3.4.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡 导学案(第一课时) 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2022-2023 第一学期高二 化学导学案
课题：3-4沉淀溶解平衡（第1课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡）
【素养目标】
课标要求 核心素养
1.能描述沉淀溶解平衡，知道溶解平衡的特征。 2.根据化学平衡理论，分析影响沉淀溶解平衡的因素。 3.理解溶度积Ksp及溶度积规则，并能进行Ksp简单的计算。 1、通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，进一步发展粒子观、平衡观。 2、建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型。
【重点难点】难溶电解质的沉淀溶解平衡及其离子积的应用。
【学习过程】
一、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 和 的速率相等时，形成电解质的 溶液，达到平衡状态，溶液中各离子的浓度 ，这种平衡称为沉淀溶解平衡。
2、特征：
3、沉淀溶解平衡方程式：如AgCl溶于水的溶解平衡表示为：
特别提醒:　沉淀溶解平衡方程式各物质要标明聚集状态。难溶电解质用“ ”标明状态，溶液中的离子用“ ”标明状态，并用“ ”连接。
【课堂练习1】请写出BaSO4、CaCO3的沉淀溶解平衡方程式。
【注意】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沉淀溶解平衡表示已溶溶质的离子与未溶溶质之间的平衡关系，是可逆过程，包含了 和溶解后 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）
（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，而难电离物质只能是弱电解质。
（3）表示方法不同：沉淀溶解平衡也用电离方程式表示，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)3Al3＋＋3OH－(电离平衡)
影响难溶电解质溶解平衡的因素
（1）内因：难溶电解质本身的性质。易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。
对于常量的反应来说，0.01g是很小的。习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了。当溶液中残留的离子浓度< mol/L时，沉淀就达到完全。
外因
①浓度：加水，平衡向 方向移动。
②温度：绝大多数难溶电解质的溶解是 过程。升温，平衡向 方向移动。
特例：a.随温度变化不明显：NaCl； b.随温度升高反而降低：Ca(OH)2； c.与水任意比混溶：乙醇等。
③同离子效应：加入含有相同离子电解质，平衡向生成 的方向移动。
④离子反应效应：加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，平衡向 的方向移动。
【课堂练习2】现制得0.1g BaSO4沉淀，常温下，如果用100mL蒸馏水洗涤该沉淀以除掉杂质，将损失2.4×10－4g BaSO4；如果改用100mL 0.01mol/L硫酸洗涤该沉淀，仅损失2.6×10－7g BaSO4，与用等体积的蒸馏水洗涤相比，BaSO4损失少得多。请解释原因。
【提示】用硫酸洗涤沉淀时，增大了洗涤液中 浓度，使平衡 移动， 浓度减小，BaSO4损失少
二、溶解平衡常数（溶度积常数，简称溶度积）
1、定义：在一定温度下，难溶强电解质MmNn溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，这时的离子 是一个常数，叫做溶度积常数，简称溶度积。符号为 。
表达式：MmAn(s) mMn+(aq)+nAm (aq) Ksp=
AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　 Ksp=
【课堂练习3】Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) Ksp=
3、影响因素：Ksp只与难溶电解质的性质（内因）和 有关。与沉淀的量和离子浓度无关。温度一定, Ksp是常数。其它条件一定时，一般温度越 ，Ksp越 。特殊：Ca(OH)2相反。
4、Ksp的意义：Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，一般来说，Ksp越 ，溶解度越 。
【注意】当化学式所表示的组成中阴阳离子个数比 （类型相同）时，Ksp越 ，难溶电解质在水中的溶解能力越 （不同时，不能用Ksp直接比较）
溶度积与溶解能力关系：
（1）相同类型（如AB型）：Ksp越 ，S越 ；
25℃，Ksp(AgCl)=1.8×10－10，Ksp(AgBr)=5.0×10－13，求各饱和溶液阴阳离子浓度。你能归纳溶度积大小与溶解能力的关系吗？
（2）不同类型的物质（如AB型与AB2型）：Ksp的相对大小不能直接作为比较依据，需通过计算才能比较。
5、溶度积Ksp与离子积Qc的关系——溶度积规则
离子积Qc：对于AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq) 任意时刻Qc＝ 。
（1）Qc Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出;
（2）Qc=Ksp，溶液 ，沉淀与溶解处于平衡状态;
（3）Qc三、有关溶度积的简单计算
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-)。
（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-)。
（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）。
2、已知Ksp求反应的平衡常数或离子浓度比值
已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。AgCl和AgI同时沉淀时，c（I-）/c(Cl-)=
溶度积与溶解度的相互换算
（1）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。
（2）已知Ksp,AgCl＝1.8×10-10， Ksp,Ag2CrO4＝1.9×10-12，试求AgCl和Ag2CrO4的溶解度（用g/L表示）
4、判断能否生成沉淀
（1）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
（2）将5mL 1×10-5mol/L的AgNO3溶液和15mL 4×10-5mol/L的K2CrO4溶液混和时，有无砖红色Ag2CrO4沉淀生成？已知Ag2CrO4的Ksp=9×10-12
5、对于离子沉淀的先后顺序的判断
【课堂练习4】已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO42-，浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(　　)
A．Cl－、Br－、CrO42- B．CrO42-、Br－、Cl－ C．Br－、Cl－、CrO42- D．Br－、CrO42-、Cl－
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 的越先沉淀。同类型：Ksp越 越先沉淀。
6、计算某离子完全沉淀或开始沉淀的pH值
如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10mol/L, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么 （沉淀完全是指该离子的浓度降低到10-5以下，氢氧化铁的Ksp为4.0×10-38，氢氧化镁的Ksp为1.8×10-11）
由此可见：不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过控制pH值分离金属离子。
四、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 。
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。
（2）曲线上方区域的点均表示 溶液，此时Q Ksp
（3）曲线下方区域的点均表示 溶液，此时Q Ksp
3、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 ；②原溶液饱和时，离子浓度都 。
（2）溶度积常数只是 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 。
【课堂练习5】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 (　　)
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
【课堂练习6】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
【课堂小结】