3.4沉淀溶解平衡 (课件） 2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

第四节 沉淀溶解平衡 课时2 沉淀溶解平衡原理的应用 第三章 水溶液中的离子反应 课程导入 视频：牙膏中的科学 课程导入 视频：牙膏中的科学 问题1：为什么吃糖后不刷牙容易形成蛀牙（龋齿）？ 问题2：含氟牙膏为什么能使牙齿变坚固？ 学习目标 1．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。 2．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。 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq) 增大c(SO42-)，使Qc > Ksp以产生BaSO4沉淀。 思考 遇到不慎误食可溶性钡盐造成中毒的病人，应尽快用5.0%硫酸钠溶液给患者洗胃，为什么？ 交流讨论 Ba2+ + SO42- === BaSO4↓ 沉淀的生成 一、沉淀的生成 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。 化学沉淀法废水处理工艺流程示意图 问题1：工业原料氯化铵中常含杂质氯化铁，该如何除去？ 将含有杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH至7~8， 使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去： 。 Fe3+ + 3NH3•H2O ＝ Fe(OH)3↓+ 3NH4+ 实例：除去CuSO4溶液中混有的少量Fe 3+，可向溶液中加入Cu(OH) 2或Cu2(OH)2CO3，调节溶液的pH至3 ~ 4，Fe3+就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。 沉淀的生成 问题2：工业废水中常含有Cu2+、Hg2+等重金属离子，该如何除去？ 以Na2S、H2S作沉淀剂，使废水中的Cu2+、Hg2+生成极难溶的CuS、HgS沉淀而除去。 H2S + Cu2+ ＝ CuS↓+ 2H+ S2- + Hg2+ ＝ HgS↓ 原理：加入沉淀剂，应用同离子效应，当 Qc > Ksp时，有沉淀生成。 S2- + Cu2+ ＝ CuS↓ H2S + Hg2+ ＝ HgS↓+ 2H+ 沉淀的生成 沉淀的溶解 二、沉淀的溶解 应用：根据溶度积规则，当Qc<Ksp时，沉淀就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使离子浓度减小，使之满足Qc<Ksp。根据 沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中的离子反应的物质，就能使平衡向溶解方向移动，即可以使沉淀溶解。 1、酸溶解法：可溶于酸的沉淀，加入酸将沉淀溶解。 例如：CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸。 CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq) +H+ HCO3- + H+ H2CO3 H2O + CO2↑ 类似可以用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。反应如下： FeS ＋ 2H＋ === Al(OH)3 ＋ 3H＋ === Cu(OH)2 ＋ 2H＋ === 实例：BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？ 试用相应的离子方程式回答： 。 Fe2+ + H2S↑ Al3+ + 3H2O Cu2+ + 2H2O BaCO3＋2H＋==Ba2++CO2↑＋H2O 沉淀的溶解 2、盐溶解法： 强酸弱碱盐的溶液水解呈酸性，可以将一些难溶物用强酸弱碱盐溶解。 例如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液： 体系中存在的沉淀溶解平衡为 ， 加入NH4Cl溶液，使沉淀溶解平衡 向移动，直至沉淀完全溶解。 总反应的离子方程式为： 。 Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2＋＋2OH－ Mg(OH)2 + 2NH4＋ ⇌ Mg2＋ + 2NH3·H2O 沉淀的溶解 正 龋齿的形成过程 龋齿的成因可能是食物在口腔细菌和酶的作用下产生的有机酸（例如糖类分解产生的乳酸）穿透牙釉质表面，使牙齿表面的矿物质羟基磷灰石 [Ca5(PO4)3(OH)]溶解。由于细菌在牙齿表面形成一层黏膜——齿斑（或称菌斑），有机酸能够长时间与牙齿表面密切接触，羟基磷灰石持续溶解，最终形成龋齿。 沉淀的溶解 Ca5(PO4)3OH（S） ⇌ 5Ca2+ + 3PO43- +OH- 发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿 Ca5(PO4)3OH（S）+4H+ ⇌ 5Ca2+ +3HPO42- + H2O 牙齿表面的Ca5(PO4)3OH在唾液中存在下列平衡： 沉淀的转化 在科学研究和工农业生产中，常常需要将某种沉淀转化为其他沉淀。在什么条件下能够实现沉淀的转化呢？ 三、沉淀的转化 沉淀的转化 白 白 黄 黄 黑 小 更小 2AgI(s)＋S2－ ⇌ Ag2S(s)＋2I－ AgCl(s)＋I－ ⇌ AgI(s)＋Cl－ Ag＋＋Cl－ ⇌ AgCl↓ 根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是： 理论分析 AgCl＞AgI＞Ag2S 向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。 AgI转化为Ag2S的原理相同。 沉淀的转化 AgCl(s)＋I－ ⇌ AgI(s)＋Cl－ 沉淀转化的离子方程式： AgCl(s) Ag+ + Cl- KI === I- + K+ + AgI(s) 沉淀的转化 + Ag2S(s) 2AgI(s)＋S2- ⇌ Ag2S(s)＋2I－ 沉淀转化的离子方程式： 2AgI(s) 2Ag+ + 2I- Na2S === S2- + 2Na+ 沉淀的转化 应用一 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： 。 沉淀的转化 FeS(s)＋Hg2＋ ⇌ HgS(s)＋Fe2＋ 在特殊情况下，控制反应条件，也可使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质。 沉淀转化的实质 沉淀溶解平衡的移动 沉淀转化的条件 溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp 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。 1 2 沉淀的转化 重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料，但是BaSO4不溶于水也不溶于酸、碱，难以直接利用。 沉淀转化在生产和科研中具有极其重要的应用。在分析化学中常常先将难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐，然后用酸溶解，使阳离子进入溶液。 应用二 沉淀的转化 处理方法 用饱和Na2CO3溶液处理，可将其转化为易溶于酸的BaCO3。 BaSO4(s)＋CO32- ⇌ BaCO3(s)＋SO42- 总反应的离子方程式： 沉淀的转化 重晶石 （主要成分是BaSO4） 多次重复 饱和Na2CO3溶液 BaCO3(s) 盐酸 Ba2+(aq) 转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，一段时间后移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，最后加入盐酸，Ba2+便转入到溶液中。 沉淀的转化 硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，水垢的形成 过程涉及到沉淀转化。 加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成 。 但MgCO3又水解生成更难溶的 ， MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2↑。故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是 。 应用三 沉淀的转化 CaCO3 、MgCO3 Mg(OH)2 CaCO3、Mg(OH)2 除去水垢中的CaSO4等，需要“碱洗”。 即用Na2CO3溶液等浸泡一段时间，再辅以“酸洗”，可除去CaSO4。 应用四 沉淀的转化 CO32- + CaCO3(s) CaSO4(s) ⇌ SO42- + Ca2+ ⇌ 对于CaSO4的沉淀溶解平衡， CO32- 与Ca2+反应，使c(Ca2+)减小，使Qc ＜ Ksp，平衡向CaSO4溶解的方向移动。 CaSO4(s)＋CO32- ⇌ CaCO3(s)＋SO42- 沉淀的转化： CaSO4 → CaCO3 应用五 铜蓝矿的形成过程 在铜蓝矿的形成过程中，CuSO4与ZnS、PbS作用转化为CuS的过程， 实质上就是沉淀的转化过程，可从ZnS和PbS的Ksp远大于CuS的Ksp 得以解释。 [Ksp(ZnS)＝2.93×10-25，Ksp(PbS)＝9.04×10-29，Ksp(CuS)＝1.27×10-36] 沉淀的转化 ZnS(s)＋CuSO4 ⇌ CuS(s)＋ZnSO4 PbS(s)＋CuSO4 ⇌CuS(s)＋PbSO4 含氟牙膏中少量的氟离子能与羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]发生反应，生成更难溶解的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]。氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并且氟离子还能抑制口腔细菌产生有机酸。含氟牙膏的使用显著降低了龋齿的发生率，使人们的牙齿更健康。 Ca5(PO4)3(OH)(s) ＋ F－ ⇌ Ca5(PO4)3F(s) ＋ OH－ 沉淀的转化 结论：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。 应用六 含氟牙膏保护牙齿的秘密 典例解析 【典例】已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段时间后达到平衡状态。 (1)写出有关的离子方程式：_____________________________________。 (2)计算该反应的平衡常数K=_______________________________________。 (3)讨论BaSO4能转化为BaCO3的条件是什么？ 用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，一段时间后移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次。 BaSO4(s)＋CO32- ⇌ BaCO3(s)＋SO42- c(SO42-)/c(CO32-)=Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3)=0.0423 对点训练 B D A 对点训练 C D 课堂小结 沉淀的转化与溶解 沉淀溶解平衡原理的应用 不良反应 沉淀的转化实质 沉淀的转化条件 重晶石的转化 清除水垢 防治龋齿 工业除杂质离子 铜蓝矿的形成过程 工业废水处理 谢谢观看 THANKS Lavf60.16.100 Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $