3.4.1 沉淀溶解平衡與溶度積學(xué)案 高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）選擇性必修1

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE2專題3水溶液中的離子反應(yīng)第四單元沉淀溶解平衡第1課時沉淀溶解平衡與溶度積學(xué)習(xí)目標(biāo)1．認識難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解其影響因素。2．明確溶度積和濃度商的關(guān)系，并由此學(xué)會判斷反應(yīng)進行的方向。核心素養(yǎng)變化觀念與平衡思想：能從不同視角認識沉淀溶解平衡。證據(jù)推理與模型認知：能識別沉淀溶解平衡并能用化學(xué)平衡的觀點認識沉淀溶解平衡，建立相應(yīng)的認知模型。知識梳理一、沉淀溶解平衡及其特征活動·探究按照如下步驟進行實驗：1．將少量碘化鉛(PbI2，難溶于水)固體加入到盛有少量水的50mL燒杯中，用玻璃棒充分攪拌，靜置。2．從燒杯中取2mL上層清液于試管中，逐滴加入AgNO3溶液，充分振蕩，靜置。請仔細觀察實驗現(xiàn)象，并分析產(chǎn)生此實驗現(xiàn)象的原因。[思考交流]1．實驗中觀察到的實驗現(xiàn)象是什么？2．如何解釋上述實驗現(xiàn)象？3．25℃時，PbI2溶于水建立了沉淀溶解平衡，請用圖像表示這一過程。歸納·總結(jié)1．沉淀溶解平衡的概念在一定溫度下，當(dāng)難溶電解質(zhì)溶解的速率和離子結(jié)合形成沉淀的速率相等時，離子的沉積與難溶電解質(zhì)的溶解達到平衡狀態(tài)，溶液中對應(yīng)的離子濃度、難溶電解質(zhì)的量不再改變，我們把這種平衡叫做沉淀溶解平衡。2．沉淀溶解平衡的建立(以PbI2固體的沉淀溶解平衡為例)一定溫度下，PbI2固體難溶于水，但仍有部分Pb2＋和I－離開固體表面進入溶液，而進入溶液的Pb2＋和I－又有部分結(jié)合形成固體沉淀下來。當(dāng)這兩個過程的速率相等時，Pb2＋和I－的沉積與PbI2固體的溶解達到平衡狀態(tài)，溶液中Pb2＋和I－的濃度不再增大，PbI2固體的量不再減少，得到PbI2的飽和溶液，這時達到沉淀溶解平衡狀態(tài)。該過程可表示為PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。3．沉淀溶解平衡的特征鞏固·練習(xí)1．下列對AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)的理解正確的是()①說明AgCl沒有完全電離，AgCl是弱電解質(zhì)②說明溶解的AgCl已完全電離，AgCl是強電解質(zhì)③說明Cl－與Ag＋的反應(yīng)不能完全進行④說明Cl－與Ag＋的反應(yīng)可以完全進行A．③④B．②③C．①③D．②④2．下列關(guān)于沉淀溶解平衡的說法正確的是()A．只有難溶電解質(zhì)才存在沉淀溶解平衡狀態(tài)B．沉淀溶解平衡過程是可逆的C．在平衡狀態(tài)時v(溶解)＝v(沉淀)＝0D．達到沉淀溶解平衡的溶液不一定是飽和溶液二、溶度積常數(shù)活動·探究常見難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)和溶解度(25℃)難溶物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．簡述溶度積常數(shù)的概念？寫出AgCl、Fe(OH)3的溶解平衡方程式及溶度積常數(shù)表達式。2．請利用25℃時的Ksp數(shù)據(jù)比較AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解能力大小。3．已知25℃時，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12，能否直接依據(jù)Ksp的大小判斷其在水中的溶解能力？4．如何利用Ksp判斷沉淀的生成與溶解？5．要將等體積的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]歸納·總結(jié)溶度積(Ksp)(1)表達式沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)的溶度積常數(shù)可表示為Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。(2)影響因素Ksp是一個溫度函數(shù)，只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)、溫度有關(guān)，而與沉淀的量無關(guān)，且溶液中的離子濃度的變化只能使平衡移動，并不改變?nèi)芏确e。(3)意義溶度積的大小與溶解度有關(guān)，它反映了物質(zhì)的溶解能力。對同類型的難溶電解質(zhì)，如AgCl、AgBr、AgI等，在相同溫度下，Ksp越大，溶解度就越大；Ksp越小，溶解度就越小。(4)應(yīng)用——溶度積規(guī)則通過比較溶度積常數(shù)Ksp與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積——離子積的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解，這就是溶度積規(guī)則。難溶電解質(zhì)AmBn的水溶液中，離子積為cm(An＋)·cn(Bm－)。若cm(An＋)·cn(Bm－)<Ksp，溶液為不飽和溶液，體系中無沉淀生成，若加入過量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和；若cm(An＋)·cn(Bm－)＝Ksp，溶液為飽和溶液，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；若cm(An＋)·cn(Bm－)>Ksp，溶液為過飽和溶液，體系中有沉淀生成，直至溶液飽和，達到新的平衡。[名師點撥](1)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)與AgCl=Ag＋＋Cl－所表示的意義不同。前者表示難溶電解質(zhì)AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡表達式；后者表示強電解質(zhì)AgCl在水溶液中的電離方程式。(2)通常認為殘留在溶液中離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，沉淀達到完全。(3)溶度積與溶解度都可用于表示物質(zhì)的溶解能力，利用Ksp的大小判斷難溶電解質(zhì)在水中溶解能力的大小時需注意：①對于同類型的物質(zhì)(難溶電解質(zhì)化學(xué)式所表示的組成中陰、陽離子個數(shù)比相同)，Ksp越小，則難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力就越弱。②對于不同類型的物質(zhì)，Ksp不能直接用于判斷溶解能力的大小，而應(yīng)通過計算將Ksp轉(zhuǎn)化為飽和溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度進而確定溶解能力的大小。鞏固·練習(xí)1．已知在Ca3(PO4)2的飽和溶液中，c(Ca2＋)＝2.0×10－6mol·L－1，c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝1.58×10－6mol·L－1，則Ca3(PO4)2的Ksp為()A．2.0×10－29 B．3.2×10－12C．6.3×10－18 D．5.1×10－272．下列有關(guān)溶度積常數(shù)Ksp的說法正確的是()A．常溫下，向BaCO3的飽和溶液中加入Na2CO3固體，BaCO3的Ksp減小B．溶度積常數(shù)Ksp只受溫度影響，溫度升高Ksp減小C．溶度積常數(shù)Ksp只受溫度影響，溫度升高Ksp增大D．常溫下，向Mg(OH)2的飽和溶液中加入NaOH固體，Mg(OH)2的Ksp不變3．已知CaCO3的Ksp＝2.8×10－9，現(xiàn)將濃度為2×10－4mol·L－1的Na2CO3溶液與CaCl2溶液等體積混合，若要產(chǎn)生沉淀，則所用CaCl2溶液的濃度至少應(yīng)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、沉淀溶解平衡的影響因素活動·探究將碳酸鈣分別加入水和飽和碳酸鈉溶液中，達到沉淀溶解平衡，請比較兩個體系中Ca2＋濃度的大小。[思考交流]1．請設(shè)計實驗方案，使CaCO3的沉淀溶解平衡向生成CaCO3的方向移動。2．請設(shè)計實驗方案，使CaCO3的沉淀溶解平衡向碳酸鈣溶解的方向移動。歸納·總結(jié)沉淀溶解平衡的影響因素內(nèi)因難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)是決定因素。不存在絕對不溶的物質(zhì)，同時微溶物的溶解度差別也很大外因溫度升高溫度，多數(shù)平衡向溶解的方向移動；其原因是大多數(shù)難溶電解質(zhì)的溶解過程是吸熱的濃度加水稀釋，平衡向溶解的方向移動同離子效應(yīng)加入與難溶電解質(zhì)所含離子相同的物質(zhì)，平衡向生成沉淀的方向移動其他加入能消耗難溶電解質(zhì)所含離子的物質(zhì)，平衡向溶解的方向移動以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)ΔH＞0為例分析外因?qū)θ芙馄胶庖苿拥挠绊?。外界條件平衡移動方向平衡后c(Ag＋)平衡后c(Cl－)升高溫度正向增大增大加水稀釋正向不變不變加入少量AgNO3逆向增大減小通入HCl逆向減小增大通入H2S正向減小增大[名師點撥]1．沉淀溶解平衡移動遵循勒夏特列原理，如增大溶解產(chǎn)生的離子的濃度，溶解平衡向減小該離子濃度的方向移動，即向生成沉淀的方向移動，但最終平衡時該離子的濃度比原平衡時的大。2．升高溫度，少數(shù)平衡向生成沉淀的方向移動，如Ca(OH)2的溶解平衡。3．沉淀溶解達到平衡時，再加入該難溶物對平衡無影響。鞏固·練習(xí)1．把足量熟石灰放入蒸餾水中，一段時間后達到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，下列敘述正確的是()A．給溶液加熱，溶液的pH升高B．恒溫下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高C．向溶液中加入Na2CO3溶液，Ca(OH)2固體增多D．向溶液中加入少量的NaOH固體，Ca(OH)2固體增多2．在一定溫度下，當(dāng)Mg(OH)2固體在水溶液中達到下列平衡時：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固體減少而c(Mg2＋)不變，可采取的措施是()A．加MgSO4固體 B．加HCl溶液C．加NaOH固體 D．加少量水能力提升室溫時，CaCO3在水中的溶解平衡曲線如圖所示。已知25℃其溶度積為2.8×10－9。(1)x數(shù)值為多少？(2)c點時是否有碳酸鈣沉淀生成？(3)加入蒸餾水能否使溶液由d點變到a點？(4)b點與d點對應(yīng)的溶度積相等嗎？歸納·總結(jié)沉淀溶解平衡曲線分析方法(1)明確縱橫坐標(biāo)的意義。(2)線上為平衡點，溫度相同，Ksp相同。(3)線外為非平衡點，過該點作平行于坐標(biāo)軸的直線，找到該點對應(yīng)溶液的各離子濃度，利用溶液中的離子濃度之積和Ksp的相對大小判斷是否生成沉淀或沉淀是否溶解。舉一·反三1．某溫度時，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．加入AgNO3可以使溶液由c點變到d點B．加入固體NaCl，則AgCl的溶解度減小，Ksp也減小C．d點有AgCl沉淀生成D．a(chǎn)點對應(yīng)的Ksp小于b點對應(yīng)的Ksp2．某溫度下，Ksp(CaSO4)＝9×10－6，此溫度下CaSO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A．CaSO4溶解在水中形成的飽和溶液，c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝3×10－3mol·L－1B．在d點溶液中加入一定量的CaCl2可能會有沉淀析出C．a(chǎn)點對應(yīng)的Ksp等于c點對應(yīng)的KspD．b點將有沉淀生成，平衡后溶液中c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝3×10－3mol·L－1當(dāng)堂檢測1．下列有關(guān)CaCO3的溶解平衡的說法中不正確的是()A．CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不斷進行，但速率相等B．CaCO3難溶于水，其飽和溶液不導(dǎo)電，屬于弱電解質(zhì)C．升高溫度，CaCO3的溶解度增大D．向含CaCO3沉淀的溶液中加入純堿固體，CaCO3溶解的量減少2．下列說法不正確的是()A．Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)B．由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀在一定條件下可轉(zhuǎn)化為CuS沉淀C．其他條件不變，離子濃度改變時，Ksp不變D．兩種難溶電解質(zhì)作比較時，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動，可采用的方法是()A．增大pH B．加入NH4Cl固體C．加入MgSO4固體 D．加入適量95%乙醇4．溶度積常數(shù)表達式符合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．某溫度下向含AgCl固體的AgCl飽和溶液中加少量稀鹽酸，下列說法正確的是()A．AgCl的溶解度、Ksp均減小B．AgCl的溶解度、Ksp均不變C．AgCl的溶解度減小，Ksp不變D．AgCl的溶解度不變，Ksp減小

參考答案知識梳理一、活動·探究[思考交流]1．提示：PbI2固體溶于水后得到PbI2的飽和溶液，靜置后，可觀察到燒杯底部有黃色固體，上層清液為無色。取2mL上層清液于試管中，滴加AgNO3溶液，產(chǎn)生黃色沉淀。2．提示：PbI2盡管難溶，但在水中仍有極少量的溶解，溶解后溶液中存在Pb2＋、I－，取少量清液于試管中，滴加AgNO3溶液，發(fā)生反應(yīng)Ag＋＋I－=AgI↓，產(chǎn)生黃色沉淀。3．提示：鞏固·練習(xí)1．【答案】B【解析】關(guān)于沉淀溶解平衡的表達式，其完整的書寫形式為AgCl(s)AgCl(aq)=Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，故對于難溶物質(zhì)來說，是先溶解，再電離。2．【答案】B【解析】無論難溶電解質(zhì)還是易溶電解質(zhì)，都存在沉淀溶解平衡狀態(tài)，例如含NaCl固體的NaCl飽和溶液中就存在沉淀溶解平衡狀態(tài)，故A錯；電解質(zhì)的沉淀溶解平衡過程是可逆的，故B對；沉淀溶解平衡狀態(tài)時v(溶解)＝v(沉淀)≠0，故C錯；達到沉淀溶解平衡時，溶解的速率等于沉淀的速率，所以溶液的濃度不變，一定是飽和溶液，故D錯。二、活動·探究[思考交流]1．提示：難溶電解質(zhì)在水中的沉淀溶解平衡常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。AgCl(s)Ag＋＋Cl－Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)；Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)。2．提示：難溶電解質(zhì)的Ksp的大小反映了其在水中的溶解能力。對于同類型的難溶電解質(zhì)(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順序為AgCl＞AgBr＞AgI。3．提示：對于不同類型(陰、陽離子個數(shù)比不同)的難溶電解質(zhì)，不能直接依據(jù)Ksp的大小判斷其在水中的溶解能力。雖然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))為例，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。鞏固·練習(xí)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】溫度不變，溶度積常數(shù)不變，故A項不正確，D項正確；溫度升高，大多數(shù)難溶物的Ksp增大，但也有少數(shù)物質(zhì)相反，如Ca(OH)2，故B、C項均不正確。3．【答案】D【解析】由沉淀形成的條件可知，要產(chǎn)生沉淀必須滿足c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞2.8×10－9，因兩種溶液等體積混合后c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝1×10－4mol·L－1，故混合后溶液中c(Ca2＋)應(yīng)大于2.8×10－5mol·L－1，則混合前c(CaCl2)至少應(yīng)大于5.6×10－5mol·L－1。三、活動·探究提示：CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，飽和Na2CO3溶液中，c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))增大，平衡逆向移動，c(Ca2＋)減小，故飽和Na2CO3溶液中的Ca2＋濃度小。[思考交流]1．提示：加入濃的CaCl2溶液或濃的Na2CO3溶液[增大c(Ca2＋)或c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))]。2．提示：升高溫度或加水稀釋或加入鹽酸(降低COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的濃度)。鞏固·練習(xí)1．【答案】D【解析】A項，加熱時Ca(OH)2溶解度減小，平衡逆向移動，c(OH－)減小，pH減小，錯誤；B項，CaO＋H2O=Ca(OH)2，由于保持恒溫，Ca(OH)2溶解度不變，c(OH－)不變，因此pH不變，錯誤；C項，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋Ca2＋=CaCO3↓，使平衡正向移動，Ca(OH)2固體減少，錯誤；D項，加入NaOH固體時，c(OH－)增大，平衡逆向移動，因此Ca(OH)2固體增多，正確。2．【答案】D【解析】Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固體使該溶解平衡左移，Mg(OH)2固體增多，c(Mg2＋)變大；加HCl溶液使該溶解平衡右移，Mg(OH)2固體減少，c(Mg2＋)變大；加NaOH固體使該溶解平衡左移，Mg(OH)2固體增多，c(Mg2＋)變??；加少量水，使溶解平衡正向移動，Mg(OH)2固體減少，因為加水后仍是飽和溶液，所以c(Mg2＋)不變。能力提升(1)提示：d點c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝1.4×10－4mol·L－1，又知25℃時，CaCO3的溶度積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，則x＝2×10－5。(2)提示：c點c(Ca2＋)＞2×10－5mol·L－1，c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞Ksp，故有碳酸鈣沉淀生成。(3)提示：d點為飽和溶液，加入蒸餾水后若仍為飽和溶液，則c(Ca2＋)、c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))均不變，若為不飽和溶液，則Ca2＋、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))濃度都減小，故不可能使溶液由d點變?yōu)閍點。(4)提示：b點與d點，溫度相同，溶度積相等。舉一·反三1．【答案】C【解析】A項，加入AgNO3，c(Cl－)減小，故不能使溶液由c點變到d點；B項，雖然AgCl的溶解度減小，但Ksp不改變；C項，d點時，c(Ag＋)·c(Cl－)＞Ksp，即有沉淀生成；D項，a、b兩點溫度相同，則對應(yīng)的Ksp相等。2．【答案】D【解析】CaSO4溶解在水中形成的是飽和溶液，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對；d點與c點相比較，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))濃度相同，Ca2＋濃度較c點小，所以溶液未達到飽和，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對；a點和c點在同一條線上，所以Ksp相等，C對；b點與c點相比較，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))濃