3.4.1 沉淀溶解平衡与溶度积学案 高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE2专题3水溶液中的离子反应第四单元沉淀溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡与溶度积学习目标1．认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解其影响因素。2．明确溶度积和浓度商的关系，并由此学会判断反应进行的方向。核心素养变化观念与平衡思想：能从不同视角认识沉淀溶解平衡。证据推理与模型认知：能识别沉淀溶解平衡并能用化学平衡的观点认识沉淀溶解平衡，建立相应的认知模型。知识梳理一、沉淀溶解平衡及其特征活动·探究按照如下步骤进行实验：1．将少量碘化铅(PbI2，难溶于水)固体加入到盛有少量水的50mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，静置。2．从烧杯中取2mL上层清液于试管中，逐滴加入AgNO3溶液，充分振荡，静置。请仔细观察实验现象，并分析产生此实验现象的原因。[思考交流]1．实验中观察到的实验现象是什么？2．如何解释上述实验现象？3．25℃时，PbI2溶于水建立了沉淀溶解平衡，请用图像表示这一过程。归纳·总结1．沉淀溶解平衡的概念在一定温度下，当难溶电解质溶解的速率和离子结合形成沉淀的速率相等时，离子的沉积与难溶电解质的溶解达到平衡状态，溶液中对应的离子浓度、难溶电解质的量不再改变，我们把这种平衡叫做沉淀溶解平衡。2．沉淀溶解平衡的建立(以PbI2固体的沉淀溶解平衡为例)一定温度下，PbI2固体难溶于水，但仍有部分Pb2＋和I－离开固体表面进入溶液，而进入溶液的Pb2＋和I－又有部分结合形成固体沉淀下来。当这两个过程的速率相等时，Pb2＋和I－的沉积与PbI2固体的溶解达到平衡状态，溶液中Pb2＋和I－的浓度不再增大，PbI2固体的量不再减少，得到PbI2的饱和溶液，这时达到沉淀溶解平衡状态。该过程可表示为PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。3．沉淀溶解平衡的特征巩固·练习1．下列对AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)的理解正确的是()①说明AgCl没有完全电离，AgCl是弱电解质②说明溶解的AgCl已完全电离，AgCl是强电解质③说明Cl－与Ag＋的反应不能完全进行④说明Cl－与Ag＋的反应可以完全进行A．③④B．②③C．①③D．②④2．下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是()A．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡状态B．沉淀溶解平衡过程是可逆的C．在平衡状态时v(溶解)＝v(沉淀)＝0D．达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液二、溶度积常数活动·探究常见难溶电解质的溶度积常数和溶解度(25℃)难溶物Ksp溶解度/gAgCl1.8×10－101.5×10－4AgBr5.4×10－138.4×10－6AgI8.5×10－172.1×10－7BaSO41.1×10－102.4×10－4Fe(OH)32.6×10－393.0×10－9CaCO35.0×10－97.1×10－4[思考交流]1．简述溶度积常数的概念？写出AgCl、Fe(OH)3的溶解平衡方程式及溶度积常数表达式。2．请利用25℃时的Ksp数据比较AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解能力大小。3．已知25℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12，能否直接依据Ksp的大小判断其在水中的溶解能力？4．如何利用Ksp判断沉淀的生成与溶解？5．要将等体积的4×10－3mol·L－1AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]归纳·总结溶度积(Ksp)(1)表达式沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)的溶度积常数可表示为Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。(2)影响因素Ksp是一个温度函数，只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。(3)意义溶度积的大小与溶解度有关，它反映了物质的溶解能力。对同类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI等，在相同温度下，Ksp越大，溶解度就越大；Ksp越小，溶解度就越小。(4)应用——溶度积规则通过比较溶度积常数Ksp与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解，这就是溶度积规则。难溶电解质AmBn的水溶液中，离子积为cm(An＋)·cn(Bm－)。若cm(An＋)·cn(Bm－)<Ksp，溶液为不饱和溶液，体系中无沉淀生成，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和；若cm(An＋)·cn(Bm－)＝Ksp，溶液为饱和溶液，沉淀与溶解处于平衡状态；若cm(An＋)·cn(Bm－)>Ksp，溶液为过饱和溶液，体系中有沉淀生成，直至溶液饱和，达到新的平衡。[名师点拨](1)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)与AgCl=Ag＋＋Cl－所表示的意义不同。前者表示难溶电解质AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡表达式；后者表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。(2)通常认为残留在溶液中离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀达到完全。(3)溶度积与溶解度都可用于表示物质的溶解能力，利用Ksp的大小判断难溶电解质在水中溶解能力的大小时需注意：①对于同类型的物质(难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同)，Ksp越小，则难溶电解质在水中的溶解能力就越弱。②对于不同类型的物质，Ksp不能直接用于判断溶解能力的大小，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进而确定溶解能力的大小。巩固·练习1．已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中，c(Ca2＋)＝2.0×10－6mol·L－1，c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝1.58×10－6mol·L－1，则Ca3(PO4)2的Ksp为()A．2.0×10－29 B．3.2×10－12C．6.3×10－18 D．5.1×10－272．下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是()A．常温下，向BaCO3的饱和溶液中加入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减小C．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp增大D．常温下，向Mg(OH)2的饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变3．已知CaCO3的Ksp＝2.8×10－9，现将浓度为2×10－4mol·L－1的Na2CO3溶液与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()A．2.8×10－2mol·L－1 B．1.4×10－5mol·L－1C．2.8×10－5mol·L－1 D．5.6×10－5mol·L－1三、沉淀溶解平衡的影响因素活动·探究将碳酸钙分别加入水和饱和碳酸钠溶液中，达到沉淀溶解平衡，请比较两个体系中Ca2＋浓度的大小。[思考交流]1．请设计实验方案，使CaCO3的沉淀溶解平衡向生成CaCO3的方向移动。2．请设计实验方案，使CaCO3的沉淀溶解平衡向碳酸钙溶解的方向移动。归纳·总结沉淀溶解平衡的影响因素内因难溶电解质本身的性质是决定因素。不存在绝对不溶的物质，同时微溶物的溶解度差别也很大外因温度升高温度，多数平衡向溶解的方向移动；其原因是大多数难溶电解质的溶解过程是吸热的浓度加水稀释，平衡向溶解的方向移动同离子效应加入与难溶电解质所含离子相同的物质，平衡向生成沉淀的方向移动其他加入能消耗难溶电解质所含离子的物质，平衡向溶解的方向移动以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)ΔH＞0为例分析外因对溶解平衡移动的影响。外界条件平衡移动方向平衡后c(Ag＋)平衡后c(Cl－)升高温度正向增大增大加水稀释正向不变不变加入少量AgNO3逆向增大减小通入HCl逆向减小增大通入H2S正向减小增大[名师点拨]1．沉淀溶解平衡移动遵循勒夏特列原理，如增大溶解产生的离子的浓度，溶解平衡向减小该离子浓度的方向移动，即向生成沉淀的方向移动，但最终平衡时该离子的浓度比原平衡时的大。2．升高温度，少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。3．沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。巩固·练习1．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．加少量水能力提升室温时，CaCO3在水中的溶解平衡曲线如图所示。已知25℃其溶度积为2.8×10－9。(1)x数值为多少？(2)c点时是否有碳酸钙沉淀生成？(3)加入蒸馏水能否使溶液由d点变到a点？(4)b点与d点对应的溶度积相等吗？归纳·总结沉淀溶解平衡曲线分析方法(1)明确纵横坐标的意义。(2)线上为平衡点，温度相同，Ksp相同。(3)线外为非平衡点，过该点作平行于坐标轴的直线，找到该点对应溶液的各离子浓度，利用溶液中的离子浓度之积和Ksp的相对大小判断是否生成沉淀或沉淀是否溶解。举一·反三1．某温度时，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()A．加入AgNO3可以使溶液由c点变到d点B．加入固体NaCl，则AgCl的溶解度减小，Ksp也减小C．d点有AgCl沉淀生成D．a点对应的Ksp小于b点对应的Ksp2．某温度下，Ksp(CaSO4)＝9×10－6，此温度下CaSO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．CaSO4溶解在水中形成的饱和溶液，c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝3×10－3mol·L－1B．在d点溶液中加入一定量的CaCl2可能会有沉淀析出C．a点对应的Ksp等于c点对应的KspD．b点将有沉淀生成，平衡后溶液中c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝3×10－3mol·L－1当堂检测1．下列有关CaCO3的溶解平衡的说法中不正确的是()A．CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行，但速率相等B．CaCO3难溶于水，其饱和溶液不导电，属于弱电解质C．升高温度，CaCO3的溶解度增大D．向含CaCO3沉淀的溶液中加入纯碱固体，CaCO3溶解的量减少2．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3．欲使Mg(OH)2的溶解平衡向沉淀溶解的方向移动，可采用的方法是()A．增大pH B．加入NH4Cl固体C．加入MgSO4固体 D．加入适量95%乙醇4．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)5．某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加少量稀盐酸，下列说法正确的是()A．AgCl的溶解度、Ksp均减小B．AgCl的溶解度、Ksp均不变C．AgCl的溶解度减小，Ksp不变D．AgCl的溶解度不变，Ksp减小

参考答案知识梳理一、活动·探究[思考交流]1．提示：PbI2固体溶于水后得到PbI2的饱和溶液，静置后，可观察到烧杯底部有黄色固体，上层清液为无色。取2mL上层清液于试管中，滴加AgNO3溶液，产生黄色沉淀。2．提示：PbI2尽管难溶，但在水中仍有极少量的溶解，溶解后溶液中存在Pb2＋、I－，取少量清液于试管中，滴加AgNO3溶液，发生反应Ag＋＋I－=AgI↓，产生黄色沉淀。3．提示：巩固·练习1．【答案】B【解析】关于沉淀溶解平衡的表达式，其完整的书写形式为AgCl(s)AgCl(aq)=Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，故对于难溶物质来说，是先溶解，再电离。2．【答案】B【解析】无论难溶电解质还是易溶电解质，都存在沉淀溶解平衡状态，例如含NaCl固体的NaCl饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态，故A错；电解质的沉淀溶解平衡过程是可逆的，故B对；沉淀溶解平衡状态时v(溶解)＝v(沉淀)≠0，故C错；达到沉淀溶解平衡时，溶解的速率等于沉淀的速率，所以溶液的浓度不变，一定是饱和溶液，故D错。二、活动·探究[思考交流]1．提示：难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积。AgCl(s)Ag＋＋Cl－Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)；Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)。2．提示：难溶电解质的Ksp的大小反映了其在水中的溶解能力。对于同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI等)而言，Ksp越小，其在水中的溶解能力越小，故AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解能力由大到小的顺序为AgCl＞AgBr＞AgI。3．提示：对于不同类型(阴、阳离子个数比不同)的难溶电解质，不能直接依据Ksp的大小判断其在水中的溶解能力。虽然Ksp(Ag2CrO4)＜Ksp(AgCl)，但在水中的溶解能力：Ag2CrO4＞AgCl。4．提示：以BaSO4(s)Ba2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))为例，c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝Ksp，沉淀溶解平衡；c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＞Ksp，生成沉淀；c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＜Ksp，沉淀溶解。5．提示：混合后，c(Ag＋)＝c(CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝2×10－3mol·L－1，c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9＞1.12×10－12，故有Ag2CrO4沉淀析出。巩固·练习1．【答案】A【解析】Ca3(PO4)2的Ksp＝c3(Ca2＋)·c2(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝(2.0×10－6)3×(1.58×10－6)2≈2.0×10－29。2．【答案】D【解析】温度不变，溶度积常数不变，故A项不正确，D项正确；温度升高，大多数难溶物的Ksp增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，故B、C项均不正确。3．【答案】D【解析】由沉淀形成的条件可知，要产生沉淀必须满足c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞2.8×10－9，因两种溶液等体积混合后c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝1×10－4mol·L－1，故混合后溶液中c(Ca2＋)应大于2.8×10－5mol·L－1，则混合前c(CaCl2)至少应大于5.6×10－5mol·L－1。三、活动·探究提示：CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，饱和Na2CO3溶液中，c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))增大，平衡逆向移动，c(Ca2＋)减小，故饱和Na2CO3溶液中的Ca2＋浓度小。[思考交流]1．提示：加入浓的CaCl2溶液或浓的Na2CO3溶液[增大c(Ca2＋)或c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))]。2．提示：升高温度或加水稀释或加入盐酸(降低COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的浓度)。巩固·练习1．【答案】D【解析】A项，加热时Ca(OH)2溶解度减小，平衡逆向移动，c(OH－)减小，pH减小，错误；B项，CaO＋H2O=Ca(OH)2，由于保持恒温，Ca(OH)2溶解度不变，c(OH－)不变，因此pH不变，错误；C项，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋Ca2＋=CaCO3↓，使平衡正向移动，Ca(OH)2固体减少，错误；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，正确。2．【答案】D【解析】Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大；加HCl溶液使该溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小；加少量水，使溶解平衡正向移动，Mg(OH)2固体减少，因为加水后仍是饱和溶液，所以c(Mg2＋)不变。能力提升(1)提示：d点c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝1.4×10－4mol·L－1，又知25℃时，CaCO3的溶度积Ksp＝2.8×10－9，故c(Ca2＋)＝x＝eq\f(Ksp,c（COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))）)＝eq\f(2.8×10－9,1.4×10－4)mol·L－1＝2×10－5mol·L－1，则x＝2×10－5。(2)提示：c点c(Ca2＋)＞2×10－5mol·L－1，c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞Ksp，故有碳酸钙沉淀生成。(3)提示：d点为饱和溶液，加入蒸馏水后若仍为饱和溶液，则c(Ca2＋)、c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))均不变，若为不饱和溶液，则Ca2＋、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))浓度都减小，故不可能使溶液由d点变为a点。(4)提示：b点与d点，温度相同，溶度积相等。举一·反三1．【答案】C【解析】A项，加入AgNO3，c(Cl－)减小，故不能使溶液由c点变到d点；B项，虽然AgCl的溶解度减小，但Ksp不改变；C项，d点时，c(Ag＋)·c(Cl－)＞Ksp，即有沉淀生成；D项，a、b两点温度相同，则对应的Ksp相等。2．【答案】D【解析】CaSO4溶解在水中形成的是饱和溶液，存在c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝Ksp，所以c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝eq\r(Ksp)＝3×10－3mol·L－1，A对；d点与c点相比较，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))浓度相同，Ca2＋浓度较c点小，所以溶液未达到饱和，加入CaCl2后，如果c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))>Ksp，可能有沉淀析出，B对；a点和c点在同一条线上，所以Ksp相等，C对；b点与c点相比较，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))浓