高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三章 水溶液中的离子平衡第四节 难溶电解质的溶解平衡教学设计

第四节　难溶电解质的溶解平衡

课时1　沉淀溶解平衡与溶度积

目标与素养：1.了解难溶电解质沉淀溶解平衡的建立、特征和影响因素。(宏观辨识与平衡思想)2.了解溶度积及其应用。(证据推理与模型认知)

一、沉淀溶解平衡

1．沉淀溶解平衡的建立(以AgCl为例)

从固体溶解平衡的角度，AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋与Cl－脱离AgCl的表面进入H2O中；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的表面析出——沉淀。

2．沉淀溶解平衡的含义

在一定温度下，当沉淀溶解和生成速率相等时，得到其饱和溶液，建立动态平衡，如AgCl沉淀体系中的溶解平衡可表示为AgCl(s)Cl－(aq)＋Ag＋(aq)。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在，决定了Ag＋和Cl－的反应不能完全进行到底。

3．沉淀溶解平衡的特征

4．实验探究外界条件对沉淀溶解平衡影响

对于平衡AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH>0，若改变下列条件，对其平衡的影响具体如下：

微点拨：①25 ℃时，溶解性与溶解度的关系

②反应完全的标志

对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀就达完全。

二、溶度积(Ksp)

1．溶度积常数Ksp

在一定温度下，沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫做溶度积常数(简称溶度积)，用Ksp表示。

2．表达式

对于AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。

3．影响因素

Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子浓度无关。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)同一溶质在不同温度下形成的饱和溶液，温度越高时浓度越大。 (　　)

(2)相同温度时，同一溶质形成的饱和溶液浓度一定比不饱和溶液浓度大。

  (　　)

(3)X溶解达到平衡后，再加入一定量X时，平衡向溶解方向进行。 

  (　　)

(4)Mg(OH)2的Ksp表达式为Ksp＝c(Mg2＋)·c(OH－)。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(　　)

A．BaSO4属于难溶物，它在水中完全不能溶解

B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等

C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变

D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入该沉淀物，将促进溶解

[答案]　B

3．已知Fe(OH)3的Ksp≈1×10－39，则Fe3＋沉淀完全[c(Fe3＋)≤1×10－5 mol·L－1]的溶液pH约为________。

[答案]　2.7

沉淀溶解平衡属于化学平衡，外界因素对其的影响，同样遵守勒夏特列原理。

(1)内因。

难溶电解质本身的性质，这是决定因素。

(2)外因。

1．石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)。加入下列溶液，可使Ca(OH)2减少的是(　　)

①Na2CO3溶液　②KCl溶液　③NaOH溶液　④CaCl2溶液

A．①②　　　　 B．③④

C．①③ D．②④

A　[加入Na2CO3，Ca2＋＋CO===CaCO3↓，c(Ca2＋)减小，平衡右移，使Ca(OH)2减少；加入KCl溶液相当于加水稀释，Ca(OH)2减少；加入NaOH，c(OH－)增大，加入CaCl2，c(Ca2＋)增大，平衡均左移，Ca(OH)2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

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。]

1.溶度积与离子积的关系

通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc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：

(1)Qc>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。

(2)Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。

(3)Qc<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。

2．溶度积与沉淀溶解能力的关系

溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力。

(1)对于阴、阳离子个数比相同的电解质，Ksp的数值越大，难溶电解质在水中的溶解度越大。

(2)对于阴、阳离子个数比不同的电解质，Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小，如Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl)，但Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。因此，不能通过比较Ksp数值的大小来确定溶解度的大小。

【典例】　要将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1的K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12]

[解析]　混合液中c(Ag＋)＝2×10－3 mol·L－1，c(CrO)＝2×10－3 mol·L－1，

Qc＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9>9.0×10－12，故有Ag2CrO4沉淀生成。

[答案]　能析出Ag2CrO4沉淀。

将题中的“4×10－3”改为“4×10－4”，还有Ag2CrO4沉淀析出吗？________。

[答案]　没有

3．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

D　[两难溶电解质组成比类型不同时，Ksp小的溶解度不一定小。]

4．已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×10－11。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(　　)

A．Cl－、Br－、CrO  B．CrO、Br－、Cl－

C．Br－、Cl－、CrO D．Br－、CrO、Cl－

C　[根据三种难溶物的溶度积数据，在Cl－、Br－和CrO的浓度均为0.010 mol·L－1时，氯离子沉淀时银离子的最小值是(1.56×10－10/0.010)mol·L－1＝1.56×10－8 mol·L－1，溴离子沉淀时银离子的最小值是(7.7×10－13/0.010)mol·L－1＝7.7×10－11 mol·L－1，CrO沉淀时银离子的最小值是(9×10－11/0.010)mol·L－1＝3×10－4.5 mol·L－1，沉淀所需银离子浓度小的先沉淀，所以三种离子沉淀的先后顺序是Br－、Cl－、CrO。]

1．下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是(　　)

A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解达到平衡后不再进行

B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－

C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大

D．向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变

C　[难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止，但溶解速率和生成速率相等，A错误；没有绝对不溶的物质，B错误；温度越高，一般物质的溶解度越大，C正确；向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，使溶解平衡左移，AgCl的溶解度减小，D错误。]

2．25 ℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI溶液，下列说法正确的是(　　)

A．溶液中Pb2＋和I－浓度都增大

B．溶度积常数Ksp增大

C．沉淀溶解平衡不移动

D．溶液中Pb2＋浓度减小

D　[加入KI溶液，使溶液中的I－浓度增大，使PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)平衡向左移动，溶液中Pb2＋浓度减小。Ksp只与温度有关，与浓度无关，温度不变，Ksp不变。]

3．下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是(　　)

A．常温下，向BaCO3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饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变

D　[温度不变，溶度积常数不变，A项不正确；大多数难溶物温度升高，Ksp增大，但也有少数物质相反，故B、C均不正确。]

4．在0.1 mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________ mol·L－1{Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20}。若在0.1 mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度是________mol·L－1。

[解析]　pH＝8时，c(OH－)＝10－6 mol·L－1，由氢氧化铜的溶度积常数可知：Ksp＝2.2×10－20＝10－12×c(Cu2＋)，得c(Cu2＋)＝2.2×10－8 mol·L－1；使Cu2＋沉淀完全，已知c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1，根据反应关系式：Cu2＋～2H＋得c(H＋)＝0.2 mol·L－1。

[答案]　2.2×10－8　0.2