3.4.1 沉淀溶解平衡原理-2026-2027学年高二化学选择性必修1【同步课件】

高中化学人教版（2019）选择性必修1 第1课时 沉淀溶解平衡原理 第四节 沉淀溶解平衡 第三章 水溶液中的离子平衡 学习目标 学习重点​ 1.理解沉淀溶解平衡的建立过程及特征； 2.掌握溶度积的概念、表达式及意义； 3.学会运用溶度积判断沉淀的生成、溶解，分析外界条件对沉淀溶解平衡的影响。 学习难点​ 1.深入理解沉淀溶解平衡的动态本质（溶解与沉淀速率相等的可逆过程 ）； 2.准确运用溶度积进行沉淀生成、溶解的定量判断； 3.灵活分析复杂体系（如混合溶液、有酸碱参与 ）中沉淀溶解平衡的移动及相关问题。 化学与生活 当我们外出旅游、沉醉于秀美的湖光山色时，一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞，溶洞即为大自然的杰作。你知道它是如何形成的吗？这与化学平衡又有什么关系呢？ 物质的溶解性 物质的溶解性与溶解度的关系 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。 难溶电解质是指溶解度小于0.01g的电解质，其溶解度很小，但不会等于0。即溶解是绝对的，不溶是相对的，没有绝对不溶的物质。 易溶 可溶 微溶 难溶 0.01 g 1 g 10 g 溶解度（20℃） 沉淀溶解平衡原理 【实验探究】 按照如下步骤进行实验： 1. 将少量碘化铅（PbI2，难溶于水）固体加入到盛有一定量水的50 mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，静置。 2. 从烧杯中取2 mL上层清液于试管中，逐滴加入AgNO3溶液，充分振荡，静置。请仔细观察实验现象，并分析产生此实验现象的原因。 在试管中加入AgNO3溶液，即产生黄色的AgI沉淀。这说明虽然难溶电解质PbI2的溶解度很小，但在水中仍有极少量的溶解。 沉淀溶解平衡原理 沉淀溶解平衡原理 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 根据表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)生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-? 有 溶解度：1.5×10-4 g 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀达到完全。 Ag+ Cl- AgCl在水中溶解平衡 溶解 沉淀 v溶解=v沉淀 两个过程 一段时间后 沉淀溶解平衡原理 沉淀溶解平衡 1.概念： 在一定温度下，当难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等时，体系中形成该难溶电解质的饱和溶液，即达到沉淀溶解平衡状态。 2.建立： 反应速率 v溶解 v沉淀 v溶解 = v沉淀 时间 以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)为例： 溶解 沉淀 溶解过程：在水分子作用下，少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中； 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表面析出。 沉淀溶解平衡原理 沉淀溶解平衡 3.表示 难溶电解质AmBn的沉淀溶解平衡的一般表达式为： AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq) ——可逆过程 逆 动 等 定 变 ——达到平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变 ——当改变外界条件时，溶解平衡发生移动 ——动态平衡，v溶解=v沉淀≠0 4.特征 沉淀溶解平衡原理 沉淀溶解平衡的影响因素 1.内因：难溶电解质电解质本身的性质 2.外因： （1）温度：大多数难溶电解质的溶解是吸热过程，升高温度，多数平衡向沉淀溶解的方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动。 （2）浓度：加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动 （3）同离子效应：向平衡体系中加入与难溶电解质组成中相同的离子，平衡向生成沉淀的方向移动。 （4）其他：向平衡体系中加入与体系中某些离子反应生成更难溶的沉淀或弱电解质的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动。 沉淀溶解平衡原理 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 正向 逆向 减小 增大 减小 增大 减小 增大 3.沉淀溶解平衡的影响因素 沉淀溶解平衡原理 溶洞是石灰岩地区的地下水长期侵蚀岩层而形成的。石灰岩主要成分是碳酸钙。碳酸钙难溶于水，在25 ℃时，溶解度仅为7.1×10-4 g。 当溶有CO2的水流经石灰岩时，能够发生和建立如下平衡： CaCO3(s) Ca2+ + CO32- CO2 + H2O + 2HCO3- 总反应的离子方程式为： CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3- 二氧化碳溶解在雨水中使雨水呈酸性。雨水降落到石灰岩土地上，与石灰岩的主要成分碳酸钙发生反应，形成碳酸氢钙。如何用沉淀溶解平衡的原理解释？ 沉淀溶解平衡原理 Ksp = c( Ag+) · c(Cl —) 思考：AgCl溶解平衡的平衡常数如何表示？ AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl—(aq) 溶解平衡的平衡常数（溶度积）： PS：固体纯物质不列入平衡常数 溶度积 1.概念：难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp。 2.表达式 沉淀溶解平衡 的溶度积常数表示为 AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp = cm(An+)· cn(Bm-) 常见难溶电解质的溶度积（25°C） 比较AgCl AgBr AgI在水中的溶解能力:____________ 比较BaSO4、CaCO3在水中的溶解能力:__________ 比较AgCl、 Ag2CrO4在水中的溶解能力:_____ ____ __ AgCl ＞ AgBr ＞ AgI CaCO3＞ BaSO4 Ag2CrO4＞AgCl 溶度积 3.影响因素：Ksp与难溶电解质的性质和温度有关 与沉淀的量无关，且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。 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。对同类型的难溶电解质（如AgCl、AgBr、AgI等），在相同温度下，Ksp越大，溶解度越大。 5.应用：根据某温度下难溶电解质的溶度积Ksp与该溶液中离子积[符号为Q，如对于难溶电解质AmBn的水溶液来说，任意时刻的Q=cm(An+)·cn(Bm+)]的相对大小，可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况。 Q＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出； Q=Ksp：沉淀溶解平衡，溶液饱和； Q＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出。 溶度积 溶度积的应用 A点：Qc=Ksp，无沉淀的饱和溶液 B点：Qc=Ksp，有沉淀的饱和溶液 C点：Qc>Ksp，析出沉淀趋于平衡 D点：Qc<Ksp，无沉淀不饱和溶液 例：25时，Ksp(AgCl) ＝ ，向0.1mol/L的AgNO3溶液中逐步加入NaCl固体，试分析整个过程中溶液c(Ag+) 的变化图示（沉淀模型） 基于溶度积Ksp认识沉淀过程 溶度积 【思考】医院中常用硫酸钡这种钡盐(俗称钡餐)作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入5.0%硫酸钠溶液，为什么?       Q(BaSO4) ＞ Ksp(BaSO4) BaSO4沉淀溶解平衡向沉淀生成的方向移动 所以用5.0% 的Na2SO4溶液可以给钡中毒的患者洗胃 BaSO4 难溶沉淀   溶度积 与溶度积有关的计算 溶液中粒子浓度的计算 （1）如 Ksp（AgCl）=a的AgCl饱和溶液中： c( Ag+)=c(Cl-) =mol/L （2）某温度下Ksp（AgCl）=a，在0.1mol/LNaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后： 溶度积 与溶度积有关的计算 生成沉淀的顺序的计算与判断 当一种试剂能沉淀溶液中的多种离子时，判断沉淀产生的顺序，可根据Ksp分别求出要使这些离子沉淀所需试剂离子的浓度，所需试剂离子的浓度越小，则对应的离子先沉淀 沉淀转化反应平衡常数的计算 如对于反应Cu2＋＋ZnS(s)CuS(s)＋Zn2＋ 该反应的平衡常数 溶度积 判断溶液中离子能否沉淀完全 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) = 1.08×10-10] 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 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 与溶度积有关的计算 判断沉淀析出的顺序 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？ 解：Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) = 1.8×10-10 c(Ag+) =1.8×10-8 mol/L Ksp(Ag2CrO4) = c2(Ag+)·c(CrO42-) = 1.1×10-12 AgCl沉淀时需要的离子浓度小，AgCl先沉淀。 溶解度小的先沉淀 溶度积 与溶度积有关的计算 计算某离子开始沉淀的pH和完全沉淀的pH 例：实验测得某水样中的铁离子的浓度为2.6×10-3mol/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 = 1×10-36 mol/L c(OH-) = 1×10-12 mol/L c(H+) = 1×10-2mol·L-1 pH = 2 pH要控制在2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代入Ksp计算。 溶度积 与溶度积有关的计算 1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（ ） A.开始时，溶液中各离子浓度相等 B.平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等 C.平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变 D.平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解 B 随堂训练 2.在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡： PbI2(s) ⇌Pb2+(aq)+2I-(aq)，加入KI溶液，下列说法正确的是( ) A. 溶液中Pb2+和I－浓度都增大 B. 溶度积常数Ksp增大 C. 沉淀溶解平衡向右移动 D. 溶液中Pb2+浓度减小 D 随堂训练 3．某同学为了验证难溶的氯化银在水中也存在沉淀溶解平衡，设计了如下实验方案。下列说法正确的是(　　) A．步骤①中应加入过量的AgNO3溶液 B．步骤①中应使NaCl溶液过量 C．步骤②中现象是无沉淀产生 D．步骤②中选用的AgNO3溶液的浓度应小于步骤① A 随堂训练 随堂训练 4.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加少量稀盐酸，下列说法正确的是( ) A. AgCl的溶解度、Ksp均减小 B. AgCl的溶解度、Ksp均不变 C. AgCl的溶解度减小、Ksp不变 D. AgCl的溶解度不变、Ksp减小 C 5．常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，在pH＝4的Fe(OH)3饱和溶液中，c(Fe3＋)为(　　) A．1.0×10－8 mol·L－1　　　 B．4.0×10－8 mol·L－1 C．1.0×10－26 mol·L－1     D．1.3×10－28 mol·L－1 B 随堂训练 6．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝6.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列关于常温时的有关叙述正确的是(　　) A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大 B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23 mol·L－1 C．除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂 D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)变大、c(S2－)变小，但Ksp(FeS)变大 C 随堂训练 7..某温度时，Ag2SO4在水中的沉淀溶解曲线如下图所示，该温度下，下列说法正确的是(　　)。 含有大量SO42-的溶液中肯定不含Ag+ B．0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.2 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀 C．Ag2SO4的溶度积常数(Ksp)为1×10-3 D．A点表示Ag2SO4的不饱和溶液，蒸发可以使溶液由A点变到B点 B 随堂训练 $