化学人教版（2019）选择性必修第一册 3.4.1难溶电解质的沉淀溶解平衡 课件(共42张PPT)

(共42张PPT)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节　沉淀溶解平衡
第1课时　难溶电解质的沉淀溶解平衡
物质的溶解度只有大小之分，没有在水中绝对不溶解的物质。所谓难溶电解质是指溶解度小于0.01克的物质。它可以是强电解质如BaSO4、AgCl等，也可以是弱电解质如Fe(OH)3、Mg(OH)2等。但由于它们的溶解度都很小，溶解的极少部分，在水溶液中都可以认为是100%的电离，所以我们不区分其强弱，统称为难溶电解质。
Ag＋和Cl－的反应真能进行到底吗？即溶液中还有Ag+和Cl-吗？
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。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。
思考与讨论
Cl-(aq)+Ag+(aq) AgCl(s)
沉淀
溶解
生成沉淀的离子反应反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度小。
难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0(生成AgCl沉淀后的溶液中三种有关反应的粒子在反应体系中共存)。
习惯上,将溶解度小于0.01克的电解质称为难溶电解质
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。
生成AgCl沉淀后，有三种粒子在反应体系中共存：AgCl(s) 、Ag+(aq)、 Cl-(aq)
溶解
沉淀
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
答：(1)通常所说的难溶物是指在常温下，其溶解度小于0.01g,并不是在水中完全不能溶解。
(2)生成AgCl沉淀的离子反应是指进行到一定限度，并不能完全进行到底，此时溶液中还有Ag+和Cl-。
一、常温下，物质溶解性与溶解度的关系
1、溶解性: 一种物质溶解在另一种物质中的能力;物质溶解性的大小和溶质、溶剂的性质有关。
2、固体物质的溶解度：
（1）定义：在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态
时所溶解的质量.叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。
（2）注意：
①条件：一定温度； ②标准：100g溶剂
③状态：饱和状态 ④单位：g
⑤任何物质的溶解是有条件的,在一定条件下某物质的溶解量也是有限的,无限可溶解的物质不存在。
3、固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系:
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 > 10g 1g~10g 0.01g~1g < 0.01g
气体的溶解性：常温常压时1体积水溶解气体的体积
大于100体积 极易溶 大于10体积 易溶
大于1体积 可溶 小于1体积 难溶
可
难
难
难
难
难
难
微
微
微
易
易
根据溶解度判断并理解电解质是“溶”还是“难溶”？
思考与讨论
1、当AgNO3与NaCl恰好完全反应生成难溶AgCl时，溶液中是否含有Ag+和Cl-？
2、难溶电解质的定义是什么？难溶物的溶解度是否为0？
3、难溶电解质(如AgCl)是否存在溶解平衡？如何表示？
有
习惯上,将溶解度小于0.01克的电解质称为难溶电解质。难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0
Ag+
Cl-
溶解
AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq)
沉淀
溶解
AgCl(s) Ag＋(aq) + 2Cl-（aq)
沉淀
Ag+
Cl-
AgCl在水中溶解平衡
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：
二、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.定义
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 。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。
AgCl在水中的沉淀溶解平衡示意图
以AgCl为例，分析难容电解质的溶解平衡
AgCl溶于水的起始阶段，v溶解开始最大，后逐渐减小，v沉淀开始为0，后逐渐增大，直到v溶解＝v沉淀，说明溶解达到平衡状态。v－t图如下：
2．溶解平衡的建立
3.特征
不等于零
相等
保持不变
发生移动
4.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。绝对不溶的物质是没有的；同是微溶物质，溶解度差别也很大；易溶溶质只要是饱和溶液也存在溶解平衡。
①难溶的电解质更易建立溶解平衡
②难溶的电解质溶解度很小，但不会等于0，并不是绝对不溶。
③习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了。对于常量的反应来说，0.01g是很小的。当溶液中残留的离子浓度< 1 ×10-5mol/L时，沉淀就达到完全。
(2)外界条件改变对溶解平衡的影响
①温度升高，大多数溶解平衡向溶解的方向移动，但有许多例外，如气体，Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小。
②加水稀释，浓度减小，溶解平衡向溶解的方向移动。
③加入与难溶电解质构成粒子相同的物质，溶解平衡向生成沉淀的方向移动。称同离子效应
④加入与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解的方向移动。
遵循平衡移动原理
实例分析
已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，当改变下列条件时，对该沉淀溶解平衡的影响如下(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：
条件改变 移动方向 c(Mg2＋) c(OH－)
加少量水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移动 增大 减小
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
(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。
5．沉淀溶解平衡与难溶电解质的电离
(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)
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)3 Al3＋＋3OH－　(电离平衡)
难溶电解质的溶解平衡和弱电解质的电离平衡的区别
a.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。
b.从变化过程看：溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态；而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。
c.表示方法不同：如Al(OH)3
溶解平衡表示为： Al(OH)3(s) Al3＋(aq) +3OH- (aq)
电离平衡表示为： Al(OH)3 Al3＋+ 3OH-
三、溶度积常数（简称溶度积） ——Ksp
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,这时的离子浓度幂的乘积是一个常数,叫做溶度积常数,简称溶度积。符号为Ksp。
Ksp的大小反映难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的组成中阴离子与阳离子个数分别相同时,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
3．意义：
对于同类型（阴、阳离子个数相同）的难溶电解质，在相同温度下，Ksp越大→S(溶解度)越大 ，不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。
例：Ksp（AgCl）=1.8×10-10 Ksp（AgBr）=6.3×10-15
说明S(AgCl)> S(AgBr)
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溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。T↑，Ksp↑ 但[ Ca(OH)2 相反]
绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,向溶解方向移动,Ksp增大。少数难溶电解质的溶解是放热过程,升高温度,向生成沉淀的方向移动,Ksp减小,如Ca(OH)2。
4．影响Ksp的因素:
思考与讨论
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。
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？
通过比较某温度下难溶电解质的溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q的相对大小,可以判断难溶电解质在该温度下溶液中的沉淀或溶解情况。
(1)Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和达到新的平衡;
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
(3)Q5.溶度积Ksp与离子积Q的关系——溶度积规则
离子积Q：对于AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
任意时刻Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)。
例　AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.001 mol.L-1NaCl和0.001 mol．L-1AgNO3 溶液等体积混合,是否有AgCl 沉淀生成.
解:　两溶液等体积混合后, Ag+ 和Cl-浓度都减小到原浓度的1/2.
C(Ag+）=C(Cl-)=1/2×0.001=0.0005(mol．L-1)
在混合溶液中,则 C(Ag+）×C(Cl-)=(0.0005)2=2.5 ×10-7
因为Q=C(Ag+）.C(Cl-)＞Ksp,所以有AgCl沉淀生成.
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
四、有关溶度积的简单计算
2.溶度积与溶解度的相互换算
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。
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
　　②求Ksp　 AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl-(aq)
　　
饱和、平衡 1.35×10-5 1.35×10-5
　　
Ksp(AgCl)=c(Ag+).c(Cl-) =(1.35×10-5)2=1.82×10-10
答：AgCl的Ksp为1.82×10-10
3.判断能否生成沉淀
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
由于Qc>Ksp，所以有AgCl沉淀生成。
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
c(Ag＋)=2.5×10-6mol/L
c(CrO42-)=3×10-5mol/L
Qc＝c(Ag＋)2·c(CrO42-)
＝(2.5×10-6mol/L)2×3×10-5 mol/L
＝1.9×10－16
由于Qc4.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。
课堂总结
一、 沉淀溶解平衡
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
二、溶度积常数
1、定义
2、影响Ksp的因素
3、Ksp的意义
4、应用Ksp的有关计算
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)反应方程式AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)和AgCl===Ag＋＋Cl－所表示的意义相同。 ( )
(2)降低温度，饱和溶液中一定会有晶体析出。 ( )
(3)只有当溶液中的离子浓度是0时，才能说明沉淀达到完全。( )
(4)石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入少量CaCl2溶液，溶度积常数变大。( )
×
×
×
×
2．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
　解析: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。
A
3．将一定量的硫酸钡放入水中，对此有关的叙述正确的是(　　)
A．硫酸钡不溶于水，硫酸钡固体质量不会改变
B．最终会得到BaSO4的极稀的饱和溶液
C．因为Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓很容易发生，所以不存在BaSO4(s) Ba2＋(aq)＋SO42－(aq)的反应
D．因为BaSO4难溶于水，所以改变外界条件也不会改变BaSO4的溶解性
B
　解析:BaSO4不溶于水并不是绝对不溶，它存在溶解平衡，当沉淀和溶解的速率相等时，得到了BaSO4的饱和溶液即建立了动态平衡BaSO4(s) Ba2＋(aq)＋SO4(2－)(aq)，A、C项错误，B项正确；升高温度，BaSO4溶解度增大，D项错误。
4．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
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　解析:在曲线上的任意一点，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝Ksp[Fe(OH)3]，
c(Cu2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Cu(OH)2]，D对；比较b、c两点，金属离子的浓度相同，Fe(OH)3溶液中氢离子浓度大，即氢氧根离子浓度小，因此氢氧化铁的Ksp小于氢氧化铜的Ksp，A对；加入NH4Cl，氯化铵水解，使溶液的酸性增加，pH降低，由图可以看出，Fe3＋应增大，B错；Kw只与温度有关，与溶液的酸碱性无关，C对。
5．溶度积常数表达式符合Ksp＝c2(Ax＋)·c(By－)的是(　　)
A．AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
B．Na2S===2Na＋＋S2－
C．Ag2S(s) 2Ag＋(aq)＋S2－(aq)
D．PbI2(s) Pb2＋(aq)＋2I－(aq)
解析:根据表达式可知方程式应为A2B(s) 2A＋(aq)＋B2－(aq)。
C
6．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(　　)
A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的生成和溶解的速率相等
C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶的该沉淀物，将促进溶解
　解析:反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系，A项不正确、B项正确；沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等，C项不正确；沉淀溶解达到平衡后，再加入难溶的该沉淀物，平衡不会移动，D项错。
B
7．现向含AgBr的饱和溶液中：
(1)加入固体AgNO3，则c(Ag＋)________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)。
(2)加入更多的AgBr固体，则c(Ag＋)________。
(3)加入AgCl固体，则c(Br－)________，c(Ag＋)________。
(4)加入Na2S固体，则c(Br－)________，c(Ag＋)________。
解析:(1)向AgBr饱和溶液中加入AgNO3，溶解平衡逆向移动，但c(Ag＋)变大；(2)加入AgBr固体，对溶解平衡无影响，c(Ag＋)不变；(3)因AgCl溶解度大于AgBr，加入AgCl固体时，c(Ag＋)变大，溶解平衡向左移动，c(Br－)变小；(4)因Ag2S溶解度小于AgBr，加入Na2S固体时，生成Ag2S，溶解平衡向右移动，c(Br－)变大，但c(Ag＋)变小。
变大
不变
变小
变大
变大
变小
8．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。
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。
0.2
2.2×10－8