化学人教版（2019）选择性必修1 3.4.1难溶电解质的溶解平衡（共41张ppt）

(共41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
3.4.1 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡，能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.理解外界因素对难溶电解质沉淀溶解平衡的影响。
3.了解溶度积和离子积的关系，学会由此判断反应进行的方向。
学习目标
1、溶洞是如何形成？
思考
1.什么是饱和溶液？
在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。
2.如何判断一瓶CuSO4溶液是否已经达到饱和？
向CuSO4的饱和溶液中，再加入一些CuSO4固体，观察固体是否继续溶解
温故
3.在相同条件下，将一块形状不规则的CuSO4晶体，放入CuSO4的饱和溶液中，一昼夜后会出现怎样的现象？
饱和CuSO4溶液
形状不规则的CuSO4固体
形状规则的CuSO4固体
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
你得到什么启示？
结论：CuSO4的饱和溶液中存在溶解平衡
任何饱和溶液中都存在溶解平衡
饱和溶液中
v(结晶)=v(溶解)
现象:NaCl饱和溶液中析出固体
解释: 在NaCl的饱和溶液中，存在溶解平衡
NaCl(s) Na+(aq)+Cl-(aq)
加浓盐酸，Cl- 的浓度增加,平衡向左移, NaCl析出
1、在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸，出现什么现象，如何解释？
【练一练】
4、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？如果让AgNO3和NaCI的物质的量相等且充分反应,此时溶液中还有Ag+和Cl-吗
思考
结合离子反应发生的条件可知，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。
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。所以此时溶液中只存在Na+ 和NO3-
事实上真的如此吗？
取等物质的量的AgNO3溶液和NaCl溶液，充分反应
Ag++Cl-=AgCl↓
静置后取反应后上层清液，因为Ag+和Cl-充分反应所以理论上溶液中只剩Na+ 和NO3-，没有Ag+和Cl-
向上层清液中，滴入少量KI溶液，却出现黄色沉淀
Ag++l-=Agl↓
溶液中存在Ag+，它从何而来？
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1、25 ℃时，溶解性与溶解度的关系
(1)溶解度(S)：在一定温度下，某固态物质在100 g溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度，用S表示
(2)溶解性与溶解度的关系
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10 g 1～10 g 0.01～1 g <0.01 g
溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶
溶解度 >10 g 1～10 g 0.01～1 g <0.01 g
5、结合以上信息，如何理解难溶物的难溶？
思考
难溶不是不溶，只是溶解度很小，世界上没有绝对不溶的物质，即任何物质的溶解度都大于0
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 211 BaSO4 3.1×10-4
AgBr 8.4×10-6 Ca(OH)2 0.160
Ag2SO4 0.786 CaSO4 0.202
Ag2S 1.3×10-16 Mg(OH)2 6.9×10-4
BaCl2 35.7 Fe(OH)3 3×10-9
表3-3几种难溶电解质的溶解度(20℃)
(3)结论：尽管难溶电解质的溶解度很小，但在水中并不是绝对不溶，任何物质的溶解度都大于0
如：在20℃时，AgCl的溶解度为1.5×10－4g。因此，在生成AgCl沉淀后，有三种粒子在反应体系中共存：
Ag＋(aq)＋Cl－(aq) AgCl(s)
【注意】
大多数电解质的溶解度随温度升高而增大
但也有例外，如Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小。
如NaCl，溶解度随温度变化很小
2、下列说法中正确的是（ ）
A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水
B.不溶于水的物质溶解度为0
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.某粒子被沉淀完全是指该粒子在溶液中的浓度为零
C
【练一练】
2、沉淀溶解平衡的概念与特征
(1)沉淀溶解平衡的建立—以AgCl沉淀溶解平衡的建立为例
Ag+
Cl-
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V(溶解)=V(沉淀)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(s) Ag＋(aq) + 2Cl-（aq)
溶解
沉淀
AgCl固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：
(2)沉淀溶解平衡的概念：在一定温度下，当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，难溶电解质溶解成离子的速率和离子重新结合成沉淀的速率相等，溶液中各离子的浓度保持不变的状态，叫做难溶物质的溶解平衡
v(溶解)> v(沉淀)　 固体溶解
v(溶解)= v(沉淀)　 溶解平衡
v(溶解)< v(沉淀)　 生成沉淀
(析出晶体)
难溶电解质(S)
溶液中的溶质离子(aq)
溶解
沉淀
V溶解
V沉淀
时间
速率
沉淀溶解平衡
V溶解=V沉淀
(3)沉淀溶解平衡方程式
AgCl(s) Ag＋(aq) + 2Cl-（aq)
溶解
沉淀
①要标明各微粒的状态;
②要与AgCl电离方程式区分开;
AgCl=Ag＋+ 2Cl-
(4) 沉淀溶解平衡的特征
①逆——溶解和沉淀互为可逆过程
②动——动态平衡，溶解速率和沉淀速率不等于零
③等——溶解速率和沉淀速率相等
④定——平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变
⑤变——当改变外界条件时，溶解平衡发生移动
(5)沉淀溶解平衡的移动：固体物质的溶解是可逆过程①v溶解>v沉淀　固体溶解②v溶解＝v沉淀　溶解平衡③v溶解(6)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。(计算时取等号)
①沉淀、溶解之间这种动态平衡也决定了Ag＋与Cl－的反应不能完全进行到底。一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10－5 mol·L－1时，化学上通常认为生成沉淀的反应进行完全了(计算时取等号)
②AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)和AgCl=Ag＋＋Cl－表示的意义不同：前者表示AgCl的溶解平衡，后者表示AgCl在水中完全电离(是指溶解的那一部分)
③沉淀溶解平衡方程式各物质要标明聚集状态，如：Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH－(aq)
④易溶电解质或难溶电解质的饱和溶液中存在溶解平衡，不饱和溶液中不存在溶解平衡
⑤沉淀溶解平衡和化学平衡、电离平衡一样，符合平衡的基本特征、满足平衡的变化基本规律
【几点强调】
3、下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（ ）
A.开始时，溶液中各离子浓度相等
B.平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C.平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D.平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
【练一练】
B
3、影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因：
溶质本身的性质。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；只要是饱和溶液都存在溶解平衡，难溶的电解质更易建立溶解平衡
0.01g
10g
难溶
微溶
易溶
可溶
1g
(2)外界条件改变对溶解平衡的影响
①温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(加热促进溶解)，同时KSP增大，溶解度S增大，溶解量增大(气体，Ca(OH)2除外)②浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(溶解的溶解质增多)，但KSP不变，溶解度S不变，溶解量增大
③同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动，但KSP不变，溶解度S不变，溶解量减小
④化学反应：加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动，但KSP不变，溶解度S不变，溶解量减小如：CaCO3中加入稀盐酸，盐酸电离出来的H+与结合CO32－，CO32－浓度减小，使平衡向右移动
符合“勒夏特列原理”
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
← ↓ ↑
→ ↓ ↑
← ↑ ↓
4、欲增大Mg(OH)2在水中的溶解度，可采取的方法是（ ）
A. 加入NaOH固体 B. 加氯化铵溶液
C. 加硫酸镁固体 D. 加大量水
B
5、当氢氧化钙固体在水中达到溶解平衡Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)时，为使氢氧化钙固体的量减少，需加入少量的（双选）（　　）
A、NH4NO3 B、NaOH C、CaCl2 D、NaHSO4
AD
【练一练】
【练一练】
6、将足量AgCl各放入:
(1)5ml水;
(2)10ml 0.2 mol l-1的 MgCl2溶液;
(3)20ml 0.5mol l-1NaCl溶液;
(4)40ml 0.1 mol l-1盐酸中溶解至饱和,
各溶液中c(Ag+)由大到小的顺序为：
各溶液中c(Cl-)越大,c(Ag+)越小(1)>(4)>(2)>(3)
6、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)+ 3PO43-(aq)+OH -(aq)。
(1)饮用纯净水能否保护牙齿 为什么
思考
不能。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。
(2)在牙膏中添加适量的Ca2+或PO43-，能否保护牙齿 为什么
能。牙膏中添加适量的Ca2或PO43-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。
(3)我们已经知道，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10－5 mol·L－1时，我们就认定该离子沉淀完全，那如果我要让浓度为1×10－8 mol·L－1的Ca2+转化成CaCO3沉淀，需要加入多少碳酸钠溶液了？
二、溶度积常数
1、概念
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
2、表达式
AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)
如：Fe(OH)3(s) Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)
固体浓度视为定值
3、意义
Ksp的大小反映难溶电解质的溶解能力。对于阴、阳离子个数比相同的难溶电解质，Ksp数值越大，电解质在水中的溶解能力越强；Ksp越小，溶解能力越小(越难溶)
如：相同条件下：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)＞Ksp(AgI)，则S(AgCl)＞S(AgBr)＞S(AgI)，但不能比较AgCl(1:1型)和Ag2CrO4(2:1型)的溶解度大小
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。
【注意】
①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，Ksp与S成正比②不同类型(阴、阳离子个数比不相同)的难溶电解质，溶度积小的电解质，其溶解能力不一定比溶度积大的溶解能力小，要确定其溶解能力大小，不能直接比较KSP的数值大小，要转化为溶解度来比较，Ksp与S不成比例，通过计算才能进行比较
4、影响因素
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，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关
绝大多数情况下，温度越高，Ksp越大，【Ca(OH)2 相反】
如：相同条件下：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)＞Ksp(AgI)，则S(AgCl)＞S(AgBr)＞S(AgI)，但不能比较AgCl(1:1型)和Ag2CrO4(2:1型)的溶解度大小
5、应用
对于AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)任意时刻
离子积Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)
溶度积规则：定量判断给定条件下有无沉淀生成。
(1)Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，平衡向生成沉淀方向移动，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)Q7、下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A. 常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小
B. 溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp一定减小
C. 溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp一定增大
D. 常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变
D
【练一练】
8、下列说法正确的是（ ）
A. 在一定温度下AgCl水溶液中，Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数；
B. AgCl的Ksp=1.8×10-10 mol·L-1，在任何含AgCl固体的溶液中，c(Ag+)=c(Cl-)且Ag+与Cl- 浓度的乘积等于1.8×10-10 mol·L-1；
C. 温度一定时，当溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液；
D．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大。
C
【练一练】
9、在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中，加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列说法正确的是(AgCl 的Ksp=1.8×10-10)（ ）
A、有AgCl沉淀析出 B、无AgCl沉淀
C、无法确定 D、有沉淀但不是AgCl
A
c(Cl-)=(0.01×0.1) ÷0.101 = 9.9×10-3mol/L
c(Ag+)=(0.01×0.001) ÷0.101 = 9.9×10-5mol/L
Qc =9.9×10-3×9.9×10-5 = 9.8×10-7 > Ksp
【练一练】
三、溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系
一定温度下，难溶电解质溶于水达到沉淀溶解平衡时，所形成的难溶电解质溶液一定是饱和溶液，此时饱和溶液的溶解度(S)为一定值、质量分数(w%)为一定值、物质的量浓度(c)为定值、溶液的密度(ρ)为一定值。因此，溶度积Ksp、溶解度S和饱和溶液的物质的量浓度c都可以用来衡量沉淀的溶解能力或程度，它们彼此关联，可以相互换算
1、单一难溶电解质的溶解度的计算
(1)以AgCl(s) Ag+(aq)＋Cl－(aq)为例，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10求AgCl的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。
(以mol/L为单位)
设AgCl的饱和溶液中c(Ag+)浓度为x mol/L
AgCl(s) Ag+(aq)＋Cl－(aq)
起始 未知 0 0
变化 x x x
平衡 x x x
则：Ksp＝c(Ag+)·c(Cl－)＝x2=1.8×10-10
(2) 以Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)＋CrO42－(aq)为例，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12，求Ag2CrO4的饱和溶液中的c(Ag+)和c(CrO42－)
设Ag2CrO4的饱和溶液中c(CrO42－)的浓度为y mol/L
Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)＋CrO42－(aq)
起始 未知 0 0
变化 y 2y y
平衡 y 2y y
则：Ksp＝c2(Ag+)·c(CrO42－)＝(2y)2·y＝4y3＝9.0×10－12
则c(Ag+)的浓度为2.6×10－4mol/L
2、由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)计算溶解度S (g)
以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl－(aq)为例，饱和溶液的物质的浓度c＝1.34×10－5mol/L
即：1L溶液中含有1.34×10－5 mol的AgCl溶质，也就是(1.34×10－5×143.5)g＝1.92×10－3g
即：1L溶液中溶解的AgCl为1.92×10－3g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3，1L溶液=1000g
即：1000g溶液中溶解了1.92×10－3g的AgCl，100g水中溶解了1.92×10－4g的AgCl
即：AgCl的溶解度S(AgCl)＝1.92×10－4g
2、饱和溶液的溶解度S(g)计算量浓度c(mol/L)，再求Ksp
20℃时，S(AgCl)＝1.5×10－4g，即：100g水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3，100g溶液就是0.1L，也即是：0.1L水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，此时n(AgCl)＝
c(AgCl)＝ ＝1.05×10－5mol/L
KSP＝c(Ag+)·c(Cl-)＝1.05×10－5×1.05×10－5＝1.86×10-10