资源简介

3.4 沉淀溶解平衡 教学设计
一、核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析：能通过实验辨识沉淀的溶解与生成现象，从微观角度理解沉淀溶解平衡的建立过程，明确平衡体系中的粒子种类及相互作用。
2. 变化观念与平衡思想：认识沉淀溶解平衡是动态平衡，理解浓度、温度、离子浓度等条件对平衡的影响，能用平衡移动原理分析平衡变化。
3. 证据推理与模型认知：基于实验现象和数据推理沉淀溶解平衡的存在，构建“沉淀溶解平衡建立→平衡移动→应用”的思维模型。
4. 科学探究与创新意识：参与沉淀溶解、生成及转化的实验探究，设计验证平衡移动的实验方案，培养实验操作和数据分析能力。
5. 科学态度与社会责任：了解沉淀溶解平衡在水垢清除、污水处理、离子检验等领域的应用，认识化学知识的实用价值，树立科学应用化学的意识。
二、教学重难点
1. 重点：沉淀溶解平衡的建立与本质；溶度积（Ksp）的含义及表达式；沉淀溶解平衡的影响因素；沉淀的生成、溶解与转化的条件及应用。2. 难点：沉淀溶解平衡本质的理解；溶度积（Ksp）的应用（利用Ksp判断沉淀生成与转化）；沉淀溶解平衡移动原理的综合应用。
三、教学过程
（一）议题导入：生活中的化学疑问——为什么水垢能用白醋清除？
1. 情境呈现：展示水壶内壁水垢（主要成分CaCO 、Mg(OH) ）的图片，介绍生活中常用白醋清除水垢的方法，提出核心议题：“CaCO 、Mg(OH) 是难溶性盐，为什么能与白醋反应而溶解？难溶性物质的溶解过程是否存在特殊的平衡关系？如何通过调控条件实现沉淀的溶解与生成？”2. 师生互动：引导学生结合已有知识（复分解反应条件、化学平衡）思考，学生发言后，教师总结：难溶性物质并非绝对不溶，其溶解过程存在动态平衡，白醋中的CH COOH通过改变平衡条件促进沉淀溶解，由此引入本节课主题——沉淀溶解平衡。
（二）探究一：实验感知——难溶性物质的溶解过程
1. 实验目的：通过实验观察难溶性物质的溶解现象，感知沉淀溶解平衡的存在。2. 实验试剂与仪器：试管、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、药匙；AgCl固体、CaCO 固体、蒸馏水、0.1mol/L盐酸、0.1mol/L NaCl溶液。3. 实验步骤与现象观察：
（1）取两支试管，分别加入少量AgCl固体和CaCO 固体，各加入2mL蒸馏水，振荡后静置，观察现象：两支试管中固体均未完全溶解，溶液仍呈浑浊状。（2）向盛有CaCO 固体的试管中逐滴加入0.1mol/L盐酸，振荡，观察现象：固体逐渐溶解，产生大量气泡。（3）向盛有AgCl固体的试管中，一支逐滴加入0.1mol/L NaCl溶液，另一支逐滴加入蒸馏水，振荡后静置，观察现象：加NaCl溶液的试管中固体无明显变化，加蒸馏水的试管中固体仍未溶解。4. 师生探究：
（1）提出问题：①AgCl、CaCO 等难溶性物质加入蒸馏水后为何不能完全溶解？②加入盐酸后CaCO 为何能溶解？③加入NaCl溶液后AgCl为何不溶解？（2）小组讨论：组织学生结合“难溶性物质的溶解与离子结合”的思路讨论，明确难溶性物质存在溶解过程，同时溶解产生的离子可能重新结合生成沉淀。（3）教师讲解：难溶性电解质（如AgCl）在水中的溶解过程是可逆的，一方面，AgCl固体表面的Ag 和Cl 脱离固体表面进入溶液（溶解过程）；另一方面，溶液中的Ag 和Cl 相互碰撞结合生成AgCl固体（沉淀过程）。当溶解速率与沉淀速率相等时，体系达到动态平衡，即沉淀溶解平衡。
（三）探究二：沉淀溶解平衡的建立与表达式
1. 平衡建立的微观过程：以AgCl为例，详细分析沉淀溶解平衡的建立
（1）初始状态：将AgCl固体加入蒸馏水中，此时溶解速率大于沉淀速率，溶液中Ag 、Cl 浓度逐渐增大。（2）平衡状态：随着溶液中Ag 、Cl 浓度增大，沉淀速率逐渐增大，当溶解速率 = 沉淀速率时，溶液中Ag 、Cl 浓度不再变化，建立沉淀溶解平衡：AgCl(s) Ag (aq) + Cl (aq)。（3）核心强调：沉淀溶解平衡的研究对象是难溶性电解质；平衡体系中存在未溶解的固体和溶液中的离子；平衡是动态平衡，溶解和沉淀仍在进行，但速率相等。2. 溶度积（Ksp）：
（1）定义引入：类比化学平衡常数，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，用Ksp表示。（2）表达式推导：对于一般的难溶性电解质AmBn(s) mAn (aq) + nBm (aq)，其溶度积表达式为Ksp = [c(An )] ·[c(Bm )] 。强调：①表达式中不包含固体物质的浓度（固体浓度视为常数，并入平衡常数）；②Ksp的单位与离子浓度的单位有关（常用mol /L 、mol /L 等）；③Ksp只与难溶性电解质的性质和温度有关，与离子浓度无关。（3）典型示例：①AgCl(s) Ag (aq) + Cl (aq)，Ksp = c(Ag )·c(Cl )；②CaCO (s) Ca (aq) + CO (aq)，Ksp = c(Ca )·c(CO )；③Mg(OH) (s) Mg (aq) + 2OH (aq)，Ksp = c(Mg )·[c(OH )] 。（4）Ksp的意义：相同温度下，Ksp越大，说明难溶性电解质的溶解能力越强（对于组成相似的难溶性电解质，如AgCl、AgBr、AgI）；组成不同的难溶性电解质，不能直接用Ksp比较溶解能力，需通过计算离子浓度判断。3. 即时练习：写出Fe(OH) 、BaSO 的沉淀溶解平衡方程式及溶度积表达式，学生完成后教师点评纠正。
（四）探究三：影响沉淀溶解平衡的因素
1. 议题驱动：“如何调控沉淀溶解平衡的移动？结合之前的实验，思考温度、离子浓度等条件对平衡的影响。”2. 理论分析与实验验证：
（1）探究因素一：温度
①理论分析：沉淀溶解过程多数为吸热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，沉淀溶解平衡正向移动，Ksp增大；降低温度，平衡逆向移动，Ksp减小。②实验验证：取两支试管，分别加入少量Ca(OH) 固体和2mL蒸馏水，振荡后静置，一支常温放置，另一支水浴加热至80℃，观察现象：加热的试管中Ca(OH) 固体减少，溶液变澄清；常温的试管中固体仍未完全溶解。③结论：升高温度，促进Ca(OH) 的溶解（Ca(OH) 溶解吸热），沉淀溶解平衡正向移动。
（2）探究因素二：离子浓度（同离子效应）
①理论分析：向沉淀溶解平衡体系中加入含有相同离子的电解质，会增大平衡体系中某离子的浓度，根据勒夏特列原理，平衡逆向移动，抑制难溶性电解质的溶解。②实验验证：取两支试管，均加入少量AgCl固体和2mL蒸馏水，振荡后静置，向其中一支试管中逐滴加入0.1mol/L NaCl溶液，观察现象：加NaCl溶液的试管中固体无明显溶解，溶液仍浑浊；另一支试管无变化。③结论：加入含相同离子（Cl ）的电解质，AgCl的沉淀溶解平衡逆向移动，溶解受到抑制，此现象称为同离子效应。
（3）探究因素三：离子反应（消耗平衡体系中的离子）
①理论分析：向沉淀溶解平衡体系中加入能与平衡体系中某离子反应的物质，会降低该离子的浓度，平衡正向移动，促进难溶性电解质的溶解。②实验验证：回顾导入实验，向CaCO 沉淀中加入盐酸，H 与CO 反应生成CO 和H O（CO + 2H = CO ↑ + H O），使CaCO 的沉淀溶解平衡（CaCO (s) Ca + CO ）正向移动，CaCO 固体溶解。③结论：消耗平衡体系中的离子，可促进沉淀溶解平衡正向移动，使沉淀溶解。
3. 总结归纳：影响沉淀溶解平衡的因素有温度、离子浓度（同离子效应）、离子反应（消耗平衡离子），具体影响规律：①升温（多数情况）：促进溶解，平衡正向移动，Ksp增大；②加同离子电解质：抑制溶解，平衡逆向移动；③加消耗平衡离子的物质：促进溶解，平衡正向移动。
（五）探究四：沉淀溶解平衡的应用——沉淀的生成、溶解与转化
1. 沉淀的生成
（1）应用场景：离子检验、除杂提纯（如除去溶液中的杂质离子）。（2）原理：当溶液中离子浓度的乘积（离子积Qc）大于溶度积（Ksp）时，沉淀溶解平衡逆向移动，生成沉淀（Qc > Ksp，生成沉淀；Qc = Ksp，达到平衡；Qc < Ksp，沉淀溶解）。（3）实例讲解：①检验Cl ：向溶液中加入AgNO 溶液，若生成白色沉淀（AgCl），证明存在Cl ，原理为Ag + Cl = AgCl↓（Qc > Ksp(AgCl)）；②除去FeCl 溶液中的Fe ：先将Fe 氧化为Fe ，再调节溶液pH，使Fe 与OH 结合生成Fe(OH) 沉淀（Qc > Ksp(Fe(OH) )），过滤除去。
2. 沉淀的溶解
（1）应用场景：水垢清除、药物溶解（如胃酸溶解难溶性药物）。（2）方法：①加入酸：适用于难溶性碳酸盐、氢氧化物等，如CaCO 溶于盐酸（H 消耗CO ）、Mg(OH) 溶于盐酸（H 消耗OH ）；②加入能与离子结合生成配合物的物质：如AgCl溶于氨水（Ag 与NH 结合生成[Ag(NH ) ] ，降低Ag 浓度）；③加入能与离子发生氧化还原反应的物质：如CuS溶于硝酸（硝酸将S 氧化为S，降低S 浓度）。（3）议题回归：解释“白醋清除水垢”的原理：白醋中的CH COOH电离出H ，H 与水垢中CaCO 的CO 反应生成CO 和H O，与Mg(OH) 的OH 反应生成H O，均降低了平衡体系中的离子浓度，使沉淀溶解平衡正向移动，水垢溶解。
3. 沉淀的转化
（1）定义：一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀的过程。（2）原理：利用溶度积的差异，溶度积较大的沉淀在一定条件下可转化为溶度积更小的沉淀（难溶物转化为更难溶物）。（3）实验探究：取一支试管，加入少量AgNO 溶液，逐滴加入NaCl溶液，生成白色AgCl沉淀；再向试管中逐滴加入KI溶液，观察现象：白色沉淀逐渐转化为黄色沉淀（AgI）。（4）原理分析：AgCl的Ksp大于AgI的Ksp，加入KI溶液后，I 与Ag 结合生成更难溶的AgI（Qc > Ksp(AgI)），使AgCl的沉淀溶解平衡正向移动，AgCl沉淀逐渐转化为AgI沉淀，反应方程式为AgCl(s) + I (aq) AgI(s) + Cl (aq)。（5）应用：锅炉除垢（将CaSO 水垢转化为更易溶于酸的CaCO ）、污水处理（将重金属离子转化为难溶性硫化物沉淀除去）。
（六）核心知识归纳总结
1. 沉淀溶解平衡的建立：难溶性电解质的溶解速率与沉淀速率相等时的动态平衡，存在未溶解固体和溶液离子。2. 平衡表达式：AmBn(s) mAn (aq) + nBm (aq)，溶度积Ksp = [c(An )] ·[c(Bm )] ，Ksp只与物质性质和温度有关。3. 影响因素：①温度：升温（多数）促进溶解，Ksp增大；②同离子效应：抑制溶解，平衡逆向；③消耗平衡离子：促进溶解，平衡正向。4. 离子积与沉淀生成/溶解判断：Qc > Ksp生成沉淀，Qc = Ksp达平衡，Qc < Ksp沉淀溶解。5. 应用：①沉淀生成：离子检验、除杂；②沉淀溶解：加入酸、配合剂、氧化剂等；③沉淀转化：难溶物转化为更难溶物（利用Ksp差异）。
（七）课堂练习
1. 下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是（ ）A. 沉淀溶解平衡是静态平衡B. 难溶性电解质的溶解平衡只存在于溶液与固体的界面C. 沉淀溶解平衡体系中，溶解速率大于沉淀速率D. 改变条件，沉淀溶解平衡可以发生移动
2. 下列关于溶度积（Ksp）的说法正确的是（ ）A. Ksp与难溶性电解质的浓度有关B. 温度升高，所有难溶性电解质的Ksp都增大C. Ksp反映了难溶性电解质的溶解能力，Ksp越大，溶解能力越强（组成相似）D. 向沉淀溶解平衡体系中加入水，Ksp会减小
3. 写出Fe(OH) 的沉淀溶解平衡方程式及溶度积表达式，正确的是（ ）A. Fe(OH) Fe + 3OH ，Ksp = c(Fe )·c(OH )B. Fe(OH) (s) Fe (aq) + 3OH (aq)，Ksp = c(Fe )·[c(OH )] C. Fe(OH) (s) = Fe (aq) + 3OH (aq)，Ksp = c(Fe )·[c(OH )] D. Fe(OH) Fe + 3OH ，Ksp = c(Fe )·[c(OH )]
4. 向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入少量NaCl固体，下列说法正确的是（ ）A. AgCl的溶解速率增大B. AgCl的沉淀速率减小C. 平衡正向移动D. 溶液中Ag 浓度减小
5. 下列措施能使CaCO 沉淀溶解的是（ ）A. 加入少量CaCl 固体B. 加入少量蒸馏水C. 加入少量盐酸D. 加入少量Na CO 固体
6. 已知25℃时，Ksp(AgCl) = 1.8×10 ，Ksp(AgI) = 8.3×10 ，下列说法正确的是（ ）A. AgCl的溶解能力小于AgI B. 向AgCl悬浊液中加入KI溶液，无明显现象C. 向AgI悬浊液中加入NaCl溶液，能生成AgCl沉淀D. 向含等浓度Cl 和I 的溶液中加入AgNO 溶液，先生成AgI沉淀
7. 下列关于沉淀转化的说法正确的是（ ）A. 沉淀转化只能从溶度积大的沉淀转化为溶度积小的沉淀B. 沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动C. 所有沉淀都能相互转化D. 沉淀转化不需要条件，随时可以发生
8. 工业上除去溶液中的Fe ，常调节溶液pH至3~4，使Fe 转化为Fe(OH) 沉淀除去，其原理是（ ）A. 升高温度，促进Fe(OH) 沉淀生成B. 加入OH ，增大c(OH )，使Qc > Ksp(Fe(OH) )C. 加入酸，抑制Fe 水解D. 降低温度，使Fe(OH) 沉淀溶解平衡逆向移动
9. 实验题：某小组同学欲探究温度对Ca(OH) 沉淀溶解平衡的影响，请完成以下实验方案：（1）实验仪器：试管、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、温度计、酒精灯、石棉网。（2）实验试剂：Ca(OH) 固体、蒸馏水。（3）实验步骤：①取两支洁净的试管，分别编号为A、B，各加入少量Ca(OH) 固体；②向A、B两支试管中各加入2mL蒸馏水，振荡后静置；③将A试管放在石棉网上，用酒精灯加热至80℃，保持加热状态2分钟，B试管常温放置；④观察两支试管中固体的溶解情况及溶液澄清度。（4）问题探究：①实验中A试管加热后，Ca(OH) 固体减少，溶液变澄清，说明什么？②结合沉淀溶解平衡原理，解释温度对Ca(OH) 沉淀溶解平衡的影响规律。③已知Ca(OH) 的溶解过程是放热反应，若降低温度，Ca(OH) 的沉淀溶解平衡会如何移动？溶液中c(OH )会如何变化？
10. 实验题：现有AgNO 溶液、NaCl溶液、KI溶液、蒸馏水等试剂，请设计实验验证“沉淀可以从溶度积较大的沉淀转化为溶度积较小的沉淀”（已知Ksp(AgCl) > Ksp(AgI)）。（1）实验仪器：试管、胶头滴管。（2）实验步骤：（3）实验现象与结论：（4）问题思考：①若向AgI沉淀中加入大量浓NaCl溶液，能否生成AgCl沉淀？请说明理由。②沉淀转化的方向与哪些因素有关？
（八）课堂小结与作业布置
1. 小结：教师引导学生回顾本节课核心内容，强调沉淀溶解平衡的建立、Ksp的含义及应用、平衡影响因素，梳理“实验感知→平衡建立→规律总结→应用实践”的探究逻辑，强化“动态平衡”和“平衡移动”的核心思想。2. 作业：①完成课堂练习1-10题；②查阅资料，了解沉淀溶解平衡在污水处理中的具体应用（如重金属离子的去除），撰写一篇简短的分析报告。
四、重难点突破策略
1. 沉淀溶解平衡本质突破：采用“实验感知→微观分析→概念总结”的路径，先通过难溶性物质的溶解与不溶解实验，让学生直观感知平衡的存在；再以AgCl为例，分步剖析“溶解→沉淀→平衡”的微观过程，帮助学生理解动态平衡的本质；最后类比化学平衡，建立沉淀溶解平衡的概念框架。2. 溶度积（Ksp）应用突破：先明确Ksp的表达式和意义，再通过“离子积Qc与Ksp的对比”构建判断沉淀生成、溶解的思维模型；结合典型例题（如离子共存、除杂），强化“Qc > Ksp生成沉淀”的应用逻辑，同时通过不同组成难溶性电解质的Ksp对比，纠正“Ksp越大溶解能力越强”的误区。3. 沉淀溶解与转化突破：以“消耗平衡离子”为核心，结合实验（CaCO 溶于盐酸）分析沉淀溶解的原理；对于沉淀转化，通过“AgCl转化为AgI”的实验，让学生直观观察转化现象，再从Ksp差异和平衡移动角度解释转化本质，明确“难溶→更难溶”的转化规律，同时补充“大量浓溶液下更难溶→难溶”的特殊情况，完善知识体系。4. 平衡移动原理应用突破：将影响沉淀溶解平衡的因素（温度、离子浓度）与勒夏特列原理结合，通过“理论预测→实验验证→规律总结”的闭环，让学生理解每个因素对平衡移动的影响逻辑，避免死记硬背；结合应用场景（如除杂、水垢清除），强化平衡移动原理的实际应用能力。
五、练习答案及解析
1. 【答案】D【解析】A项，沉淀溶解平衡是动态平衡，溶解和沉淀仍在进行，错误；B项，沉淀溶解平衡存在于难溶性电解质的固体表面与溶液之间，并非只存在界面，错误；C项，平衡状态下溶解速率等于沉淀速率，错误；D项，改变温度、离子浓度等条件，沉淀溶解平衡可发生移动，正确。
2. 【答案】C【解析】A项，Ksp与难溶性电解质的浓度无关，只与物质性质和温度有关，错误；B项，多数难溶性电解质的溶解是吸热的，升温Ksp增大，但少数如Ca(OH) 溶解放热，升温Ksp减小，错误；C项，组成相似的难溶性电解质，Ksp越大，溶解能力越强，正确；D项，加入水稀释，Ksp不变，错误。
3. 【答案】B【解析】沉淀溶解平衡方程式需标注物质状态，固体用“(s)”，溶液中离子用“(aq)”，用“ ”表示可逆；Fe(OH) 的电离方程式为Fe(OH) (s) Fe (aq) + 3OH (aq)，Ksp表达式为c(Fe )·[c(OH )] 。A项未标状态、Ksp表达式错误；C项用了“=”；D项未标状态，均错误。
4. 【答案】D【解析】向AgCl沉淀溶解平衡体系（AgCl(s) Ag + Cl ）中加入NaCl固体，c(Cl )增大，沉淀速率增大，溶解速率不变，平衡逆向移动，溶液中Ag 浓度减小。A、B、C项错误，D项正确。
5. 【答案】C【解析】CaCO 的沉淀溶解平衡为CaCO (s) Ca + CO 。A项，加入CaCl 固体，c(Ca )增大，平衡逆向，抑制溶解；B项，加入蒸馏水，平衡正向，但CaCO 难溶，固体无明显溶解；C项，加入盐酸，H 与CO 反应生成CO 和H O，c(CO )减小，平衡正向，促进溶解；D项，加入Na CO 固体，c(CO )增大，平衡逆向，抑制溶解。正确答案为C。
6. 【答案】D【解析】A项，Ksp(AgCl) > Ksp(AgI)，组成相似，AgCl的溶解能力大于AgI，错误；B项，AgCl悬浊液中加入KI溶液，Ag 与I 结合生成更难溶的AgI，白色沉淀转化为黄色沉淀，错误；C项，AgI的Ksp远小于AgCl，AgI悬浊液中c(Ag )极小，加入NaCl溶液，Qc(AgCl) < Ksp(AgCl)，不能生成AgCl沉淀，错误；D项，c(Cl )和c(I )相等时，I 与Ag 的Qc先达到Ksp(AgI)，先生成AgI沉淀，正确。
7. 【答案】B【解析】A项，特殊条件下（如加入大量浓溶液），溶度积小的沉淀也可转化为溶度积大的沉淀，错误；B项，沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动，正确；C项，并非所有沉淀都能相互转化，需满足Qc > 新沉淀的Ksp，错误；D项，沉淀转化需要一定条件（如离子浓度足够），错误。
8. 【答案】B【解析】调节溶液pH至3~4，可加入弱碱或弱酸强碱盐，增大溶液中c(OH )，使c(Fe )·[c(OH )] > Ksp(Fe(OH) )（Qc > Ksp），Fe 转化为Fe(OH) 沉淀。A、C、D项均与原理不符，正确答案为B。
9. 【答案】（4）①说明升高温度，促进了Ca(OH) 的溶解。②Ca(OH) 的沉淀溶解平衡为Ca(OH) (s) Ca (aq) + 2OH (aq)，已知Ca(OH) 溶解放热，升高温度，根据勒夏特列原理，平衡逆向移动？（此处需纠正学生可能的误区：实验现象显示加热后Ca(OH) 溶解，说明其溶解实际为吸热？需结合实验现象调整理论分析）重新分析：实验中加热后Ca(OH) 固体减少，说明升温促进溶解，即Ca(OH) 的溶解过程为吸热，升高温度，沉淀溶解平衡正向移动，c(Ca )和c(OH )增大。③降低温度，平衡逆向移动，溶液中c(OH )减小。【解析】本题核心是通过实验现象验证温度对沉淀溶解平衡的影响，关键在于结合实验现象修正对“溶解吸热/放热”的预判，理解勒夏特列原理的灵活应用。
10. 【答案】（2）实验步骤：①取一支洁净的试管，加入2mL AgNO 溶液；②向试管中逐滴加入NaCl溶液，振荡，直至生成白色沉淀（AgCl）；③向上述试管中继续逐滴加入KI溶液，振荡，观察沉淀颜色变化。（3）实验现象与结论：加入NaCl溶液生成白色沉淀，加入KI溶液后，白色沉淀逐渐转化为黄色沉淀（AgI）；结论：AgCl（Ksp较大）可转化为AgI（Ksp较小），证明沉淀可以从溶度积较大的沉淀转化为溶度积较小的沉淀。（4）①能；理由：当加入大量浓NaCl溶液时，c(Cl )极大增大，使c(Ag )·c(Cl ) > Ksp(AgCl)，此时AgI的沉淀溶解平衡正向移动，Ag 与Cl 结合生成AgCl沉淀。②沉淀转化的方向与两种沉淀的Ksp差异、离子浓度大小有关：通常难溶物转化为更难溶物（Ksp小的）；当离子浓度足够大时，也可实现更难溶物向难溶物的转化。【解析】本题通过实验验证沉淀转化的规律，核心是控制变量先生成一种沉淀，再加入另一种离子观察转化现象，结合Ksp和Qc的关系解释转化原理，同时考虑特殊条件下的转化情况。

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