3.4 沉淀溶解平衡 课件 2024-2025学年高二化学上学期人教版（2019）选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 3.1.3 沉淀溶解平衡的应用 1 核心素养培养 学习目标 变化观念与平衡思想 1. 知道难溶电解质的沉淀溶解平衡，并能结合实例进行描述。 证据推理与模型认知 2. 能通过对难溶电解质的溶解平衡分析，建立起溶度积概念，能写出溶度积的表达式。知道溶度积可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。 变化观念与平衡思想 3. 能运用溶度积和平衡移动的观点对溶液中沉淀的生成、溶解进行理论和过程分析，能对相关实验的现象以及生活中的一些相关问题进行解释。 近三年高考分析 利用X射线对钡元素穿透能力较差的特性，医学生在进行消化系统的X射线透视时，常采用钡盐作为内服药剂，而Ba2+有剧毒，因此选择钡餐药剂应选择难溶性的钡盐，试用溶解平衡理论解释，为何BaSO4和BaCO3均难溶于水，钡餐药剂选择了BaSO4而不是BaCO3呢？ 任务驱动一 为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”? BaSO4(s) Ba2+ + SO42- BaCO3(s） Ba2+ + CO32- + 2H+ CO2+H2O c(Ba2+)增大导致人体中毒。 不能用BaCO3作“钡餐”。 SO42-是强酸酸根，不与H+结合，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在安全浓度范围内，因此用BaSO4 作“钡餐”。 Q =c(Ba2+)c(CO32-)↓＜ Ksp 条件改变 移动方向 c平(Ba2+) c平(CO32-) 加BaCO3(s) 加水 ________ ____ ____ 升温 ________ ____ ____ 加BaCl2(s) ________ ____ ____ 加硫酸 ________ ____ ____ 加Na2CO3(s) ________ ____ ____ 正向移动 逆向移动 不变 增大 减小 逆向移动 正向移动 正向移动 增大 增大 不变 减小 减小 增大 增大 不移动 不变 不变 ΔH＞0 BaCO3(s) Ba2+ (aq)＋ CO32-(aq) 同离子效应 始终有固体 大改变 饱和 饱和 探究一、影响难溶电解质沉淀溶解平衡的外因 影响难溶电解质沉淀溶解平衡的因素 (1) 内因：电解质本身的性质 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 (2) 外因:遵循平衡移动原理 加水：平衡向溶解方向移动。 ①温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。 同离子效应：加入含有相同离子电解质，平衡向沉淀的方向移动 ②浓度 反应离子：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，平衡 向沉淀溶解的方向移动 少数沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动，如Ca(OH)2 ΔH＜0（T↑,S↓） 小结1 当体液中c(Ba2+)<1×10-5 mol•L-1时，几乎不会对身体造成影响，5%的Na2SO4溶液中c(SO42-)=0.35mol/L，试着通过计算解释为什么Ba2+中毒可服用5 %Na2SO4溶液解毒。已知常温下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2•L-2 <1×10-5 mol•L-1时 问题思考一 钡金属中毒如何解毒？ 吃糖为何会出现龋齿？ 为什么医生建议使用含氟牙膏呢？ 5Ca2+ + 3PO43- + F- = Ca5(PO4)3F 使用含氟牙膏，可以使难溶物转化为更难溶物质。氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固。 注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏。 Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH- (aq) 提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸 生活中的小知识 工业废水的处理 锅炉内部水垢的处理 难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，我们可以通过改变条件，使平衡向着需要的方向移动——溶液中的离子转化为沉淀，或沉淀转化为溶液中的离子。因此，沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用。 任务驱动二 难溶物 CaSO4 CaCO3 溶解度/g 2.1×10－1 1.5 ×10－3 水垢成分 CaCO3、CaSO4 Mg(OH)2 疏松的水垢 CaCO3 Mg(OH)2 除去 水垢 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 用盐酸或 饱和氯化铵液 CaSO4(s) ⇌ Ca2+(aq) +SO42-(aq) CaSO4(s) +CO32- (aq) ⇌ CaCO3(s) +SO42- (aq) CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O CO32-(aq) CaCO3(s) ⇌ + 如何除去水垢中的难溶物质？ 问题思考二 在工业废水处理过程中为何可用FeS等作为沉淀剂除去 废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。 根据Ksp数据可知FeS溶解能力远远大于CuS、HgS、PbS的溶解能力，因此可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。 FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq) 问题思考三 + H2O+CO2 2HCO3- 你知道溶洞是怎么形成的吗？ CaCO3(s) ⇌ Ca2+(aq) + CO32－(aq) ⇌ + Ca2+ ⇌ CaCO3 + CO2 + H2O 溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。 深度思考一 溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，可以继续溶解直至饱和 沉淀溶解平衡的判断 溶度积规则 Q＞ Ksp， Q＝ Ksp， Q＜ Ksp， 溶液过饱和，平衡向生成沉淀方向移动，有沉淀析出 溶液饱和，沉淀与溶解平衡 溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关，与沉淀的量无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积。 小结2 CaCO3(s) ⇌ Ca2+(aq) + CO32－(aq) Ksp相差不大的难溶电解质，Ksp较小的难溶电解质在一定条件下(满足Q＞Ksp)可以转化为Ksp较大的难溶电解质。 BaSO4(s) + CO32 -(aq) BaCO3(s) + SO42 -(aq) Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 mol2·L－2，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9 mol2·L－2 平衡常数K c(SO42—) c(CO32 —) = c(Ba2+) c(Ba2+) Ksp(BaSO4) Ksp(BaCO3) = = 4.410-2 10-5 ~ 105 BaSO4 Ba2+ + SO42- CO32 - BaCO3 ＋ c(Ba2+)≈10-5 mol•L-1 满足Q＞Ksp c(CO32—)近似＞10-4 mol•L-1 较难溶性的物质能否转化为难溶的物质？ 深度思考二 Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2•L-2 ，Ksp(AgI)=8.3×10-17mol2·L-2 平衡常数K AgCl(s) + I -(aq) 能否实现？ c(I—) c(Cl —) = c(Ag+) c(Ag+) Ksp(AgI) Ksp(AgCl) = ＜ 10-5 AgI Ag+ + I- Cl- AgCl ＋ c(Ag+)≈10-8 mol•L-1 满足Q＞Ksp c(Cl-)近似＞102 mol•L-1 Ksp相差很大的难溶电解质，Ksp较小的难溶电解质很难转化为Ksp较大的难溶电解质。 很难实现 B 任务驱动三 第一步：观察纵、横坐标表示的何种变量。 纵、横坐标通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度或其对数或其负对数。 第二步：观察坐标中点、线段的变化及含义。 (1)以氯化银为例，如图所示，在该沉淀溶解平衡图像[纵、横坐标分别是c(Ag＋)、c(Cl－)]上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外。 (2)曲线上方区域的点为此温度下的过饱和溶液体系，此时Qc＞Ksp。(3)曲线下方区域的点为此温度下均为不饱和溶液，此时Qc＜Ksp。 解题技巧 某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是（ ） A．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点 B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点 C．d点无BaSO4沉淀生成 D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp ①a ,c点： ②b点： ③d点： Q c =Ksp，饱 和 Q c >Ksp，过饱和 Q c <Ksp，不饱和 C 跟踪练习1 (2022·滁州高二检测)室温时，CaCO3在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知25 ℃其溶度积为2.8×10－9 mol2·L－2，下列说法不正确的是（ ） A.x的数值为2×10－5 B.c点时有碳酸钙沉淀生成 C.加入蒸馏水可使溶液由d点变到a点 D.b点与d点对应的溶度积相等 变形练习1 C (2022年山东高考试题)工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s)，对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1mol•L-1、1.0 mol•L-1 Na2CO3溶液，含SrSO4(s)的0.1mol•L-1、1.0mol•L-1Na2SO4溶液。在一定PH范围内，四种溶液中lg[c(Sr2+)/mol•L-1]随PH的变化关系如图所示。下列说法错误的是（ ） A．反应 的平衡常数 B．a＝-6.5 C．曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 mol•L-1 Na2CO3溶液的变化曲线 D 高考再现 D．对含SrSO4(s)且Na2SO4和 Na2CO3初始浓度均为1.0 mol•L-1 的混合溶液，PH≥7.7 时才发生沉淀转化 强化训练 常温下，金属离子(Mn＋)浓度的负对数随溶液pH变化关系如图所示[已知：pM＝－lg c(Mn＋)，且假设c(Mn＋)≤10－6 mol·L－1认为该金属离子已沉淀完全]。下列说法正确的是( ) A.常温下，Ksp[Mg(OH)2]＜Ksp[Fe(OH)2] B.可以通过调节溶液pH的方法分步沉淀Cu2＋和Fe2＋ C.除去Cu2＋中少量Fe3＋，可控制溶液3≤pH＜4 D.pM与Ksp之间的关系式为pM＝lg Ksp－nlg c(OH－) C 世上有一条很长很美的路，叫做梦想； 还有一堵很高很硬的墙，叫做现实； 翻越那堵墙，叫做坚持； 推倒那堵墙，叫做突破。 只有拼搏了才知道自己有多优秀！ 我相信…… 在追逐梦想的过程中，做最优的自己! 2024 24 (2019·全国Ⅱ卷)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是 (　　) A．图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度 B．图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)＝Ksp(n)＜Ksp(p)＜Ksp(q) C．向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动 D．温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动 $$