3.3.2沉淀溶解平衡应用 课件 2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

水溶液中的离子反应 沉淀溶解平衡 第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用 2 沉淀的溶解 1 知识导航 沉淀的生成 3 沉淀的转化 知识导航 明·学习目标 1.如何通过简单计算判断沉淀的生成和溶解，从理论上解释发生沉淀转化现象？ 2.如何运用沉淀溶解平衡原理解释生产、生活中的实际问题？ 引·新课导入 难溶电解质的沉淀溶解平衡在生产、科研、环保等领域应用广泛。沉淀溶解平衡是动态平衡，当某些条件发生改变时，平衡也会相应地发生移动。根据化学平衡移动原理，选择适当的反应条件，可使平衡向着人们期望的方向移动，从而实现沉淀的溶解、生成或转化。 实验室中用大理石与稀盐酸 反应制备二氧化碳 误食钡盐中毒的患者应口服5%的硫酸钠溶液 01 沉淀的溶解 1.沉淀溶解的实质 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 如何使沉淀向溶解的方向移动呢？ 根据溶度积规则，当Q<Ksp时，沉淀溶解平衡就向溶解的方向进行。而加入与溶液中的离子反应的物质就能使离子浓度减小，从而使平衡向溶解的方向移动。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。 1.沉淀溶解的实质 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 利用X射线对钡元素穿透能力较差的特性，医学生在进行消化系统的X射线透视时，常采用钡盐作为内服药剂，而Ba2+有剧毒，因此选择钡餐药剂应选择难溶性的钡盐，试用溶解平衡理论解释，为何BaSO4和BaCO3均难溶于水，钡餐药剂选择了BaSO4而不是BaCO3呢？ BaCO3(S) 　　 Ba2+(aq)+CO32- (aq) + 2H+ H2O+CO2 平衡正向移动 Q<Ksp Ba2+浓度增大而导致人体中毒 1.沉淀溶解的实质 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 Ksp =1.1×10-10 mol2•L-2 BaSO4(S) 　　 Ba2+(aq)+SO42- (aq) BaSO4(S) 　　 Ba2+(aq)+SO42- (aq) + 2H+ 平衡不移动 Q=Ksp 不反应 Ba2+浓度可以保持在安全范围内，因此可用作钡餐。 迁移应用 当体液中c(Ba2+)<1×10-5 mol•L-1时，几乎不会对身体造成影响，5 %的Na2SO4溶液中c(SO42-)=0.35mol/L，试着通过计算解释为什么Ba2+中毒可服用5 %Na2SO4溶液解毒。已知常温下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2•L-2 KspBaSO4= c平(Ba2+)·c平( SO4 2- ) ＝ Ksp 1.1×10-10 mol2L-2 c平( SO4 2- ) ＝ 3.1×10-10mol·L-1 0.35 mol·L-1 c平(Ba2+)＝ 在这种情况下误食的 Ba2+ 可以充分转化为 BaSO4 沉淀，因此用 5% 的 Na2SO4 溶液洗胃可有效地除去胃中的 Ba2+。 2.沉淀溶解的应用 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 例如：难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中： CaCO3（s）⇌Ca2++CO32-，加入盐酸，H+与CO32-反应，CO32-+2H+=CO2↑+H2O，使沉淀溶解平衡正向移动 实验室中利用沉淀溶于酸的性质，常用CaCO3于稀盐酸反应制取CO2、FeS与稀硫酸反应制取H2S等。 （1）酸溶法：对于可溶于酸的沉淀，加入酸将沉淀溶解，如CaCO3、BaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等 2.沉淀溶解的应用 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 例如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液：Mg(OH)2 （s） ⇌Mg2++2OH-，当加入NH4Cl溶液时，NH4++OH-⇌NH3·H2O，使c(OH-)减小，使沉淀溶解平衡正向移动，直至沉淀完全溶解。 总反应式为：Mg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3·H2O （2）盐溶法：弱碱盐的溶液水解呈酸性，可以将一些难溶物用弱碱盐溶解 2.沉淀溶解的应用 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 例如：AgCl溶于氨水：AgCl（s） ⇌Ag++Cl-，当加入氨水时，Ag++2NH3·H2O⇌[Ag(NH3)2]+＋2H2O，使c(Ag+)减小，使沉淀溶解平衡正向移动，直至沉淀完全溶解。 总反应式为： AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O （3）配位溶解法：加入的试剂能与沉淀的离子发生配位反应，生成配合物 2.沉淀溶解的应用 探·知识奥秘 一、沉淀的溶解 硝酸具有强氧化性，硫化物中硫元素为-2价，具有强还原性，二者发生氧化还原反应： 3Ag2S＋8HNO3 =6AgNO3＋3S＋2NO↑＋4H2O （4）氧化还原溶解法：不溶于盐酸的硫化物CuS、Ag2S等溶于稀硝酸 1．关于溶解平衡：Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋＋2OH－ΔH＞0，下列说法中，正确的是(　　) 析·典型范例 B A．加入Mg(OH)2固体，可以增大溶液中镁离子的浓度 B．溶度积常数表示式：Ksp＝c(Mg2＋)·c2 (OH－) C．加入NaOH浓溶液，可以增加Mg(OH)2的溶解量 D．升高温度，不会影响溶解平衡 02 沉淀的生成 1.沉淀生成的实质 探·知识奥秘 二、沉淀的生成 如何生成沉淀呢？ 根据溶度积规则，当Q>Ksp时，沉淀溶解平衡就向沉淀的方向进行。而加入与溶液中相同的离子，从而使平衡向沉淀的方向移动。 探·知识奥秘 二、沉淀的生成 2.沉淀生成的应用 (1)调节pH法： ①如除去氯化铵溶液中的氯化铁杂质的方法。 加入氨水，调节pH至3~4，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O = Fe(OH)3↓＋3NH4+ ②为了除去氯化镁酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入过量的MgCO3：MgCO3与H+反应，使pH变大，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 探·知识奥秘 二、沉淀的生成 2.沉淀生成的应用 (2)加沉淀剂法： 如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。 ①用H2S除去Cu2＋：H2S＋Cu2＋= CuS↓＋2H＋。 ②用Na2S除去Hg2＋：Hg2＋＋S2－= HgS↓。 为了使要除去的离子沉淀得更为完全，通常需要加入稍过量的沉淀剂。 1．已知：室温下，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－37.4，Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13。某溶液中c(Mn2＋)＝0.2mol/L，其中含有一定量的Fe3＋，欲使溶液中Fe3＋完全除去[c(Fe3＋)<10－5mol/L]，需控制溶液pH的范围是____________。 析·典型范例 3.2～8.0 03 沉淀的转化 沉淀转化的应用 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 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 思考：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? 沉淀转化的应用 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 水垢中的CaSO4，能用稀盐酸能除去吗? 影响较小 Ca(OH)2(s) HCl H+＋Cl- H+和Cl-对该沉淀溶解平衡无影响 硫酸钙该如何除去呢? 实验结论：加入盐酸，不能使CaSO4溶解 CaSO4(s) Ca2+ (aq)＋SO42-(aq) H2O H+ ＋ OH- 沉淀转化的应用 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 酸洗除去 CaSO4(s) Ca2+ (aq)＋SO42-(aq) 加 Na2CO3 消耗 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 沉淀转化 比较完全 上述沉淀的转化过程离子方程式可以表示为 CaSO4(s)＋CO32-(aq) CaCO3 (s)＋SO42-(aq) ≈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-) 1.实验探究沉淀的转化 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 根据CaSO4(25 ℃ Ksp ＝ 4.9×10-5 )转化为CaCO3(25 ℃ Ksp＝3.4×10-9 )，推测：溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀 进行实验进行验证上述结论 【实验1】取一支试管，向其中加入2 mL 0.01 mol·L-1 氯化钠溶液，再逐滴加入少量硝酸银溶液。 【实验2】向实验1的试管中滴加0.01 mol·L-1碘化钾溶液。 【实验3】向实验2的试管中滴加0.01 mol·L-1 硫化钠溶液。 1.实验探究沉淀的转化 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 Ag2S 沉淀 AgCl 沉淀 AgI 沉淀 2 mL 0.1 mol/L NaCl 溶液 生成 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 2滴 0.1 mol/L AgNO3溶液 4滴 0.1 mol/L KI溶液 8滴 0.1 mol/L Na2S溶液 Ksp＝6.3×10-50 Ksp＝1.8×10-10 Ksp＝8.5×10-17 大 小 溶解度分别为1.5×10-4 g、 2.1×10-7 g、 6.3×10-16 g 2.沉淀转化的实质 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 注意：溶解度小的沉淀在一定条件下也能转化为溶解度大的沉淀。 一般来说，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。 生成沉淀与离子的浓度有关，当Qc＞Ksp时才能生成沉淀，溶解度较小的沉淀在一定条件下可以转化成溶解度较大的沉淀。 如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，可以生成溶解度较大的BaCO3沉淀。 迁·拓展延伸 自然界铜蓝矿的形成 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) 闪锌矿(ZnS) 铜蓝(CuS) ZnS(s) S2-(aq)＋Zn2+(aq) ＋Cu2+(aq) CuS(s) ZnS(s)＋Cu2+(aq) CuS(s)＋Zn2+(aq) Ksp ＝6.3×10-36 Ksp ＝1.6×10-24 转化分析 反应的离子方程式表示为 分析：闪锌矿(ZnS)转化为铜蓝(CuS) 沉淀转化的应用 探·知识奥秘 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 分析：方铅矿(PbS)转化为铜蓝(CuS) 沉淀转化的应用 探·知识奥秘 我国拥有世界上规模最大、最壮观的喀斯特地貌。究其原因是难溶的CaCO3和微溶的Ca(HCO3)2随着环境的变化而变换形式，经过漫长岁月的积聚、溶蚀而产生的钟乳石奇景。请写出上述过程中涉及的化学方程式，并从沉淀溶解平衡的角度进行解释。 石灰岩主要成分是碳酸钙，难溶于水，当溶有CO2的水流经石灰岩时，能够发生和建立如下平衡： CaCO3(s) Ca2+ (aq) ＋CO32-(aq) CO2＋ H2O 2HCO3- (aq) 总反应的离子方程式为： CaCO3＋H2O＋CO2＝Ca2+ ＋HCO3- 溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向下滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小及温度的变化都会使二氧化碳溶解量减小，致使碳酸钙沉淀析出。 析·典型范例 3.沉淀转化的应用 探·知识奥秘 三、沉淀的转化 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。使用含氟牙膏可显著降低龋齿的发生率，这是什么原理呢？ Ca5(PO4)3(OH)(s)⇌5Ca2＋＋3PO43-＋OH- + F- ⇌Ca5(PO4)3F(s) 氟磷灰石［Ca5(PO4)3F］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。 1． 析·典型范例 B 已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是(　　) A．固体逐渐溶解，最后消失 B．固体由白色变为黑色 C．固体颜色变化但质量不变 D．固体逐渐增多，但颜色不变 沉淀的溶解 沉淀的生成 实质 应用 理·核心要点 沉淀溶解平衡原理的应用 应用 实质 沉淀的转化 实验探究 应用 实质 1．下列现象未涉及到沉淀溶解平衡的是(　　) 练·技能实战 B A．相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度 B．浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色液体 C．自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS) D．医院里不用碳酸钡，而用硫酸钡作为“钡餐” A．100 ℃时水的电离常数较小 B．前者c(H＋)比后者大 C．水的电离过程是一个吸热过程 D．Kw和温度无直接关系 练·技能实战 D 2、某同学在研究氢氧化镁性质的过程中观察到如下现象： 下列说法正确的是(　　) A．将试管①放在暗处用激光笔照射，液体中会产生一条光亮的通路 B．试管①溶液中c(OH－)等于试管③溶液中c(OH－) C．试管③溶液变红的原因是氢氧化镁的沉淀溶解平衡逆向移动 D．试管①、③的溶液中均有c(Mg2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Mg(OH)2] A．100 ℃时水的电离常数较小 B．前者c(H＋)比后者大 C．水的电离过程是一个吸热过程 D．Kw和温度无直接关系 练·技能实战 B 3.实验：①0.1 mol·L－1 AgNO3溶液和0.1 mol·L－1 NaCl溶液等体积混合得到 浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c； ②向滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，出现浑浊； ③向沉淀c中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，沉淀变为黄色。 下列分析不正确的是(　　) A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)⇌Ag＋＋Cl－ B．滤液b中不含有Ag＋ C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶 解析 H2SO4电离出的c(H＋)＝0.02 mol·L－1，由Kw＝1.0×10－14可知c(OH－)＝5×10－13 mol·L－1，OH－是由水电离产生的，则水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)＝5×10－13 mol·L－1。 练·技能实战 A 4.已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是(　　) A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5 B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀 C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5 D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $