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

沉淀溶解平衡 第2课时 沉淀溶解平衡的应用 1 固体浓度视为定值 一、溶度积常数 在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的幂之积为一个常数，称之为溶度积常数，简称溶度积，用Ksp表示。 Ksp的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。 Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Ksp= c(Mg2+)·c2(OH-) 溶液未饱和，无沉淀析出。 Qc ＞Ksp Qc ＝Ksp Qc ＜Ksp 溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡； 溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； 用 Qc 表示电解质溶液某一时刻的离子浓度幂的乘积 溶度积的应用 难溶物 Ksp 溶解度/g AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 AgBr 5.4×10-13 8.4×10-6 Ag I 8.5×10-17 2.1×10-7 结论:对同类型的难溶电解质（如AgCl、AgBr、AgI）而言， Ksp 越小，其溶解度也越小。 难溶物 Ksp 溶解度/g AgCl 1.8×10-10 1.5×10-4 Ag2CO3 8.1×10-12 3.45×10-3 结论:不同类型的难溶电解质，需注意Ksp表达式中指数的问题。 溶度积的应用 1、Ag+ 和 Cl-的反应真的能进行到底吗？ AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 化学式 Ksp 溶解度（g） AgCl 1.8×10-10 1.8×10-4 Ksp= c(Ag+)·c(Cl-) 化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol/L时，沉淀就达到完全。 2.沉淀的生成 （1）除去工业废水中的Cu2+ ~ 4.6×10-6 mol/L 开始有CuS沉淀生成时， 化合物 Ksp (25℃) CuS 6.3 × 10-36 Cu(OH)2 2.2 × 10-20 Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) x 2x Ksp[Cu(OH)2] = c(Cu2+)•c2(OH-) = 4x3 = 2.2 × 10-20 c(Cu2+) = 1.8 × 10-7 mol/L c(S2-) Ksp (CuS) = 1.8 × 10-7 6.3×10-36 = c (Cu2+) = 3.5×10-29 mol/L （1）除去工业废水中的Cu2+ 化合物 Ksp (25℃) CuS 6.3 × 10-36 Cu(OH)2 2.2 × 10-20 Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) x 2x Ksp(Cu(OH)2) = c(Cu2+)•c2(OH-) = 4x3 = 2.2 × 10-20 c(Cu2+) = 1.77 × 10-7 mol/L CuS(s) Cu2+(aq) + S2-(aq) x x Ksp(CuS) = c(Cu2+)•c(S2-) = x2 = 6.3 × 10-36 c(Cu2+) = 2.5 × 10-18 mol/L 1.沉淀的生成 （1）除去工业废水中的Cu2+ 1.沉淀的生成 （2）向0.01mol/L CaCl2溶液中通入CO2气体至饱和，是否有沉淀产生？ HCO3- H+(aq) + CO32- Ksp(CaCO3) = c(Ca2+)•c(CO32-) 所以，没有沉淀析出 c(HCO3-) c(H+)•c(CO32-) = 4.7 × 10-11 Ka = 2 = 4.7 × 10-11 mol/L c(CO32-) 3.4× 10-9 = 0.01•c(CO32-) c(CO32-) = 3.4×10-7 mol/L 如何能生成沉淀呢？ HCO3- H+(aq) + CO32- OH- + H2O 当 c(CO32-) > 3.4×10-7 mol/L时，有沉淀析出 （3）向0.01mol/LNaHCO3（pH=9）溶液中加入0.01mol/LCaCl2溶液，是否有白色沉淀产生？ 化合物 Ksp (25℃) CaCO3 3.4× 10-9 QC(CaCO3) = c(Ca2+)•c(CO32-) = 0.01• 10-4 =10-6 mol/L HCO3- H+(aq) + CO32- c(HCO3-) c(H+)•c(CO32-) = 4.7 × 10-11 Ka = 2 = 10-4 mol/L c(CO32-) Qc ＞Ksp,可以生成沉淀 Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq) Ksp[Fe(OH)3] = c(Fe3+)•c3(OH-) 2.8 × 10-39 = 0.01•c3(OH-) c(OH-) = 6.5 × 10-13 mol/L Fe3+开始沉淀时, pH = = 1.8 Fe3+完全沉淀时, 2.8 × 10-39 = 10-5•c3(OH-) c(OH-) = 6.5 × 10-12 mol/L pH == 2.8 （4）从腐蚀覆铜板的废液中可回收铁和铜，现有经氧化处理过的废液（Fe2+全部转化为Fe3+）中Fe3+和Cu2+的浓度均为0.01 mol/L，求使Fe3+完全沉淀而Cu2+不沉淀的pH范围。 Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Ksp[Cu(OH)2] = c(Cu2+)•c2(OH-) Cu2+开始沉淀时， Cu2+完全沉淀时, 2.2 × 10-20 = 10-5•c2(OH-) c(OH-) = 4.7 × 10-8 mol/L pH = = 6.7 2.2 × 10-20 = 0.01•c2(OH-) c(OH-) = 1.5 × 10-9 mol/L pH = = 5.2 （4）从腐蚀覆铜板的废液中可回收铁和铜，现有经氧化处理过的废液（Fe2+全部转化为Fe3+）中Fe3+和Cu2+的浓度均为0.01 mol/L，求使Fe3+完全沉淀而Cu2+不沉淀的pH范围。 所以，将pH控制在2.8-5.2之间，可以将Fe3+和Cu2+分离 Fe3+ Cu2+ 开始沉淀时的pH 1.8 5.2 完全沉淀时的pH 2.8 6.7 （4）从腐蚀覆铜板的废液中可回收铁和铜，现有经氧化处理过的废液（Fe2+全部转化为Fe3+）中Fe3+和Cu2+的浓度均为0.01 mol/L，求使Fe3+完全沉淀而Cu2+不沉淀的pH范围。 Fe2+ Fe3+ 氧化剂H2O2 可以通过调整溶液的pH，实现Fe3+、Cu2+等离子的完全沉淀，如果有二者的混合溶液，我们还可以通过调整溶液的pH，实现Fe3+、Cu2+离子的分步沉淀，让Fe3+先沉淀下来。 Fe2(SO4)3、CuSO4 FeSO4混合液 CuSO4溶液   Fe2+ Cu2+ Fe3+ 开始转化成氢氧化物沉淀时的pH 7.6 4.7 2.7 完全转化成氢氧化物沉淀时的pH 9.6 6.7 3.7 再加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或碱式碳酸铜Cu2 (OH)2CO3等 调节溶液的PH至4左右，使Fe3+沉淀，结合平衡移动原理解释该操作的原因 3.沉淀的溶解 CaCO3 (s) Ca2+ (aq) CO32- (aq) + Q (CaCO3)< Ksp(CaCO3)，沉淀溶解 长期使用的锅炉需要定期除水垢 CaCO3、Mg(OH)2、CaSO4 H+ + HCO3- H+ + H2CO3 H2O CO2 + 4.沉淀的转化 2mL 0.1 M NaCl溶液 产生白色沉淀 1滴 0.1 M AgNO3溶液 AgCl Ag+ Cl- + 白色沉淀转化为黄色 4滴 0.1 M KI溶液 AgCl (s) AgI (s) Cl- (aq) + I- (aq) + 4.沉淀的转化 AgCl (s) Ag+ (aq) Cl- (aq) + I- (aq) + AgI (s) 化合物 Ksp (25℃) AgCl 1.8×10-10 AgI 8.5×10-17 Ag2S 6.3 × 10-50 Ksp(AgCl) = 1.3 × 10-5 mol/L c(Ag+) = √ c(I-) Ksp (AgI) = 1.3 × 10-5 8.5×10-17 = c (Ag+) = 6.5×10-12 mol/L 开始有AgI生成时， AgCl饱和溶液中， AgCl (s) AgI (s) Cl- (aq) + I- (aq) + c (I-) c (Cl-) K = c (I-) • c (Ag+) c (Cl-) • c (Ag+) = Ksp (AgI) Ksp (AgCl) = 8.5×10-17 1.8×10-10 = = 2.1×106 Ksp小 Ksp更小 3.沉淀的转化 3.沉淀的转化 2mL 0.1 M NaCl溶液 1滴 0.1 M AgNO3溶液 4滴 0.1 M KI溶液 8滴 0.1 M Na2S溶液 AgCl Ag2S AgI 化合物 Ksp (25℃) AgCl 1.8×10-10 AgI 8.5×10-17 Ag2S 6.3 × 10-50 2 M 盐酸 清洗后的沉淀 有大量气泡产生 沉淀全部溶解 2 M 盐酸 × 0.1 M NaCO3溶液 清洗沉淀 CaSO4 CaCO3 化合物 Ksp (25℃) CaSO4 4.9× 10-5 CaCO3 3.4× 10-9 Na2CO3 Ksp小 Ksp更小 小结 沉淀溶解平衡 应用 沉淀的溶解 沉淀的转化 沉淀的生成 $