3.4.2难溶电解质的沉淀溶解平衡 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章　水溶液中的离子反应与平衡 第四节 沉淀溶解平衡 第2课时 难溶电解质的沉淀溶解平衡 核心素养发展目标 1、了解沉淀的生成、溶解与转化。能结合实例说明pH调控的沉淀生成、溶解与转化等在工农业生产和科学研究中的重要作用。 2、能综合运用离子反应和沉淀溶解平衡理论，分析和解决生产、生活中有关沉淀溶解平衡的实际问题 （1）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-，使平衡向溶解方向移动，加速腐蚀牙齿 氟化物预防龋齿的化学原理：牙齿表面由一层硬的组成为 Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： （2）研究表明Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，而且更能抵抗酸的侵蚀。牙膏里添加氟离子能够有效预防蛀牙。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 Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) （3）除添加氟元素，牙膏中添加哪些成分也能防止蛀牙？ 适量的Ca2+或PO43-促使Ca5 (PO4)3OH的溶解平衡向左，有利于护牙。 课本P83 社会责任 Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) 难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，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。 1. 如何除去氯化铵中混有的氯化铁？原理是什么？ 阅读课本P79，结合附录三，回答以下问题： 溶解，再加入氨水调节pH， 使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。 2. 工业废水中常含有Cu2+、Hg2+等重金属离子，该如何除去？ 加入沉淀剂Na2S，使之变成沉淀除去。 Cu2＋+S2－= CuS↓ Hg2＋+S2－= HgS↓ Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 社会责任 一、沉淀的生成 1．应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 2．方法 实例 操作及原理 调节 pH法 除去NH4Cl中的FeCl3 溶于水，加氨水调节pH Fe3＋＋3NH3·H2O === Fe(OH)3↓＋3 除去CuCl2中的FeCl3 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ 加Cu(OH)2：Cu(OH)2 + 2H+ === Cu2+ + 2H2O 加CuO：CuO + 2H+ === Cu2+ + 2H2O 知识精讲 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 一、沉淀的生成 1．应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 2．方法 实例 操作及原理 沉淀剂法 除去废水中的Hg2+ 加入Na2S：S2- + Hg2+ === HgS↓ 除去废水中的Cu2＋ 通入H2S：H2S + Cu2+=== CuS↓ + 2H+ 知识精讲 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 注：选择沉淀剂的原则： （1）要能除去溶液中指定的离子，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，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用NaCl作沉淀剂 （2）溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，例如，除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好 （3）要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好 利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够 发生;其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽 量小。(1)如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钙盐还是钡盐?为什么? (2)如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小? 钡盐，因为硫酸钡的Ksp小于硫酸钙。 选择Ksp更小的沉淀。 课本P79，结合附录三 药剂制备 预处理设备 补充处理 沉淀物处理设备 混合 反应沉淀 进水 部分回流 投药 沉淀物排除 图3－15 化学沉淀法废水处理工艺流程示意图 出水 社会责任 反应完全的标志：离子的浓度小于1×10-5 mol/L时，该离子除杂干净。 氢氧化物 开始沉淀时的pH值（0.1mol/L） 沉淀完全时的pH值 (＜10-5 mol/L) Cu(OH)2 4.67 6.67 Fe(OH)3 1.48 2.81 4. 根据以下的数据，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？ TIPS：先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调pH至3到4使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。 (1)氧化剂：硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等 (2)调pH可用:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜 氯气、氧气、双氧水 根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,只要设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，当Qc<Ksp使平衡向沉淀溶解的方向移动。 从而使沉淀溶解。 HCO3- +H+ +H+ H2CO3 H2O + CO2↑ 强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物如 FeS、Al(OH)3 、Cu(OH)2 等。除酸外，某些盐溶液也可用来溶解沉淀。 如：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中： CaCO3 +2H + =Ca2+ + CO2 ↑+ H2O Cu(OH)2 (s) Cu 2+(aq) + 2OH –(aq) +H+ H2O Cu(OH)2 +2H + =Cu2+ +2H2O CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq) 逻辑推理 医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3，为什么？ BaCO3(s) Ba2+（aq）+ CO32-（aq） HCO3- +H+ +H+ H2CO3 → H2O+CO2↑ 可见，胃酸消耗CO32－，使溶液中的CO32－浓度降低，则Q<Ksp，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使Ba2＋浓度增大而引起人体重金属中毒。 总反应 BaCO3＋2H＋ == Ba2＋＋H2O＋CO2↑　 社会责任 【实验3-3】用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl 溶液的原因。 ①Mg(OH)2沉淀几乎不溶解，溶液浑浊； ②Mg(OH)2沉淀溶解，溶液澄清。 (1) HCl: Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+ + 2OH- 2HCl==2Cl- + 2H+ 2NH3·H2O + ⇌ Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+ +2OH- 2NH4+ +2H2O ⇌ 2NH3·H2O+2H+ + 2H2O ⇌ (2)NH4Cl： Mg(OH)2 ＋2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3·H2O Mg(OH)2加水 Mg(OH)2加HCl 科学精神 > > 实际应用中，有时需要将一种沉淀转化为另一种沉淀，在什么条件下能够实现沉淀的转化呢？ Ag＋的沉淀物的转化 【实验3-4】 AgCl AgI黄 Ag2S黑 沉淀溶解能力： KI = I- + K+ + AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgI(s) Ag +(aq) + I -(aq) Na2S = S2- + 2 Na + + Ag2S(s) 沉淀从溶解度(或Ksp)_____的向溶解度(或Ksp)更______的方向转化。两者差别越大，转化越容易。 2AgI(s)+S2-(aq) Ag2S(s)+2I -(aq) AgCl(s)+I-(aq) AgI(s) + Cl-(aq) 小 小 Na2S KI 沉淀总是向着更难溶的方向转化 s(AgCl)=1.5×10-4g s(AgI)=3.7×10-7g s(Ag2S)=1.3×10-16g 科学精神 【实验3-5】观察现象，分析为什么Mg(OH)2 能转化成Fe(OH)3 ？ 加FeCl3溶液 静置 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀 沉淀溶解能力： Mg(OH)2 >Fe(OH)3 Fe(OH)3(s) 2Fe(OH)3(s) + 3Mg 2+(aq) 3Mg(OH)2(s) +2Fe 3+ (aq) Mg(OH)2(s) Mg 2+(aq) + 2OH -(aq) FeCl 3 = 3 Cl - + Fe 3+ + S[Mg(OH)2]=9×10-4g S[Fe(OH)3]= 3×10-9g Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11 Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10-38 沉淀总是向着更难溶的方向转化 科学精神 MgCl2 溶液 加NaOH 2、试利用平衡移动原理解释下列事实： (1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中; (2)CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中; (3)分别用等体积的蒸馏水和0.010mol/L硫酸洗BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量. 例：工业废水中常含有Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子，可通过加入过量的难溶电解质 FeS、MnS，使这些金属离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实可知FeS、MnS具有的相关性质是（　　） A.在水中的溶解能力大于CuS、CdS、PbS B.在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbS C.在水中的溶解能力与CuS、CdS、PbS相同 D.二者均具有较强的吸附性 A 下列实验中，对应的现象以及解释或结论都正确且具有因果关系的是（ ） 操作 现象 解释或结论 A 测定等浓度的Na2CO3和Na2SO3溶液的pH Na2CO3溶液的pH较大 酸性H2CO3<H2SO3 B 向2ml0.1mol/L AgNO3溶液的试管中滴加1ml 0.1mol/LNaCl溶液，再向其中滴加几滴0. 1mol/L KI溶液 先有白色沉淀生成， 后又产生黄色沉淀 Ksp(AgCl)> Ksp(AgI) C 向1mL 0.1 mol/L的AgNO3溶液中加入1mL0.1 mol/L NaCl溶液，再加几滴0.1mol/L Na2S溶液 先出现白色沉淀， 后有黑色沉淀生成 氯化银的溶解度大于硫化银 C 锅炉中的水垢会带来较大影响，例如浪费燃料、影响安全运行、造成了经济损失。 请思考如何除去水垢？ CaSO4+CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 将CaSO4 转化为CaCO3 离子方程式 用盐酸 除去水垢 旧锅炉脱落的水垢 CaSO4(s) 　　 SO42- + Ca2+ CO32- CaCO3(s) + CaSO4(s) CaCO3(s) Ca2＋(aq)， 逻辑推理 水垢成分 CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 CuSO4(aq)＋ZnS(s)=CuS(s)＋ZnSO4(aq) CuSO4(aq)＋PbS(s)=CuS(s)＋PbSO4(s) 自然界中矿物的转化： 原生铜的硫化物 CuSO4溶液 铜蓝（CuS） 写出CuSO4转化为铜蓝(CuS)的化学方程式： ZnS、PbS CuSO4溶液 CuS（更难溶） 闪锌矿 方铅矿 铜蓝矿样品 逻辑推理 2、下列说法正确的是 ( ) A.钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2+转化为碳酸钡而排出 B.工业上用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀剂除去废水中的Hg2+、Cu2+等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀剂 C.水中的碳酸氢镁、碳酸氢钙受热易分解生成难溶性的碳酸镁、碳酸钙，故水垢的主要成分是碳酸镁、碳酸钙 D.珊瑚虫从周围海水中获取Ca2+和HCO3—，经反应形成石灰石外壳，从而逐渐形成珊瑚 D 5.在25℃时，FeS的Ksp=6.3×10-18，CuS的Ksp=1.3×10-36，ZnS的Ksp=1.3×10-24。下列有关说法中正确的是 (　　) A.25℃时,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度 B.25℃时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1 C.向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,只有FeS沉淀生成 D.除去某溶液中的Cu2＋,可以选用FeS作沉淀剂 D 难溶电解质的溶解平衡 溶解平衡方程式 概念 溶解平衡的建立 特征 溶解平衡 影响因素 —内因、外因 溶度积(Ksp) 概念 影响因素 意义 规则 沉淀反应的应用 沉淀的生成 沉淀的溶解 沉淀的转化 小结 本质：溶解平衡的移动 $$