新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1學(xué)案：3.4.1 沉淀溶解平衡與溶度積

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第四單元沉淀溶解平衡第1課時沉淀溶解平衡與溶度積[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.變化觀念與平衡思想：知道難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡及其影響因素，能多角度、動態(tài)地分析難溶電解質(zhì)的溶解平衡。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：知道溶度積的意義，建立根據(jù)溶度積判斷反應(yīng)進(jìn)行方向的思維模型。一、沉淀溶解平衡原理1.25℃時，溶解性與溶解度的關(guān)系溶解性易溶可溶微溶難溶溶解度>10g1～10g0.01～1g<0.01g2.實驗探究沉淀溶解平衡的存在實驗操作實現(xiàn)現(xiàn)象出現(xiàn)黃色沉淀實驗結(jié)論原上層清液中含有I－，PbI2固體在水中存在沉淀溶解平衡3.以AgCl為例分析沉淀溶解平衡建立的過程(1)AgCl在溶液中存在兩個過程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脫離AgCl表面進(jìn)入水中，即存在溶解過程；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面陰、陽離子的吸引，回到AgCl表面析出，即存在沉淀過程。在一定溫度下，當(dāng)AgCl溶解和沉淀的速率相等時，體系中形成AgCl飽和溶液?？偨Y(jié)：在一定溫度下，當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時，即建立了動態(tài)平衡，叫做沉淀溶解平衡。(2)沉淀溶解平衡的特征(3)沉淀溶解平衡的表達(dá)式：AmBn(s)mAn＋＋nBm－在沉淀后用“s”標(biāo)明狀態(tài)，溶液中用“離子符號”，并用“”連接。如：PbI2沉淀溶解平衡可表示為PbI2(s)Pb2＋＋2I－。4．外界條件對沉淀溶解平衡的影響(1)溫度：升高溫度，多數(shù)沉淀溶解平衡向溶解方向移動；少數(shù)沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移動，如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。(2)濃度：加水稀釋，沉淀溶解平衡向溶解方向移動。(3)同離子：加入與難溶電解質(zhì)構(gòu)成中相同的離子，平衡向生成沉淀方向移動。(4)其他：加入可與難溶電解質(zhì)溶解所得的離子反應(yīng)的物質(zhì)，沉淀溶解平衡向溶解方向移動。特別提醒影響難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的決定性因素為難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。(1)因為BaSO4難溶，所以將BaSO4加入水中，溶液中無Ba2＋和SOeq\o\al(2－,4)()(2)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡是動態(tài)平衡，即溶解和沉淀同時進(jìn)行著，只是v(溶解)＝v(沉淀)()(3)Ca(OH)2溶解放熱，所以升溫，Ca(OH)2(s)Ca2＋＋2OH－溶解平衡逆向移動()(4)含等物質(zhì)的量的AgNO3與NaCl的溶液混合后，恰好完全反應(yīng)生成AgCl沉淀，溶液中不存在Ag＋和Cl－()(5)當(dāng)溶液中某離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，可視為該離子沉淀完全()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√1．已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－，請分析當(dāng)改變下列條件時，對該沉淀溶解平衡的影響，并填寫下表(濃度變化均指平衡后和原平衡比較)：條件改變移動方向c(Mg2＋)c(OH－)加水正向移動不變不變升溫正向移動增大增大加MgCl2(s)逆向移動增大減小加鹽酸正向移動增大減小加NaOH(s)逆向移動減小增大2.將AgCl分別投入下列溶液中：①40mL0.03mol·L－1HCl溶液②50mL0.03mol·L－1AgNO3溶液③30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液④10mL蒸餾水。AgCl的溶解度由大到小的順序是______________。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)的溶解度減??；②中c(Ag＋)＝0.03mol·L－1，也抑制了AgCl(s)的溶解，且抑制程度與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順序是④>①＝②>③。二、溶度積常數(shù)1．概念難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡也存在平衡常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積，符號為Ksp。2．表達(dá)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．意義Ksp的大小反映難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。(1)相同類型的難溶電解質(zhì)，溶度積小的電解質(zhì)，其溶解能力小。(2)不同類型的難溶電解質(zhì)，溶度積小的電解質(zhì)，其溶解能力不一定比溶度積大的電解質(zhì)溶解能力小。4．應(yīng)用——溶度積規(guī)則通過比較溶度積與溶液中的離子濃度冪之積的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成。以沉淀溶解平衡BaSO4(s)Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)為例：(1)c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))>Ksp，溶液過飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡。(2)c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝Ksp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。(3)c(Ba2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))<Ksp，溶液未飽和，無沉淀析出，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。5．影響因素溶度積Ksp的大小只與難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。(1)溶度積是沉淀溶解平衡時難溶電解質(zhì)在溶液中的各離子濃度的乘積()(2)溶度積受離子濃度大小的影響()(3)Ksp小的難溶電解質(zhì)的溶解度一定小于Ksp大的難溶電解質(zhì)的溶解度()(4)改變外界條件使沉淀溶解平衡正向移動，Ksp一定增大()答案(1)×(2)×(3)×(4)×同種類型的難溶電解質(zhì)，Ksp可用于溶解度的直接比較，如AgCl、AgBr、AgI都是AB型，Ag2S是A2B型，不同類型的難溶電解質(zhì)不能直接利用Ksp比較其溶解度大小。將10mL0.002mol·L－1CaCl2溶液與等體積、等濃度的Na2C2O4溶液混合，已知CaC2O4的Ksp＝2.34×10－9。判斷是否有CaC2O4沉淀生成。提示根據(jù)溶度積規(guī)則：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．已知常溫下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20，某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02mol·L－1，現(xiàn)向溶液中加入堿來調(diào)節(jié)pH，當(dāng)Cu2＋開始沉淀時，pH應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？通過計算證明。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，故應(yīng)調(diào)節(jié)pH大于5。2．已知25℃時，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。(1)25℃時，氯化銀的飽和溶液中，c(Cl－)＝________________________，向其中加入NaCl固體，沉淀溶解平衡_______________________________，溶度積常數(shù)________。(2)25℃時，若向50mL0.018mol·L－1AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1鹽酸，混合后溶液中的c(Ag＋)＝________，pH＝________。(3)25℃時，氯化銀的飽和溶液和鉻酸銀的飽和溶液中，Ag＋濃度大小順序為____________，由此可得出________更難溶。(4)將等體積的4×10－3mol·L－1AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1K2CrO4溶液混合________(填“有”或“沒有”)Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生。答案(1)1.3×10－5mol·L－1逆向移動不變(2)1.8×10－7mol·L－12(3)Ag2CrO4>AgClAgCl(4)有解析(1)氯化銀的飽和溶液中無其他離子影響，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，兩溶液混合，AgNO3＋HCl=AgCl↓＋HNO3，HCl過量：1×10－3mol－9×10－4mol＝1×10－4mol，故反應(yīng)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×