mAn+(aq) + nBm-(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) 分层研学·探理悟新 5.溶度积的应用 知识总结 ①离子积(Q)---取任意时刻浓度 (1)判断是否有沉淀生成 二、溶度积 AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)， Q＝cm(An＋)·cn(Bm－) ②溶度积(Ksp)---难溶电解质达到沉淀溶解平衡时 AmBn(s) ⇌ mAn+(aq) + nBm-(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－) ③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 分层研学·探理悟新 二、溶度积 【例2】下列情况下，有无CaCO3沉淀生成？ （CaCO3的Ksp =4.96×10-9） （1）往盛有1.0 L纯水中加入0.1 mL浓度为0.01 mol /L 的CaCl2和Na2CO3 （2）改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0 mol /L 呢？ c(Ca2+)= c(CO32-)= 0.110-3 0.01/1.0 = 10-6 mol /L Qc = c(Ca2+)×c(CO32-) = 10-12 < Ksp,CaCO３=4.96 10-9 因此无 CaCO3沉淀生成。 c(Ca2+)×c(CO32-)= 10-4 mol /L Qc = c(Ca2+)×c(CO32-) = 10-8 >K sp,CaCO３ 因此有CaCO3沉淀生成。 典例剖析·逻辑释疑 知识总结 5.溶度积的应用 二、溶度积 ⑵有关溶度积的计算 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-) ×10-5 mol/L Ksp ＝c (Ag+) ·c(Cl-) = 1.8×10-10 ①计算溶液中某离子的浓度 分层研学·探理悟新 二、溶度积 【例3】1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后剩余Ag+的浓度为（忽略溶液体积变化） AgCl（S）⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) c(Cl-) ＝ 1 mL×0.012 mol/L-1 mL×0.010 mol/L 1 mL+1 mL ＝ 0.001 mol/L c(Ag+) ＝ Ksp c(Cl-) ＝ ＝ 0.001 1.8×10-10 根据： Ksp ＝ c(Ag+)·c(Cl-) ＝ 1.8×10-10 1.8×10-7 mol/L ①计算溶液中某离子的浓度 典例剖析·逻辑释疑 【例4】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] 二、溶度积 ②判断某离子是否沉淀完全 0.01mol 0.001mol 剩余的n(Ba2+) = 0.009 mol c(Ba2+) = 4.5×10-3mol/L 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 典例剖析·逻辑释疑 【例5】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) 二、溶度积 ③计算离子浓度的比值 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 = 典例剖析·逻辑释疑 【例6】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？ ④判断离子沉淀的先后顺序 二、溶度积 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。 典例剖析·逻辑释疑 【例7】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 ⑤比较不同类型难溶物的溶解度 二、溶度积 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 典例剖析·逻辑释疑 ⑥计算某离子开始沉淀和沉淀完全的pH 二、溶度积 【例8】若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol／L, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么? 已知：Ksp [Fe(OH)3]= 4×10-39 Ksp [Mg(OH)2]= 1.8×10-11 Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Fe3+ 沉淀完全时的c(OH-)为: pH = -lg c(H+) = 3.2 Mg2＋开始沉淀的pH值为: pH = -lg c(H+) = 9.1 因此, 只要控制pH值在3.2 ~ 9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。 Ksp (Mg(OH)2)= 1.8×10-11 典例剖析·逻辑释疑 难溶电解质的沉淀溶解平衡 难溶电解质的沉淀溶解平衡 溶度积 电解质在水中的溶解性 难溶电解质 溶度积意义 难溶电解质在水中存在溶解平衡 溶度积 溶度积的表达式 溶度积常数的影响因素 沉淀溶解平衡方程式 溶度积的应用 沉淀溶解平衡的影响因素 体系梳整·认知升华 1．把足量熟石灰加入蒸馏水中，一段时间后达到平衡： Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)下列叙述正确的是(　　) A．给溶液加热，溶液的pH升高 B．恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高 C．向溶液中加入Na2CO3溶液，Ca(OH)2固体增多 D．向溶液中加入少量的NaOH固体，Ca(OH)2固体增多 D 当堂诊学·成效校验 2．下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是(　　) A.常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小 B．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp减小 C．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp增大 D．常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变 D 当堂诊学·成效校验 A 3.在100 mL 0.01 mol·L－1 KCl溶液中，加入1 mL 0.01 mol·L－1 AgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl的Ksp＝1.8×10－10)(　　) A．有AgCl沉淀析出 B．无AgCl沉淀析出 C．无法确定是否有AgCl沉淀析出 D．有沉淀析出，但不是AgCl沉淀) 当堂诊学·成效校验 4.25 ℃时，Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(ZnS)＝1.3×10－24。下列有关说法中正确的是(　　) A．25 ℃时，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度 B．25 ℃时，饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为1.3×10－36 mol·L－1 C．向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成 D．ZnS(s)＋Cu2＋(aq) CuS(s)＋Zn2＋(aq)的平衡常数为1.0×1012 D 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 人教版选择性必修 1 https://www.zxxk.com/user/13354804 39 Lavf58.20.100 wxmmcibr22dr0100 $