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

该高中化学课件核心围绕溶度积常数Ksp及其应用展开，涵盖Ksp意义、沉淀生成判断、沉淀完全判定、沉淀顺序分析、pH计算，以及沉淀的生成、溶解与转化等知识点，通过概念解析、实例计算与实验探究搭建从基础到应用的学习支架。 其亮点在于结合AgCl→AgI→Ag₂S转化实验、锅炉水垢处理及龋齿防治等实例，运用科学思维进行证据推理与模型建构，通过科学探究与实践培养学生问题解决能力。教师可借助丰富案例提升教学效率，学生能深化对平衡原理的理解并增强科学态度与责任。

Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 Ksp的意义 溶度积常数Ksp (1)对于同类型(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质来说，Ksp越小，其溶解度越小。 溶度积：Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI) 溶解度：S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI) (2)不同类型的难溶电解质不能直接通过Ksp的大小判断溶解度大小，要通过Ksp计算出离子浓度来比较。 1.判断给定条件下有无沉淀生成 2.判断溶液中离子能否沉淀完全 3.判断沉淀析出的顺序 4.计算某离子开始沉淀的pH和完全沉淀的pH Ksp的应用 ③ Q<Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出。 AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)， Q＝cm(An＋)·cn(Bm－) 任意时刻浓度 （定量判断给定条件下有无沉淀生成） ① Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出。 ② Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。 若此时加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。 Ksp的应用1------溶度积规则 三、溶度积常数Ksp 7．已知CaCO3的Ksp＝2.8×10－9，现将浓度为2×10－4 mol·L－1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于 A．2.8×10－2 mol·L－1 B．1.4×10－5 mol·L－1 C．2.8×10－5 mol·L－1 D．5.6×10－5 mol·L－1 √ 若要产生沉淀，Q应大于Ksp，因为等体积混合，所以体积加倍，混合时浓度减半。设所用CaCl2溶液的浓度为x，则 >2.8×10－9，求得x>5.6×10－5 mol·L－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 【例】在1L含 0.001mol/L SO42-的溶液中，注入等体积0.01mol/L BaCl2，能否使SO42-沉淀完全？ [Ksp(BaSO4) = 1.08×10-10] c(SO42-) = 2.4×10-8 mol/L Ksp(BaSO4)= c(Ba2+) · c(SO42-)= 1.08×10-10 ∴ 沉淀完全 剩余的n(Ba2+) = 0.009 mol ， 体积加倍 c(Ba2+)=4.5×10-3mol/L < 1.0×10-5 mol/L 0.01mol 0.001mol 解： Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ Ksp的应用2-----判断溶液中离子能否沉淀完全 三、溶度积常数Ksp 注意体积变化 在一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol/L时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了 4. Ksp的应用3------判断沉淀析出的顺序 三、溶度积常数Ksp 【例】已知Ksp(AgCl)= 1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)= 2.0×10-12，向浓度均为0.01mol/L的Cl-和CrO42-的混合液中滴加AgNO3溶液，Cl-和CrO42-谁优先沉淀？ 解：Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) = 1.8×10-10 c(Ag+) = =1.8×10-8 mol/L Ksp(Ag2CrO4) = c2(Ag+)·c(CrO42-) = 2.0×10-12 AgCl沉淀时需要的离子浓度小，AgCl先沉淀。 溶解度小的先沉淀 c(Ag+) = =1.4×10-5 mol/L 11．(1)向0.1 mol·L－1的AgNO3溶液中加入等体积0.1 mol·L－1的NaCl和0.1 mol·L－1的NaBr混合液，生成的沉淀主要是________。 AgNO3的量不足，先生成溶解度更小的AgBr。 AgBr (2)取等体积的AgCl和AgI饱和溶液混合，再加入足量AgNO3溶液，生成的沉淀主要是________。 由于AgCl溶解度大，混合溶液中c(Cl－)较大，加入AgNO3主要生成AgCl沉淀。 AgCl 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 4. Ksp的应用3------计算某离子开始沉淀的pH和完全沉淀的pH 三、溶度积常数Ksp 【例】实验测得某水样中的铁离子的浓度为2.6×10-6mol/L 若要使水中的铁离子转化为沉淀，则溶液的pH值至少要控制在多少以上？[已知Fe(OH)3的Ksp为2.6×10-39] 解：Ksp=c(Fe3+) ·c3(OH-)=2.6×10-39 c(OH-)3 = 1×10-33 mol/L c(OH-) = 1×10-11 mol/L c(H+) = 1×10-3mol·L-1 pH = 3 pH要控制在3以上才能使水中的铁离子转化为沉淀。 注意：若要计算使某个离子沉淀完全时的pH值，则该离子浓度要取1×10-5mol/L带入Ksp计算。 氢氧化物沉淀不一定在碱性环境 第2课时　沉淀溶解平衡的应用 第四节 沉淀溶解平衡 一、沉淀的生成 二、沉淀的溶解 三、沉淀的转化 一、沉淀的生成 2.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。 1.原理：利用同离子效应或化学反应，使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动 一、沉淀的生成 1.在工业原料氯化铵中混有氯化铁，使其溶解于水，再加氨水调pH，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去 2.在工业废水处理过程中以Na2S作沉淀剂使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的沉淀CuS、HgS而出去。 Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)＋3OH－(aq) CuS (s) Cu2+(aq)＋S2－(aq) 洗涤硫酸钡固体，用蒸馏水好还是稀硫酸好？ 硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小，硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。故用稀硫酸洗 BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq)+SO42- (aq) 【思考与讨论】 利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生； 其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。 【思考与讨论】 若要除去某溶液中的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? 加入钡盐， 因为K(BaSO4)<K(CaSO4)，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 【练习】根据下表的数据，酸性CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？ 【方法】加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO，调节pH至3.2≤pH<4.4，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。 氢氧化物 开始沉淀时的pH值 沉淀完全时的pH值(＜10-5mol/L) Cu(OH)2 4.4 6.4 Fe(OH)3 1.4 3.2 Fe3+水解：Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+ 加Cu(OH)2：Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O 促进Fe3+水解 在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+，在提纯时，为了除去Fe2+，可用什么方法？ 方法： 向溶液加入少量的H2O2，使Fe2+氧化成Fe3+，然后再加入Cu(OH)2或CuO或Cu2(OH)2CO3调节pH至调节pH至3.2≤pH<4.42，再将生成的Fe(OH)3沉淀过滤除去。 氧化剂可用：双氧水、氧气等（不引入杂质） 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) Fe2+ 6.95 8.95 Cu2+ 4.42 6.67 Fe3+ 1.87 3.2 二、沉淀的溶解 1、原理：加酸、碱、盐、强氧化剂等，不断减少溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就达到使沉淀溶解的目的（即Q< Ksp 时，沉淀发生溶解）。 【思考】为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3? 因为BaSO4不溶于胃酸，BaCO3会溶于胃酸，产生大量有毒的Ba2+。 BaCO3(s) ⇌CO32-(aq) + Ba2+(aq) +H+ HCO3-(aq) +H+ H2CO3 H2O + CO2↑ BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + H2O + CO2↑　 可用强酸溶解的难溶电解质还有 CaCO3、 FeS、Cu(OH)2、Mg(OH)2等。 三、沉淀的转化 现象 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 【实验3-4】 Ag+ + Cl- = AgCl↓ AgCl(s) + I - AgI(s) + Cl - 2AgI(s) + S 2- Ag2S(s) + 2I- AgCl>AgI>Ag2S 沉淀溶解能力： Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ 3Mg(OH)2(s) + 2Fe3+ 2Fe(OH)3(s) + 3Mg 2+ 沉淀溶解能力： Mg(OH)2 > Fe(OH)3 【实验3-5】 步骤 现象 白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀 （1） （2） 实质：沉淀溶解平衡的移动 条件：两种沉淀的溶解度不同 规律：一般来说，溶解度较大的沉淀转化为溶解度较小的沉淀容易实现，溶解度相差越大，转化越容易。 三、沉淀的转化 注意：当两种难溶物溶解度相差不大时，溶解度相对较小的物质在一定条件下也可以转化为溶解度相对较大的物质。 锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。 CaSO4 　　 SO42- + Ca2+ + CO32- CaCO3 水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 疏松的水垢CaCO3 、Mg(OH)2 用盐酸或饱和氯化铵溶液 除去水垢 CaSO4+CO32- ⇌ CaCO3+SO42- CaCO3+2H+ = Ca2++CO2↑+H2O Mg(OH)2+2H+ = Mg2++2H2O ①除锅炉水垢 沉淀转化的应用 ②自然景观的形成 CaCO3 Ca2+ + CO32- + H2O + CO2 2HCO3- 石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能 转化为微溶性的碳酸氢钙。 溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。 CaCO3 +H2O+CO2 +2HCO3- Ca2+ 原生铜的硫化物 CuSO4溶液 铜蓝（CuS） CuSO4 (aq) + ZnS (s) CuS(s) + ZnSO4 (aq) CuSO4 (aq) + PbS(s) CuS (s) + PbSO4(s) ③解释自然界中矿物的转化: ④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： FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+ 主要成分：Ca5(PO4)3(OH) 5Ca2＋ ＋ 3PO43－ ＋ OH－ 牙釉质存在溶解平衡： + F－ Ca5(PO4)3F（更难溶） （溶解度更小，更能抵抗酸的腐蚀，氟离子抑酸） + H＋ ⑤氟化物防治龋齿的化学原理 解释：为什么吃糖多了可能坏牙？ 糖 发酵 有机酸 溶解平衡右移 Ca5(PO4)3(OH)（s）＋ 4H+ = 5Ca2＋ (aq) ＋ 3HPO42－ (aq) ＋ H2O × $