新课标人教版课件系列 《高中化学》 选修 4

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

1.了解难溶电解质的溶解平衡的概念及影响因素。 2.掌握沉淀转化的条件及应用。 3.了解溶度积及有关计算，并应用其判断反应进行的方向。

有些牙膏中添加了少量的氟化钠，刷牙 时氟化钠与牙齿中的矿物质——羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]反应生成更难溶的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，氟磷灰石具有良好的抗酸作用，能防止牙缝中的食物残渣发酵生成的有机酸腐蚀牙齿，从而达到防止龋齿的目的。所以含氟牙膏的使用大大降低了龋齿的发生率，使人们的牙齿更健康。同学们，你知道含氟牙膏为什么能够防龋齿？这利用了什么化学原理？

思考与讨论 (1)NaCl在水溶液里达到溶液平衡状态时有何特征？ (2)要使NaCl饱和溶液中析出NaCl固体，可采取什么措施？ 加热浓缩 降温 （3）在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸有何现象？ 现象:NaCl饱和溶液中析出固体

解释: 在NaCl的饱和溶液中，存在溶解平衡 NaCl(S) Na+(aq) + Cl-(aq) 加浓盐酸,Cl- 的浓度增加,平衡向左移, NaCl析出 可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？ 我们知道，溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。例如，AgNO3溶液与NaCl溶液混合，生成白色沉淀AgCl：Ag++Cl-=AgCl↓，如果上述两种溶液是等物质的量浓度、等体积的，一般认为反应可以进行到底。

化学式 溶解度/g AgCl 1.5×10-4 Ba(OH)2 3.89 AgNO3 222 BaSO4 2.4×10-4 AgBr 表3-4 几种电解质的溶解度(25℃) 化学式 溶解度/g AgCl 1.5×10-4 Ba(OH)2 3.89 AgNO3 222 BaSO4 2.4×10-4 AgBr 8.4×10-6 Ca(OH)2 0.165 Ag2SO4 0.796 CaSO4 0.21 Ag2S 1.3×10-16 Mg(OH)2 9×10-4 BaCl2 35.7 Fe(OH)3 3×10-9

思考：有沉淀生成的复分解类型离子反应能不能完全进行到底呢？ 不能,沉淀即是难溶电解质,不是绝对不溶,只不过溶解度很小,难溶电解质在水中存在溶解平衡. 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀达到完全。

易溶 物质 可溶 微溶 难溶 S＞10克 S＞1克 S＞0.01克 小于0.01克 溶解度与溶解性的关系：20℃ 易溶 物质 可溶 微溶 难溶 S＞10克 S＞1克 S＞0.01克 小于0.01克

①、绝对不溶的电解质是没有的。 ②、同是难溶电解质，溶解度差别也很大。 ③、易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。 注意：难溶电解质与易溶电解质之间并无严格 界限，习惯上按上述标准分类。

AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq) 1、生成沉淀的离子反应能发生的原因 生成物的溶解度很小 2、AgCl溶解平衡的建立 当v（溶解）＝v(沉淀）时，得到饱和AgCl溶液，建立溶解平衡 溶解 AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl－(aq) 沉淀

3. 溶解平衡 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) NaCl(S) Na+(aq) + Cl-(aq) (1) 定义： (1) 定义： 一定条件下，电解质溶解离解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，溶液中各离子的浓度保持不变的状态。 (2) 特征： 逆、等、定、动、变。 逆——溶解与沉淀互为可逆 等——V溶解 = V沉淀（结晶） 定——达到平衡时，溶液中离子浓度不再改变 动——动态平衡， V溶解 = V沉淀≠0 变——当外界条件改变，溶解平衡将发生移动 (3) 表达式： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) NaCl(S) Na+(aq) + Cl-(aq)

一、 难溶电解质的溶解平衡 1、沉淀溶解平衡： （1）概念：在一定条件下，当难溶电解质的溶解速率与溶液中的有关离子重新生成沉淀的速率相等时，此时溶液中存在的溶解和沉淀间的动态平衡，称为沉淀溶解平衡.溶解平衡时的溶液是饱和溶液。 （2）特征：逆、等、动、定、变 （3）过程表示：多项平衡 例如：AgCl(s） Ag+(aq) + Cl-(aq)

2. 溶度积常数 （1）难溶电解质的溶度积常数的含义 2. 溶度积常数 （1）难溶电解质的溶度积常数的含义 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 当溶解与结晶速度相等时，达到平衡状态Ksp，AgCl =[Ag+][Cl-] 为一常数，该常数称为难溶电解质的溶度积常数，简称溶度积。 （2）难溶电解质的溶度积常数用Ksp表示。 通式：AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) 则Ksp, AnBm= [Am+]n . [Bn-]m 练习：表示BaSO4、Ag2CrO4、Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度积

溶度积的应用（1） 难溶物 Ksp 溶解度/g AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 AgBr 5.4×10-13 8.4×10-6 Ag I 8.5×10-17 2.1×10-7 结论:对同类型的难溶电解质（如AgCl、AgBr、AgI）而言， Ksp 越小，其溶解度也越小。

溶度积的应用（1） 难溶物 Ksp 溶解度/g AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 Ag2CO3 8.1×10-12 3.45×10-3 BaSO4 1.1×10-10 2.4×10-4 结论:不同类型的难溶电解质，需注意Ksp表达式中指数的问题。 结论:溶解度相近的物质，有时需考虑相对分子质量的差异。

例 AgCl的Ksp=1. 80×10-10,将0. 001 mol. L-1NaCl和0 例　AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.001 mol.L-1NaCl和0.001 mol．L-1AgNO3 溶液等体积混合,是否有AgCl 沉淀生成. 解:　两溶液等体积混合后, Ag+ 和Cl-浓度都减小到原浓度的1/2. [Ag+]=[Cl-]=1/2×0.001=0.0005(mol．L-1) 在混合溶液中,则 [Ag+][Cl-]=(0.0005)2=2.5 ×10-7 因为[Ag+][Cl-]＞Ksp,所以有AgCl 沉淀生成.

说法正确的是(AgCl Ksp=1.8×10-10) （ ） A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀 练习：在100mL 0.01mol/LKCl 溶液中， 加入 1mL 0.01mol/L AgNO3溶液，下列 说法正确的是(AgCl Ksp=1.8×10-10) （ ） A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀 C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl A 问题： 能否通过改变条件，使难溶电解质的溶解平衡发生移动？使沉淀生成、溶解或转化？ 在AgCl的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？

AgCl(s) Ag+ + Cl- 加入物质 平衡 AgCl 溶液中浓度 引起变化 移动 溶解度 [Ag+] [Cl-] 原因 HCl(0.1 mol·L-1) ← ↓ ↓ ↑ 同离子效应 AgNO3(0.1 mol·L-1) ← ↓ ↑ ↓ 同离子效应 NH3·H2O(2 mol·L- 1) → ↑ ↓ ↑ 生成配离子 H2O → 不变 不变 不变 稀释 KNO3(s) → ↑ ↑ ↑ 盐效应 AgCl(s) Ag+ + Cl-

例:298K时硫酸钡的溶解度为1.04×10-5mol·L-1，如果在0.010mol·L-1的硫酸钠溶液中的溶解度是多少？ 解：①先求Ksp 　　BaSO4 Ba2+ + SO42- 　　 1.04×10-5 1.04×10-5 　　Ksp=[Ba2+][SO42-] =1.04×10-5×1.04×10-5 =1.08×10-10

②求s 　　Na2SO4 = 2Na+ + SO42- 　　BaSO4 Ba2+ + SO42- 　　初 0 0.01 　　平衡 s s+0.01≈0.01 　　Ksp=[Ba2+][SO42-] =s×0.01 　　s=Ksp/0.01 =1.08×10-10/0.01 =1.08×10-8mol·L-1 　　s<<0.01,即前面的近似是合理的。 　　答：溶解度是1.08×10-8mol·L-1。 　　可见在溶液中离子的浓度不可能为零，我们通常当溶液中被沉淀离子浓度小于10-5mol·L-1时即可认为沉淀完全了。

(4) 影响难溶电解质溶解平衡的因素 1）内因：电解质本身的性质 ①难溶的电解质更易建立溶解平衡 (4) 影响难溶电解质溶解平衡的因素 1）内因：电解质本身的性质 ①难溶的电解质更易建立溶解平衡 ②难溶的电解质溶解度很小，但不会等于0，并不 是绝对不溶。 ③习惯上将生成难溶电解质的反应，认为反应完全了。对于常量的反应来说，0.01g是很小的。当溶液中残留的 离子浓度< 1 ×10-5mol/L时，沉淀就达到完全。 2）外因：遵循平衡移动原理 ①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。 ②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。 ③同离子效应：加入含有相同离子电解质， 平衡向结晶的方向移动.

有关难溶盐的溶度积及溶解度有以下叙述，其中正确的是 ； A．将难溶电解质放入纯水中，溶解达到平衡时，电解质离子浓度的乘积就是该物质的Ksp B．两种难溶电解质，其中Ksp小的溶解度也一定小 C．难溶盐电解质的Ksp与温度有关 D．加入与原电解质具有相同离子的物质，可使难溶盐电解质的溶解度变小，也使Ksp变小 E．向AgCl的悬浊液中加入适量的水，使AgCl再次达到溶解平衡，AgCl的Ksp不变，其溶解度也不变 C E

（5）溶度积规则 ①离子积 AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) Q c= [Am+]n[Bn-]m （5）溶度积规则 ①离子积 AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) Q c= [Am+]n[Bn-]m Q c称为离子积，其表达式中离子浓度是任意的，为此瞬间溶液中的实际浓度，所以其数值不定，但对一难溶电解质，在一定温度下，Ksp 为一定值。 ②溶度积规则 Q c >Ksp 时，沉淀从溶液中析出（溶液过饱和）， 体系中不断析出沉淀，直至达到平衡（此时Q c =Ksp ） (2) Q c =Ksp 时，沉淀与饱和溶液的平衡 Q c <Ksp 时，溶液不饱和，若体系中有沉淀， 则沉淀会溶解直至达到平衡（此时Q c =Ksp ）

A B 石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2 OH― (aq),加入下列溶液，可使Ca(OH)2减少的是 （ ） （ ） A. Na2CO3溶液 B. AlCl3溶液 C. NaOH溶液 D. CaCl2溶液 A B

二、沉淀反应的应用 1、沉淀的生成 （1）应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中分离或提纯物质的重要方法之一,但不是唯一方法。

重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀 工业废水的处理 硫化物等 重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀 工业废水

b 、加沉淀剂法：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂 （2）方法 a 、调pH值 如：工业原料氯化铵中混有氯化铁， 加氨水调pH值至7－8 Fe3＋ + 3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋ b 、加沉淀剂法：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂 Cu2＋+S2－=CuS↓ Hg2＋+S2－＝HgS↓

C、同离子效应法 d、氧化还原法 （3）原则： ①沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去 ②生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。 ③通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难电解质以便分离出去

(4) 分步沉淀(区别于共同沉淀） 溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。 对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI 对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。如AgCl和Ag2CrO4 一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5 mol/L时,则认为已经沉淀完全

实验3-3: Mg(OH)2的溶解 1.写出实验3-3中有关反应的化学方程式 2.用平衡移动原理分析Mg(OH)2溶于 盐酸和NH4Cl溶液的原因，并试从中找 出使沉淀溶解的规律。

解释 在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡： Mg(OH)2(s) ⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq) 加入盐酸时，H＋和OH-反应生成水,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。 加入NH4Cl时，NH4＋水解，产生的H＋中和OH－,使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。

设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动 2、沉淀的溶解 （1）原理 设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动 （2）应用举例 a .难溶于水的盐、碱溶于酸中 如：CaCO3溶于盐酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸

b .难溶于水的电解质溶于某些盐溶液 c. 发生氧化还原反应使沉淀溶解 d.生成络合物使沉淀溶解 如：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 如有些金属氧化物(CuS、HgS等）不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，通过减少C（S2-）而达到沉淀溶解 3CuS+8HNO3= 3Cu（NO3）2+3S+2NO↑+ 4H2O d.生成络合物使沉淀溶解 如AgCl可溶于NH3.H2O

3.沉淀的转化 【实验3-4】 步骤 1mLNaCl和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴Na2S溶液 现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色 黄色沉淀转化为黑色 AgCl AgI Ag2S KI Na2S 溶解度/g 1.5×10-4 ＞ 3×10-7 ＞ 1.3×10-16

+ AgCl(S) Ag+ + Cl- KI = I- + K+ AgI(S) AgCl(S) + I- AgI(S) + Cl- 沉淀的转化示意图 AgCl(S) Ag+ + Cl- + KI = I- + K+ AgI(S) AgCl(S) + I- AgI(S) + Cl- KSP(AgCl)=1.8*10-10 KSP(AgI)=8.3*10-17

[思考与交流]:从实验中可以得到什么结论？ 逆向进行，有何现象？ 步骤 1mLNa2S 和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴NaCl 溶 现象 有黑色沉淀析出 黑色沉淀没变化 黑色沉淀没变化 [思考与交流]:从实验中可以得到什么结论？ （1）沉淀转化的实质： 沉淀溶解平衡发生移动.一般说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现

（2）沉淀转化的应用： 应用1： 锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。

信息:锅炉水垢中还含有CaSO4，难溶于水和酸，如何清除？ 难溶物 CaSO4 CaCO3 溶解度/g 2.1×10－1 1.5 ×10－3

CaSO4 SO42- + Ca2+ 锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。 +

化学法除锅炉水垢的流程图 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 疏松的水垢CaCO3 Mg(OH)2 水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用盐酸或饱 和氯化铵溶液 写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式 CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 除去水垢

CaCO3 Ca2+ + CO32- + H2O+CO2 2HCO3- 应用2：一些自然现象的解释 各种奇形异状的溶洞。你知道它是如何形成的吗？ CaCO3 Ca2+ + CO32- + H2O+CO2 2HCO3-

2.检查胃病做钡餐透视中，为什么用BaSO4而不用BaCO3? 思考 1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加 入钡盐还是钙盐？为什么？ 加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全。 2.检查胃病做钡餐透视中，为什么用BaSO4而不用BaCO3? BaCO3 Ba2+ + CO32- + 2H+ H2O + CO2

发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动加速腐蚀牙齿 3.以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪方面考虑？ 从溶解度是否足够小考虑，可判断沉淀能否生成，然后选择合适沉淀剂或不断破坏溶解平衡向生成沉淀方向移动。 4.龋齿的形成原因及防治方法 (1) 牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) KSP=2.5×10-59 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是： 。 发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动加速腐蚀牙齿

(2)已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61，比Ca5(PO4)3OH更难溶，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因 ． 5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5（PO4）3F

如何吃菠菜？ 菠菜中含有一种叫草酸的物质，其学名是乙二酸，结构简式为HOOC-COOH，味苦涩，溶于水，是二元弱酸：HOOC-COOH→HOOC-COO－+ H+ 　　　　HOOC-COO－→－OOC－COO－+ H+ 草酸进入人体后，在胃酸作用下，电离平衡向左移动。以分子形式存在的草酸，从药理上看，是一种有毒的物质，过量的草酸会腐蚀胃黏膜，还会对肾脏造成伤害，另外，草酸会跟人体内的Ca2+形成草酸钙沉淀，使摄入的钙质不易被利用，造成人体缺钙。假如你是一位营养师，你对如何既科学又营养地吃菠菜有什么好的建议？

一种方法是除去草酸，即在油炒前，先将菠菜用热水烫一烫，草酸溶于水而除去，且这样炒的菠菜没有苦涩味。 另一种方法是把草酸转化为沉淀，这就是“菠菜烧豆腐”的方法。每100 g菠菜中含300 mg草酸，每100 g豆腐约含240 mg钙，因此，每70 g豆腐中的Ca2+，可以结合100 g菠菜中的草酸(不含菠菜自身的钙)，当大部分草酸跟钙结合，可使涩味大大降低，菜肴更加美味可口。草酸钙进入人体，部分被胃酸溶解，溶解后形成的Ca2+仍能被人体吸收，未溶解的部分则排出体外。因此，食物中的Ca2+正好是草酸的解毒剂，豆腐中损失的钙可以由其他食物补充。

练习 1.已知Ksp[Cu(OH)2 ]=2.0x10-20 (1)某CuSO4溶液里，c(Cu2+)=0.02mol/L，如要生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于（ ）才能达到目的。 (2)要使0.2mol/LCuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全（使Cu2+浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH为（ ）。 5 6

练习 2.已知25℃，AgI的饱和溶液中c(Ag+)为1.22×10-8mol·L－1，AgCl的饱和溶液中c(Ag+)为1.25×10-5mol·L－1。若在5mL含有KCl和KI各为0.01mol·L－1的溶液中，加入8mL0.01mol·L－1AgNO3溶液，这时溶液中所含溶质的离子浓度由大到小的次序是： 。 答案：c(K+)>c(NO3-)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-)