化学人教版（2019）选择性必修1 3.4 沉淀溶解平衡 （共20张ppt)

(共20张PPT)
第四节 沉淀溶解平衡
第一课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡
我们知道，将AgNO3溶液与NaCl溶液混合，会生成的白色的氯化银沉淀。反应的离子方程式为：Ag+ + Cl- = AgCl↓
【思考】如果上述两种溶液中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？如何验证？
现象：产生黄色沉淀
原因：Ag+ + I- = AgI↓
通过以上实验可以看出，沉淀(如AgCl)在水中并不是完全不溶的，只是溶解度很小。
结论：上层清液中含有Ag+和Cl-
1、能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀溶解平衡的特征；
2、根据化学平衡理论，分析影响沉淀溶解平衡的因素；
3、掌握离子积与Ksp的相对大小跟沉淀溶解平衡的关系。
几种电解质的溶解度(20℃)
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
由表可知，AgCl属于难溶电解质，在溶液中存在沉淀溶解平衡。
化学式 AgCl AgNO3 AgBr Ag2SO4 Ag2S BaCl2
溶解度/g 1.5×10-4 211 8.4×10-6 0.786 1.3×10-16 35.7
化学式 Ba(OH)2 BaSO4 Ca(OH)2 CaSO4 Mg(OH)2 Fe(OH)3
溶解度/g 3.89 3.1×10-4 0.160 0.202 6.9×10-4 3×10-9
10g
1g
0.01g
难溶
微溶
可溶
易溶
以AgCl为例，分析沉淀溶解平衡的建立
1、概念：在一定温度下，当溶解和沉淀的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液，即建立了下列动态平衡：
溶解
沉淀
v(溶解)=v(沉淀)
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
溶解
沉淀
一、沉淀溶解平衡
这种平衡称为沉淀溶解平衡
2、沉淀溶解平衡方程式
在一般情况下，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。
由于该动态平衡的存在，决定了Ag+和Cl-的反应不能进行完全。
书写时注意表明各物质的状态和可逆符号
例如：AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
【练习】请写出BaSO4、Fe(OH)3的沉淀溶解平衡方程式。
BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)
Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq)
3、沉淀溶解平衡的特征
逆
沉淀的溶解与生成是一个可逆过程
等
平衡时，溶液中各离子浓度保持不变
动
v溶解 = v沉淀 ≠ 0，是一个动态平衡
定
变
外界条件改变时，沉淀溶解平衡可能会发生移动
【思考】哪些因素会影响沉淀溶解平衡？
4、沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因：难溶电解质本身的结构和性质。
决定性因素
(2)外因：温度、浓度等，其影响符合“勒夏特列原理”。
①温度：升高温度，多数平衡向沉淀溶解方向移动；
Ca(OH)2除外
③同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子，平衡向生成沉淀的方向移动；
②浓度：向平衡体系中加水稀释，平衡向沉淀溶解方向移动；
④反应离子效应：向平衡体系中加入能与体系中离子反应生成更难溶物质或气体的离子，平衡向沉淀溶解的方向移动。
(注意：向平衡体系中加入难溶物本身，平衡不移动)
【讨论】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
1、难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时，下列说法中错误的是( )
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，溶液中各离子的浓度不变
D. 难溶电解质溶解形成的阴、阳离子的浓度相等
D
2、氯化银在水中存在溶解平衡：AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)。在相同温度下，将足量氯化银分别放人相同体积的下列溶液中，Ag+的浓度最小的是( )
A. 0.1 mol/L盐酸 B. 蒸馏水
C. 0.1 mol/L AlCl3溶液 D. 0.1 mol/LMgCl2 溶液
C
3、在一定温度下，Mg(OH)2固体在水溶液中达到沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) +2OH-(aq) ，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变，可采取的措施是( )
A. 加MgSO4固体 B. 加盐酸
C. 加NaOH固体 D. 加水
D
4、(双选)下列说法正确的是( )A. 往NaCl饱和溶液中滴加浓盐酸，NaCl的溶解度减小B. 升高温度，物质的溶解度都会增大C. 在饱和NaCl溶液中存在溶解平衡D. 在任何溶液中都存在溶解平衡
AC
二、溶度积常数
1、定义：在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之积为一常数，叫做溶度积常数，简称溶度积(Ksp)。
2、表达式：对于平衡AmBn(s) m An+(aq) + n Bm-(aq)来说
Ksp = cm(An+) · cn(Bm-)
【练习】写出下列难溶物的沉淀溶解平衡方程式和溶度积表达式。
BaSO4 Fe(OH)3 Ag2S
Ksp = c(Ba2+)·c(SO42-)
BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)
Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq)
Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq)
Ksp = c(Fe3+)·c3(OH-)
Ksp = c2(Ag+)·c(S2-)
3、影响因素：Ksp只受温度影响
T↑，Ksp↑ (Ca(OH)2 相反)
4、Ksp的意义：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】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)3(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
5、Ksp的应用
(1)已知Ksp求离子浓度
【例】已知：Ksp(AgCl)= 1.8×10-10，Ksp(AgI)= 1.5×10-16，Ksp(Ag2S)=1.8×10-50，Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12。则上述难溶盐的饱和溶液中，Ag+ 浓度大小顺序 __________________ 。
解：AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq) Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)
x
x
x
x
x
x
0.5x
0.5x
Ag2CrO4>AgCl>AgI>Ag2S
(2)判断沉淀是否生成
对于AmBn(s) m An+(aq) + n Bm-(aq)来说
达到平衡状态时：溶度积 Ksp = cm(An+) · cn(Bm-)
任意某一时刻：离子积 Q = cm(An+) · cn(Bm-)
若Q > Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出；
若Q = Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；
若Q < Ksp，溶液不饱和，无沉淀析出；
【例】将4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？［Ksp(AgCl)= 1.8×10-10］
解：Q = c(Ag+)·c(Cl-)
所以有AgCl沉淀析出
> Ksp
= 2 ×10-3× 2 ×10-3 = 4.0 ×10-6
(3)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↓
【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？
(4)判断沉淀析出的顺序
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
(5)计算某离子开始沉淀的pH值
【例】实验测得某水样中的铁离子的浓度为2.6×10-6mol/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 = 1×10-33 mol/L
c(OH-) = 1×10-11 mol/L
c(H+) = 1×10-3mol·L-1
pH = 3
pH要控制在3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带入Ksp计算。
绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是(　 )
A. 图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B. 图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)＝Ksp(n)B