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第三章
水溶液中的离子反应与平衡
第四节　沉淀溶解平衡
课题1　难溶电解质的沉淀溶解平衡
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 认识难溶电解质在水中存在溶解平衡，描述难溶电解质溶解平衡的建立过程。
2. 知道溶度积的概念，能用溶度积判断难溶电解质的产生或溶解。
活 动 方 案
1. 硫酸铜易溶于水，某同学在做硫酸铜晶体的生长实验中，发现将不规则的硫酸铜晶体置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后，硫酸铜晶体外观发生变化，但质量未发生变化。
(1) 硫酸铜晶体的外观为什么会发生改变？
【答案】 硫酸铜晶体表面存在溶解和结晶两个过程。
(2) 为什么硫酸铜晶体的质量未发生变化？
【答案】 溶解和结晶两个过程速度相等。
活动一：认识难溶电解质的沉淀溶解平衡
2. 向1 mL 0.1 mol·L－1 NaCl溶液中滴加5滴0.1 mol·L－1 AgNO3溶液。
(1) 实验中可以观察到什么现象？为什么会产生该现象？
【答案】 有白色沉淀生成，因为AgCl难溶于水。
(2) 写出反应的离子方程式。
【答案】 Ag＋＋Cl－===AgCl↓
(3) 实验测得20 ℃时AgCl的溶解度为1.8×10－10 g。取少量AgCl固体置于水中后，溶液中是否存在Ag＋和Cl－？
【答案】 存在
(4) 综合以上信息可知AgCl的沉淀与溶解是什么过程？用AgCl(s)、Ag＋(aq)和Cl－(aq)表示其中存在的过程。
(5) 用v－t图表示AgCl固体投入水中后的沉淀与溶解过程。用c－t图表示AgCl固体投入水中后溶解产生的离子与时间的变化关系图。(已知20℃时，每1 L水中约溶解1.3×10－5 mol的AgCl)
【答案】 　　
1. 用MmAn表示难溶电解质，它们在水溶液中的溶解平衡表示如下：
写出溶解平衡常数表达式(固体浓度是定值，不列入平衡常数表达式)，这个平衡常数称为溶度积常数，符号为Ksp。
【答案】 Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)
活动二：认识难溶电解质的离子积常数
2. 写出AgCl、Mg(OH)2和Fe(OH)3溶解平衡的方程式和溶度积常数表达式。
3. 一定温度下，将溶液中的cm(Mn＋)·cn(Am－)用Qc表示，通常称之为离子积。如何依据Qc与Ksp的相对大小判断沉淀的生成或溶解。
【答案】 若Qc＝Ksp，处于溶解平衡状态；若Qc＞Ksp，有沉淀产生，直至Qc＝Ksp；若Qc＜Ksp，无沉淀产生。
1. 某同学为比较Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)大小，设计了如下实验：
实验1：向含有NaCl、KI，且浓度均为0.1 mol·L－1的混合溶液中逐滴滴加0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，观察到先有黄色沉淀生成。
实验2：向2 mL 0.1 mol·L－1 NaCl溶液中滴加2滴0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，有白色沉淀生成。向溶液中继续滴加2滴0.1 mol·L－1 KI溶液，振荡试管，沉淀全部变为黄色。
实验3：向2 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液中滴加2滴0.1 mol·L－1 NaCl溶液，有白色沉淀生成。向溶液中继续滴加2滴0.1 mol·L－1 KI溶液，观察到有黄色沉淀生成。
活动三：运用溶度积常数进行分析、计算
上述实验方案中哪些能比较Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)大小，为什么？
【答案】 实验1、2可以，实验3不能
实验1观察到先有黄色沉淀生成，说明沉淀前c(Ag＋)·c(I－)＞Ksp(AgI)，此时溶液中无白色沉淀生成，说明c(Ag＋)·c(Cl－)＜Ksp(AgCl)。由于沉淀前c(I－)＝c(Cl－)，故Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)。
实验2中沉淀全部转化为黄色，此时溶液中c(Ag＋)·c(I－)＝Ksp(AgI)，溶液中无白色沉淀生成，说明c(Ag＋)·c(Cl－)＜Ksp(AgCl)。由于此时溶液中c(I－)＜c(Cl－)，故Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)。
实验3中Ag＋过量，过量的Ag＋可直接与I－生成沉淀，不能比较Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)大小。或此时溶液中同时存在两种沉淀，则 c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，c(Ag＋)·c(I－)＝Ksp(AgI)，因为无法比较c(I－)与c(Cl－)大小，所以不能比较 Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)大小。
2. 溶液中的金属离子如Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋、Al3＋可通过调节pH的方法转化为难溶氢氧化物除去。下表列出了一些难溶氢氧化物的溶度积常数(25 ℃)。


假设某溶液中所含 Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋、Al3＋的浓度都是0.1 mol·L－1，现准备通过调节pH的方法将它们转化为氢氧化物沉淀除去。通常认为残留在溶液中的离子浓度≤1×10－5 mol·L－1时，离子就沉淀完全；设调节pH时溶液体积不变。
化学式 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3
Ksp 1×10－16.3 1×10－19.7 1×10－38.6 1×10－32.9
(1) 在下表中填写各离子开始沉淀及沉淀完全时的pH(计算结果保留1位小数)。


(2) 如果要让Fe3＋沉淀完全而Al3＋不沉淀，需控制溶液的pH范围为多少？
【答案】 2.8～3.4之间
金属离子 Fe2＋ Cu2＋ Fe3＋ Al3＋
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
6.4
4.7
1.5
3.4
8.4
6.7
2.8
4.7
课 堂 反 馈
2
4
5
1
3
6
1.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过程
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
【答案】 B
2
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3
6
A. 2.0×10－29
B. 3.2×10－12
C. 6.3×10－18
D. 5.1×10－27
【答案】 A
2
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3
6
3.下列说法正确的是(　 　)
A. 在一定温度下，AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数
B. AgCl的Ksp＝1.8×10－10，在任何含AgCl固体的溶液中，c(Ag＋)＝c(Cl－)且c(Ag＋)·c(Cl－)＝1.8×10－10
C. 温度一定时，当溶液中Ag＋和Cl－浓度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液
D. 向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp的值变大
1
【答案】 C
2
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1
【答案】 B
2
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3
6
5.下列说法正确的有____________(填字母)。
a. 用饱和Na2CO3溶液充分浸泡BaSO4粉末，过滤后向所得固体中加入足量盐酸，固体部分溶解，说明Ksp(BaCO3)＜Ksp(BaSO4)。
b. 向装有1 mL 0.1 mol·L－1的H2S溶液的两支试管中分别滴加1滴0.1 mol·L－1的FeSO4溶液和CuSO4溶液，滴加FeSO4溶液的试管无明显现象、滴加CuSO4溶液的试管中产生黑色沉淀，说明 Ksp(CuS)＜Ksp(FeS)。
c. 向CaSO4固体中滴加少量Na2CO3溶液，有CaCO3生成，说明Ksp(CaCO3)＜Ksp(CaSO4)。
1
bcef
2
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d. 向1 mL 0.1 mol·L－1 NaOH溶液中滴入1～2滴0.1 mol·L－1 MgCl2溶液，产生白色沉淀，再滴加2滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，产生红褐色沉淀，说明Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Fe(OH)3]。
e. 向浓度均为0.1 mol·L－1的CuCl2和MgCl2的混合溶液中滴加NaOH溶液，先得到蓝色沉淀，说明 Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Cu(OH)2]。
f. 向1 mL 0.1 mol·L－1 MgSO4溶液中滴入2滴0.1 mol·L－1 NaOH溶液，再滴加0.1 mol·L－1 CuSO4溶液，白色沉淀逐渐变为蓝色，说明Ksp[Cu(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]。
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2
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5
3
6
6.常温下，某些沉淀的溶度积常数见下表：



(1) 某含有Mg2＋的溶液中，若c(OH－)＝3.0×10－6mol·L－1，则溶液中c(Mg2＋)≤______________________。
1
沉淀 Mg(OH)2 AgBr AgCl BaSO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 1.8×10－11 5.4×10－13 2.0×10－10 5.0×10－10 1.0×10－10 2.5×10－9
2.0 mol·L－1
2.7×10－3
2
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5
3
6
(5) 金属离子开始转化为氢氧化物沉淀的pH通常按离子浓度为1.0 mol·L－1计算，沉淀完全时离子浓度≤1.0×10－5 mol·L－1。已知，pH＝4.7时Cu(OH)2开始沉淀，则Cu(OH)2完全沉淀时的pH＝__________。
1
5.0×10－5
mol·L－1
2.5×10－3mol·L－1
7.2
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