3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

人教版化学选择性必修1 第二章 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 沉淀溶解平衡的应用 学业要求： 变化观念与平衡思想：能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。 科学探究与创新意识：学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。 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。 常用的沉淀的方法： 1. 沉淀的生成 二、 沉淀溶解平衡的应用 氢氧化物 开始沉淀时的pH值（0.1 mol/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？ (1) 调节pH形成氢氧化物沉淀 加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3（不引入杂质离子）， 调节pH至3～4，促进 Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。 Fe(OH)2 6.34 8.34 Cu2+溶液中混有的少量Fe2+： 先把Fe2＋氧化为Fe3+（H2O2、O2、Cl2等，不引入杂质离子），然后再加入上述试剂。 Mg(OH)2 9.0 12.4 4 工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，如何除去？ 将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH，使Fe3＋生成为Fe(OH)3沉淀而除去。 1. 沉淀的生成 (1) 调节pH形成氢氧化物沉淀 （2）加沉淀剂法： 工业废水中中常含有重金属离子如Cu2+、Hg2+等，如何除去？ 以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS 等沉淀。 【交流讨论】 1、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。 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？ 使沉淀剂的浓度尽量大。 原则: 生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好 1. 沉淀的生成 (1) 调节pH形成氢氧化物沉淀 （2）加沉淀剂法： 7 分步沉淀 若溶液中含有几种浓度相差不大的离子，且加入某沉淀剂均可生成沉淀，一般按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。 Ksp越小的越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全； 如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S。 沉淀类型不同且Ksp相差不大时，要通过计算确定。 8 2. 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Qc < Ksp平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。 CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑　 9 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 2. 沉淀的溶解 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、Mg(OH)2等。 10 试管编号 ① ② ③ 对应试剂 少许Mg(OH)2 少许Mg(OH)2 少许Mg(OH)2 滴加试剂 2ml蒸馏水，滴加酚酞溶液 2ml盐酸 3ml饱和NH4Cl溶液 现象 固体无明显溶解现象，溶液变浅红 迅速溶解 逐渐溶解 Mg(OH)2 + 2HCl ＝ MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O 完成实验,记录现象,写出反应的化学方程式。 说明溶解 实验方案：分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、盐，根据实验现象，得出结论。 11 在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡： Mg(OH)2(s) ⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq) 加入盐酸时，H＋中和OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。 加入NH4Cl时，NH4＋与OH－结合，生成弱电解质NH3·H2O（它在水中比Mg（OH）2更难电离出OH-），使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。 【思考与交流】： 应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。 【解释】 12 [思考] 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 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为： BaSO4⇌Ba2++SO42- Ksp=1.1×10-10mol2L-2 BaCO3⇌Ba2++CO32- Ksp=5.1×10-9mol2L-2 13 BaCO3 Ba2+ + CO32- + H+ CO2↑+H2O 所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。 而SO42－不与H＋结合生成硫酸，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标准下，所以用BaSO4 作“钡餐”。 ⇌ 由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。 14 锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。 锅炉管道内的水垢 水垢含有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等，除水垢的方法有“酸洗”，即用盐酸浸泡，但酸洗不能使CaSO4溶解。 除去水垢中的CaSO4等，需要另一种方法——“碱洗”。 即用Na2CO3溶液等浸泡一段时间，再辅以“酸洗”，可除去CaSO4。 请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。 已知：Ksp(CaSO4)＝4.9×10-5；Ksp(CaCO3)＝3.4×10-9 Na2CO3溶液对CaSO4的沉淀溶解平衡的影响，可以用这样的形式表示。 （翻）对于CaSO4的沉淀溶解平衡， CO32-与Ca2+反应，使c(Ca2+)减小，使Q ＜ Ksp，平衡向CaSO4溶解的方向移动。生成的CaCO3 ，可用盐酸除去。 这一过程沉淀CaSO4逐渐溶解，沉淀CaCO3逐渐生成，（翻）称为沉淀的转化。 16 上述沉淀的转化过程离子方程式可以表示为： 已知：Ksp(CaSO4)＝4.9×10-5；Ksp(CaCO3)＝3.4×10-9 上述沉淀的转化过程离子方程式可以表示为： 硫酸钙固体与碳酸根离子反应，生成碳酸钙和硫酸根离子。 该反应的平衡常数等于（翻）达到化学平衡时，硫酸根离子的浓度比上碳酸根离子的浓度，（翻）分子分母同乘以钙离子的浓度，恰好等于（翻）硫酸钙和碳酸钙的溶度积之比。25摄氏度时，这一比值（翻）约等于1.4×104 ，沉淀转化比较完全。 17 已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10-10；Ksp(AgI)＝8.5×10-17； Ksp(Ag2S)＝6.3×10-50； 三 沉淀的转化 沉淀的转化实质是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。 【实验3-4】：沉淀的转化一（教材P80） 向盛有2滴0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液，至不再有白色沉淀产生。向其中滴加4滴0.1 mol/L KI溶液，观察、记录现象；再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S溶液，观察并记录现象。 根据CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀，某同学推测是溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。 设计实验验证AgCl沉淀可以转化为AgI沉淀，AgI沉淀可以转化为Ag2S沉淀，请评价是否合理，并说明理由。 18 AgCl AgI Ag2S KI Na2S 白色 沉淀 黄色 沉淀 黑色 沉淀 19 2mL 0.1mol/L NaCl溶液 预期生成 白色沉淀 4滴0.1mol/L KI溶液 预期白色沉淀转化为黄色沉淀 预期黄色沉淀转化为黑色沉淀 Ag2S沉淀 Ksp ＝ 6.3×10-50 AgCl沉淀 Ksp＝1.8×10-10 AgI沉淀 Ksp＝ 8.5×10-17 2滴 0.1mol/L AgNO3溶液 8滴 0.1mol/L Na2S溶液 保证Ag+不过量 若Ag+过量，与I-、S2-反应直接生成沉淀，无法证明平衡移动。 请同学们观察该同学设计的实验方案，思路是第一步生成AgCl沉淀（翻），第二步使其转化为AgI沉淀（翻），第三步继续转化为Ag2S沉淀（翻）。 具体的实验设计方法有哪些特点呢？ 20 反应向正反应方向进行完全，即AgCl可转化为AgI沉淀。 白色 Ksp＝1.8×10-10 黄色 Ksp＝8.5×10-17 当向含AgCl沉淀的浊液中滴加KI溶液时，溶液中Ag+与I-的离子积—— Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+与I-结合生成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡。 如果加入足量的KI溶液，上述过程会继续进行，直到绝大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀。 任务二 沉淀的转化 转化原理可以这样表示： （翻）生成AgCl沉淀后，存在沉淀溶解平衡。当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中Ag+与I-的Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+与I-结合生成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。 实现了（翻）AgCl沉淀转化为溶解度更小的AgI沉淀。 21 当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，溶液中Ag+与S2-的离子积——Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此 Ag+与S2-结合生成Ag2S沉淀，导致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡。 黑色 Ksp ＝ 6.3×10-50 黄色 Ksp ＝ 8.5×10-17 如果加入足量的Na2S溶液，上述过程会继续进行，直到绝大部分AgI沉淀转化为Ag2S沉淀。 任务二 沉淀的转化 同理 ：生成AgI沉淀后，存在沉淀溶解平衡。 （翻）当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，溶液中Ag+与S2-的 Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此， Ag+与S2-结合生成Ag2S沉淀，导致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。 实现了（翻）AgI沉淀转化为溶解度更小的Ag2S沉淀。 22 实验操作   实验现象 化学方程式 实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀 MgCl2+2NaOH= Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3=2Fe(OH)3+3MgCl2 实验结论：Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度： 。 Fe(OH)3<Mg(OH)2 三 沉淀的转化 溶解能力相对较弱的沉淀能否转化为溶解能力相对较强的沉淀呢？例如BaSO4转化为BaCO3，如果能，可以加什么试剂？ 已知：Ksp(BaSO4)=1.1×10-10；Ksp(BaCO3)=2.6×10-9 从平衡移动原理分析得出结论：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。 一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。 任务二 沉淀的转化 应用 沉淀 溶解平衡 沉淀的 生成 沉淀的 溶解 沉淀的 转化 核心物质 寻找平衡 比较Q、Ksp 改变条件 向沉淀生成方向进行 向沉淀溶解方向进行 “看到”微粒→“找到”平衡→“想到”移动 小 结 第一课时所学的沉淀的生成与本节课讨论的沉淀的溶解、沉淀的转化是沉淀溶解平衡的三个主要应用。 运用化学平衡原理,分析、解决问题的一般思路是：（翻）先明确核心物质，寻找平衡，再通过改变条件，比较离子积与溶度积，使平衡向着需要的方向进行。 （翻）如果是向沉淀生成的方向进行，就是溶液中的离子转化为沉淀，属于沉淀的生成。 如果是向沉淀溶解的方向进行，就是沉淀转化为溶液中的离子，属于沉淀的溶解或沉淀的转化。 本节课就学习到这里，同学们，再见。 25 牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： ，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： 。 生成的有机酸能中和OH-，使平衡向右移动，加速腐蚀牙齿表面这层硬的物质。 解释使用含氟牙膏(含氟离子)能防止龋齿的原因。 已知：Ksp[Ca5(PO4)3OH]=2.5×10-59； Ksp[Ca5(PO4)3F]=2.8×10-61。 注：氟过量会导致氟斑牙，故生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏。 沉淀溶解平衡的应用 K＝＝ ＝≈2.1×106＞1×105 $