高二化学人教版选择性必修一第三章　第四节　第1课时　难溶电解质的沉淀溶解平衡(共34张PPT)

(共34张PPT)
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
第三章　水溶液中的离子反应与平衡
[学习目标]
1.掌握难溶电解质存在沉淀溶解平衡及影响因素(重点)。
2.掌握溶度积常数的概念并能进行简单计算、判断反应进行的方向(重、难点)。
视频导学
1. 肾结石的主要成分是什么？
3. 肾结石是如何出现在人的身体里的？
2. 肾结石病有什么防治方法？
问题讨论
CaC2O4 80% 难溶于水
Ca3(PO4)2 9% 难溶于水
HUr (尿酸) 5% 微溶于水
问题讨论
一、沉淀溶解平衡及影响因素
1.25 ℃时，溶解性与溶解度的关系
4. 通常我们所说的难溶物是不是真的不溶呢？
几种电解质的溶解度（20 ℃）
化学式 AgCl AgNO3 AgBr Ag2SO4 Ag2S BaCl2
溶解度/g 1.5×10－4 211 8.4×10－6 0.796 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
难溶 ≠ 完全不溶
5. 生成AgCl 沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+ 和Cl -？
实验探究
一、沉淀溶解平衡及影响因素
AgCl的溶解平衡
实验步骤 1.AgCl悬浊液的制备：取 1mL AgNO3溶液，向其中逐滴加入NaCl溶液至不再产生沉淀，静置。
2. Ag+的检验：取上层清液，向其中加入KI溶液，观察现象。
实验现象
结论
离子方程式
上层清液中加入KI溶液出现黄色沉淀（AgI）。
上层清液中存在Ag+，AgCl可溶解，存在溶解平衡。
Ag+ +Cl- ==AgCl↓、AgCl(s) Ag+(aq) +Cl-(aq)、Ag+ +I- == AgI↓
归纳总结
一、沉淀溶解平衡及影响因素
2.沉淀溶解平衡(以AgCl为例分析)
(1)沉淀溶解平衡建立
AgCl在溶液中存在下述两个过程：
溶解过程：在水分子作用下，少量Ag＋和 Cl-脱离AgCl的表面进入水中。
沉淀过程：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。
υ(沉淀) ＝ υ(溶解)
沉淀不再增多
达到沉淀溶解平衡
充分反应
(2)沉淀溶解平衡的概念
一、沉淀溶解平衡及影响因素
一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。
特征：逆、等、动、定、变
一、沉淀溶解平衡及影响因素
(3)沉淀溶解平衡方程式
特别提醒　
①各微粒要标明聚集状态 → “s” “aq” 。
②要与AgCl电离方程式区分开。 AgCl是强电解质，完全电离：AgCl == Ag＋＋Cl－。
AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
如AgCl沉淀溶解平衡：
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
(4)沉淀完全的判断
化学上通常认为，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10－5 mol·L－1时，已沉淀完全。
一、沉淀溶解平衡及影响因素
问题讨论
2. 肾结石病有什么防治方法？
HUr (s) H+(aq) + Ur -(aq)
CaC2O4 (s) Ca2+(aq) + (aq)
平衡移动的角度分析
归纳总结
一、沉淀溶解平衡及影响因素
(1)内因（决定性因素）：难溶电解质本身的结构和性质。
(2)外因：
——符合“勒夏特列原理”
①温度：一般来说，温度越高，固体物质的溶解度越大；
极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca(OH)2。
③外加其他物质（与电解质电离的离子反应），平衡向沉淀溶解的方向移动，溶解度增大。
②同离子效应：加入与电解质电离的离子相同的可溶性盐，平衡向生成沉淀的方向移动，溶解度减小。
3.难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
一、沉淀溶解平衡及影响因素
交流讨论
(3)实例分析
已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH>0 ，请分析当改变下列条件时，对该沉淀溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：
条件改变 移动方向 溶解度S c(Mg2＋) c(OH－)
加少量水(过饱和)
升温
加MgCl2(s)
加NaOH(s)
加盐酸
正向移动
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
不变
不变
不变
增大
增大
增大
减小
增大
减小
减小
减小
增大
增大
增大
减小
1.正误判断
(1)BaSO4在相同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同
(2)升高温度，沉淀溶解平衡一定正向移动
(3)向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体，恢复到原来温度时，溶液中的Na＋总数不变
一、沉淀溶解平衡及影响因素
思考交流
×
×
×
升温，平衡向吸热方向移动，沉淀溶解不一定吸热，如Ca(OH)2(s)溶解就放热 。
Na2O + H2O == 2NaOH，溶剂减少，溶液中 N(Na＋ )减少。
一、沉淀溶解平衡及影响因素
思考交流
(1)升高温度，平衡逆向移动
(2)恒温下，向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
(3)给溶液加热，溶液的pH升高
(4)向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体增多
(5)向溶液中加入Na2CO3溶液，Ca(OH)2固体增多
×
×
√
√
×
2.常温下，把足量熟石灰放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：
Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH＜0，下列有关该平衡体系的叙述，正确的打“√”，错误的打“×”。
平衡向吸热方向移动，逆反应是吸热反应。
CaO+ H2O === Ca(OH)2
恒温，溶解度不变，饱和溶液中的离子浓度不变，pH不变。
Ca(OH)2溶解度随温度升高而减小，c(OH－)减小，pH减小。
NaOH === Na＋＋OH－，溶液中 c(OH－)增大，Ca(OH)2沉淀溶解平衡逆向移动。
改变条件 平衡移动方向/程度 c(Ag+)
①5 mL H2O AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) ③ 最大
①
④
②
②10 mL 0.2 mol·L－1 MgCl2溶液 c(Cl- )=0.4 mol·L－1 逆向移动/大
③20 mL 0.5 mol·L－1 AgNO3溶液 c(Ag+)=0. 5 mol·L－1 逆向移动/最大 最小
④40 mL 0.1 mol·L－1 HCl溶液 c(Cl- )=0.1 mol·L－1 逆向移动/较小
一、沉淀溶解平衡及影响因素
思考交流
3.将AgCl分别放入①5 mL H2O、②10 mL 0.2 mol·L－1 MgCl2溶液、③20 mL 0.5 mol·L－1 AgNO3溶液、④40 mL 0.1 mol·L－1 HCl溶液中溶解至饱和，各溶液中Ag＋的浓度由大到小的顺序是_____________(填序号)。
③>①>④>②
沉淀溶解平衡
平衡移动
方向和程度
改变条件
c(Ag+)
判断
>
>
一、沉淀溶解平衡及影响因素
思考交流
4.牙齿表面有一层硬的成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2＋(aq)＋3(aq)＋OH－(aq)。
(1)饮用纯净水能否保护牙齿？为什么？
饮用纯净水， Ca5(PO4)3OH溶解度不变，对Ca2＋或的浓度没有影响，
Ca5(PO4)3OH的沉淀溶解平衡不移动，起不到保护牙齿的作用。
不能。
(2)在牙膏中添加适量的Ca2＋或，能否保护牙齿？为什么？
能。
牙膏中添加适量的Ca2＋或会促使Ca5(PO4)3OH的沉淀溶解平衡向左移动，有利于牙齿的保护。
6. Ca2+与的浓度要具体达到多少，才会在人体内形成沉淀
我们需要获得什么样的数据才能进行计算
问题讨论
平衡中的定量计算依据—平衡常数 （ Ka Kb Kw Kh ）
7. 难溶电解质的沉淀溶解平衡常数—K
Ksp ＝ c(Ag+)·c(Cl-)
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
8. 根据你学过的化学平衡常数，观察AgCl 、Fe(OH)3的Ksp表达式，总结溶度积的概念。
Ksp
Fe(OH)3(s) Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)
Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)
归纳总结
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，
符号为Ksp。
2.表达式
AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。
3.影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
二、溶度积常数
难溶物 Ksp(25 oC) 溶解度 难溶物 Ksp(25 oC) 溶解度
AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 BaSO4 1.1×10-10 2.4×10-4
AgBr 5.4×10-13 8.4×10-6 Fe(OH)3 2.6×10-39 3.0×10-9
AgI 8.5×10-17 2.1×10-7 Mg(OH)2 5.6×10-12 9.0×10-4
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
4.Ksp的意义
一般而言，组成类型相同的物质，Ksp越小，溶解度越小。如AgCl、AgBr、AgI。
组成类型不同的物质，溶解度应根据Ksp计算后得出。如BaSO4、Mg(OH)2。
归纳总结
二、溶度积常数
5.应用
③ QAmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，
(1)离子积(Q)
Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)
任意时刻浓度
——定量判断给定条件下有无沉淀生成。
(2)溶度积规则
① Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出。
② Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。
二、溶度积常数
若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。
6. Ca2+与的浓度要具体达到多少，才会在人体内形成沉淀
我们需要获得什么样的数据才能进行计算
问题讨论
(1)已知Ksp(CaC2O4) =4.0×10-9，尿钙含量 2.50 mmol/L，人体中浓度达到多少就会产生结石？
c(Ca2+) = 2.50 mmol/L = 2.50×10-3 mol/L
Ksp(CaC2O4) = c(Ca2+).c() = 4.0×10-9
c() = 1.60×10-6 mol/L
Ksp(CaC2O4)
(2)若使Ca2+完全沉淀，那么此时的浓度是多少
当Ca2+完全沉淀时，c(Ca2+) < 1×10-5 mol/L
Ksp(CaC2O4) = c(Ca2+).c() = 4.0×10-9
c() > 4.0×10-4 mol/L
二、溶度积常数
1.正误判断
(1)溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
(2)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高，Ksp一定增大
(3)Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
(4)改变外界条件使沉淀溶解平衡正向移动，Ksp一定增大
(5)可利用溶液混合后的Q与Ksp的相对大小来判断溶液混合后是否有沉淀生成
×
×
×
×
√
思考交流
不一定，如 Ca(OH)2(s)溶解放热，升温， Ksp减小。
浓度幂
一般而言，组成类型相同的物质，Ksp越小，溶解度越小。如AgCl、AgBr、AgI。
Ksp只受温度影响。
二、溶度积常数
思考交流
2.已知几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
化学式 AgCl AgBr AgI Mg(OH)2 Ag2CrO4
Ksp 1.8×10－10 5.4×10－13 8.5×10－17 5.6×10－12 2.0×10－12
(1)25 ℃时AgCl(s)、AgBr(s)、AgI(s)溶于水形成的饱和溶液中，c(Ag＋)大小关系能否直接判断？三种物质的溶解能力由大到小如何排序？
能。组成相似，可直接根据Ksp判断。
溶解能力由大到小：AgCl>AgBr>AgI。
二、溶度积常数
思考交流
(2)能否利用上表数据直接比较AgCl、Mg(OH)2的溶解能力？计算分析二者溶解能力的大小？
化学式 AgCl AgBr AgI Mg(OH)2 Ag2CrO4
Ksp 1.8×10－10 5.4×10－13 8.5×10－17 5.6×10－12 2.0×10－12
不能。组成不相似，要根据Ksp计算后判断。
Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10－4 mol·L－1
AgCl的溶解浓度为1.34×10－5 mol·L－1
溶解能力：AgCl二、溶度积常数
思考交流
(3)25 ℃时，氯化银的饱和溶液和铬酸银的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序为_______________，由此可得出________更难溶。
Ag2CrO4>AgCl
AgCl
Ag2CrO4(s) 2Ag＋(aq) ＋(aq)
　　　　　　 2x mol·L－1　 x mol·L－1
AgCl饱和溶液中：c(Ag＋)＝1.34×10－5 mol·L－1，
所以Ag＋浓度大小顺序为Ag2CrO4>AgCl，则AgCl更难溶。
二、溶度积常数
(4)将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1的K2CrO4溶液混合，请通过计算说明是否有Ag2CrO4沉淀产生。
思考交流
等体积混合后：
有Ag2CrO4沉淀产生。
c(Ag＋)＝2×10－3 mol·L－1，c()＝2×10－3 mol·L－1
Q＝c2(Ag＋)· c() ＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9
>Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12
二、溶度积常数
(5)25 ℃时，取一定量含有I－、Cl－的溶液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl和AgI同时沉淀时，计算溶液中
思考交流
4.7×10－7
AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中的c(Ag＋)是相同的
= =
二、溶度积常数
①如何选择沉淀剂？
②如何判断是否有沉淀？
③谁先沉淀？
④何时开始沉淀？
⑤何时沉淀完全？
归纳总结
沉淀过程经典“五问答”
二、溶度积常数
生成沉淀越难溶越好。
当Q>Ksp时，体系产生沉淀。
开始沉淀时所需离子浓度越小越先发生沉淀。
当Q=Ksp，开始沉淀。
当残留离子浓度< 1×10－5 mol·L－1时，认为离子已经沉淀完全。
归纳总结
二、溶度积常数
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
(2)对于同类型物质(如AgCl、AgBr、AgI等)，可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力，Ksp越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。
(3)对于不同类型的物质，Ksp不能直接作为比较依据，而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度来确定溶解能力的强弱。
自我测试
1.下列关于沉淀溶解平衡：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)的说法正确的是
A.AgCl沉淀的生成和溶解同时在不断进行，且速率相等
B.等物质的量的AgNO3和NaCl溶于水后，溶液中不存在Ag＋和Cl－
C.只要向含有AgCl的饱和溶液中加入盐酸，一定会有沉淀生成
D.“ ”说明AgCl没有完全电离，AgCl是弱电解质
√
沉淀
溶解
沉淀溶解平衡
存在沉淀溶解平衡，则肯定存在Ag＋和Cl－。
Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出。如果加入盐酸后溶液中Cl－的浓度小于原饱和溶液中Cl－的浓度，
则不产生沉淀。
“”说明AgCl是极少部分溶解，但溶解部分完全电离，AgCl是强电解质
不一定
2.在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时：
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HCl溶液
C.加NaOH固体
D.加少量水
条件改变 移动方向 Mg(OH)2固体 c(Mg2＋)
A.加MgSO4固体
B.加HCl溶液
C.加NaOH固体
D.加少量水
自我测试
√
逆向移动
增多
增大
正向移动
逆向移动
减少
增大
增多
减小
正向移动
减少
不变
自我测试
3.常温下，Ksp(PbI2)＝8.5×10－9。取适量黄色PbI2粉末溶于水，充分搅拌后得到浊液，过滤。在滤液中加入少量KI后测得c(I－)＝1.0×10－2 mol·L－1。下列说法正确的是
A.Ksp(PbI2)减小
B.溶液中c(I－)减小
C.产生黄色沉淀
D.溶液中c(Pb2＋)＝8.5×10－7 mol·L－1
√
Ksp(PbI2)只与温度有关，在滤液中加入少量KI，由于温度不变，则Ksp(PbI2)不变。
不变
Ksp(PbI2)＝c(Pb2＋)·c2(I－)＝4c3(Pb2＋)
原滤液中c(Pb2＋)≈1.3×10－3 mol·L－1， c(I－)≈2.6×10－3 mol·L－1，
增大
滤液中加入少量KI：
PbI2的饱和溶液
Q=c(Pb2＋)·c2(I－)＝1.3×10－3×(1.0×10－2)2＝1.3×10－7>Ksp(PbI2)，
产生黄色PbI2沉淀。
c(Pb2＋)= mol·L－1
自我测试
4.某温度下，AgCl、AgBr、Ag2CrO4三者的溶度积分别为1.8×10－10、7.7×10－13、9.0×10－12。在Cl－、Br－和的浓度均为0.010 mol·L－1的混合溶液中逐滴加入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________________。
化学式 AgCl AgBr Ag2CrO4
Ksp 1.8×10－10 7.7×10－13 9.0×10－12
同类型
Ksp越小，溶解度越小
同浓度Cl－、Br－混合溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时先产生AgBr沉淀。
根据Q>Ksp，产生沉淀。
Cl－沉淀时所需c(Ag＋)> mol·L－1 ＝ 1.8×10－8 mol·L－1
沉淀时所需c(Ag＋)> ＝ mol·L－1＝3.0×10－5 mol·L－1
Cl－先沉淀
Br－、Cl－、
本节内容结束