3.4 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4节 沉淀溶解平衡 选择性必修一 化学反应原理 一、物质的溶解性 1、溶解度：在一定温度下，100g水中能溶解溶质的质量，符号s 25℃时， 溶解度S： 难溶 微溶 可溶 易溶 0.01 1 10 （Sg/100g水） 难溶 ≠ 不溶 在学习初中化学时,我们曾根据物质的溶解度不同将物质分为易溶、可溶、微溶、难溶等。 二、 沉淀溶解平衡 一定温度下，沉淀溶解的速率等于沉淀生成的速率，溶液中离子的浓度保持不变的状态，叫做“沉淀溶解平衡”。 逆、等、定、动、变 1、定义： 2、表达式： 3、特征： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 要求：（1）用 连接 （2）标明状态，难溶电解质标为s，离子标为aq 4.沉淀完全的标志：残留离子浓度小于1×10-5mol.L-1 三、影响沉淀溶解平衡的因素 2.外因： 沉淀本身的性质 温度： 浓度： 温度升高，多数溶解平衡向溶解方向移动。 加水稀释： 离子浓度： 向溶解方向移动 同离子效应:平衡逆向移动 耗离子效应:平衡正向移动 特例： Ca(OH)2 不同难溶电解质，溶解度有差别。 1.内因： 讨论：对于平衡 若改变条件，对其有何影响 改变条件 平衡移动方向 C（Ag+ ） C（Cl-） 升 温 加AgCl（s） 加NaCl（s） 加AgNO3(s) 加Na2S → ↑ ↑ 不移动 不变 不变 ← ↓ ↑ ← ↑ ↓ → ↓ ↑ AgCl(s) Ag＋(aq) + Cl-(aq) = c(Ag+) · c(Cl-) Ksp 四、溶度积常数 （Ksp ） 1.定义: 在一定温度下，难溶电解质在饱和溶液中各离子浓度幂的乘积是一常数,称溶度积,用符号Ksp表示. 试一试 写出下列难溶物溶解平衡和溶度积表达式: BaSO4 Fe(OH)3 Ag2CrO4 Cu(OH)2 算一算：已知25℃KspFe(OH)3≈2.7×10-39，氢氧化 铁饱和溶液中c(OH-)≈ ,pH ≈ , 3×10-10 mol/L 4.5 2.表达式: 离子积Q=c(Ag+) · c(Cl-) Q > Ksp， Q = Ksp，沉淀和溶解达到平衡，溶液为饱和溶液。 Q < Ksp， 3、溶度积规则: 例：如果将2×10-4mol·L-1的CaCl2溶液与3×10-4mol·L-1的Na2CO3溶液等体积混合，问能否产生沉淀？[已知CaCO3的Ksp=5.0×10-9(mol·L-1)2] Qc=1×10-4mol·L-1 ×1.5×10-4mol·L-1 =1.5×10-8(mol·L-1)2 ﹥Ksp 结论是能产生沉淀 溶液处于过饱和溶液状态，生成沉淀。 溶液未达饱和，沉淀发生溶解。 离子积:任意时刻离子浓度的幂之积 常见难溶电解质的溶度积与溶解度（ 25 °C） 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17 1.1×10-10 2.6×10-39 5.0×10-9 1.5×10-4 8.4×10-6 2.1×10-7 2.4×10-3 3.0×10-9 7.1×10-4 CaCO3 BaSO4 Fe(OH)3 注意 （1） 影响因素: Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。 （2） （意义） Ksp大小反映难溶电解质的溶解能力，Ksp越小说明难溶物越难溶解。 1、沉淀的生成 （1）应用：除杂或提纯物质 (2) 要求：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。 （3）方法 ①、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂 Cu2＋+S2－=CuS↓ Hg2＋+S2－＝HgS↓ 提示：残留在溶液中的离子浓度小于1X10-5mol/L,就认为离子沉淀完全了。 五、沉淀溶解平衡的应用 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 根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？ (2) 调节pH形成氢氧化物沉淀 加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至3～4，促进 Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。 10 若使Fe3+当c(Fe3+) ≤ 10-5mol·L-1 时认为已完全沉淀）完全沉淀，pH至少应为多少？ Fe (OH)3（s） Fe3+ + 3OH – pH = 2.8 Ksp = c(Fe3+ )c3(OH–) = 2.6×10-39 随堂练习 11 ③氧化还原法 根据上表，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？ 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) Fe(OH)2 6.34 8.34 Cu(OH)2 4.8 6.4 Fe(OH)3 2.7 3.7 先把Fe2+氧化成Fe3+，加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜, 调节PH至3到4使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。 氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质） 调pH可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质） 2、分步沉淀 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。 Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S 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 13 3. 沉淀的溶解 (1)原理 根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地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，就可以使沉淀溶解。使Qc < Ksp 例：CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq) HCO3- +H+ +H+ H2CO3 H2O + CO2↑ (2)沉淀溶解的方法 ①酸溶解法：用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸。 CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑　 14 3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O ④盐溶液溶解法： ③氧化还原溶解法： ②配位溶解法: 如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 如Ag2S溶于稀HNO3 如AgCl溶于氨水 15 【实验3-4】：沉淀的转化一（教材P80） 向盛有2mL0.1mol/L NaCl 溶液的试管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，至不再有白色沉淀产生。向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液，观察、记录现象；再向其中滴加8滴0.1mol/L的Na2S溶液，观察并记录现象。 4.沉淀转化 AgCl AgI Ag2S KI Na2S 白色 沉淀 黄色 沉淀 黑色 沉淀 16 KI = I- + K+ AgCl(s) Ag+ + Cl- + AgI(s) s(AgCl)=1.5×10-4g s(AgI)=3.7×10-7g s(Ag2S)=1.3×10-16g AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl- 沉淀的转化示意图 17 沉淀的转化示意图 Na2S = S2- + 2Na+ AgI(s) Ag+ + I- + Ag2S(s) s(AgCl)=1.5×10-4g s(AgI)=3.7×10-7g s(Ag2S)=1.3×10-16g 2AgI(s)+S2- Ag2S(s) +2I- 18 [讨论]:从实验中可以得到什么结论？ 实验说明：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，转化越容易。 物质 溶解度/g AgCl 1.5×10-4 AgI 9.6×10-9 Ag2S 1.3×10-16 19 【实验3-5】：探究沉淀的转化二（教材P81） 向盛有2mL0.1mol/L MgCl2溶液的试管中滴加2-4滴2mol/LNaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，静置。观察并记录现象。 实验结论：Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解能力小。 向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液 生成白色沉淀 向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液 白色沉淀转变为红褐色 静置 红褐色沉淀析出，溶液变无色 20 （3）沉淀转化的实质： 沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。 反常：当两种难溶物溶解能力差别不大时, 溶解能力相对较弱的物质在一定条件下能转化为溶解能力相对较强的物质。 21 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。 CaSO4 　　 SO42- + Ca2+ + CO32- CaCO3 5、沉淀转化的应用 ①锅炉除水垢 水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 疏松的水垢CaCO3 Mg(OH)2 用盐酸或 饱氯化铵液 除去水垢 CaSO4+CO32-⇌CaCO3+SO42- CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 22 ② 自然界中矿物的转化 ③工业废水处理 工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。 用FeS除去Hg2＋的离子方程式： FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+ Fe2+ 23 自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。 各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。 ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+ PbS+Cu2+=CuS+Pb2+ ZnS(s) ⇌ Zn2+(aq) + S2-(aq) + Cu2+(aq) CuS(s) 平衡向右移动 ZnS与CuS是同类难溶物，CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。 24 ④水垢的形成 硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，说明它形成的原因(用化学方程式表示)。 25 如原生铜硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝) Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑， Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑， MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。 $$