高二化学人教版（2019）选择性必修一 3.4.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡（36张ppt）

(共36张PPT)
第四节 沉淀溶解平衡
The precipitation dissolves in equilibrium
难溶电解质的沉淀溶解平衡
第
1
课
时
溶洞的形成
溶洞的形成
对“沉淀”认识的拨乱反正
AgNO3 + NaCl === AgCl ↓+ NaNO3
我们初中就知道：
将AgNO3溶液和NaCl溶液混合可以得到白色沉淀：
误区①：
误认为沉淀只能是AgCl 、Fe(OH)3…之类的不溶物，而NaCl之类的一定不会沉淀。
沉淀是相对的，只要达到溶解极限，即便如NaCl 之类的易溶盐也可沉淀，也会有沉淀溶解平衡，只是难以实现。
物质
20℃的溶解度 S g/100gH2O
AgCl
1.5Ⅹ10-4
Fe(OH)3
3.0Ⅹ10-9
物质
20℃的溶解度 S g/100gH2O
NaCl
36.0
NaNO3
88.0
对“沉淀”认识的拨乱反正
化学式 溶解度/g 化学式 溶解度/g
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
表3-3 几种电解质的溶解度(20℃)
难溶物不溶于水吗？
德国化学家维特在1905年就提出：“从严格的科学意义上来说，不溶物是不存在的，即使最顽固抗水的物质是有很少部分溶解的。
溶是绝对的，不溶是相对的
如何理解书后所附溶解性表中说“溶”与“不溶”呢
OH- NO3- Cl- SO42- CO32-
K+ 溶 溶 溶 溶 溶
Na+ 溶 溶 溶 溶 溶
Ca2+ 微 溶 溶 微 不
Ag+ 一 溶 不 微 不
Fe3+ 不 溶 溶 溶 一
课本后所附溶解性表
选必一课本第77页资料卡片
化学式 溶解度/g 化学式 溶解度/g
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
侯氏制碱法
室温NaHCO3的溶解度为9.6g,只要溶液中有足够多的 Na+和 HCO3-，也可沉淀
总反应
NaCl + CO2+ NH3+ H2O = NaHCO3 ↓ + NH4Cl
向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体，会析出NaHCO3固体。
侯氏制碱法
思考：
能否生成0.5mmol沉淀？
5mL 0.1mol/L AgNO3 溶液
5mL 0.1mol/L NaCl 溶液
将AgCl固体溶于少量水后，得到白色沉淀，请问最终上层液体是什么？是纯水？
混合
对于难容物质，在化学反应中很容易达到溶解极限(饱和溶液),所以本节我们重点介绍难溶物的沉淀溶解平衡。
误区②：误认为“沉淀”就是百分之百的“不容”。
通过上表我们知 道，物质的溶解度差异巨大，我们平常简单按如下分类：
侯氏制碱法
实验1
出现黄色沉淀AgI
侯氏制碱法
实验2: 已知PbI2为亮黄色微溶物 (溶解度6.9Ⅹ10 – 2 g)。今在装有少量PbI2固体的试管中，加入约3mL蒸馏水，充分震荡后静置,待上层液体变澄清后，向其中滴加几滴0.1mol/L的KI溶液 ，观察现象：
上层液体绝对不是纯水，而是含有Pb2+的饱和PbI2
重新
出现
黄色
沉淀
以上实验足以证明：难溶物在水中也有一定的溶解度，所以并不存在100％的完全沉淀。只是，因为它们的溶解度极小，溶解的那一部分平常被我们忽略了。
侯氏制碱法
溶
解
沉淀
其实在整个体系中一直存在着两个相反的过程
①溶解：在水分子作用下， Pb2+和I-脱离固体表面溶入水中
②沉淀：Pb2+和I- 结合回到固体表面，析出沉淀
最终溶解速率和沉淀速率相等，达到平衡状态，即我们将要学习的沉淀溶解平衡
PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2I- (aq)
沉淀
溶解
一、沉淀溶解平衡
形状不规则的NaCl固体
饱和NaCl溶液
形状规则的NaCl固体
思考：得到什么启示？
饱和溶液中 v(结晶)=v(溶解)
结论：NaCl的饱和溶液中存在溶解平衡
探究1：
一昼夜后观察发现：固体变为规则的立方体；质量并未发生改变
一、沉淀溶解平衡
加浓盐酸Cl- 的浓度增加,平衡向左移, NaCl析出
可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？
在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸
NaCl饱和溶液中析出固体
现象:
探究2：
在NaCl的饱和溶液中，存在溶解平衡
NaCl(s) Na+(aq)+Cl-(aq)
解释:
一、沉淀溶解平衡
例如，AgNO3溶液与NaCl溶液混合，生成白色沉淀AgCl：Ag++Cl-=AgCl↓，如果上述两种溶液是等物质的量浓度、等体积的，一般认为反应可以进行到底。
我们知道，溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。
一、沉淀溶解平衡
200C时，溶解性与溶解度的大小关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10g 1g~10g 0.01g~1g <0.01g
1、溶解是绝对的,不溶是相对的。
2、没有绝对不溶的电解质，难溶电解质都会发生微量溶解
3、生成沉淀的离子反应能发生的原因：生成物的溶解度很小。
化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol/L，沉淀就达完全。
一、沉淀溶解平衡
【探究实验】向盛有2 mL 0.1mol/LAgNO3溶液的试管中加入
2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液。
讨论：
现象：有白色沉淀生成，说明溶液中依然有Ag+ Cl-存在，即Ag＋和Cl－的反应不能进行到底。
（1）是否恰好反应？
（2）溶液中是否还含有Ag+和Cl-？
【继续试验】取上层清液，滴加NaCl溶液，有何现象？说明了什么？
沉淀是难溶物，但不是绝对不溶，只不过溶解度很小，难溶物在水中存在溶解平衡。
一、沉淀溶解平衡
宏观现象 溶液状态 微观过程
V(溶解)>V(结晶)
固体质量减少
不饱和
V(溶解)=V(结晶)
固体质量不变
饱和
饱和阶段
固体质量增加
结晶阶段
V(溶解)过饱和
思考：把AgCl固体加到水中都发生着怎样的过程？
开始阶段
一、沉淀溶解平衡
尽管AgCl固体难溶于水，但仍有部分Ag＋和 Cl-离开固体表面进入溶液， 同时进入溶液的Ag＋和 Cl-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，Ag＋和 Cl-的沉淀与AgCl固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态. AgCl固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：
AgCl在水中溶解平衡
溶解
AgCl(s) Ag＋(aq) + 2Cl-（aq)
沉淀
Ag+
Cl-
二、难溶电解质的溶解平衡
一定温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平衡状态，我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡 。
1
概念：
二、难溶电解质的溶解平衡
溶解速率
沉淀速率
时间
速率
沉淀溶解平衡
2
溶解平衡的建立
溶液中的溶质
固体溶质
溶解
结晶
v(溶解)> v(结晶)　 固体溶解
v(溶解)= v(结晶)　 溶解平衡
v(溶解)< v(结晶)　 析出晶体
二、难溶电解质的溶解平衡
3
表达方法
标明物质状态和可逆符号
4
溶解平衡的特征
5
生成难溶电解质的离子反应的限度
逆、等、动、定、变
离子浓度小于1×10-5mol/L时，认为反应完全。
AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq)
二、难溶电解质的溶解平衡
①内因：电解质本身的性质。
只要是饱和溶液都存在溶解平衡
绝对不溶的物质是没有的
不同难溶物其溶解度差别也很大
0.01g
10g
难溶
微溶
易溶
可溶
1g
难溶的电解质更易建立溶解平衡
6
沉淀溶解平衡的影响因素
二、难溶电解质的溶解平衡
②外因
(气体，Ca(OH)2除外)
升温，多数平衡向溶解方向移动。
温度：
加水，平衡向溶解方向移动；
浓度：
加与难溶电解质相同离子，平衡向沉淀方向移动
同离子效应：
反应消耗难溶电解质的离子，平衡向溶解方向移动。
化学反应：
二、难溶电解质的溶解平衡
讨论：在AgCl饱和溶液中，尚有AgCl固体存在，当分别改变下列条件，将如何变化？ AgCl（S） Ag+(aq) + Cl-(aq)
改变条件 平衡移动方向 C（Ag+ ） 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
→
↑
↑
→
↑
↑
→
↑
↑
↑
↑
→
三、溶度积常数
固体浓度视为定值
思考：写出难溶物Ag2CrO4、 Fe(OH)3的溶度积表达式
Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)
在一定温度下，沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，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。
1
概念：
2
表达式：
AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
三、溶度积常数
Ksp的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。T↑，Ksp↑ [ Ca(OH)2 相反]
相同类型（阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质，溶度积小的电解质，其溶解能力小；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力
3
影响Ksp的因素:
4
Ksp的意义:
三、溶度积常数
讨论：溶度积和溶解度都可以表示难溶电解质在水中的溶解能力，分析下表，你将如何看待溶度积和溶解度的关系？
类型 化学式 溶度积Ksp 溶解度/g
AB AgBr 5.0×10-13 8.4×10-6
AB AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4
A2B Ag2CrO4 1.1×10-12 2.2×10-3
A2B Ag2S 6.3×10-50 1.3×10-16
结论：相同类型（阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质的Ksp越小溶解度越小
一定条件下：
注意：只有在同种类型的电解质之间才能通过Ksp的大小来直接比较溶解度的大小。
三、溶度积常数
5
溶度积规则：
②溶度积规则
Qc>Ksp时，溶液过饱和，有沉淀析出,直至达到平衡
Qc=Ksp时，沉淀与饱和溶液的平衡
Qc①离子积
AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq)
Qc称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度
Qc= cn(Am+) · cm(Bn-)
三、溶度积常数
6
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-)。
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
c(Ag+)=c(Br- )=2.2×10-5
随堂一练
三、溶度积常数
室温下,AgCl的溶解度是1.93×10-3g/L,求AgCl的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为
143.3g/mol。
7
溶度积与溶解度的相互换算
　　　　 饱和、平衡 1.35×10-5 1.35×10-5
　　
　　②求Ksp
AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl-(aq)
Ksp(AgCl)=c(Ag+).c(Cl-) =(1.35×10-5)2
=1.82×10-10
答：AgCl的Ksp为1.82×10-10
解：①把AgCl溶解度单位(g/L)换算成mol·L-1
　　s=1.93×10-3g/L÷143.3g/mol
　　 =1.35×10-5mol·L-1
三、溶度积常数
25℃时，在1.00 L 0.03 mol/L AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 mol/L的CaCl2溶液，能否生成AgCl沉淀？
已知：AgCl的Ksp＝1.8×10－10
c(Ag＋)＝(0.03 mol/L×1.00 L)÷(1.00 L＋0.50 L)
＝0.020 mol/L
c(Cl－)＝(0.06 mol/L×2×0.50 L)÷(1.00 L＋0.50 L)
＝0.040 mol/L
Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.020 mol/L×0.040 mol/L＝8.0×10－4
8
判断能否生成沉淀
由于Qc>Ksp，所以有AgCl沉淀生成。
三、溶度积常数
9
计算某离子开始沉淀的pH值
实验测得某水样中的铁离子的浓度为6×10-6mol·L-1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：设溶液中的OH-离子的浓度最少为X才能使水中的铁离子转化为沉淀。
Ksp=c(Fe3+) ·c3(OH-)=2.6×10-39 =6×10-6×X3
求得X=7.57×10-12mol·L-1=c(OH-)
c(H+)=1.32×10-3mol·L-1
pH=2.88
答：pH至少要控制在2.88以上。
课堂练习
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　[AgCl固体在溶液中存在溶解平衡，所以溶液中有Ag＋和Cl－，B错；升高温度，AgCl溶解度增大，C错；向平衡体系中加入NaCl固体，增大了c(Cl－)，溶解平衡左移，AgCl溶解度减小，D错
课堂练习
2．在0.10 mol·L－1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＋)＝________ mol·L－1(Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)。若在0.1 mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度是________ mol·L－1。
课堂练习
[解析]　pH＝8时，c(OH－)＝10－6 mol·L－1，由硫酸铜的溶度积常数可知：Ksp＝2.2×10－20＝10－12×c(Cu2＋)，得c(Cu2＋)＝2.2×10－8 mol·L－1；使Cu2＋沉淀完全，已知c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1，根据反应关系式：Cu2＋～2H＋得c(H＋)＝0.2 mol·L－1。
[答案]　2.2×10－8　0.2
课堂总结
1、定义
2、表达式
3、特征
4、影响难溶电解质溶解平衡的因素
一
沉淀溶解平衡
二
溶度积常数
1、定义
2、影响Ksp的因素
3、Ksp的意义
感谢探究
Thanks for the inquiry
难溶电解质的沉淀溶解平衡
第
1
课
时