化学人教版（2019）选择性必修1 3.4.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡（共30张ppt）

(共30张PPT)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
4.1.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡
高二化学
【新课引入】
AgNO3的溶液和NaCl溶液混合，请写出可能出现的现象和反应的离子方程式。
现象：
离子方程式：
生成白色沉淀
Ag+ + Cl— = AgCl↓
如果上述两种溶液是等物质的量且充分反应，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↓
结论：上层清液中含有Ag+和Cl-
10
易溶
可溶
1
微溶
0.01
难溶
S /g
溶解度与溶解性的关系：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
习惯上将溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。
问题一：如何定义难溶电解质？
【新课引入】
【任务一】认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
化学式 溶解度g/100g 化学式 溶解度g/100g
AgCl 1.5×10 4 Ba(OH)2 3.89
AgNO3 222 BaSO4 2.4×10 4
AgBr 8.4×10 6 Ca(OH)2 0.165
Ag2SO4 0.796 CaSO4 0.21
Ag2S 1.3×10 16 Mg(OH)2 9×10 4
BaCl2 35.7 Fe(OH)3 3×10 9
一些常见难(微)溶物的溶解度(20oC)
难溶 绝对不溶
【结论】AgCl沉淀是难溶物，但不是绝对不溶，只不过溶解度很小，在水中存在沉淀溶解平衡。
【任务一】认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
以AgCl为例，分析沉淀溶解平衡的建立
溶解
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
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
υ(沉淀) ＝ υ(溶解)
沉淀不再增多
达到沉淀溶解平衡
充分反应后：
【任务一】认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念：在一定温度下，当难溶电解质溶解和沉淀的速率相等时，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。
2.特征：逆、等、动、定、变
3.沉淀溶解平衡方程式：
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
溶解
沉淀
b.书写时注意表明各物质的状态和可逆符号
a.不等同于电离平衡
特别提醒:
【任务一】认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
【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)
【任务一】认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
难溶电解质的溶解平衡和电解质的电离平衡的区别
1.从变化过程看：
①沉淀溶解平衡是可逆过程，包含了沉淀的溶解和溶解后电解质的电离两个过程。
如：BaSO4(s) Ba2＋(aq)＋SO42－(aq)
包含了BaSO4(s) BaSO4(aq)和BaSO4=Ba2＋＋SO42－两个过程。
②难溶电解质的电离仅仅是沉淀溶解平衡的后一个过程。
总过程 沉淀溶解平衡(可逆)
分过程 沉淀的溶解(可逆) 电解质的电离(可逆或不可逆)
【任务一】认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
2.从物质类别看：
难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质
如：BaSO4是强电解质，而Al(OH)3是弱电解质，
而难电离物质只能是弱电解质。
3.表示方法不同：
沉淀溶解平衡虽然也用电离方程式表示，但
①须标明状态(s)、(aq)，②一律用“ ”。
Al(OH)3(s) Al3＋(aq)＋3OH－(aq)　(沉淀溶解平衡)
Al(OH)3 Al3＋＋3OH－　(电离平衡)
【任务二】影响难溶电解质溶解平衡的因素
【思考】哪些因素会影响沉淀溶解平衡？
(1)内因：难溶电解质本身的结构和性质。
决定性因素
(2)外因：
——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
②浓度：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)
【任务二】影响难溶电解质溶解平衡的因素
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；
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。
【任务二】影响难溶电解质溶解平衡的因素
【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
【课堂评价】
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
【课堂评价】
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
【任务三】定量描述难溶电解质的溶解程度
Ksp = c( Ag+) · c(Cl —)
1、定义：Ksp 称为难溶电解质的沉淀溶解平衡常数，简称溶度积。
思考：AgCl溶解平衡的平衡常数如何表示？
AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl—(aq)
AmBn(s) mAn+(aq) + nBm-(aq)
溶解平衡的平衡常数（溶度积）：
固体纯物质不列入平衡常数
Ksp = cm(An+)· cn(Bm-)
3、影响因素：Ksp只受温度影响
T↑，Ksp↑ (Ca(OH)2 相反)
2、表达式：
【任务三】定量描述难溶电解质的溶解程度
【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 Ag2CrO4
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-)
【课堂评价】
1.利用溶度积计算离子的浓度
(1)25℃时，Ksp (AgBr)= 5.0×10-10，求AgBr的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。
c(Ag+)=c(Br- )=2.2×10-5
C(Mg2+)=1.65×10-4，c(OH-)=3.3×10-4
(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(假设两液混合时溶液体积细微的变化可忽略）：
c(Cl-) ＝
1 mL×0.012 mol/L-1 -1mL×0.010 mol/L
1 mL+1 mL
＝
0.001 mol/L
由Ksp ＝ 1.8×10-10 可得 ：
c(Ag+) ＝
＝
1.8×10-7 mol/L
＝
Ksp
c(Cl-)
1.8×10-10
0.001
(2)25℃时Ksp [Mg(OH)2]= 1.8×10-11，求Mg(OH)2的饱和溶液中的C(Mg2+)和c(OH-)
1.利用溶度积计算某种离子的浓度
(1)25℃时，Ksp (AgBr)= 5.0×10-10，求AgBr的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。
c(Ag+)=c(Br- )=2.2×10-5
(2)25℃时Ksp [Mg(OH)2]= 1.8×10-11，求Mg(OH)2的饱和溶液中的C(Mg2+)和c(OH-)
C(Mg2+)=1.65×10-4，c(OH-)=3.3×10-4
三、有关溶度积的简单计算
(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(假设两液混合时溶液体积细微的变化可忽略）：
c(Cl-) ＝
1 mL×0.012 mol/L-1 -1mL×0.010 mol/L
1 mL+1 mL
＝
0.001 mol/L
由Ksp ＝ 1.8×10-10 可得 ：
c(Ag+) ＝
＝
1.8×10-7 mol/L
＝
Ksp
c(Cl-)
1.8×10-10
0.001
【任务四】Ksp的意义
4、Ksp的意义：
a.反映了难溶电解质在水中的溶解能力
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
(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。
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
【任务四】Ksp的意义
b.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
【任务四】Ksp的意义
c.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↓
【任务四】Ksp的意义
d.判断沉淀析出的顺序
【任务四】Ksp的意义
C
当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需该试剂离子浓度越小的越先沉淀。
同类型：Ksp越小越先沉淀
【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
【任务四】Ksp的意义
【任务四】Ksp的意义
e.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。
【任务五】沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤
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)以AgCl为例，在该沉淀溶解平衡图像中，曲线上任意一点都表示达到了沉淀溶解平衡状态，此时，Q=Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度都只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。
【任务五】沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤
(2)曲线上方区域的点均表示过饱和溶液，此时Q>Ksp
(3)曲线下方区域的点均表示不饱和溶液，此时Q3.抓住Ksp的特点，结合选项分析判断
(1)溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：
①原溶液不饱和时，离子浓度都增大；
②原溶液饱和时，离子浓度都不变。
(2)溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。
【课堂评价】
1．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]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、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
B
【课堂评价】
2.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
C
课堂小结