2020-2021学年高中化学新教材鲁科版选择性必修1学案：第3章 第3节 沉淀溶解平衡

1、第3节沉淀溶解平衡发 展 目 标体 系 构 建1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解沉淀溶解平衡的建立过程，能运用化学平衡理论描述溶解平衡。2知道溶度积常数，能运用溶度积规则判断沉淀的产生、溶解；认识沉淀溶解平衡在生产生活中的应用。一、沉淀溶解平衡与溶度积1溶解平衡状态(1)定义：在一定温度下的水溶液里，沉淀溶解速率和离子生成沉淀速率相等，固体的量和溶液中各离子浓度不再改变时的状态。(2)表示方法：如pbi2的沉淀溶解平衡可表示为pbi2(s)pb2(aq)2i(aq)。(3)特点：沉淀溶解平衡符合化学平衡的特点。“动”动态平衡。“等”离子生成沉淀速率和沉淀溶解速率相等。“定”沉淀

2、的量及溶液中离子浓度保持不变。“变”条件改变，平衡发生移动。2溶度积(1)定义：沉淀溶解平衡的平衡常数叫溶度积常数或溶度积，通常用符号ksp来表示。(2)表达式：当难溶强电解质ambn溶于水形成饱和溶液时，建立沉淀溶解平衡：ambn(s)man(aq)nbm(aq)，其溶度积的表达式为kspc(an)·c(bm)。(3)影响因素：ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量无关。(4)意义：ksp反映了难溶电解质在水中的溶解程度。通常，对于相同类型的难溶电解质(如agcl、agbr和agi)，ksp越大，难溶电解质在水中的溶解程度就越高。微点拨：(1)溶液中离子浓度的变化只能使

3、平衡发生移动，并不改变溶度积。(2)ksp与溶解度(s)都可用来表示物质的溶解程度，但是ksp小的物质溶解度不一定也小。二、沉淀溶解平衡的应用1沉淀的溶解与生成(1)原理：通过改变条件使溶解平衡移动，最终使溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子。(2)判断：在难溶电解质溶液中，当qksp时，就会有沉淀生成。当qksp时，处于平衡状态。当qksp时，就会使沉淀溶解。(3)应用利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。用来解释某些生活现象。如溶洞中石笋、钟乳石的形成，所涉及的化学反应有caco3co2h2o=ca(hco3)2，ca(hco3)2caco3h2oco2。2沉淀的转化(1)

4、实质：是沉淀溶解平衡的移动。(2)特点通常，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。两种难溶物的溶解能力差别越大，越容易转化。(3)应用除去废水中的cu2、hg2、pb2等，常用fes、mns等难溶物作沉淀剂。如可用fes等难溶杂质作为沉淀剂除去废水中的重金属离子hg2，沉淀转化反应为fes(s)hg2(aq)=fe2(aq)hgs(s)。微点拨：沉淀转化虽然是利用的沉淀溶解平衡的移动，但是因为沉淀能够完全转化，所以反应方程式用“=”，不用“”。1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“×”。)(1)当溶液中阴、阳离子浓度相等时，沉淀溶解达到平衡状态。()(2)外界条件发生变化，沉淀溶

5、解平衡不一定发生移动。()(3)ksp越大的难溶电解质在水中的溶解程度越高。()(4)难溶物只能转化为溶解度更小的物质。()(5)加热时，沉淀溶解平衡一定向沉淀溶解的方向移动。()提示：(1)×溶液中阴、阳离子浓度相等时，沉淀溶解不一定达到平衡状态。(2)(3)×对于相同类型的难溶电解质，ksp越大，难溶电解质在水中的溶解程度越高。(4)×当qksp时，难溶物可以转化为溶解度更大的物质。(5)×升高温度，沉淀溶解平衡向吸热方向移动，但有些沉淀溶解时放热，如ca(oh)2。2下列有关agcl沉淀溶解平衡的说法中正确的是()aagcl沉淀生成和沉淀溶解不断进

6、行，但速率相等bagcl难溶于水，溶液中没有ag和clc升高温度，agcl沉淀的溶解度减小 d在有agcl沉淀生成的溶液中加入nacl固体，agcl沉淀溶解的量不变 a沉淀溶解平衡是动态平衡，正、逆反应速率(或沉淀的生成、溶解速率)相等且大于0，a正确；难溶不等于不溶，溶解的agcl能完全电离出ag和cl，只是它们的浓度很小，b错误；通常难溶电解质的溶解度随温度升高而增大(氢氧化钙等除外)，c错误；加入nacl固体，增大cl浓度，使agcl(s)ag(aq)cl(aq)溶解平衡逆向移动，析出agcl沉淀，因此溶解的agcl减少，d错误。325 时，已知ksp(agcl)1.8×101

7、0 mol2·l2，ksp(agbr)7.8×1013 mol2·l2。现向等浓度nacl和nabr的混合溶液中逐滴加入稀agno3溶液，先沉淀的是()aagclbagbrc同时沉淀d无法判断b由于25 时，ksp(agcl)>ksp(agbr)，等浓度的nacl和nabr混合溶液中逐滴加入稀agno3溶液，先达到agbr的溶度积，故先析出agbr沉淀，b项正确。沉淀溶解平衡的影响因素及ksp的应用(素养养成变化观念与平衡思想)影响pbi2(s)pb2(aq)2i(aq)平衡的因素：1你预测一下将观察到什么现象？提示：产生黄色沉淀。2影响沉淀溶解平衡的外界因

8、素有哪些？提示：温度、离子浓度。3请你用平衡移动的理论和ksp与q之间的关系，解释你的预测。提示：平衡移动理论方面：滴加ki浓溶液，i的浓度增大，使平衡pbi2(s)pb2(aq)2i(aq)向左移动，产生pbi2沉淀。利用ksp与q之间的关系：kspc平(pb2)·c(i)，滴加ki浓溶液，i的浓度增大，q>ksp，平衡向左移动，产生pbi2固体。1沉淀溶解平衡的影响因素影响因素平衡移动方向ksp变化温度升高温度向吸热方向移动，多数为溶解方向多数增大降低温度向放热方向移动，多数为沉淀方向多数减小浓度加水向溶解方向移动不变加入相同离子向生成沉淀方向移动不变加入与体系中离子发生反

9、应的离子向溶解方向移动不变2溶度积(ksp)的应用(1)利用ksp比较难溶电解质的溶解度的大小：相同温度下，同种类型的难溶电解质，ksp越大，溶解程度就越高。(2)利用ksp判断沉淀的溶解与生成：定义难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积(浓度商)为q。通过比较ksp和q的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下能否溶解。q与ksp关系溶液性质有无沉淀析出qksp过饱和有沉淀析出qksp饱和沉淀溶解平衡qksp不饱和无沉淀析出(3)由ksp计算溶液中某离子的浓度：ksp是难溶电解质在水溶液中达到饱和后各离子浓度的关系，在某难溶电解质的溶液中，若已知其中一种离子的浓度，就可以根据ksp计算另一种离

10、子的浓度。1一定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在如下溶解平衡关系：ba(oh)2(s)ba2(aq)2oh(aq)。向此悬浊液中加入少量的氢氧化钡粉末，下列叙述正确的是()a溶液中钡离子数减小b溶液中c平(ba2)减小c溶液中c平(oh)增大 dph减小a加入氢氧化钡粉末，氢氧化钡结合水分子形成结晶水合物，使溶剂的量减少，则原溶液中溶解的氢氧化钡会析出，溶液中ba2的物质的量减少，即ba2数目减小，故a正确；有氢氧化钡析出，但溶液仍为饱和溶液，c平(ba2)不变，c平(oh)不变，ph不变，故b、c、d错误。2已知：25 时，caco3的ksp2.8×109 mol2·l

11、2，现将浓度为2×104 mol·l1的na2co3溶液与某浓度cacl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用cacl2溶液的浓度至少应大于()a2.8×102 mol·l1 b5.6×105 mol·l1c2.8×105 mol·l1d1.4×105 mol·l1bna2co3溶液的浓度为2×104 mol·l1，与某浓度cacl2溶液等体积混合后溶液中c平(co)1×104 mol·l1，根据kspc平(co)·c平(ca2)2.8×

12、;109 mol2·l2可知，若要产生沉淀，混合后溶液中c平(ca2) mol·l12.8×105 mol·l1，故将溶液等体积混合前，原cacl2溶液的最小浓度为2×2.8×105 mol·l15.6×105 mol·l1，故b正确。3已知ksp(agcl)1.56×1010 mol2·l2，ksp(agbr)7.7×1013 mol2·l2，ksp(ag2cro4)9×1011 mol3·l3。某溶液中含有cl、br和cro，浓度均为0.01

13、0 mol·l1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·l1的agno3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 ()acl、br、cro bcro、br、clcbr、cl、cro dbr、cro、clc设cl、br、cro刚开始产生沉淀时，银离子的浓度分别为x mol·l1、y mol·l1、z mol·l1，滴加少量agno3溶液时，对原溶液中阴离子浓度几乎无影响，则根据ksp可得：0.01x1.56×1010,0.01y7.7×1013,0.01z29×1011，可分别解出x1.56×108，y7.7

14、×1011，z3×104.5，可知y<x<z，开始沉淀时所需要的银离子浓度越小，则越先沉淀，因此产生沉淀的先后顺序为br、cl、cro，c项正确。 ksp图像及有关计算(素养养成证据推理与模型认知)1沉淀溶解平衡图像题的解题策略第一步：明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。第二步：理解图像中线上点、线外点的含义(1)以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时qksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外。(2)曲线上方区域的点均为饱和溶液

15、与沉淀共存的体系，此时q>ksp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时q<ksp。第三步：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：原溶液不饱和时，离子浓度要增大都增大；原溶液饱和时，离子浓度都不变。 (2)溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。2ksp的4种计算类型常考题型解题策略根据定义式或者数形结合求ksp，或者判断沉淀金属离子所需ph直接根据ksp(ambn)c(an)·c(bm)解答，如果已知溶解度，则化为物质的量浓度再代入计算沉淀先后的计算与判断(1)沉淀类型相同，则

16、ksp小的化合物先沉淀；(2)沉淀类型不同，则需要根据ksp分别计算出沉淀时所需离子浓度，所需离子浓度小的先沉淀根据两种含同种离子的化合物的ksp数据，求溶液中不同离子浓度的比值如某溶液中含有i、cl等，向其中滴加agno3溶液，当agcl开始沉淀时，求溶液中，则有判断沉淀的生成或转化把离子浓度数值代入ksp表达式，若数值大于ksp，沉淀可生成或转化为相应难溶物质1已知25 时，caso4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100 ml该条件下的caso4饱和溶液中加入400 ml 0.01 mol·l1的na2so4溶液，针对此过程的下列叙述正确的是 ()a溶液中析出caso4固体

17、沉淀，最终溶液中c(so)较原来大b溶液中无沉淀析出，溶液中c(ca2)、c(so)都变小c溶液中析出caso4固体沉淀，溶液中c(ca2)、c(so)都变小d溶液中无沉淀析出，但最终溶液中c(so)较原来大d由题图可知该条件下caso4的溶度积常数ksp9.0×106 mol2·l2，饱和溶液中c平(ca2)c平(so)3.0×103 mol·l1，加入400 ml 0.01 mol·l1的na2so4溶液，溶液体积变为500 ml，c(ca2)6.0×104 mol·l1，c(so)8.6×103 mol

18、83;l1，所以此时c(ca2)·c(so)5.16×106 mol2·l2<9.0×106 mol2·l2，溶液变为不饱和溶液，故无沉淀析出，且此时c(so)8.6×103 mol·l1>3.0×103 mol·l1，d正确。2常温下几种难溶电解质的溶度积如下表所示：物质名称硫化亚铁硫化铜硫化锌溶度积/(mol2·l2)6.3×10186.3×10361.6×1024向含有等物质的量浓度的fecl2、cuso4、znso4混合溶液中滴加0.01 mol

19、·l1 na2s溶液时，fe2、cu2、zn2沉淀的先后顺序为()afe2、zn2、cu2 bcu2、zn2、fe2czn2、fe2、cu2dcu2、fe2、zn2b物质的组成形式相似时，难溶电解质的溶度积越小，代表该物质越难溶于水，所以形成沉淀的时候，应该先析出溶度积相对较小的沉淀，因为溶度积的大小：硫化亚铁>硫化锌>硫化铜，所以沉淀的先后顺序为cu2、zn2、fe2，b正确。3化学上常认为残留在溶液中的离子浓度1×105 mol·l1时，沉淀就已达完全。已知：常温下kspm(oh)21×1021 mol3·l3。则溶液中m2沉淀

20、完全时的ph最小值为()a7 b4c5d6dkspm(oh)2c平(m2)·c(oh)1×1021 mol3·l3，当m2沉淀完全时c平(m2)1×105 mol·l1，c平(oh) mol·l11×108 mol·l1，常温下c平(h) mol·l11×106 mol·l1，ph6，d正确。某温度下，fe(oh)3(s)、cu(oh)2(s)、fe(oh)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡，改变溶液ph，金属阳离子浓度的变化如图所示。1fe(oh)3能否溶于稀硫酸？试用沉淀溶解平衡

21、理论解释。提示：能；fe(oh)3(s)fe3(aq)3oh(aq)加入稀硫酸，h与oh发生中和反应，上述平衡右移，故fe(oh)3能溶于稀硫酸。2采取什么措施能使a点到b点？提示： 调节(增大)溶液ph，使c平(fe3)减小，c平(oh)增大。3向等物质的量浓度的fe3、cu2、fe2的混合溶液中逐滴加入naoh溶液，先后依次出现的沉淀是什么？提示：fe(oh)3、cu(oh)2、fe(oh)2。4如何除去cucl2溶液中混有的少量fe3和fe2？提示：先加入h2o2或氯水，将fe2转化为fe3；再加入cuo或cu(oh)2或cuco3或cu2(oh)2co3调节cucl2溶液的ph。通过本

22、情境素材中对沉淀溶解平衡移动因素的探究及沉淀溶解平衡理论的应用，加深了对平衡理论的理解，提升了“变化观念与平衡思想”的学科素养。1下列应用或现象主要体现的是沉淀溶解平衡原理的是()热纯碱溶液洗涤油污的能力强误将钡盐bacl2、ba(no3)2当作食盐食用后，常用0.5%的na2so4溶液解毒溶洞的形成碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能泡沫灭火器灭火abcd全部a利用的是水解原理，利用两种离子水解的相互促进作用，体现的均是沉淀溶解平衡原理。225 时，在含有大量pbi2的饱和溶液中存在着平衡pbi2(s)pb2(aq)2i(aq)，加入ki固体，下列说法正确的是()a溶液中pb2和i的浓度都增大b溶

23、度积常数ksp增大c沉淀溶解平衡向右移动d溶液中pb2的浓度减小d加入ki固体时，溶液中c平(i)增大，使pbi2的沉淀溶解平衡逆向移动，因此溶液中c平(pb2)减小，但由于溶液的温度未发生改变，故pbi2的溶度积常数ksp不变。3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)。下列叙述正确的是()a给溶液加热，溶液的ph升高b恒温下向溶液中加入cao，溶液的ph升高c向溶液中加入na2co3溶液，ca(oh)2固体增多d向溶液中加入少量的naoh固体，ca(oh)2固体增多da项，加热时ca(oh)2溶解度减小，平衡逆向移动，c平(oh)减小，ph减小；b项，caoh2o=ca(oh)2，由于保持恒温，ca(oh)2溶解度不变，c平(oh)不变，因此ph不变；c项，coca2=caco3，使平衡正向移动，ca(oh)2固体减少；d项，加入naoh固体时，c平(oh)增大，平衡逆向移动，因此ca(oh)2固体增多。4(双选)常温下，ksp(caso4)9×10