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1. 难溶电解质的溶解平衡

难溶电解质的溶解平衡 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 难溶电解质在饱和溶液中,溶解速率与沉淀速率相等,各离子浓度保持恒定的动态平衡状态。

从哪来 本知识点建立在高二化学必修2《化学反应与能量》中“化学反应速率”及“化学平衡”的基本概念之上。虽然图谱未记录具体前置,但逻辑上必须依托于“动态平衡”这一核心思想,即理解正逆反应速率相等是平衡建立的前提。

为什么 难溶电解质(如AgCl)并非绝对不溶,而是溶解度极小。在微观层面,固体表面的离子不断脱离进入溶液(溶解过程),同时溶液中的离子不断碰撞固体表面重新结合(沉淀过程)。 起初,溶液中离子浓度低,溶解速率大于沉淀速率;随着离子浓度增加,沉淀速率加快。当两者速率相等时,宏观上固体质量不再减少,溶液中离子浓度不再改变,达到动态平衡。这符合勒夏特列原理,是化学平衡在固液体系中的具体体现。

生活类比法:糖在水中的溶解** * **适合学生
形象思维强、对抽象概念感到困难的学生。 * 内容:拿一杯饱和糖水。虽然看起来糖不再溶解,但微观上,底部的糖分子仍在不断进入水中,同时水中的糖分子也在不断回到底部。只是进出的速度一样快,所以看起来没变化。难溶电解质的溶解平衡就是这个道理,只是“糖”变成了“离子”,“水”变成了“溶剂”,且交换的量极少。
数学函数法:速率方程推导** * **适合学生
逻辑严密、擅长数学推导、喜欢探究本质的学生。 * 内容:设溶解速率为 $v_{diss} = k_1$(常数,只与固体表面积有关),沉淀速率为 $v_{prec} = k_2 [M^{n+}]^m [A^{m-}]^n$。平衡时 $v_{diss} = v_{prec}$,即 $k_1 = k_2 [M^{n+}]^m [A^{m-}]^n$。移项得 $[M^{n+}]^m [A^{m-}]^n = k_1/k_2 = K_{sp}$。由此引出溶度积常数 $K_{sp}$ 是平衡常数的特例,本质是平衡常数表达式。
微观动画/模拟法:粒子碰撞可视化** * **适合学生
视觉学习者、对微观世界缺乏直观感知的学生。 * 内容:使用PhET模拟或手绘动画。展示AgCl晶体表面,红色Ag+和绿色Cl-。 1. 初始:大量离子离开晶体,溶液中离子少,碰撞少。 2. 中间:溶液中离子增多,部分离子撞回晶体。 3. 平衡:每秒有10个离子离开,同时有10个离子撞回。强调“动态”二字,打破“静止”的误区。
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练一道
基础题
已知25℃时,$K_{sp}(AgCl) = 1.8 \times 10^{-10}$。求AgCl在纯水中的溶解度(单位:mol/L)。
变式
向上述AgCl饱和溶液中,加入少量NaCl固体(忽略体积变化),问AgCl的溶解度如何变化?并说明理由。
试试手自己判
检测题
在含有 $0.1$ mol/L $Cl^-$ 和 $0.1$ mol/L $I^-$ 的混合溶液中,逐滴加入 $AgNO_3$ 溶液。已知 $K_{sp}(AgCl) = 1.8 \times 10^{-10}$,$K_{sp}(AgI) = 8.3 \times 10^{-17}$。问:哪种沉淀先析出?当第二种沉淀刚开始析出时,第一种沉淀的离子浓度是多少?(假设体积不变)
看答案和判分标准
答案:1. AgI 先析出。 计算所需 $[Ag^+]$: 析出AgCl需 $[Ag^+] = K_{sp}(AgCl) / [Cl^-] = 1.8 \times 10^{-10} / 0.1 = 1.8 \times 10^{-9}$ mol/L 析出AgI需 $[Ag^+] = K_{sp}(AgI) / [I^-] = 8.3 \times 10^{-17} / 0.1 = 8.3 \times 10^{-16}$ mol/L 因为 $8.3 \times 10^{-16} < 1.8 \times 10^{-9}$,所以AgI先达到饱和并析出。 2. 当AgCl刚开始析出时,$[I^-]$ 的浓度: 此时 $[Ag^+] = 1.8 \times 10^{-9}$ mol/L 根据AgI的平衡:$[I^-] = K_{sp}(AgI) / [Ag^+] = 8.3 \times 10^{-17} / 1.8 \times 10^{-9} \approx 4.6 \times 10^{-8}$ mol/L
判对标准:
1. 正确判断出AgI先沉淀(2分)。
2. 正确列出两种沉淀析出所需的 $[Ag^+]$ 表达式并比较大小(2分)。
3. 正确计算出第二种沉淀析出时第一种离子的残留浓度,数值在 $4.6 \times 10^{-8}$ 左右(3分)。
4. 逻辑清晰,无单位错误(3分)。
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