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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
学习目标
1.通过实验探究，认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡并会分析其影响因素。(变化观念与平衡思想)
2.能够利用离子积与溶度积常数的关系判断溶液中难溶电解质的沉淀和溶解情况。(证据推理与模型认知)
3.通过实验探究，了解沉淀的生成、溶解与转化，并能运用沉淀溶解平衡原理分析和解决生产、生活中有关的实际问题。(科学态度与社会责任)
新课导入
溶洞的形成
课内探究
难溶电解质的含义是什么？
向NaCl溶液中加入AgNO3，描述反应现象并写出其反应的离子方程式。
生产白色沉淀；Ag＋＋Cl－ AgCl↓
思考与讨论
在初中化学中，我们曾根据物质溶解度的大小，将物质分为易溶物、可溶物、微溶物和难溶物。例如AgCl、BaSO4、 Fe(OH)3等都属于难溶物。
根据表3-3所提供的溶解度数据，以及你对化学反应限度、化学平衡原理的认识，讨论以下问题：
(1)通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解
(2)生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+和Cl-
表3-3 几种电解质的溶解度（20℃）
思考与讨论
(1)通常所说的难溶物是指在常温下，其溶解度小于0.01g，并不是在水中完全不能溶解。
(2)生成AgCl沉淀的离子反应是指进行到一定限度，并不能完全进行到底，此时溶液中还有Ag+和Cl-。
难溶电解质：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质。
如AgCl的溶解度为1.5×10-4
溶解
AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl-(aq)
沉淀
Ag+
Cl-
AgCl在水中
的溶解平衡
课内探究
归纳总结
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.定义：在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，形成溶质的饱和溶液，各离子的浓度保持不变，达到平衡状态，这种平衡称为沉淀溶解平衡。
2.表示：
AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl-(aq)
沉淀
溶解
归纳总结
3.特征：
等
动
定
变
动态平衡，溶解速率和沉淀速率不等于零
溶解速率和沉淀速率相等
平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变
当改变外界条件时，溶解平衡发生移动
思考与讨论
常温下，分别将AgCl溶于水和0.1 mol·L－1的NaCl
溶液中，其溶解度相同吗？为什么？
不同。在NaCl溶液中，Cl－的存在会导致溶解平衡AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)向左移动，使AgCl溶解度更小。
归纳总结
4. 影响难溶电解质溶解平衡的因素：
(1)内因：难溶电解质的性质，不同物质，溶解度有差别。
(2)外因：温度、 浓度、其他物质：
外界条件 移动方向 平衡后c(Ba2+) 平衡后c(CO32-)
升高温度
加水稀释
加入少量BaCl2
加入少量Na2CO3
加入少量Na2SO4
以BaCO3 Ba2+ (aq)+ CO32- (aq) ΔH＞0为例
正向
正向
正向
逆向
逆向
增大
增大
增大
增大
增大
减小
减小
减小
不变
不变
思考与讨论
如果要除去某溶液中的SO42-，选择加入可溶性的钙盐还是钡盐？
S2-与Ag+反应生成Ag2S沉淀，是否能真正进行到底？
选择加入可溶性的钡盐，因生成的BaSO4更难溶。
不能，难溶电解质的溶解度尽管很小（小于0.01g），但是不会等于0。
课内探究
二、溶度积常数（简称溶度积）Ksp
2.表达式：AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
1.定义：在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为一个常数，称之为溶度积常数，简称溶度积，用 Ksp 表示。
Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)
写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式(1)AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)Ksp＝____________________。(2)Fe(OH)3(s) Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)Ksp＝____________________。(3)AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)Ksp＝____________________。思考与讨论cm(An＋)·cn(Bm－)根据下表进行分析，溶度积与溶解度有什么关系？
难溶物 Ksp 溶解度（g）
AgCl 1.8×10-10 1.8×10-4
AgBr 5.4×10-13 8.4×10-6
AgI 8.5×10-17 2.1×10-7
Ag2CrO4 1.1×10-12 2.2×10-3
3.影响Ksp的因素:
Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关！
4.Ksp的意义:
相同类型的难溶电解质，在同温度下， Ksp越大，溶解度越大；
不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。
思考与讨论
若用Q表示电解质溶液某一时刻的离子积：
Q =[c(Mn+)]m · [c(Am-)]n
以上规则称为溶度积规则
总结感悟
5.Ksp的应用：
Q > Ksp，平衡向生成沉淀方向移动，溶液中有沉淀析出；
Q ＝Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态，溶液是饱和溶液；
Q < Ksp，溶液未达饱和，无沉淀析出。
化学与生活
1.误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5%的Na2SO4溶液给患者洗胃。
2.精制食盐时，可加入适量的NaOH溶液除去氯化钠中的Mg2+
请运用沉淀溶解平衡的原理解释上述事实
为什么不用Na2CO3除去Mg2+
课内探究
BaSO4(s) Ba2+(aq)＋SO4 2－(aq) Ksp =1.07×10-10
Ksp与沉淀的溶解和生成关系
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)＋2OH－(aq) Ksp =5.61×10-12
MgCO3 (s) Mg2+(aq)＋CO32－(aq) Ksp =6.82×10-6
思考讨论
化学沉淀法废水处理工艺流程示意图
三、沉淀溶解平衡的应用
思考与讨论
(1)加入钡盐。因为Ksp(BaSO4)(2)可以增大所用沉淀剂的浓度。
利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。
(1)如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钙盐还是钡盐 为什么
(2)如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小
归纳总结
1. 沉淀的生成
(1)调节pH法。
Fe3＋＋3NH3·H2O==Fe(OH)3↓＋3N
加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。
反应离子方程式：
以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下：
Cu2＋＋S2－ 、Cu2＋＋H2S 、
Hg2＋＋S2－ 、Hg2＋＋H2S 。
归纳总结
(2)加沉淀剂法
HgS↓
CuS↓
HgS↓＋2H＋
CuS↓＋2H＋
思考与讨论
水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2为什么不是MgCO3和Ca(OH)2
CaCO3和Mg(OH)2都是难溶物，它们的溶解度都很小，而MgCO3和Ca(OH)2都是微溶物质，它们的溶解度比CaCO3和Mg(OH)2大。
滴加的试剂 蒸馏水 盐酸
现象
活动与探究
沉淀不溶解
沉淀溶解
向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。
实验3-3
思考与讨论
(1)Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O
(2)Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)，向其中加入盐酸，中和了
OH-，使沉淀溶解平衡向正反应方向移动，促进Mg(OH)2(s)的溶解。
(1)写出实验3-3中有关反应的化学方程式。
(2)应用平衡移动原理分析、解释实验3-3中发生的反应。
归纳总结
2. 沉淀的溶解
(1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。
(2)沉淀溶解的方法
①酸碱溶解法：如溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2 等难
溶电解质。
②盐溶液法：如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液
化学与生活
溶洞水滴石穿
CaCO3 Ca2+ + CO32-
+
2HCO3-
H2O+CO2
CaCO3 +H2O+CO2 Ca2++2HCO3-
步骤 （1） （2） （3）
现象
活动与探究
产生白色沉淀
白色沉淀转化
为黄色沉淀
黄色沉淀转化
为黑色沉淀
(1)向盛有2mL0.1mol/L NaCl溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L AgNO3溶液，观察并记录现象；
(2)振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1mol/L KI溶液，观察并记录现象；
(3)振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S溶液，观察并记录现象。
实验3-4
步骤 （1） （2）
现象
活动与探究
产生白色沉淀
白色沉淀转化
为红褐色沉淀
(1)向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2 mol/L NaOH溶液，观察并记录现象。
(2)向上述试管中滴加4滴0.1 mol/L FeCl3溶液，静置，观察并记录现象。
实验3-5
归纳总结
3. 沉淀的转化
(1)实质：沉淀溶解平衡的移动。
(2)原则：
①一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。
②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。
③如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢
CaSO4 SO42- + Ca2+
锅炉的水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。
归纳总结
②矿物转化
CuSO4溶液遇PbS转化为CuS
Cu2＋(aq)＋PbS(s) == CuS(s)＋Pb2＋(aq)
CaCO3
Ca2++CO32-
牙釉质：主要成分为Ca5(PO4)3OH（羟基磷灰石），是一种难溶性电解质。残留在牙齿上的糖发酵会产生H+。
归纳总结
③预防龋齿
Ca5(PO4)3OH 5Ca2++ 3PO43- + OH-
+
+
3H+
H+
3HPO42-
H2O
归纳总结
Ca5(PO4)3OH+F- Ca5(PO4)3F + OH-
龋齿的预防
氟离子会与 Ca5(PO4)3OH (羟基磷灰石)反应生成Ca5(PO4)3F (氟磷灰石) 。
课堂小结
沉淀的生成、溶解及转化
沉淀溶
解平衡
建立
特点：动、等、定、变
溶度积Ksp
影响因素
沉淀的溶解平衡
应用
内因
外因
谢 谢

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