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

该高中化学课件聚焦沉淀溶解平衡的应用，涵盖沉淀的生成、溶解与转化三大核心内容。通过水垢处理、钡餐选择等生活实例导入，衔接沉淀溶解平衡的建立与移动原理，以实验（如Mg(OH)₂溶解）、pH范围表、计算例题等为学习支架，构建“理论-实践”知识链。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，结合科学思维培养，通过实验3-3、3-4及实验视频，引导学生基于Ksp数据推理沉淀转化规律，如水垢中CaSO₄转化为CaCO₃的实例分析。既助学生深化平衡观念与证据推理能力，又为教师提供丰富实例与探究活动设计，提升教学实效。

第三章 水溶液中的离子反应 与平衡 第四节 沉淀溶解平衡 人教版选择性必修一 课时2 沉淀溶解平衡的应用 沉淀溶解平衡的应用 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。 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 2 一、沉淀的生成：Q>Ksp 1、应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域 2、目的：利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 3 3、沉淀的方法 ①调pH值 实例 操作及原理 调节 pH法 除去NH4Cl中的FeCl3 溶于水，加氨水调节pH Fe3＋＋3NH3·H2O = Fe(OH)3↓＋3NH4+ ①写出调pH步骤中发生反应的离子反应方程式： 4 已知25 ℃难溶电解质Fe(OH)3 的Ksp 约为1×10-39 ②调pH除铁时，计算恰好完全沉淀时溶液的pH≈______。 为使Fe3+完全沉淀，常采取的措施为______。 ③调pH时能否用NaOH溶液，简述理由______。 2.7 调节溶液的pH≥2.7 不能，引入新的杂质离子 5 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 4.6 6.7 Fe(OH)2 5.8 8.8 Fe(OH)3 1.5 2.8 【例】 ①根据表中数据，如何除去CuCl2中混有的少量Fe3+? （加什么物质？调节pH的范围？） ②如何除去CuCl2中混有的少量Fe2+? 加入Cu(OH)2、CuO、碱式碳酸铜； 调节2.8≤pH＜4.6，使得Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。 将Fe2+氧化为Fe3+；调节2.8≤pH＜4.6，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。 6 ②氧化还原法：改变某离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来。如除去CuCl2中混有少量Fe2+ Fe2+ Fe3+ Fe(OH)3 氧化剂 调pH 常用氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等 调pH可用:MO、MOH、MCO3等(M为目标元素，不引入新杂质) H2O2等 一般除铁： 选择试剂原则：不引入新的杂质；不消耗原料； 7 ③沉淀剂法 实例 操作及原理 沉淀 剂法 除去废水中的Hg2+ 除去废水中的Cu2＋ 加入Na2S：S2- + Hg2+ = HgS↓ 通入H2S：H2S + Cu2+= CuS↓ + 2H+ ①工业废水中的Cu2+、Hg2+可选用Na₂S、H₂S除去的原因是？ ②分别写出除杂原理的离子方程式: 生成的CuS、HgS极难溶，使废水中Cu2+、Hg2+浓度降得很低. ①利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀反应完成后，②溶液中剩余离子浓度能尽量小。 (1)如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钙盐还是钡盐?为什么? (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? 钡盐，因为Ksp(BaSO4)<Ksp(CaSO4)，向溶液分别加入等物质的量的钡盐和钙盐，钡盐使溶液中剩余的c(SO42-)较小。 增大所用沉淀剂的浓度 【思考与讨论】 利用生成沉淀分离或除去某些离子的原则 P教材82页 ④相同离子法 P教材87页第5题 ④相同离子法 现制得0.1g BaSO4沉淀，0.01mol/L硫酸洗涤该沉淀，仅损失2.6x10-7g BaSO4损失，常温下如果用100mL蒸馏水洗涤该沉淀以除掉杂质，将损失2.4x10-4g BaSO4；请解释原因。 定性：用此硫酸洗涤，会使上述沉淀溶解平衡向逆反应方向移动，所以BaSO4损失少得多。 定量：Q＞Ksp 10 1.要使工业废水中的Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、 硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14 由上述数据可知，选用的沉淀剂最好是( ) A.硫化物 B.硫酸盐 C.碳酸盐 D.以上沉淀剂均可 【课堂练习】 A 2、若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 , 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?( Ksp(Fe(OH)3)= 4× Ksp(Mg(OH)2)= 1.8×) pH = 3.2 Mg2＋开始沉淀的pH值为: pH = 9.1 Fe3＋完全沉淀的pH值为: 控制pH值在3.2 ~ 9.1之间； 即可使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀。 12 P教材87页第9题 ①Fe3+恰好沉淀时的pH约为? Cu2+开始沉淀时的pH约为? 调节PH的范围 ？ ②若不加H2O2氧化Fe2+，直接调节pH使Fe2+恰好沉淀时的pH约为? 此时Cu2+是否开始沉淀? 13 二、沉淀的溶解：Q<Ksp Mg(OH)2(s) ⇌Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 在水中难溶的电解质，设法不断地移去平衡体系中相应的离子，使Qc<Ksp ，平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。 14 向盛有少量Mg(OH)2固体的试管中滴加适量的蒸馏水和酚酞试剂。 氢氧化镁沉淀 存在溶解平衡 Mg(OH)2 固体 实验前准备(验证) Mg(OH)2(s) ⇌Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 探·知识奥秘 加 盐酸 消耗 OH- c(OH-) 减小 Q ＜ Ksp 平衡向溶解的方向移动 Mg(OH)2 溶解 理论分析 Mg(OH)2(s) ⇌Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 设计实验 添加的试剂 蒸馏水 盐酸 现象 （向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中） 探·知识奥秘 16 探·知识奥秘 添加的试剂 蒸馏水 盐酸 现象 沉淀 不溶解 沉淀 溶解 结论：加水，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡影响不明显； 加盐酸，沉淀溶解。 实验现象与结论 探·知识奥秘 18 Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) ＋ 2OH-(aq) 2H2O ＋2H+ 现象理论分析 加 盐酸 c(OH-) 减小 Q ＜ Ksp 平衡向溶解的方向移动 Mg(OH)2 完全溶解 盐酸足够 沉淀的溶解方法 ①酸或碱溶解法 例如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸； 强酸是常用的溶解剂(难溶电解质)，如难溶 氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。 探·知识奥秘 19 滴加试剂 蒸馏水 盐酸 NH4Cl溶液 现　象 ②盐溶解法 【例】Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 Mg(OH)2(s) ⇌Mg2+(aq) + 2OH-(aq) ＋H2O NH3·H2O＋H+ ③配位溶解法：生成配位化合物使沉淀溶解 例如AgCl溶于氨水 AgCl＋2NH3•H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O ④氧化还原反应溶解法： 利用氧化还原反应使沉淀溶解 CuS、HgS、Ag2S等选用氧化性的强酸（如硝酸） 3CuS ＋ 2NO3-+8H+＝3Cu2＋＋3S + 2NO↑+4H2O 21 ①胃酸中的H+与CO32-反应，致使BaCO3的沉淀溶解平衡右移,使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。 ②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”。 【例】医疗上的内服造影剂钡餐为BaSO4，为什么不选用BaCO3？ BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为 BaCO3⇌Ba2++CO32- Ksp=5.1×10-9 BaSO4⇌Ba2++SO42- Ksp=1.1×10-10 P教材87页第6题 【思考1】生活中，我们可以用可乐除去烧水壶里的水垢(碳酸钙)，什么原理呢? CaCO3＋H2O＋CO2＝Ca(HCO3)2 陈年老水垢，可用白醋和柠檬酸等或者换个水壶； 三、沉淀的转化 探·知识奥秘 H+＋Cl- HCl H+和Cl-对该沉淀溶解平衡无影响 硫酸钙该如何除去呢? CaSO4(s) Ca2+ (aq)＋SO42-(aq) 【思考2】水垢中的CaSO4，能用稀盐酸能除去吗? 除去水垢中的CaSO4，用Na2CO3溶液浸泡一段时间，再以盐酸浸泡，可除去CaSO4。 硫酸钙除去方案： CaSO4 CaCO3 CO2 Na2CO3 HCl 探·知识奥秘 24 向盛有 2 mL 0.1 mol/L NaCl 溶液的试管中滴加 2滴0.1 mol/L AgNO3溶液，观察并记录现象。 步骤一 振荡试管，然后向其中滴加4滴 0.1 mol/L KI 溶液，观察并记录现象。 步骤二 振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S溶液，观察并记录现象。 步骤三 根据CaSO4(25 ℃ Ksp ＝ 4.9×10-5 )转化为CaCO3(25 ℃ Ksp＝3.4×10-9 )事实，推测：溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。 实验3-4 三、沉淀的转化 探·知识奥秘 步骤 (1) (2) (3) 现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为 黄色沉淀 黄色沉淀转化为 黑色沉淀 Ag+ + Cl- = AgCl↓ AgI(s) 黄色 ＋ I-(aq) AgCl(s) Ag+(aq)＋Cl-(aq) 白色 AgCl(s)＋I-(aq) AgI(s)＋Cl-(aq) Ag2S(s) 黄色 黑色 ＋ S-(aq) AgI(s) Ag+(aq)＋I-(aq) 2AgI(s)＋S2-(aq) Ag2S(s)＋2I-(aq) Ag2S 沉淀 AgCl 沉淀 AgI 沉淀 Ksp＝6.3×10-50 Ksp＝1.8×10-10 Ksp＝8.5×10-17 大 小 理论分析 Ag+虽好，但不能过量哦！ 若银离子过量，加入KI溶液后，I-会与过量Ag+生成沉淀AgI，无法证明AgI是由AgCl沉淀通过平衡移动转化成的。 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。 v 探·知识奥秘 观看实验视频，填写教科书83页【实验3-5】的表格 探·知识奥秘 步骤 (1) (2) 现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀 Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ 3Mg(OH)2(s) + 2Fe3+⇌ 2Fe(OH)3(s) +3Mg 2+ 三、沉淀的转化 (1)沉淀转化实质 实质是沉淀溶解平衡的移动 (2)规律 ① 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。 两者差别越大，转化越容易; ②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需试剂离子浓浓度越小的越先沉淀。 ③如果生成各种沉淀所需试剂的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到分离、提纯的目的。 三、沉淀的转化 ④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大的物质。 BaSO4(Ksp=1.07×10-10)、BaCO3(Ksp=2.58×10-9) BaSO4 Ba2＋＋SO42－ CO32－ + BaCO3 (高浓度) BaSO4＋CO32－ BaCO3＋SO42－ ①除去水垢中的 CaSO4 (3)沉淀转化的应用 酸洗除去 CaSO4(s) Ca2+ (aq)＋SO42-(aq) 加Na2CO3 c(Ca2+) 减小 Q ＜ Ksp 平衡向溶解的方向移动 CaSO4 溶解 生成CaCO3 c(Ca2+ )减小 理论分析 离子方程式可以表示为： CaSO4(s)＋CO32-(aq) CaCO3 (s)＋SO42-(aq) 沉淀转化 比较完全 ≈1.4×104 ＝ ·c (Ca2+) c(SO42-) c(CO32-) ·c (Ca2+) Ksp(CaSO4) Ksp(CaCO3) ＝ 4.9×10-5 3.4×10-9 ＝ K＝ c(SO42-) c(CO32-) 自然界中，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)，便慢慢地使它们转化为铜蓝(CuS)。请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。 闪锌矿 (ZnS) 方铅矿 (PbS) 铜蓝 (CuS) ②自然界中矿物的转化 探·知识奥秘 34 铜蓝(CuS) ＋Cu2+(aq) CuS(s) PbS(s) + Cu2+(aq) CuS(s) + Pb2+(aq) 方铅矿(PbS) Ksp ＝6.3×10-36 Ksp ＝8.0×10-28 PbS(s) S2-(aq)＋Pb2+(aq) 转化分析 反应的离子方程式表示为 探·知识奥秘 牙齿表面釉质层的主要成分—难溶的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)] Ca5(PO4)3(OH)(s) + F-(aq) ⇌ Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq) 氟离子与羟基磷灰石反应，生成溶解度更小的氟磷灰石 硬水中MgHCO3 MgCO3 Mg(OH)2 ④水垢的生成 ： ⑤氟化物、 预防龋齿 ： 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。 FeS(s) + Hg2+(aq) ⇌HgS(s) + Fe2+(aq) ③工业废水处理 沉淀溶解平衡图像类题的解题步骤 1、明确图像中纵轴、横轴的含义 纵轴、横轴通常是难溶电解质溶解后电离出的离子浓度。 2、理解图像中线上点、线外点的含义 有关图像问题 知识·拓展 ②曲线上方区域的点均为过饱和溶液， 此时Qc>Ksp。 ③曲线下方区域的点均为不饱和溶液， 此时Qc<Ksp。 ①曲线上的点均为饱和溶液，此时Qc=Ksp。 1、常温下，几种物质的溶度积常数见下表： 物质 Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI Ksp 2.2×10－20 2.6×10－39 1.7×10－7 1.3×10－12 (1)某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3，为制得纯净CuCl2溶液，宜加入____________________________________调至溶液pH＝4，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝_________________。 (2)过滤后，将所得滤液经过_______________，_______________操作，可得到CuCl2·2H2O晶体。 蒸发浓缩 　冷却结晶 CuO[或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3]　 　2.6×10－9mol·L－1 课堂检测 2、CoHPO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，下列说法正确的 是(　　) A．温度一定时，Ksp(CoHPO4)随c(HPO42-)的增大而减小 B．三个不同温度中，313 K时Ksp(CoHPO4)最大 C．283 K时，图中a点对应的溶液是饱和溶液 D．283 K下的CoHPO4饱和溶液升温到363 K后变为不饱和溶液 B 练·技能实战 Lavf59.34.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $