3.4基于真实情境的沉淀溶解平衡 主题复习课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

课前练习：室温下向100 mL蒸馏水中加入1 g CaCO3，一段时间后再向其中加入10 mL蒸馏水，一段时间后继续加入10 mL蒸馏水。该过程中电导率的变化如下图所示。 已知：室温下，CaCO3的溶解度为0.0013 g。 下列说法不正确的是（　C　） A. a→b电导率上升是由于CaCO3 固体部分溶解于水中 B. c和e对应的时刻分别加入了10 mL蒸馏水 C. c→d、e→f，电导率下降，说明 CaCO3的溶解平衡逆向移动 D. g点后的电导率几乎不再改变， 说明CaCO3的溶解达到平衡状态 C Qc=Ksp Qc＜Ksp 伴学平板数据反馈 硬水的软化与水垢的去除 ——基于真实情境的沉淀溶解平衡主题复习 授课老师： 何铭凯 指导老师：郑睫、刘立宇 水垢危害： 1.降低加热效率，增大能耗； 2.缩短设备寿命，引发爆炸； 3.影响水的口感，出现涩味。 环节1 认识水垢 水垢产生 Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O Mg(HCO3)2=MgCO3↓+CO2↑+H2O MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2↑ 资料：含较多可溶性钙、镁化合物（如Ca(HCO3)2 、 Mg(HCO3)2 ）的硬水加热时，生成CaCO3、 Mg(OH)2等附着在水壶内壁上 。硬水中还有硫酸根离子，加热后硫酸钙溶解度先上升后下降，钙离子和硫酸根离子结合也会产生沉淀，最后形成水垢。 Ca2+ + SO42- = CaSO4 ↓ 环节2 预防水垢——硬水软化 硬水软化：除去Ca2+、Mg2+等 沉淀法：加入Na2CO3使Ca2+沉淀；调节pH，使Mg2+沉淀。 思考： 某地区硬水pH为8.500，Mg2+浓度为2.0×10⁻3mol/L，已知在25℃时溶度积常数Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12， Kw=1.0×10-14。为使Mg2+以氢氧化物形式沉淀完全，需调节溶液pH不低于多少？lg5.61≈0.75 (金属离子浓度小于等于10－5 mol/L 时，可认为沉淀完全） 沉淀完全pH=10.875 离子交换法：用离子交换树脂，将Ca2+ 、 Mg2+进行置换。 环节3 去除水垢——沉淀溶解 资料卡片：常温下，用稀盐酸(pH=1)、食醋(pH≈3)或NH4Cl溶液(pH≈5.6)，可除去部分水垢，用平衡移动原理解释。 CaCO3 (s) Ca2+ (aq) + CO32- (aq) CaSO4 (s) Ca2+ (aq) + SO42- (aq) Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) 电解质 溶度积Ksp CaCO3 4.96×10⁻9 CaSO4 7.10×10⁻5 Mg(OH)2 5.61×10-12  Qc＜Ksp，平衡朝溶解方向移动 如何运用沉淀溶解平衡原理去除已产生的水垢？ 已知：常温下，Kb[NH3·H2O]=1.8×10-5  Ka[CH3COOH]=1.8×10-5  饱和NH4Cl溶液浓度约为6mol/L，pH≈5.6 NH4Cl促进Mg(OH)2溶解的原因是什么？ 实验方案： Mg(OH)2中各加2mL 假设1：NH4Cl水解显酸性，促进Mg(OH)2溶解 假设2：N消耗OH-离子，促进Mg(OH)2溶解 稀盐酸 pH=5 饱和NH4Cl pH≈5.6 6mol/L CH3COONH4 pH=7 稀盐酸 pH=5 饱和NH4Cl pH≈5.6 6mol/L CH3COONH4 pH=7 振荡、静置 加入试剂 总反应：Mg(OH)2+2NMg2＋+2NH3·H2O 已知：25℃，Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12， Kb[NH3·H2O]=1.8×10-5  K=Ksp[Mg(OH)2]/ Kb2[NH3·H2O]≈1.73×10-2 常数不小，反应可以发生。 数据验证 NOH- NH3·H2O Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) *思维延伸 常温下，饱和NH4Cl能否使CaCO3溶解？ CaCO3 (s) Ca2+ (aq) + CO32- (aq) NH2O NH3·H2O+H+ H+ + CO32- = HCO3- CaCO3 +NH2O Ca2+ + NH3·H2O+HCO3- Kb[NH3·H2O]=1.8×10-5  Ksp [CaCO3]= 4.96×10⁻9 Ka1[H2CO3 ]=4.3×10-7  Ka2[H2CO3 ]=5.61×10-11  K≈4.9×10-8 反应难以发生 饱和NH4Cl和CaCO3 某水壶内部水垢情况 环节4 去除水垢——沉淀转化 水垢中不溶于盐酸、醋酸和NH4Cl的成分CaSO4，怎么去除？ 电解质 溶度积Ksp CaCO3 4.96×10⁻9 CaSO4 7.10×10⁻5 溶解沉淀物 在难溶物质中加入沉淀剂，溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀。 思考：溶解度小的沉淀能转化成溶解度相对大的沉淀吗？ 沉淀转化：CaSO4(s)＋C(aq) CaCO3(s)＋S (aq)， K= ＝ ＝ ≈ 1.4×104 常数很大，反应容易发生。 CaSO4(s) 　　 SO42-(aq) + Ca2+ (aq) + CO32- (aq) CaCO3 (s) 选择性必修·化学反应原理 P115 写出上述反应的离子方程式，计算反应平衡常数与使得沉淀转化所需碳酸根离子的最小浓度（列出式子即可）。 电解质 溶度积Ksp BaCO3 2.58×10⁻9 BaSO4 1.07×10⁻10 BaSO4(s)＋C(aq) BaCO3(s)＋S (aq)， K= ＝ ＝ ≈ 4.15×10-2 常数不小，反应能发生。 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，若用饱和Na2CO3溶液处理，可将其转化为易溶于酸的BaCO3 。 沉淀生成 沉淀转化 沉淀溶解 预防水垢 去除水垢 本质：沉淀溶解平衡的移动 总结 硬水软化 水垢转化 水垢溶解 今日所学不过沧海一粟， 人生处处皆学问，生活处处有化学。 学无止境，学海无涯， 请满怀热爱、坚持不懈追求真知！ 学以致用，拥抱更美好的生活。 作业 1.完成导学案课后拓展练习，及时复习 2.查阅资料，了解硬水软化时沉淀剂的选择 3.阅读平板材料，了解不同除垢剂作用原理 沉淀生成、溶解、转化 ①Qc＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出 ②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态 ③Qc＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出 思维导图 （高考链接·2024·全国甲卷节选）从某炼锌废渣中提取钴的一种流程如下 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10－5 mol·L－1 ，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知： （3）假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+) 均为0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)=__________ mol·L-1 ，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离________(填“能”或“不能”) 1.6×10⁻4  不能 溶解沉淀物 课后思考：某水垢含CaSO4 7mol，用1L 2mol/L Na2CO3充分浸泡后过滤，至少需要浸泡多少次可以将CaSO4完全转化为CaCO3？ 思维拓展 解：设每次浸泡除去x mol CaSO4 ，则浸泡后硫酸根离子浓度为x mol/L，剩余碳酸根离子为浓度(2-x) mol/L。 CaSO4(s)＋C(aq) CaCO3(s)＋S (aq)， (2-x) x K= ＝ ＝ =x/(2-x) ≈ 1.4×104 解得，x无限接近2，故需要浸泡4次。 电解质 溶度积Ksp CaCO3 4.96×10⁻9 CaSO4 7.10×10⁻5 学以致用 下图为某温度下CaCO3沉淀溶解平衡曲线，回答几个问题。 c(CO32-) /(x10-5mol/L) c(Ca2+) /(x10-5mol/L) 3.5 14 7 3.5 7 14 a b c d 1.该温度下， Ksp为多少？a点和c点是否有CaCO3沉淀生成？ 2.在CaCO3饱和溶液中通过加入Na2CO3固体，能否使溶液由b点变到a点？ 3.温度不变，如何能使溶液由d点变到c点？ 加入盐酸/氯化钡，降低碳酸根离子浓度，碳酸钙沉淀溶解平衡正向移动，沉淀溶解或转化为更难溶的碳酸钡。 UPYUN Transcoding Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $