2024-2025学年高二化学选择性必修1（配苏教版）教学课件 专题3 第4单元 沉淀溶解平衡

专题3第四单元沉淀溶解平衡基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

素养目标1.认识难溶电解质的溶解平衡有一定限度,是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡。2.知道可以通过分析、推理等方法认识研究溶度积的本质特征,明确溶度积和离子浓度幂之积的关系,并由此学会判断反应进行的方向。3.了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用,运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题(利用生成沉淀处理污水等),培养科学态度与社会责任的化学核心素养。基础落实·必备知识全过关一、沉淀溶解平衡原理1.固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系大多数难溶电解质的溶解度随温度的升高而增大,但氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低溶解性难溶微溶可溶易溶S的范围S<

0.01g<S<1g

<S

<

S>10g0.01g

1g10g2.溶解平衡状态在一定温度下,固体溶质在水中形成

溶液时,溶液中

保持不变的状态称为溶解平衡。溶解平衡状态下固体溶质

的速率和溶液中溶质微粒

的速率相等。

饱和溶质质量溶解结晶3.难溶电解质的沉淀溶解平衡(1)定义:在一定温度下,当

和

相等时,难溶电解质的溶解达到平衡状态,这种平衡称为沉淀溶解平衡。如AgCl的溶解平衡表示为

。

(2)特征:溶解速率沉淀速率AgCl(s)Ag++Cl-不等于相等保持不变发生移动4.影响沉淀溶解平衡的因素已知溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-,请分析当下列条件改变时,对该溶解平衡的影响。条件改变移动方向c(Mg2+)c(OH-)加水

升温

加MgCl2(s)

加HCl

加NaOH(s)

向右减小减小向右增大增大向左增大减小向右增大减小向左减小增大教材阅读想一想阅读教材“沉淀溶解平衡原理”中的“温故知新”思考:难溶电解质是绝对不溶于水的吗?提示

习惯上,将溶解度小于0.01

g的物质称为难溶物质。难溶电解质的溶解度尽管很小,但不会等于0。例如,AgCl的溶解度虽然很小,但并不是绝对不溶。20

℃时,AgCl的溶解度为1.5×10-4

g。易错辨析判一判(1)等物质的量的AgNO3和NaCl混合后,溶液中不存在Ag+和Cl-。(

)(2)当改变外界条件时,沉淀溶解平衡可能发生移动,直至达到新的平衡。(

)(3)溶液中的离子浓度小于1×10-5

mol·L-1时,可视为沉淀完全。(

)×√√二、溶度积常数1.溶度积(Ksp)在一定温度下,难溶电解质溶于水形成

溶液时,其离子浓度保持不变,各

为一个常数,称为溶度积常数,简称溶度积,用Ksp表示。

2.表达式对于AmBn(s)mAn++nBm-,Ksp=

。

3.意义Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力,与难溶电解质的

和

有关。

饱和离子浓度幂的乘积cm(An+)·cn(Bm-)性质温度4.溶度积与离子浓度幂之积的关系根据某温度下难溶电解质的溶度积与离子浓度幂之积的相对大小,可以判断该温度下的溶液中难溶电解质沉淀或溶解的情况。(1)离子浓度幂之积

Ksp,溶液中有沉淀析出;

(2)离子浓度幂之积

Ksp,沉淀与溶解处于平衡状态;

(3)离子浓度幂之积

Ksp,溶液中无沉淀析出。

>=<教材阅读想一想阅读教材表3-15思考:Ksp与溶解度(S)都可用来表示物质的溶解能力,Ksp小的物质的溶解度是否一定也小?提示

不一定。

易错辨析判一判(1)溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积。(

)(2)溶度积受离子浓度大小的影响。(

)×提示

各离子浓度幂的乘积。

×三、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的生成(1)应用:在无机物的制备和提纯、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。(2)方法:①调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH,可使Fe3+转变为

沉淀而除去,离子方程式为

。

②加沉淀剂法:如以Na2S或H2S作沉淀剂,使废水中的某些金属离子如Hg2+、Cu2+等生成极难溶的硫化物HgS、CuS等沉淀而除去,离子方程式为

。

(3)原则:生成沉淀的反应能够发生;溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。Fe(OH)3Fe3++3NH3·H2O══Fe(OH)3↓+3

Hg2++S2-══HgS↓、Cu2++H2S══CuS↓+2H+2.沉淀的溶解(1)原理:根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,若能设法不断地移去平衡体系中的相应离子,使平衡向

的方向移动,就可以使沉淀完全溶解。

(2)方法①酸溶解法:如溶解CaCO3、FeS、Cu(OH)2等难溶电解质。②盐溶液溶解法:如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液,化学方程式为

。

沉淀溶解

Mg(OH)2+2NH4Cl══MgCl2+2NH3·H2O3.沉淀的转化(1)实验探究:①AgCl、AgI、Ag2S的转化。实验操作

实验现象

化学方程式

实验结论

有白色沉淀生成白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀NaCl+AgNO3═AgCl↓+NaNO3AgCl+KI═AgI+KCl2AgI+Na2S═Ag2S+2NaI溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀

②Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化:实验操作

实验现象

化学方程式

产生白色沉淀

产生红褐色沉淀上层为无色溶液,下层为红褐色沉淀MgCl2+2NaOH══Mg(OH)2↓+2NaCl、3Mg(OH)2+2FeCl32Fe(OH)3+3MgCl2(2)沉淀转化的实质:沉淀转化的实质就是

的移动,即溶解能力相对较强的物质容易转化成溶解能力相对较弱的物质。

(3)沉淀转化的应用:①除锅炉水垢:锅炉水垢中含CaSO4,可将CaSO4用Na2CO3溶液处理,使之转化为CaCO3,再用酸除去,其化学方程式和离子方程式依次为

,

。

沉淀溶解平衡

CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4

CaCO3+2H+══Ca2++H2O+CO2↑教材阅读想一想阅读教材“生活向导·龋齿与含氟牙膏”思考:已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比牙齿上面的矿物质更小,质地更坚硬。请用离子方程式表示,当牙膏中配有氟化物添加剂后为什么能防止龋齿。提示

Ca5(PO4)3(OH)(s)+F-Ca5(PO4)3F(s)+OH-。

易错辨析判一判(1)为沉淀溶液中的Ba2+,加入的Na2SO4溶液浓度越大沉淀效果越好。(

)(2)可以使要除去的离子全部通过沉淀除去。(

)(3)除去MgCl2溶液中的Fe2+,先加入H2O2溶液,再加入MgO即可。(

)(4)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)。(

)√×提示

由于存在沉淀溶解平衡,所以离子不能全部通过沉淀除去。

√√重难探究·能力素养全提升探究一沉淀溶解平衡的影响因素情境探究溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果,石灰岩里难溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为易溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质的多少不同,被侵蚀的程度不同,就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞。如闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞,就是由于水和二氧化碳的缓慢侵蚀而创造出来的杰作。(1)溶洞形成的原理是什么?(用方程式表示)(2)在相同温度下,Ca(OH)2在水中和在NaOH溶液中的溶解度相同吗?提示

不相同。由于NaOH溶液中的OH-对Ca(OH)2的溶解起到抑制作用,因此Ca(OH)2在NaOH溶液中的溶解度小于在水中的溶解度。提示

前者表示难溶电解质AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡方程式,后者表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。方法突破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;同是微溶物质,溶解度差别也很大;易溶溶质的饱和溶液中也存在溶解平衡。(2)外因。①浓度:加水时平衡向溶解方向移动。②温度:升温时多数平衡向溶解方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的溶解平衡。③同离子效应:向平衡体系中加入相同的离子,使平衡向生成沉淀的方向移动。④其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时,平衡向溶解的方向移动。应用体验视角1沉淀溶解平衡的含义1.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过程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B解析

无论是难溶电解质还是易溶电解质,都可存在沉淀溶解平衡过程,A项错误;沉淀溶解平衡过程是可逆的,B项正确;沉淀溶解达平衡状态时,v(溶解)=v(沉淀)≠0,C项错误;沉淀溶解过程达到平衡时,溶液也达到饱和状态,D项错误。归纳总结

难溶电解质溶解平衡与其电离平衡的区别

2.难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,下列说法不正确的是(

)A.溶液中不存在难溶电解质离子B.沉淀的速率和溶解的速率相等C.继续加入难溶电解质,溶液中各离子浓度不变D.一定条件下可以转化为更难溶的物质A解析

难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,会有少部分电解质发生电离,得到相应的离子,A项错误;达到沉淀溶解平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等,各离子浓度保持不变,B项正确;达到沉淀溶解平衡时,已经达到难溶电解质的溶解限度,溶液为饱和溶液,加入难溶电解质会以沉淀的形式存在,对于溶液中各离子的浓度无影响,C项正确;更难溶物质的溶度积常数更小,更容易形成,难溶物质在一定条件下可以转化为更难溶的物质,D项正确。视角2外界条件对沉淀溶解平衡的影响3.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一段时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(s)Ca2++2OH-。加入以下溶液,可使Ca(OH)2减少的是(

)A.Na2S溶液

B.AlCl3溶液C.NaOH溶液

D.CaCl2溶液B解析

Na2S水解使溶液显碱性,增大了溶液中OH-的浓度;NaOH会提供大量OH-;CaCl2会增大Ca2+的浓度,所以A、C、D选项都会使溶解平衡向左移动,使Ca(OH)2增多。AlCl3溶液中的Al3+可与OH-发生反应,消耗了OH-,使平衡向右移动,促进Ca(OH)2的溶解。4.在100mL0.01mol·L-1KCl溶液中,加入1mL0.01mol·L-1AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.77×10-10)(

)A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀析出C.无法确定是否有AgCl沉淀析出D.有沉淀析出,但不是AgCl沉淀A5.(2024北京第二中学模拟)已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)

ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是(

)①升高温度,平衡逆向移动②向溶液中加入少量碳酸钠粉末,能增大溶液中c(Ca2+)③除去氯化钠溶液中混有的少量Ca2+,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液④恒温下,向悬浊液中加入CaO,溶液的c(Ca2+)变大⑤给溶液加热,溶液的pH升高⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变A.①⑥

B.①⑤⑦

C.②③④⑥ D.①②⑦A解析

Ca(OH)2(s)的溶解是放热过程,升高温度,平衡逆向移动,①正确;向溶液中加入少量碳酸钠粉末,与Ca2+结合形成CaCO3沉淀,平衡逆向移动,但溶液中c(Ca2+)减小,②错误;向溶液中加入适量的NaOH溶液,有Ca(OH)2生成,但Ca(OH)2的溶解度较大,应将其转化为更难溶的CaCO3沉淀,③错误;恒温下,向悬浊液中加入CaO,溶解的Ca(OH)2达到饱和状态,溶液的c(Ca2+)不变,④错误;给溶液加热,该反应为放热反应,平衡逆向移动,c(OH-)减小,溶液的pH下降,⑤错误;向溶液中加入Na2CO3溶液,生成CaCO3沉淀,固体质量增加,⑥正确;向溶液中加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。探究二溶度积常数的应用与计算情境探究珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物,它们可以从周围海水中获取Ca2+和

,经反应形成石灰石外壳——珊瑚。珊瑚虫周围藻类植物的生长会促进碳酸钙的产生,对珊瑚的形成贡献很大,而人口增长、人类大规模砍伐森林、燃烧煤和其他化石燃料等因素,会干扰珊瑚的生长,甚至造成珊瑚虫死亡。如何分析外界因素对珊瑚生长的影响?这与沉淀溶解平衡有密切关系。(1)一定温度下,物质的溶度积越大,其溶解度是否一定越大?提示

不一定。溶度积是与离子的物质的量浓度有关的物质溶解能力的表达形式,而溶解度是用质量表示物质溶解能力的量,二者的大小直接受溶解平衡表达式中离子前的化学计量数和溶质摩尔质量的影响,因此没有必然的关系。(2)升高温度,溶度积常数(Ksp)一定都增大吗?(3)已知:Ksp(AgCl)=1.77×10-10,Ksp(AgI)=8.51×10-17,Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12。则上述难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序如何排列?提示

不一定。沉淀溶解平衡既有吸热过程,也有放热过程,因此升高温度,Ksp可能变大,也可能变小。提示

Ag2CrO4>AgCl>AgI。

方法突破溶度积和离子浓度幂之积以AmBn(s)mAn++nBm-为例:项目溶度积离子浓度幂之积意义沉淀溶解的平衡常数溶液中有关离子浓度幂之积符号Ksp设为Q表达式Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡浓度Q(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是任意时刻浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解①Q>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出②Q=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态③Q<Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出应用体验视角1离子开始沉淀或完全沉淀时的浓度计算1.已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。c(Fe3+)=2.6×10-3mol·L-1的溶液中,搅拌的同时向该溶液中滴加浓氨水,当开始出现氢氧化铁沉淀时,溶液的pH为(

)A.12 B.11 C.4 D.2D2.常温下,已知CaSO4的Ksp=7.10×10-5,CaCO3的Ksp=4.96×10-9,下列说法正确的是(

)A.该温度下,将5×10-2mol·L-1氯化钙溶液与2×10-3mol·L-1硫酸钠溶液等体积混合(忽略体积变化),混合后没有沉淀生成B.向CaSO4悬浊液中加入稀硫酸,c()增大,Ksp增大C.向只含CaCO3的悬浊液中加入Na2SO4固体至c()=8.2×10-2mol·L-1时,CaCO3开始向CaSO4沉淀转化D.向只含CaCO3的悬浊液中加入少量的水,c(Ca2+)减小A归纳总结

溶度积计算的几种类型

考查角度计算技巧判断沉淀的生成或沉淀是否完全①若离子浓度幂之积>Ksp,则有沉淀生成②利用Ksp的数值计算某一离子浓度时,若该离子浓度小于10-5

mol·L-1,则该离子沉淀完全常温下,计算氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH①根据氢氧化物的Ksp,先计算初始浓度溶液中的c(OH-),再求得溶液的pH②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度认为是10-5

mol·L-1,依据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH-),进而求得pH考查角度计算技巧计算沉淀转化反应的平衡常数,并判断沉淀转化的程度依据沉淀的转化反应和Ksp,计算该反应的平衡常数,转化反应的平衡常数越大,转化反应越易进行,转化程度越大沉淀先后的计算与判断①若沉淀类型相同,则Ksp小的化合物先沉淀;②若沉淀类型不同,则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度,所需离子浓度小的先沉淀视角2沉淀的先后顺序

A视角3Ksp及相关计算4.在NaCl饱和溶液中通入HCl(g)时,NaCl(s)能沉淀析出的原因是(

)A.HCl水溶液是强酸,任何强酸都导致有沉淀析出B.Cl-浓度增大,使平衡向生成氯化钠的方向移动,生成NaCl(s)C.酸的存在降低了Ksp(NaCl)的数值D.Ksp(NaCl)不受酸的影响,但增加Cl-浓度,能使Ksp(NaCl)减小B解析

饱和氯化钠溶液中存在NaCl(s)Na++Cl-,通入HCl(g)时,氯离子浓度增大,则溶解平衡逆向移动,所以有氯化钠沉淀析出,由于温度不变,故Ksp(NaCl)不变。5.25℃,已知FeS能与稀硫酸反应生成H2S气体,而CuS不溶于稀硫酸,下列说法正确的是(

)A.Ksp(FeS)>Ksp(CuS)B.Ksp(FeS)<Ksp(CuS)C.Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力,故无法比较Ksp(FeS)与Ksp(CuS)的大小D.在FeS、CuS的饱和溶液加入稀硫酸,Ksp(FeS)与Ksp(CuS)均发生变化A解析

CuS不溶于稀硫酸,将CuS投入稀硫酸中,CuS溶解电离出的S2-不足以与H+发生反应生成H2S,而将FeS投入稀硫酸后可以得到H2S气体,说明FeS溶解电离出的c(S2-)大于CuS在稀硫酸中电离的c(S2-),故Ksp(FeS)>Ksp(CuS),A正确,B错误;虽然Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力,但是通过题干的信息,可以从其他的实验推断Ksp(FeS)与Ksp(CuS)的大小,C错误;Ksp只与温度有关,只要温度不变,那么Ksp不变,在FeS、CuS的饱和溶液加入稀硫酸,Ksp(FeS)与Ksp(CuS)均不发生变化,D错误。探究三沉淀溶解平衡的应用情境探究在自然界中也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如,各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液,并向深层渗透,遇到深层的闪锌矿(主要成分为ZnS)和方铅矿(主要成分为PbS),便慢慢地使它们转化为铜蓝(CuS)。(1)BaCO3和BaSO4都难溶于水,医学上常用BaSO4作钡餐透视剂,不能用BaCO3的原因是什么?(2)存在沉淀溶解平衡的难溶物都属于弱电解质吗?(3)若将可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用,会造成钡中毒。中毒患者常用5%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么?提示

可以是强电解质(如BaSO4、AgCl等),也可以是弱电解质[如Al(OH)3等]。提示

中毒后服用5%的Na2SO4溶液,此时

与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,可缓解Ba2+对人体的毒害。方法突破1.沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成和溶解是两个方向相反的过程,控制离子浓度,可以使沉淀溶解平衡向我们需要的方向转化。(2)利用生成沉淀除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。(3)根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS等难溶电解质。2.沉淀转化的应用(1)防龋齿。使用含氟牙膏后,Ca2+及

生成更难溶的Ca5(PO4)3F,从而使牙齿变得坚固。(2)锅炉除垢。

3.沉淀剂选择的原则(1)要能除去溶液中指定的离子,又不能影响其他离子的存在,并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去,如沉淀NaNO3溶液中的Ag+,可用NaCl作沉淀剂。(2)溶液中沉淀物的溶解能力越小,离子沉淀越完全,如沉淀Cu2+,可将其转化成CuCO3、CuS或Cu(OH)2沉淀,但这三种沉淀中CuS的溶解能力最小,因此转化为CuS时Cu2+除去得最完全。4.沉淀生成及转化理解的易错点(1)(2)应用体验1.25℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:物质AgClAgBrAgIAg2S颜色白淡黄黄黑Ksp1.77×10-105.35×10-138.51×10-176.3×10-50下列叙述不正确的是(

)A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1mol·L-1KI溶液,有黄色沉淀产生B.25℃时,利用表中的溶度积可以计算AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度C.25℃,AgCl固体分别在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中溶解达到平衡,两溶液中,c(Ag+)和溶度积均相同D.在5mL1.8×10-6mol·L-1NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1mL)1×10-3mol·L-1AgNO3溶液,不能产生白色沉淀C2.(2024山东聊城检测)已知:PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10-28、6.3×10-36、1.6×10-52。下列说法正确的是(

)A.