新苏教版高中化学选择性必修1学案：3.4.1 沉淀溶解平衡与溶度积

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第四单元沉淀溶解平衡第1课时沉淀溶解平衡与溶度积[核心素养发展目标]1.变化观念与平衡思想：知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡。2.证据推理与模型认知：知道溶度积的意义，建立根据溶度积判断反应进行方向的思维模型。一、沉淀溶解平衡原理1.25℃时，溶解性与溶解度的关系溶解性易溶可溶微溶难溶溶解度>10g1～10g0.01～1g<0.01g2.实验探究沉淀溶解平衡的存在实验操作实现现象出现黄色沉淀实验结论原上层清液中含有I－，PbI2固体在水中存在沉淀溶解平衡3.以AgCl为例分析沉淀溶解平衡建立的过程(1)AgCl在溶液中存在两个过程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl表面进入水中，即存在溶解过程；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表面析出，即存在沉淀过程。在一定温度下，当AgCl溶解和沉淀的速率相等时，体系中形成AgCl饱和溶液。总结：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。(2)沉淀溶解平衡的特征(3)沉淀溶解平衡的表达式：AmBn(s)mAn＋＋nBm－在沉淀后用“s”标明状态，溶液中用“离子符号”，并用“”连接。如：PbI2沉淀溶解平衡可表示为PbI2(s)Pb2＋＋2I－。4．外界条件对沉淀溶解平衡的影响(1)温度：升高温度，多数沉淀溶解平衡向溶解方向移动；少数沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动，如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。(2)浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解方向移动。(3)同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。(4)其他：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，沉淀溶解平衡向溶解方向移动。特别提醒影响难溶电解质沉淀溶解平衡的决定性因素为难溶电解质本身的性质。(1)因为BaSO4难溶，所以将BaSO4加入水中，溶液中无Ba2＋和SOeq\o\al(2－,4)()(2)难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，即溶解和沉淀同时进行着，只是v(溶解)＝v(沉淀)()(3)Ca(OH)2溶解放热，所以升温，Ca(OH)2(s)Ca2＋＋2OH－溶解平衡逆向移动()(4)含等物质的量的AgNO3与NaCl的溶液混合后，恰好完全反应生成AgCl沉淀，溶液中不存在Ag＋和Cl－()(5)当溶液中某离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，可视为该离子沉淀完全()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√1．已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－，请分析当改变下列条件时，对该沉淀溶解平衡的影响，并填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：条件改变移动方向c(Mg2＋)c(OH－)加水正向移动不变不变升温正向移动增大增大加MgCl2(s)逆向移动增大减小加盐酸正向移动增大减小加NaOH(s)逆向移动减小增大2.将AgCl分别投入下列溶液中：①40mL0.03mol·L－1HCl溶液②50mL0.03mol·L－1AgNO3溶液③30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液④10mL蒸馏水。AgCl的溶解度由大到小的顺序是______________。答案④>①＝②>③解析AgCl(s)在溶液中存在如下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋＋Cl－，①中c(Cl－)＝0.03mol·L－1，抑制了AgCl(s)的溶解，使得AgCl(s)的溶解度减小；②中c(Ag＋)＝0.03mol·L－1，也抑制了AgCl(s)的溶解，且抑制程度与①相同；③中c(Cl－)＝0.04mol·L－1，抑制AgCl(s)溶解，且抑制程度大于①和②，AgCl(s)的溶解度更小。所以AgCl的溶解度由大到小的顺序是④>①＝②>③。二、溶度积常数1．概念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，符号为Ksp。2．表达式AmBn(s)mAn＋＋nBm－Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)AgCl(s)Ag＋＋Cl－Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)3．意义Ksp的大小反映难溶电解质在水中的溶解能力。(1)相同类型的难溶电解质，溶度积小的电解质，其溶解能力小。(2)不同类型的难溶电解质，溶度积小的电解质，其溶解能力不一定比溶度积大的电解质溶解能力小。4．应用——溶度积规则通过比较溶度积与溶液中的离子浓度幂之积的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成。以沉淀溶解平衡BaSO4(s)Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)为例：(1)c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。(2)c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。(3)c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))<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。5．影响因素溶度积Ksp的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。(1)溶度积是沉淀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()(3)Ksp小的难溶电解质的溶解度一定小于Ksp大的难溶电解质的溶解度()(4)改变外界条件使沉淀溶解平衡正向移动，Ksp一定增大()答案(1)×(2)×(3)×(4)×同种类型的难溶电解质，Ksp可用于溶解度的直接比较，如AgCl、AgBr、AgI都是AB型，Ag2S是A2B型，不同类型的难溶电解质不能直接利用Ksp比较其溶解度大小。将10mL0.002mol·L－1CaCl2溶液与等体积、等浓度的Na2C2O4溶液混合，已知CaC2O4的Ksp＝2.34×10－9。判断是否有CaC2O4沉淀生成。提示根据溶度积规则：c(Ca2＋)＝eq\f(0.002mol·L－1,2)＝0.001mol·L－1，c(C2Oeq\o\al(2－,4))＝eq\f(0.002mol·L－1,2)＝0.001mol·L－1，c(Ca2＋)·c(C2Oeq\o\al(2－,4))＝0.001×0.001＝10－6＞Ksp(CaC2O4)，所以有沉淀生成。1．已知常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20，某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02mol·L－1，现向溶液中加入碱来调节pH，当Cu2＋开始沉淀时，pH应调节为多少？通过计算证明。提示＞2.0×10－20，有c(OH－)＞1.0×10－9mol·L－1，所以c(H＋)＜1.0×10－5mol·L－1，故应调节pH大于5。2．已知25℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。(1)25℃时，氯化银的饱和溶液中，c(Cl－)＝________________________，向其中加入NaCl固体，沉淀溶解平衡_______________________________，溶度积常数________。(2)25℃时，若向50mL0.018mol·L－1AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1盐酸，混合后溶液中的c(Ag＋)＝________，pH＝________。(3)25℃时，氯化银的饱和溶液和铬酸银的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序为____________，由此可得出________更难溶。(4)将等体积的4×10－3mol·L－1AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1K2CrO4溶液混合________(填“有”或“没有”)Ag2CrO4沉淀产生。答案(1)1.3×10－5mol·L－1逆向移动不变(2)1.8×10－7mol·L－12(3)Ag2CrO4>AgClAgCl(4)有解析(1)氯化银的饱和溶液中无其他离子影响，c(Ag＋)＝c(Cl－)＝eq\r(1.8×10－10)mol·L－1≈1.3×10－5mol·L－1。(2)n(AgNO3)＝50×10－3L×0.018mol·L－1＝9×10－4mol，n(HCl)＝50×10－3L×0.020mol·L－1＝1×10－3mol，两溶液混合，AgNO3＋HCl=AgCl↓＋HNO3，HCl过量：1×10－3mol－9×10－4mol＝1×10－4mol，故反应后的c(Cl－)＝eq\f(1×10－4mol,50＋50×10－3L)＝1×10－3mol·L－1，H＋未被消耗，c(H＋)＝eq\f(1×10－3mol,50＋50×10－3L)＝1×10－2mol·L－1。c(Ag＋)·c(Cl－)＝1.8×10－10，即c(Ag＋)·(1×10－3)＝1.8×10－10，解得c(Ag＋)＝1.8×10－7mol·L－1；pH＝－lg(1×10－2)＝2。(3)在Ag2CrO4的沉淀溶解平衡中Ag2CrO4(s)2Ag＋＋CrOeq\o\al(2－,4)2xx(2x)2·x＝2.0×10－12，x3＝0.5×10－12，x＝eq\r(3,0.5)×10－4，c(Ag＋)＝2x＝2eq\r(3,0.5)×10－4mol·L－1≈1.6×10－4mol·L－1。(4)4×10－L－1＝2×10－3mol·L－1，同理可以求得c(CrOeq\o\al(2－,4))＝2×10－3mol·L－1，故c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(2－,4))＝(2×10－3)2×2×