新教材2023年高中化学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课时沉淀溶解平衡课件新人教版选择性必修1

第1课时沉淀溶解平衡目标素养1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解其特征和影响因素,会用化学用语表示沉淀溶解平衡,认识沉淀反应的限度。2.能用沉淀溶解平衡原理分析沉淀的溶解、生成与转化,会解决生产、生活中的实际问题。3.了解溶度积(Ksp)与离子积的关系,会判断溶液混合后是否有沉淀生成。知识概览一、难溶电解质的沉淀溶解平衡1.溶解性与溶解度。(1)20℃时,溶解性与溶解度的关系。(2)反应完全的标志。在一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol·L-1时,化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了。2.沉淀溶解平衡的建立(以AgCl为例)。AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下,

少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中

;另一方面,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

。

3.沉淀溶解平衡的含义。在一定温度下,当

沉淀

和

溶解

的速率相等时,得到难溶电解质的

饱和

溶液,建立动态平衡。如AgCl的沉淀溶解平衡可表示为

AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在,决定了Ag+与Cl-的反应

不能

完全进行到底。

4.沉淀溶解平衡的特征。

微思考1常温下,将AgCl分别溶于水和0.1mol·L-1的NaCl溶液中,其溶解度相同吗?为什么?提示:不同。在NaCl溶液中,Cl-的存在会导致AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动,使AgCl溶解度变得更小。微判断

(1)室温下,CaCO3在水中达到沉淀溶解平衡后,溶液中Ca2+和

的浓度一定相等,且保持不变。(

)(2)升高温度,难溶电解质的沉淀溶解平衡一定向右移动。(

)(3)室温下,CaCO3在水中的溶解度大于在Na2CO3溶液中的溶解度。(

)(4)已知CaF2难溶于水,将等体积、等浓度的CaCl2溶液和NaF溶液混合后,溶液中不再存在F-。(

)××√×微训练11.对“AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是(

)。A.说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质B.说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质C.说明Ag+与Cl-反应不能完全进行到底D.说明Ag+与Cl-反应可以完全进行到底答案:C2.下列说法中正确的是(

)。A.只有易溶电解质在溶液中才存在溶解平衡B.难溶电解质的溶液中只存在溶解平衡,不存在电离平衡C.溶解平衡只能通过电解质溶解于水时建立D.达到溶解平衡时,电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等答案:D二、溶度积和离子积1.溶度积。(1)与电离平衡、水解平衡一样,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

,用符号

Ksp

表示。以Ag2S为例,写出溶度积常数的表达式:

Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)

。

(2)Ksp反映了难溶电解质在水中的

溶解能力

。Ksp与

难溶电解质的性质

和

温度

有关。

2.离子积。(1)用符号

Q

表示。对同一难溶电解质而言,离子积的表达式与溶度积

相同

。

(2)根据某温度下任意时刻的Q和Ksp的相对大小,可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:相对大小溶液中沉淀或溶解情况Q>Ksp溶液中有沉淀析出Q=Ksp沉淀和溶解处于平衡状态Q<Ksp溶液中无沉淀析出微思考2难溶电解质的沉淀溶解平衡式和电离方程式有何区别?微训练21.室温下,向AgCl饱和溶液中加水,下列叙述正确的是(

)。A.AgCl的溶解度增大B.AgCl的溶解度、Ksp均不变C.AgCl的Ksp增大D.AgCl的溶解度、Ksp均增大答案:B2.下列说法中正确的是(

)。A.Ksp只与难溶电解质本身有关,与其他因素无关B.室温下,向含ZnS沉淀的溶液中加入少量Na2S固体,ZnS的Ksp变大C.一种难溶电解质的Ksp比另一种小,则其溶解度也一定比另一种小D.当溶液中Ca2+和

物质的量浓度的乘积等于CaCO3的Ksp时,则形成CaCO3饱和溶液答案:D解析:Ksp由难溶电解质自身的性质决定,受温度影响,A项错误。温度不变,ZnS的Ksp不变,B项错误。不同类型的难溶电解质,不能直接根据Ksp的大小比较其溶解度的大小,C项错误。3.t

℃时,Ag2CrO4的Ksp为4.0×10-12。(1)写出Ag2CrO4的平衡常数表达式:

;

(2)向一定量0.010

mol·L-1的Na2CrO4溶液中滴加1.0

mol·L-1的AgNO3溶液,假设溶液体积不变,要生成Ag2CrO4沉淀,溶液中c(Ag+)应

。

答案:(1)Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c()(2)大于2.0×10-5mol·L-1解析:(2)根据Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(),c2(Ag+)×0.010=4.0×10-12,c(Ag+)=2.0×10-5

mol·L-1。要生成Ag2CrO4沉淀,溶液中c(Ag+)应大于2.0×10-5

mol·L-1。一、沉淀溶解平衡的影响因素重难归纳1.内因。难溶电解质本身的性质,这是决定因素。2.外因。沉淀溶解平衡属于化学平衡,外界因素对沉淀溶解平衡的影响,同样遵守勒夏特列原理。(1)加水稀释。保持温度不变,向平衡体系中加入少量水,平衡向沉淀溶解的方向移动,最终达到与原来同样的平衡状态;若向平衡体系中加入大量的水,最终难溶电解质完全溶解,形成不饱和溶液,平衡体系被破坏。(2)改变温度。大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶解的方向移动,Ksp变大。(3)保持温度不变,向平衡体系中加入难溶电解质溶解产生的离子,平衡向生成沉淀的方向移动,难溶电解质的溶解程度减小,但是其Ksp不变。(4)向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应的离子(生成更难溶或更难电离的物质或生成气体)时,平衡向沉淀溶解的方向移动。通过离子反应生成难溶电解质,或者直接将难溶电解质加入一定量水中,在一定温度下,都可以建立沉淀溶解平衡。跟其他平衡类似,当外界条件发生改变时,沉淀溶解平衡也会发生移动。1.常温下,用离子反应生成AgCl沉淀,与直接将AgCl加入水中,得到的两个AgCl沉淀溶解平衡体系中Ag+和Cl-的浓度是否一定相同?提示:不一定。如果发生离子反应的溶液中初始n(Ag+)=n(Cl-),则两个AgCl沉淀溶解平衡体系中Ag+和Cl-的浓度相同。2.当改变某个条件使难溶电解质的沉淀溶解平衡向溶解方向移动时,其Ksp是否一定增大?提示:不一定,Ksp与难溶电解质的性质和温度有关,若温度不变,该难溶电解质的Ksp不变。典例剖析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固体增多答案:D解析:A项,Ca(OH)2溶解度随温度升高而减小,因此,升高温度平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH减小;B项,温度不变,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;C项,+Ca2+══CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少;D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。【拓展延伸】

加热含有少量Ca(OH)2固体的Ca(OH)2溶液,会不会使固体减少?答案:不会,大多数物质的溶解度随温度升高而增大,但Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小,所以加热会使固体增多。学以致用25℃时,在氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)

Mg2+(aq)+2OH-(aq),已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。下列说法错误的是(

)。A.若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s),c(Mg2+)会增大B.若向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,沉淀将由白色逐渐变为蓝色C.若向Mg(OH)2悬浊液中加入适量蒸馏水,Ksp保持不变,故上述平衡不发生移动D.若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2CO3(s),固体质量将增大C解析:向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s),c(OH-)减小,平衡正向移动,促进氢氧化镁的溶解,c(Mg2+)会增大,A项正确;向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,由于Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],则沉淀将由白色氢氧化镁逐渐变为蓝色的氢氧化铜,B项正确;加入少量水,Ksp保持不变,c(Mg2+)、c(OH-)减小,平衡正向移动,促进氢氧化镁的溶解,C项错误;向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2CO3(s),由于碳酸根水解,所以c(OH-)增大,平衡逆向移动,有固体析出,则固体质量将增大,D项正确。二、溶度积及其应用重难归纳1.溶度积与离子积的关系。根据某温度下难溶电解质的溶度积与该溶液中离子积的相对大小,可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况。(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)Q<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。2.溶度积与沉淀溶解能力的关系。溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力。(1)对于阴、阳离子个数比相同的电解质,相同温度下,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解度越大。(2)对于阴、阳离子个数比不同的电解质,Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小,如相同温度下,Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl),但Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。因此,不能通过比较Ksp数值的大小来确定溶解度的大小。25℃时将0.01mol·L-1的AgNO3溶液和0.01mol·L-1的NaCl溶液等体积混合,能不能产生AgCl沉淀?试说明理由。(已知,25℃时AgCl的Ksp=1.8×10-10)典例剖析一定温度下,要将等体积的4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?[已知Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12]答案:能析出Ag2CrO4沉淀。解析:混合液中c(Ag+)=2×10-3

mol·L-1,c()=2×10-3

mol·L-1,Q=c2(Ag+)·c()=8×10-9>2.0×10-12,故有Ag2CrO4沉淀生成。学以致用1.下列说法不正确的是(

)。A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀C.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变D.两种难溶电解质作比较时,Ksp小的,溶解度一定小答案:D解析:Ksp只与难溶电解质自身的性质和温度有关,与沉淀的量和离子的浓度无关,A、C正确;相同类型的难溶电解质,沉淀向着溶解度减小的方向转化,B项正确;只有相同类型的难溶电解质,Ksp小的,溶解度才一定小,D错误。2.已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和

的浓度均为0.010mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(

)。答案:C1.有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中,不正确的是(

)。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的溶解度增大D.向AgCl沉淀中加入NaCl固体,使c(Ag+)减小答案:B解析:AgCl固体在溶液中达到溶解平衡后,溶解与沉淀速率相等,但不为0,A项正确;AgCl难溶于水,但溶解的部分可以电离出Ag+和Cl-,B项错误;一般来说,升高温度有利于固体物质的溶解,C项正确;向AgCl沉淀中加入NaCl固体,增大了Cl-浓度,促使溶解平衡向左移动,使c(Ag+)减小,D项正确。2.常温下,将足量的AgCl固体分别加入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是(

)。①40mL0.01mol·L-1KCl溶液②30mL0.02mol·L-1CaCl2溶液③50mL蒸馏水④20mL0.01mol·L-1Ag2SO4溶液⑤10mL0.01mol·L-1AgNO3溶液A.②>④>①=⑤>③

B.③>①=⑤>④>②C.④>②>①>③>⑤

D.⑤>④>①>③>②答案:B解析:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),由于Ksp=c(Ag+)·c(Cl-),溶液中c(Cl-)或c(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,与溶液的体积无关。①c(Cl-)=0.01

mol·L-1;②c(Cl-)=0.04

mol·L-1;③c(Cl-)=0

mol·L-1;④c(Ag+)=0.02

mol·L-1;⑤c(Ag+)=0.01

mol·L-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的排列顺序为③<①=⑤<④<②,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序为③>①=⑤>④>②。3.将一定量的硫酸钡放入水中,下列有关叙述正确的是(

)。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的溶解性答案:B4.25℃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溶液,下列说法正确的是(

)。A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大 B.溶度积常数Ksp增大C.沉淀溶解平衡不移动 D.溶液中Pb2+浓度减小答案:D解析:当加入KI溶液时,溶液中I-浓度增大,但由于PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)平衡向左移动,溶液中Pb2+浓度减小。PbI2的Ksp只与温度有关,与浓度无关,温度变化,Ksp才发生变化。5.关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是(

)。A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关B.将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)C.已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,则该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=2.8×103D.已知25℃时