第3章 第4节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第2课时　沉淀溶解平衡的应用 课标要点 核心素养 1.通过实验探究，了解沉淀的生成、溶解与转化 2．能够根据化学平衡原理分析沉淀的生成、溶解与转化 3．能举例说明沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。能运用沉淀溶解平衡原理，分析和解决生产、生活中有关的实际问题 1.变化观念与平衡思想 2.科学态度与社会责任 3.科学探究与创新意识 运用化学平衡原理分析，理解沉淀的生成、溶解与转化，学会运用变量控制的方法研究化学反应 通过沉淀的生成、溶解与转化在生产、生活和科学研究中的应用，认识化学对人类做出的重大贡献 能设计简单的实验方案验证沉淀的生成、溶解与转化，完成实验操作，观察现象，对实验现象作出解释，发现和提出需要进一步研究的问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [知识梳理] [知识点一]　沉淀的生成　 1．生成沉淀的方法 (1)调节pH法 加入氨水调节溶液的pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式：　Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH　。 (2)加沉淀剂法 加入的 沉淀剂 与Cu2＋反应的离子方程式 与Hg2＋反应的离子方程式 Na2S 　Cu2＋＋S2－===CuS↓　 　Hg2＋＋S2－===HgS↓　 H2S 　Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋　 　Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋　 2.化学沉淀法废水处理工艺流程 [知识点二]　沉淀的溶解　 1．原理 对于在水中难溶的电解质，如果不断移　去　平衡体系中的相应离子，使平衡向　沉淀溶解　的方向进行，从而使沉淀溶解。例如CaCO3溶于盐酸的过程： CaCO(s)CO(aq)＋Ca2＋(aq) ＋H＋ HCO(aq)H2CO3―→H2O＋CO2↑ 分析：CO2气体逸出，　c(CO)　不断减小，离子积Q(CaCO3)　＜　Ksp(CaCO3)，导致平衡向　沉淀溶解　的方向移动。 溶解的离子方程式： 　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O　。 2．实验探究 实验 操作 实验 现象 　无明显现象　 　固体逐渐溶解　 实验 分析 　Mg(OH)2难溶于水　 　Mg(OH)2在水中存在溶解平衡，加入盐酸使c(OH－)减小，溶解平衡向沉淀溶解的方向移动　 反应 离子 方程 式 　Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O　 [知识点三]　沉淀的转化　 1．实验探究 (1)Ag＋沉淀转化的实验探究 实验 步骤 实验 现象 A中产生　白色沉淀　，B中变为　黄色沉淀　，C中变为　黑色沉淀　 离子方 程式 试管A：　Ag＋＋Cl－===AgCl↓　试管B：　AgCl＋I－===AgI↓＋Cl－　试管C：　2AgI＋S2－===Ag2S↓＋2I－　 实验 分析 Ksp(AgCl)　≥　Ksp(AgI)　＞　Ksp(Ag2S) (2)Mg(OH)2与Fe(OH)3转化的实验探究 实验 步骤 实验 现象 ①中产生　白色沉淀　，②中变为　红褐色沉淀　 离子方 程式 试管①：　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　，试管②：　3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq)===3Mg2＋(aq)＋2Fe(OH)3(s)　 实验 分析 Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Fe(OH)3] 2.沉淀转化的实质 沉淀转化的实质就是　沉淀溶解平衡的移动　。一般说来，溶解度小的沉淀易转化为溶解度更小的沉淀。溶解度差别　越大　，转化越容易。 3．沉淀转化的应用 (1)锅炉除水垢 水垢中CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq) 有关化学方程式：CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)、　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　。 (2)自然界中矿物的转化 如原生铜硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝) 有关化学方程式：　ZnS(s)＋CuSO4(aq)===CuS(s)＋ZnSO4(aq)，PbS(s)＋CuSO4(aq)===CuS(s)＋PbSO4(s)　。 [自我评价] 1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。( √ ) (2)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。( × ) (3)在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。( √ ) (4)将0.1 mol·L－1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L－1CuSO4溶液，现象是先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀，所以Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。( √ ) 2．想一想 (1)水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2为什么不是MgCO3和Ca(OH)2? 提示：CaCO3和Mg(OH)2都是难溶物，它们的溶解度都很小，而MgCO3和Ca(OH)2都是微溶物质，它们的溶解度比CaCO3和Mg(OH)2大。 (2)难溶性银盐之间的转化实验中沉淀颜色由“白色→黄色→黑色”的原因是什么？与溶解度的大小有何联系？ 提示：颜色变化是由于AgCl转化成AgI，AgI再转化成Ag2S，其转化的原因是溶解度：AgCl＞AgI＞Ag2S。 (3)AgCl可以转化为AgBr，那AgBr有可能转化为AgCl吗？ 提示：有可能。当溶液中c(Ag＋)·c(Br－)之积小于Ksp(AgBr)而c(Cl－)·c(Ag＋)之积大于Ksp(AgCl)时，就会使AgBr转化为AgCl沉淀。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 沉淀反应的应用 (素养养成——宏观辨识与微观探析) [情境素材] 实例1　利用X射线对钡的穿透能力较差的特性，医学上在进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4做内服造影剂，这种透视技术俗称钡餐透视。由于Ba2＋有剧毒，水溶性钡盐不能用作钡餐。 BaCO3和BaSO4的沉淀溶解平衡分别为： BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)　Ksp＝5.1×10－9 BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)　Ksp＝1.1×10－10 实例2　如果误将可溶性钡盐[如BaCl2、Ba(NO3)2等]当作食盐或纯碱食用，会造成钡中毒。中毒者应尽快用5%的Na2SO4溶液洗胃，随后腹泻使钡盐尽快排出。 [思考探究] 1．由溶度积常数可知BaSO4、BaCO3都难溶于水，而且二者的溶解度不大，医学上能用BaCO3作钡餐吗？为什么？ 提示：由于胃酸的酸性很强(pH为0.9～1.5)，如果BaCO3入胃，胃酸可与CO反应生成二氧化碳和水，使CO的浓度降低，Q<Ksp，此时BaCO3的沉淀溶解平衡正向移动，使Ba2＋浓度增大而导致人体中毒，因此不能用碳酸钡作钡餐。 2．可溶性钡盐(如BaCl2等)误作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？ 提示：中毒后服用5.0%的Na2SO4溶液洗胃，SO与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。 3．已知不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同。 溶液中被沉淀的离子 Fe3＋ Cu2＋ 完全生成氢氧化物沉 淀时溶液的pH ≥3.7 ≥4.4 据信息分析除去CuCl2中的FeCl3应选什么试剂，原理是什么？ 提示：因FeCl3发生水解反应：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，故可选择CuO或CuCO3，消耗Fe3＋水解生成的H＋，调节溶液pH于3.7～4.4之间，从而促进Fe3＋完全以Fe(OH)3形式沉淀出来，并通过过滤除去Fe(OH)3及过量的CuO或CuCO3。 [核心突破] 沉淀反应的应用 (1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。 (2)利用生成沉淀除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生，其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。 (3)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。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。 (4)沉淀先后顺序的判断 向溶液中加入沉淀剂，当有多种沉淀生成时，哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp表达式相同时，Ksp越小，沉淀的溶解度越小)，则最先生成该沉淀。 [典例示范] [典例]　实验：①0.1 mol·L－1AgNO3溶液和0.1 mol·L－1NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c； ②向滤液b中滴加0.1 mol·L－1KI溶液，出现浑浊； ③向沉淀c中滴加0.1 mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是(　　) A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) B．滤液b中不含有Ag＋ C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶 [解题指南]　解答本题应注意以下两点： (1)沉淀溶解平衡是可逆的，达到平衡以后，溶液中仍然有电解质电离出的离子存在。 (2)沉淀转化时，溶解度小的容易转化为溶解度更小的。 解析：B　[由于硝酸银和氯化钠混合后一定生成氯化银的悬浊液，所以在该悬浊液中存在沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)；向过滤后的滤液b中加入0.1 mol·L－1的KI溶液，出现浑浊，说明在滤液b中仍然存在Ag＋；沉淀总是向着生成物溶解度更小的方向移动，实验③中，由于沉淀由白色转化成黄色，所以是由氯化银转化成碘化银，故碘化银比氯化银更难溶。] [刨根问底] (1)将0.1 mol·L－1AgNO3溶液和0.1 mol·L－1KI溶液等体积混合后有什么现象？ 提示：有黄色沉淀生成。混合后发生反应：AgNO3＋KI===AgI↓＋KNO3。 (2)含有AgCl和AgI固体的悬浊液中，c(Cl－)与c(I－)相等吗？ 提示：不相等。相同条件下，AgI的溶解度比AgCl的小，故I－的浓度比Cl－的小。 [学以致用] 1．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝6.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列关于常温时的有关叙述正确的是(　　) A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大 B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23 mol·L－1 C．除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂 D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)变大、c(S2－)变小，但Ksp(FeS)变大 解析：C　[化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，c(S2－)将减至非常小，而Zn2＋的浓度远远大于1.6×10－23 mol·L－1，故B错；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，故C对，温度不变，Ksp(FeS)不变，故D错。] 2．工业制氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80 ℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌使之溶解，反应：CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O，FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O。已知：pH≥9.6 时，Fe2＋以Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2＋以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH为3～4时，Fe3＋以Fe(OH)3的形式完全沉淀。 (1)为除去溶液中的Fe2＋，可采用的方法是(　　) A．直接加碱，调整溶液pH≥9.6 B．加纯铜粉，将Fe2＋还原出来 C．先将Fe2＋氧化成Fe3＋，再调整pH到3～4 D．通入硫化氢，使Fe2＋直接沉淀 (2)工业上为除去溶液中的Fe2＋，常使用NaClO，当溶液中加入NaClO后，溶液pH变化情况是(　　) A．肯定减小　　　　 B．肯定增大 C．可能减小 D．可能增大 (3)若此溶液中只含有Fe3＋时，要调整pH为3～4，此时最好向溶液中加入(　　) A．NaOH溶液 B．氨水 C．CuCl2溶液 D．CuO固体 解析：(1)A项中pH≥9.6时，Cu2＋也将沉淀；B项中，铜粉不能将Fe2＋还原出来；D项中，Fe2＋与H2S不反应。 (2)NaClO具有强氧化性，能将Fe2＋氧化：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O，反应中消耗H＋，pH一定增大。(3)此溶液中只含杂质Fe3＋，要调整pH到3～4，加入的物质必须能与酸反应，使c(H＋)减小，且不引入新的杂质离子，D项符合条件。 答案：(1)C　(2)B　(3)D [素养提升] 锅炉内如结有水垢后会产生以下危害：(1)锅炉钢板、管路因过热而被烧损；(2)燃料大量浪费；(3)增加锅炉检修量；(4)威胁人身安全。 某学习小组欲探究使CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀，从而将其除去的可能性，查得如下资料(25 ℃)： 难溶电解质 CaCO3 CaSO4 Ksp 3.4×10－9 4.9×10－5 实验步骤如下： ①向100 mL 0.1 mol·L－1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成； ②向上述悬浊液中加入3 g Na2CO3固体，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液； ③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液； ④________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 请思考下列问题： (1)题给的两种物质，Ksp越大，表示电解质的溶解度越　________　(填“大”或“小”)。 (2)写出第②步发生反应的化学方程式：__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)设计第③步操作的目的是什么？ ________________________________________________________________________。 (4)请补充第④步操作及发生的现象。 ________________________________________________________________________。 (5)请写出该转化在实际生活、生产中的一个应用。 ________________________________________________________________________。 解析：对于类型相同的难溶物，相同条件下，Ksp越大，其溶解度越大。在CaSO4悬浊液中存在溶解平衡：CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SO(aq)，而加入Na2CO3固体后，溶液中CO浓度较大，而CaCO3的Ksp较小，故CO与Ca2＋结合生成沉淀，即CO＋Ca2＋===CaCO3↓。既然是探究性实验，必须验证所推测结果的正确性，故设计了③、④步操作，即验证所得固体是否为CaCO3。然后联系实际生活中除去锅炉水垢的方法，即可解答第(5)小题。 答案：(1)大 (2)Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3 (3)洗去沉淀中附着的SO (4)向沉淀中加入足量的稀盐酸，沉淀完全溶解 (5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，易于除去 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴等浓度的AgNO3溶液，发生的反应可能为(　　) A．只有AgCl沉淀生成 B．只有AgI沉淀生成 C．生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀 D．两种沉淀都有，但以AgCl为主 解析：B　[在同浓度的NaCl和NaI溶液中c(Cl－)＝c(I－)，但滴入几滴AgNO3(不足)溶液后，由于Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，溶液中Ag＋和I－的离子积Q＝c(Ag＋)·c(I－)>Ksp(AgI)，先生成沉淀AgI。故B项正确。] 2．下列措施不合理的是(　　) A．用SO2漂白纸浆和草帽辫 B．用硫酸清洗锅炉中的水垢 C．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 D．用Na2S作沉淀剂，除去废水中Cu2＋和Hg2＋ 解析：B　[SO2具有漂白性，常用于漂白纸浆和草帽辫，A合理；硫酸与锅炉中水垢的主要成分碳酸钙反应生成的微溶硫酸钙会覆盖在碳酸钙表面阻碍反应的继续进行，所以应选用盐酸除垢而非硫酸，B不合理；焦炭在高温下与SiO2反应生成硅和一氧化碳，C合理；Cu2＋、Hg2＋与S2－反应生成难溶的CuS、HgS沉淀，D合理。] 3．化工生产中含Cu2＋的废水常用MnS(s)作沉淀剂，其反应原理为Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。一定温度下，下列有关该反应的推理正确的是(　　) A．该反应达到平衡时：c(Cu2＋)＝c(Mn2＋) B．平衡体系中加入少量CuS(s)后，c(Mn2＋)变小 C．平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)变大 D．该反应平衡常数表达式：K＝Ksp(CuS)/Ksp(MnS) 解析：C　[根据Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)得，Ksp(CuS)＜Ksp(MnS)，K＝＝＝＞1，即c(Cu2＋)<c(Mn2＋)，故A、D错误；CuS为固体，对上述平衡没有影响，B错误；加入少量Cu(NO3)2(s)，c(Cu2＋)增大，上述平衡向右移动，c(Mn2＋)增大，故C正确。] 4．25 ℃时，5种银盐的溶度积常数(Ksp)分别是： AgCl Ag2SO4 Ag2S AgBr AgI 1.8×10－10 1.4×10－5 6.3×10－50 7.7×10－13 8.51×10－16 下列说法正确的是(　　) A．氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大 B．将硫酸银溶解于水后，向其中加入少量硫化钠溶液，不可能得到黑色沉淀 C．在5 mL 1.8×10－5 mol·L－1的NaCl溶液中，加入1滴(1 mL约20滴)0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，不能观察到白色沉淀 D．将浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中，可以有少量白色固体生成 解析：D　[A选项在组成类型相同时，可以利用Ksp直接比较盐的溶解度，Ksp值越小越难溶，所以氯化银、溴化银、碘化银溶解度依次减小，错误；B选项硫酸银的Ksp大于硫化银的Ksp，因此会有更难溶的黑色硫化银生成，错误；C选项，c(Ag＋)＝[0.1 mol·L－1×(1/20) mL]/5 mL＝0.001 mol·L－1，Q＝0.001 mol·L－1×1.8×10－5 mol·L－1＝1.8×10－8，大于氯化银的Ksp，故会有白色沉淀生成，错误；D选项在氯化钠的饱和溶液中，氯离子的浓度大约是8 mol·L－1，溴化银固体浸泡在其中，氯离子与银离子浓度商大于其溶度积，所以会有少量白色固体生成，D正确。] 5．[素养题]已知部分难溶性物质的Ksp数据如下： 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10－17 10－17 10－39 用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为　________　，加碱调节至pH为　________　时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为　________　时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是________________________________________________________________________， 原因是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4，再被H2O2氧化转化为Fe2(SO4)3。 Fe(OH)3的Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，则有c3(OH－)＝≈10－11.3 mol·L－1，则溶液的pH＝2.7。 Zn(OH)2的Ksp＝c(Zn2＋) ·c2(OH－)，则有c(OH－)＝＝10－8 mol·L－1，则溶液的pH＝6。 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近，不加入H2O2将Fe2＋转化为Fe3＋，很难将Zn2＋和Fe2＋分开。 答案：Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$