师：同学们，今天我们一起学习高二 2019 人教版化学选择性必修一第三章第四节沉淀溶解平衡第一课时——沉淀溶解平衡的原理。希望通过本节课，大家能掌握沉淀溶解平衡的概念及其移动规律，理解沉淀溶解平衡体系的微观过程；掌握溶度积常数的概念，学会在溶度积与溶解度之间进行换算；学会通过 Q 与 (K_{sp}) 的关系判断难溶电解质的沉淀与溶解。
我们知道溶液中有沉淀生成是离子反应发生的条件之一。例如将氯化钡溶液与硫酸钠溶液混合，会生成白色的硫酸钡沉淀，离子方程式如下。同学们思考一下，硫酸钡在水中是否完全不能溶解？如果上述两种溶液中氯化钡和硫酸钠的物质的量相等且充分反应生成硫酸钡沉淀后，溶液中是否还有钡离子和硫酸根离子呢？要回答这两个问题，我们首先回顾一下有关溶解度的知识。
溶解度的定义是什么？它是指一定温度下，某固态物质在 100 克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。人们根据物质溶解度的不同，将它们分为易溶、可溶、微溶、难溶四类。例如，在右侧的表格里，氯化钡属于易溶物，氢氧化钡属于可溶物，硫酸银属于微溶物，碳酸钙、氢氧化镁、硫酸钡属于难溶物。
其实，物质的溶与不溶是相对的，没有完全不溶于水的物质。根据表格可知，20 摄氏度时硫酸钡的溶解度为 (3.1×10^{-4}) 克，这说明 100 克水最多能溶解 (3.1×10^{-4}) 克硫酸钡，此时得到硫酸钡的饱和溶液。当向硫酸钡饱和溶液中再加入硫酸钡固体，便形成了硫酸钡的过饱和溶液，也就是硫酸钡的悬浊液。
接下来我们从微观角度看悬浊液。老师给大家想象一个烧杯，烧杯中装有硫酸钡的悬浊液，存在固液两相。大家想想，液相中存在哪些微粒呢？首先，液相中存在大量的水分子，视力好的同学还能看到氢离子和氢氧根离子，它们来自于水的电离。有些同学可能会想，是否存在钡离子和硫酸根离子呢？我们知道硫酸钡是一种难溶电解质，说它难溶并非不溶，刚才看到 20 摄氏度时硫酸钡的溶解度约为 (3.1×10^{-4}) 克，也就是说硫酸钡固体在水里能溶解很少量，且溶解的部分会完全电离，形成钡离子和硫酸根离子。所以液相中还存在少量的钡离子和硫酸根离子，而且这部分溶液一定是硫酸钡的饱和溶液。
画出的示意图应该是这样的。同学们思考一下，在硫酸钡的悬浊液中，既存在硫酸钡固体，又存在钡离子和硫酸根离子，这其中包含了怎样的微观过程呢？这其中包含着硫酸钡固体的溶解，同时还发生着钡离子与硫酸根离子结合生成硫酸钡沉淀的过程。这种溶解与沉淀的动态平衡就是沉淀溶解平衡。课本上对沉淀溶解平衡的定义是：一定温度下，难溶电解质溶于水形成饱和溶液，溶质离子与固体之间建立动态平衡，这种平衡的本质是固体溶解的速率与生成沉淀的速率相等。与其他平衡一样，沉淀溶解平衡也有它的表示方式，例如氯化银的沉淀溶解平衡可以表示为……在书写时要注意标明物质的状态。
我们再以氯化银为例，说明沉淀溶解平衡的微观过程。将氯化银投入水中后，在水分子的作用下，银离子和氯离子脱离固体表面进入水相，此时固体溶解的速率非常快。随着溶液中银离子和氯离子数量的增加，二者结合生成氯化银固体的速率也在增大，直到某一时刻，溶解速率和沉淀速率相等，便形成了氯化银的饱和溶液沉淀。
沉淀溶解平衡也是一种化学平衡，所以它一定具有化学平衡的特征，符合勒夏特列原理。沉淀溶解平衡是一种动态平衡，例如在硫酸钡或氯化银的沉淀溶解平衡体系中，同时存在着沉淀的溶解过程和离子结合为沉淀的过程。沉淀溶解平衡具有“逆、等、动、定、变”的特征。同时，沉淀溶解平衡是一个很微弱的平衡，所以还应加上一个特征——“弱”。由于溶解沉淀之间这种动态平衡的存在，沉淀反应不能进行完全。一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于 (1×10^{-5}) 摩尔每升时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了。
接下来我们通过一个实验探究，进一步深化对沉淀溶解平衡的理解。这个实验要探究的问题是：加水稀释碳酸钙悬浊液过程中（该过程始终保持有碳酸钙固体存在），碳酸钙的沉淀溶解平衡发生了怎样的改变？请观看视频。本实验采用电导率传感器探究碳酸钙溶于水后溶液电导率的变化。首先向 100 毫升蒸馏水中加入 1 克碳酸钙固体，充分搅拌。
当电导率曲线趋于平缓后，向其中加入 10 毫升蒸馏水，观察电导率曲线的变化。
继续向其中加入 10 毫升蒸馏水，再次观察电导率曲线的变化。
实验得到的电导率曲线是这样的。我们先回忆一下电导率的物理意义是什么？电导率能够反映溶液中自由离子浓度的大小，电导率越大，溶液中总的离子浓度就越高，反之则总离子浓度越低。实验最开始的时候，纯水有一个较小的电导率，这正是由于水的电离平衡导致的。纯水中有极少量的氢离子和氢氧根离子，所以纯水具有微弱的电导率。
同学们仔细观察这个图像，根据实验中的操作回答下面几个问题。第一个问题，将碳酸钙加入到水中后，电导率为何增大？说明了什么？加入碳酸钙固体后，电导率增大，说明碳酸钙溶解了，导致溶液中自由移动的离子浓度增大。第二个问题，一段时间后电导率为何趋于不变？一段时间后，电导率趋于不变，说明此时碳酸钙溶解后达到了饱和，也就是达到了沉淀溶解平衡。第三个问题，当加入 10 毫升蒸馏水后，电导率为什么会先减小后增大，最后趋于稳定？当加入 10 毫升蒸馏水后，电导率迅速下降，因为溶液被稀释，溶液中碳酸根离子和钙离子的浓度均下降。根据勒夏特列原理，平衡将向着离子浓度增大的方向移动，也就是说碳酸钙固体继续溶解，那么溶液电导率开始上升，最后又趋于稳定，说明达到了新的平衡。
第四个问题，右图中 c 点、e 点的电导率大小应有什么关系？这两个点电导率应该是相等的，因为这两个点的溶液都是同一温度下碳酸钙的饱和溶液，其中钙离子或碳酸根离子浓度都相等，所以电导率相同。我们现在对刚刚学过的内容做一个简单总结，我们知道了难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，知道了沉淀溶解平衡是一种动态平衡，其微观实质是生成沉淀的速率与沉淀溶解的速率相等。最后，我们通过实验探究，知道了当外界条件发生改变时，沉淀溶解平衡会发生移动。那么，如何定量地描述沉淀溶解平衡呢？外界条件改变时，如何定量地计算沉淀溶解平衡的移动方向及移动程度呢？接下来我们就要学习沉淀溶解平衡常数的有关知识。与电离平衡、水解平衡一样，难溶电解质的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，符号为 (K_{sp})。与其他平衡一样，溶度积常数只与温度有关，温度一定，(K_{sp}) 不变。下面我们尝试书写一下溶度积常数的表达式，例如碳酸钙和氢氧化镁。我们首先书写碳酸钙沉淀溶解平衡的方程式，然后根据平衡常数的写法写出表达式即可。但需要注意的是，等号左边的碳酸钙是固体，不计入平衡常数表达式，它的数值是 (3.4×10^{-9})。