3.4 沉淀溶解平衡原理的应用 课件-2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦沉淀溶解平衡原理及应用，以酸性含铜废水达标排放方案设计为真实任务导入，通过碱的选择、沉淀转化、Ksp计算等任务链，构建“原理理解-实验探究-方案论证”的学习支架，衔接沉淀生成、平衡移动与转化的知识点。 其亮点在于采用项目式学习，融合科学思维与科学探究，通过FeS转化CuS实验、Ksp数据对比及价格分析（如Ca(OH)₂与NaOH成本比较），引导学生设计可行方案。结合废水处理流程图与资源回收案例，培养学生科学态度与责任，助力教师落实真实情境教学，提升学生解决实际问题的能力。

沉淀溶解平衡原理的应用 ——为酸性含铜废水达标排放设计方案 苏教版高中化学选择性必修1 专题3 第4单元 沉淀溶解平衡 1．通过设计酸性含铜废水达标排放方案的实验探究，理解沉淀的生成、 沉淀溶解平衡的移动、沉淀的转化等基础知识。 2．能运用沉淀溶解平衡相关知识解决问题，设计酸性含铜废水达标排 放的方案。 3．熟练应用Ksp进行相关计算。 4．了解沉淀溶解平衡原理在实际生产生活中的应用。 学习目标 多层PCB 锂电池 负极材料 刚性 PCB 挠性 平板显示器 电子整机 其它领域 挠性 刚性 覆铜板 多层PCB 锂电池 负极材 料 刚性 PCB 挠性 PCB PCB 平板显示器 屏蔽材料 屏蔽材料 电子整机 产品 产品 其它领域 刚性 覆铜板 挠性 覆铜板 覆铜板 以铜箔材料为中心形成的产业链 生产中产生的含铜废水若不能达标排放，将会严重污染环境。 国家GB8978-1996《污水综合排放标准》，pH：6~9，c(Cu2+)≤0.5 mg·L-1 的出水满足一级标准。 某大型电镀厂产生的废水情况： 任务：为酸性含铜废水达标排放设计方案 废水除去不溶性固体杂质后： pH=3，c(Cu2+)=0.003 mol·L-1 。 同学们，你们能帮我设计方案使 酸性含铜废水达标排放吗？ 任务：为酸性含铜废水达标排放设计方案 国家GB8978-1996《污水综合排放标准》，pH：6~9，c(Cu2+)≤0.5 mg·L-1 的出水满足一级标准。 【实验方案】 采用中和沉淀法。向废水中加碱，使Cu2+沉淀除去。 NaOH和Ca(OH)2如何选择？ 百度搜索（2025年11月10日价格） 任务一：碱的选择 常见碱 价格 NaOH 8100-8500元/吨 Ca(OH)2 600-1500元/吨 沉淀的生成 一、沉淀的生成 Cu2+ + 2OH－=Cu(OH)2↓ 可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 中和沉淀后得到上清液中是否含有铜离子？ 为什么？ 二、沉淀溶解平衡 Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH- 沉淀溶解平衡 Ksp=c(Cu2+)·c2(OH－) 可通过改变外界条件使沉淀溶解平衡发生移动。 国标，pH：6~9，c(Cu2+)≤0.5 mg·L-1的出水满足一级标准。 若加碱沉淀后测得溶液pH=8，过滤后的水能达到排放标准吗？ 已知：25℃时，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。 请根据Ksp[Cu(OH)2]计算溶液中的c(Cu2+)进行判断。 怎样操作才能使废水中的c(Cu2+)达到排放标准呢？ 根据以下信息你能想出方案吗？ 任务二：沉淀的选择 含铜难溶物 溶度积常数（25℃） Cu(OH)2 2.2×10-20 CuS 1.2×10-36 CuCO3 1.4×10-10 实验验证 【实验操作1】向盛有废水上清液的1号管中，滴加0.5 mL Na2S溶液， 振荡，观察现象。 滴加Na2S溶液 废水上清液 一般情况下，加入的沉淀剂是过量的，而Na2S易溶于水， 如果Na2S过量则会引起硫化物污染。 该如何选择沉淀剂呢？ 任务三：沉淀剂的选择 百度搜索（2025年11约10日价格） 难溶性硫化物 价格 溶度积常数（25℃） ZnS 6000-8000元/吨 2.9×10-25 FeS 680元/吨 1.6×10-19 CuS 233元/吨 1.2×10-36 实验验证 【实验操作2】向盛有废水上清液的2号管中，加入少量FeS粉末， 振荡，观察现象。 加入FeS粉末 废水上清液 沉淀的转化 沉淀的转化 三、沉淀的转化 实质：沉淀溶解平衡的移动。 特征：一般来说，溶解能力相对较强的物质容易转化为溶解能力 相对较弱的物质。 FeS(s) Fe2+ (aq) + S2-(aq) + Cu2+(aq) CuS(s) 任务四：方案可行性论证 请你根据所给Ksp计算加入FeS充分反应后溶液中c(Cu2+)，并判断 废水能否达标排放。 难溶性硫化物 溶度积常数（25℃） FeS 1.6×10-19 CuS 1.2×10-36 FeS(s) c平 (mol·L-1) Fe2+ (aq) + S2-(aq) 8×10-9 8×10-9 CuS(s) Cu2+ (aq) + S2-(aq) c(Cu2+) 8×10-9 c(Cu2+)×(8×10-9)=Ksp(CuS) c(Cu2+)=1.5×10-28 mol·L-1 实际处理还要考虑速率问题，用NaOH、Na2S，但会产生二次污染气体H2S， 需进行尾气处理。不同的含铜污水处理方案也不同，我们要合理调整方案。 废水的实际处理结果 废水的实际处理流程图 资源的回收利用 放置27个小时 左侧为加入FeS粉末， 右侧为加入Na2S溶液 [李南方,《基于STEM素养的项目化教学案例分析——以“含铜酸性废水的处理”为例》. 《化学教与学》2019年第2期.] [苏教版高中化学选择性必修1，2021年7月第1版，116页] 调控pH，利用溶解性的差异，分离溶液中的离子 任务五：沉淀溶解平衡原理的应用 任务五：沉淀溶解平衡原理的应用 工业上常采用“调pH+沉淀”方法除去某些离子 除去2 mol·L-1 CuSO4溶液中少量的Fe3+，可向溶液中加入Cu(OH)2， 调节pH的范围为 3.3≤pH<4 ，Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。 已知：①已知，Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20； ②当溶液中离子浓度小于等于1×10-5 mol·L-1时认为沉淀完全； ③lg5=0.7。 FeS(s) Fe2+ (aq) + S2-(aq) 沉淀的转化 CuS能转化为FeS吗？ 难溶性硫化物 溶度积常数（25℃） FeS 1.6×10-19 CuS 1.2×10-36 能转化吗？ 增大Fe 2+ 的浓度 + Cu2+(aq) CuS(s) 在某些特殊情况下，控制反应的条件，也可能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，以满足生产、生活的具体需求。 任务六：问题再探讨 问题解决 重晶石（主要成分BaSO4），是制备可溶性钡盐的重要原料，但 BaSO4既不溶于水也不溶于酸，工业上用饱和Na2CO3溶液可以实现 BaSO4向BaCO3的转化。 请写出该反应的离子方程式，求出平衡常数K的值。 你能解释该转化发生的原因吗？ （25℃，Ksp[BaSO4]=1.1×10-10，Ksp[BaCO3]=2.6×10-9） 锅炉水垢既会降低燃料的利用率，也会影响锅炉的使用寿命。有 人建议，水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化 为易溶于酸的CaCO3，再用酸除去。 （已知：25℃，Ksp[CaSO4]=7.1×10-5，Ksp[CaCO3]=5.0×10-9） 上述除去CaSO4水垢的方法有何理论依据？ 写出除去水垢中的CaSO4的化学方程式和离子方程式。 学以致用 课终归纳 效果检测 1．与沉淀溶解平衡无关的是( B ) A．石灰岩溶洞中石笋的形成 B．碘化银固体保存在棕色广口瓶中 C．用FeS除去废水中Cu2+、Hg2+ D．误食可溶性钡盐用Na2SO4溶液解毒 2．沉淀溶解平衡在生产生活、科研和环保等领域具有广泛的应用，下列沉淀溶 解平衡应用正确的是( ) A．用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀可减少沉淀的溶解损失 B．通过施加石灰[Ca(OH)2]可以降低盐碱地(含较多Na2CO3)的碱性 C．医疗上常用BaCO3作X射线透视肠胃的内服药剂 D．用稀盐酸可以直接除去锅炉水垢中的CaSO4 效果检测 A 效果检测 3（2024·全国甲卷节选） （3）假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1，向其中加 入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)= 1_._6_× 1_0_-_4_mol·L-1，据此判断 能否实现c(Zn2+)和c(Co2+)的完全分离 不 能 (填“能”或“不能”)。 已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36，Ksp(ZnS)=2.5×10-22，Ksp(CoS)=4.0×10-21。 ②加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5mol·L-1，其他金属离子不 沉淀，即认为完全分离。 课后作业 1.书面作业：课时检测题。 2.学习评价：完成本节课的学习评价量表。 3.实践作业：查阅资料，了解沉淀溶解平衡 原理在生产生活中的应用实例。 物质世界五彩缤纷 化学世界变幻莫测 希望同学们用学到的知识 更好地服务于我们的生活 放置3个小时 放置27个小时 左侧为加入FeS，右侧为加入Na2S溶液 $