苏教版 (2019)选择性必修1第四单元 沉淀溶解平衡第一课时学案

第一课时　沉淀溶解平衡原理

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50 mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，静置。

2．从烧杯中取2 mL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。

[问题探讨]

1．实验中观察到的实验现象是什么？

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2 mL 上层清液于试管中，滴加AgNO3溶液，产生黄色沉淀。

2．如何解释上述实验现象？

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。

3．25 ℃时，PbI2溶于水建立了沉淀溶解平衡，请用图像表示这一过程。

提示：

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

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．③④    B．②③

C．①③    D．②④

解析：选B　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．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)＝0

D．达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液

解析：选B　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。

常见难溶电解质的溶度积常数和溶解度(25 ℃)

[问题探讨]

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。

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．请利用25 ℃时的Ksp数据比较AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解能力大小。

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．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？

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．如何利用Ksp判断沉淀的生成与溶解？

提示：以BaSO4(s)Ba2＋＋SO为例，

c(Ba2＋)·c(SO)＝Ksp，沉淀溶解平衡；

c(Ba2＋)·c(SO)＞Ksp，生成沉淀；

c(Ba2＋)·c(SO)＜Ksp，沉淀溶解。

5．要将等体积的4×10－3 mol·L－1 AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1 K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]

提示：混合后，c(Ag＋)＝c(CrO)＝2×10－3 mol·L－1，c2(Ag＋)·c(CrO)＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9＞1.12×10－12，故有Ag2CrO4沉淀析出。

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1×10－5 mol·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。

1．已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中，c(Ca2＋)＝2.0×10－6mol·L－1，c(PO)＝1.58×10－6mol·L－1，则Ca3(PO4)2的Ksp为(　　)

A．2.0×10－29　　　　　　B．3.2×10－12

C．6.3×10－18    D．5.1×10－27

解析：选A　Ca3(PO4)2的Ksp＝c3(Ca2＋)·c2(PO)＝(2.0×10－6)3×(1.58×10－6)2≈2.0×10－29。

2．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

解析：选D　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．已知CaCO3的Ksp＝2.8×10－9，现将浓度为2×10－4 mol·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．2.8×10－2 mol·L－1

B．1.4×10－5 mol·L－1

C．2.8×10－5 mol·L－1

D．5.6×10－5 mol·L－1

解析：选D　由沉淀形成的条件可知，要产生沉淀必须满足c(Ca2＋)·c(CO)＞2.8×10－9，因两种溶液等体积混合后c(CO)＝1×10－4 mol·L－1，故混合后溶液中c(Ca2＋)应大于2.8×10－5 mol·L－1，则混合前c(CaCl2)至少应大于5.6×10－5 mol·L－1。

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。

提示：CaCO3(s)Ca2＋＋CO，饱和Na2CO3溶液中，c(CO)增大，平衡逆向移动，c(Ca2＋)减小，故饱和Na2CO3溶液中的Ca2＋浓度小。

[问题探讨]

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。

提示：加入浓的CaCl2溶液或浓的Na2CO3溶液[增大c(Ca2＋)或c(CO)]。

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。

提示：升高温度或加水稀释或加入盐酸(降低CO的浓度)。

沉淀溶解平衡的影响因素

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。

 [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。

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

解析：选D　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，CO＋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．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

解析：选D　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。

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？

提示：d点c(CO)＝1.4×10－4 mol·L－1，又知25 ℃时，CaCO3的溶度积Ksp＝2.8×10－9，故c(Ca2＋)＝x＝＝ mol·L－1＝2×10－5mol·L－1，则x＝2×10－5。

(2)c点时是否有碳酸钙沉淀生成？

提示：c点c(Ca2＋)＞2×10－5mol·L－1，c(Ca2＋)·c(CO)＞Ksp，故有碳酸钙沉淀生成。

(3)加入蒸馏水能否使溶液由d点变到a点？

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(CO)均不变，若为不饱和溶液，则Ca2＋、CO浓度都减小，故不可能使溶液由d点变为a点。

(4)b点与d点对应的溶度积相等吗？

提示：b点与d点，温度相同，溶度积相等。

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。

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Ksp

解析：选C　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．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(SO)＝3×10－3 mol·L－1

B．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Ksp

D．b点将有沉淀生成，平衡后溶液中c(SO)＝3×10－3 mol·L－1

解析：选D　CaSO4溶解在水中形成的是饱和溶液，存在c(Ca2＋)·c(SO)＝Ksp，所以c(Ca2＋)＝c(SO)＝＝3×10－3 mol·L－1，A对；d点与c点相比较，SO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(SO)>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，SO浓度相同，Ca2＋浓度偏大，相当于在CaSO4的平衡中增大Ca2＋浓度，平衡向生成沉淀的方向进行，且Ca2＋浓度大于SO浓度，D错。

 [分级训练·课课过关]_____________________________________________________

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

解析：选B　达到沉淀溶解平衡时，CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行，是动态平衡，速率相等，A正确；CaCO3难溶于水，其饱和溶液几乎不导电，但是溶解的碳酸钙能够完全电离，属于强电解质，B错误；CaCO3的溶解度随温度的升高而增大，C正确；加入纯碱固体，由于溶液中碳酸根离子浓度增大，碳酸钙的沉淀溶解平衡逆向移动，CaCO3溶解的量减少，D正确。

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

解析：选D　溶度积常数只与电解质本身的性质和温度有关，A正确；由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，在ZnS饱和溶液中加入含Cu2＋的溶液，可生成CuS沉淀，B正确；难溶物确定时，Ksp只受温度的影响，与浓度无关，C正确；对于阴、阳离子的个数比相同即同一类型的难溶电解质，Ksp越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，即溶解度越大，对于阴、阳离子的个数比不同即不同类型的难溶电解质，不能直接用Ksp的大小比较它们的溶解度，必须通过计算进行比较，D错误。

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

解析：选B　Mg(OH)2饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)。增大pH或加入MgSO4固体，c(OH－)或c(Mg2＋)增大，沉淀溶解平衡左移；加入适量95%乙醇对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡无影响；加入NH4Cl固体，NH与OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，c(OH－)减小，Mg(OH)2的溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。

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)

解析：选C　由于Ksp＝c2(Ax＋)·c(By－)，即阳离子前的化学计量数为2；Na2S为可溶性盐不存在溶度积常数，故C正确。

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

解析：选C　AgCl饱和溶液中存在溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，加入少量稀盐酸，溶液中的c(Cl－)增大，溶解平衡向左移动，AgCl溶解度减小，由此排除B、D项；温度不变，Ksp不变，故A项错误，C项正确。