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（2019）选择性必修1

该高中化学课件聚焦沉淀溶解平衡的应用，通过溶洞景观实例导入，结合难溶电解质动态平衡原理，衔接沉淀溶解平衡基础，搭建从原理到生成、溶解、转化三大应用的学习支架。 其亮点在于融合实验探究（如AgCl转化为AgI、Ag₂S的实验3-4）、工业实例（废水处理、锅炉水垢处理）及图像分析，以化学观念（平衡移动）和科学思维（Ksp比较、分步沉淀）为核心，帮助学生形成解决实际问题的能力，教师可通过直观案例提升教学效率。

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四节 沉淀溶解平衡 第2课时 沉淀溶解平衡的应用 新课导入 溶洞里有美丽的石笋、钟乳石和石柱，形态各异,妙趣横生。这些物质的形成涉及沉淀CaCO3的溶解和形成。你知道其中的反应原理吗? 新课导入 难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。 1. 沉淀的生成 2. 沉淀的溶解 3. 沉淀的转化 沉淀溶解平衡 的三大应用 （向着沉淀生成的方向进行） （向着沉淀溶解的方向进行） 原理：沉淀溶解平衡的移动 学习任务一 沉淀的生成 通过加入沉淀剂，或应用同离子效应，或控制溶液的pH，使Q>Ksp，生成溶解度小的电解质（沉淀），越小越好。 1. 沉淀生成的原理 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。 工业废水的处理 学习任务一 沉淀的生成 3. 沉淀的生成方法 ①调节pH沉淀法： 例：除去NH4Cl中含杂质FeCl3 方法：先将固体溶于水，再加氨水调节pH，可使Fe3+生成Fe(OH)3除去。 Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 除杂原则：①不引入新的杂质离子；②除杂试剂要过量；③过量试剂要除掉（要易除掉） 思考：使Fe3+离子沉淀一定要加碱吗？ 学习任务一 沉淀的生成 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 3.7 Fe(OH)2 7.5 14 思考：若0.025mol/L CuCl2溶液中混有的少量Fe3+，该如何除去？ Fe3+水解：Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+ 加Cu(OH)2： 加CuO： 方法：加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO，调pH至3.7~4.4之间，促进Fe3+水解，转化为Fe(OH)3沉淀除去。 使金属沉淀不一定是在碱性条件，也不一定要加碱 Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O 学习任务一 沉淀的生成 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 3.7 Fe(OH)2 7.5 14 思考：若上述 CuCl2溶液中混有的少量Fe2+，又该如何除去？ 先加氧化剂(如H2O2、Cl2、O2等)把Fe2+氧化成Fe3+，然后调pH至3.7~4.4之间。 离子反应方程式为：2Fe2+ +H2O2+2H+ =2Fe3++2H2O（高频） 学习任务一 沉淀的生成 ②加沉淀剂法：如：工业废水处理中，常以Na2S、H2S等作沉淀剂，可使废水中Cu2+、Hg2+、Pb2＋等重金属离子生成极难溶的硫化物CuS、HgS、PbS沉淀而除去。 学习任务一 沉淀的生成 思考以下两个问题： （1）用沉淀法除去废水中的重金属离子，有什么要求？ ①加入沉淀剂后，溶液中的剩余重金属离子浓度要尽可能小； ②加入的沉淀剂应不会造成环境污染或易于除去。 （2）如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度尽可能小？ ①重金属离子转化成溶解度更小的沉淀 ②增大沉淀剂的浓度 学习任务一 沉淀的生成 思考：选择“沉淀剂”时，需要注意什么？ ① 能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，尽量不引入杂质，若万不得已引入杂质，该杂质离子还要便于除去 【例：沉淀KNO3溶液中的Ag+，可用KCl作沉淀剂而不用NaCl】 ② 溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全 【例：除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好】 ③ 要注意沉淀剂的电离程度 【例：若需要使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好】 学习任务一 沉淀的生成 例1：从海水中提取得到的粗盐中，常含有Mg2+、Ca2+、SO42-，还需要进一步提纯，其常用的方法是什么？ 1. 除去其中的SO42－，选择加 入CaCl2还是BaCl2做沉淀剂？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BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42－沉淀更完全 加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L 教材P82思考与讨论 原则:（1）选择更难溶的沉淀对应的沉淀剂。 （2）增大所用沉淀剂的浓度或用量。 学习任务一 沉淀的生成 氢氧化物 开始沉淀时的pH (0.1 mol/L) 沉淀完全时的pH(＜10-5 mol/L) Cu(OH)2 4.67 6.67 Fe(OH)3 1.48 2.81 Fe(OH)2 5.8 8.8 【例2】根据表中数据，分析除杂方法 ①如何除去CuCl2中混有的少量Fe3+？②如何除去CuCl2中混有的少量Fe2+？ Fe3+ 完全沉淀 Cu2+完好无缺 2.81 PH 4.67 5.8 8.8 Fe2+ 开始沉淀 Cu2+也沉淀 Fe2+ 完全沉淀 Cu2+早已完全沉淀 ①加入Cu(OH)2或CuO，调节pH至2.81～4.67，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀 ②先将Fe2+氧化为Fe3+，再加入Cu(OH)2或CuO，调节pH至2.81～4.67， 沉淀Fe3+ 氧化剂可用： 氯气、双氧水、氧气等(不引入杂质) 学习任务一 沉淀的生成 例3：已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10 mol2·L－2， Ksp(AgBr)＝7.7×10－13 mol2·L－2， Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12 mol3·L－3。 某1L溶液中含有Cl－、Br－和CrO2-4，浓度均为 0.010 mol·L－1， 向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时， 三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 。 Br－、Cl－、CrO42－ 学习任务一 沉淀的生成 ①溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序与Ksp相关，叫作分步沉淀。 ②Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全； ③当离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，认为该离子已完全沉淀。 特别提醒 学习任务一 沉淀的生成 ③ 同离子效应法 加入硫酸，硫酸根浓度大，硫酸中c(SO42-) 大，使平衡左移有利于沉淀生成，故能减小损耗。 例：在洗涤硫酸钡沉淀时，为了减少损耗，可采取哪些措施？ ④ 多种方法综合处理 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） 2. 方法：酸(碱)溶解法、盐溶液溶解法、氧化还原溶解法、配位溶解法 1. 原理：根据勒夏特列原理，设法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）。 ① 酸(碱)溶法： 使沉淀转化为气体或弱电解质 CaCO3(s) ⇌CO32-(aq) + Ca2+(aq) +H+ HCO3-(aq) +H+ H2CO3 CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑　 FeS、Al(OH)3、 Mg(OH)2、 Cu(OH)2也可溶于强酸 酸溶法如：CaCO3溶于盐酸 H2O + CO2↑ 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） ① 碱溶法：如：用NaOH能溶解H2SiO3、Al(OH)3等物质 Al(OH) 3 +OH - = [Al(OH)4]- 酸或碱的溶解原理： 反应产生气体逸出体系，促进平衡向着沉淀溶解的方向移动。 溶解的关键：在于生成易挥发性气体或弱电解质（如弱酸、弱碱或水） 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） 思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”? BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为： BaSO4⇌Ba2++SO42- Ksp=1.1×10-10mol2·L-2 BaCO3⇌Ba2++CO32- Ksp=5.1×10-9mol2·L-2 由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使 Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） (1)写出实验中有关反应的化学方程式。 (2)应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应。 滴加的试剂 水 盐酸 现象 Mg(OH)2+2HCl = MgCl2+2H2O Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 加盐酸, 中和OH-, 平衡正向移动，促进Mg(OH)2(s)的溶解 沉淀不溶解 沉淀溶解 【实验3-3 思考与讨论】 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） 滴加试剂 蒸馏水 盐酸 NH4Cl溶液 现　象 无明显现象 沉淀迅速溶解 沉淀逐渐溶解 思考：NH4Cl溶液是如何使Mg(OH)2沉淀溶解的？ Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 加入NH4Cl时： 【NH4＋直接结合OH－】 NH4＋ + OH－ = NH3·H2O 平衡正移，沉淀溶解 NH4+水解微弱，溶液中C(H+)较小。 而NH4Cl完全电离，溶液中 C(NH4+)较大因此，主要考虑NH4+ 对沉淀溶解平衡的影响 溶解Mg(OH)2的，不是H+，是NH4+ 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） 原理：加入盐溶液，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子生成弱电解质，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。 ② 盐溶液溶解法 如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液。 ③ 生成配合物法 原理：加入某试剂，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子形成稳定配合物，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。 如：在有固态AgCl存在的饱和溶液中，加入NH3 ·H2O溶液AgCl溶解。 AgCl + 2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O 学习任务二 沉淀的溶解（Q<Ksp） ④ 氧化还原溶解法 原理：加入氧化剂或还原剂，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子发生氧化还原反应，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。 如：不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物，一定条件下可溶于硝酸中。 3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3- = 6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O 学习任务三 沉淀的转化 保证Ag+不过量 若Ag+过量，与I-、S2-反应直接生成沉淀，无法证明平衡移动。 学习任务三 沉淀的转化 保证Ag+不过量 若Ag+过量，与I-、S2-反应直接生成沉淀，无法证明平衡移动。 学习任务三 沉淀的转化 KI 溶液 Na2S溶液 生成白色沉淀 （AgCl） 生成黄色沉淀 （AgI） 生成黑色沉淀 （Ag2S） Ksp＝6.3×10-50 Ksp＝1.8×10-10 Ksp＝8.5×10-17 AgI(s) 黄色 + I-(aq) AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 白色 溶液中Ag+与I-的离子积Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+与I-结合生成AgI沉淀。导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡 离子方程式：AgCl(s) +I-(aq) ⇌AgI(s) +Cl-(aq) 学习任务三 沉淀的转化 KI 溶液 Na2S溶液 生成白色沉淀 （AgCl） 生成黄色沉淀 （AgI） 生成黑色沉淀 （Ag2S） Ksp＝6.3×10-50 Ksp＝1.8×10-10 Ksp＝8.5×10-17 Ag2S(s) 黄色 黑色 + S2-(aq) Agl(s) Ag+(aq) + l-(aq) 溶液中Ag+与S2-的离子积Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此 Ag+与S2-结合生成Ag2S沉淀，导致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡 离子方程式：2AgI(s) + S2-(aq) ⇌Ag2S(s) + 2I-(aq) 学习任务三 沉淀的转化 2. 实质：沉淀溶解平衡的移动。 3. 条件：两种沉淀的溶解度不同,溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp 1. 定义：指将一种难溶物转化为另一种难溶物的过程。 4. 规律： ①一般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。 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度越小的越先沉淀 ④当两种沉淀的溶解度相差不太大时，通过提高转化试剂的浓度也可以实现溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀（反常）。 ③如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。 学习任务三 沉淀的转化 【思考】向BaSO4的饱和溶液中加入Na2CO3溶液，能否使BaSO4沉淀转化为BaCO3沉淀？[已知Ksp(BaSO4) <Ksp(BaCO3)] BaSO4(s) ⇌Ba2+(aq) + SO42-(aq) + CO32- BaCO3(s) ④ 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。（反常） (浓度要大，即满足Q>Ksp) 学习任务三 沉淀的转化 学习任务三 沉淀的转化 滴加的试剂 （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) + 3Mg2+ 溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2 学习任务三 沉淀的转化 Ag2S<AgI<AgBr<AgCl<Ag2CrO4 5. 难溶性银盐之间的转化 AgCl ↓（白） AgBr ↓(浅黄色) AgI ↓(黄色) Ag2S ↓(黑色) Ag2CrO4 ↓（砖红色） (1)一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，Ksp越小的越先沉淀。 (2)当离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，认为已完全沉淀。 溶解度由小到大的顺序为: 用盐酸或饱和氯化铵溶液 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 学习任务四 沉淀转化的应用 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 疏松的水垢 CaCO3 、Mg(OH)2 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 学习任务四 沉淀转化的应用 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)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。 2. 自然界中矿物的转化: 其反应的化学方程式如下： 3. 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+Hg2+=HgS+ Fe2+ 学习任务四 沉淀转化的应用 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＋ 4. 解释一些日用品的作用原理 解释：为什么吃糖多了可能坏牙？ 阅读课本P85： 氟化物防治龋齿的化学原理 糖 发酵 有机酸 溶解平衡右移 Ca5(PO4)3(OH)(s)＋4H+=5Ca2＋(aq)＋3HPO42－(aq)＋H2O 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 1.曲线型图像 第一步：明确图像中纵、横坐标的含义 纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。 第二步：理解图像中线上点、线外点的含义 ①以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Q＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。 ②曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Q＞Ksp，向析出沉淀的方向移动 ③曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Q＜Ksp，向沉淀溶解的方向移动 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 类型1　c (Mn＋)、c (An－)型图像 如图为BaSO4沉淀溶解平衡曲线(温度一定)： 曲线下方的点为不饱和溶液，c(Ba2+)·c(SO42－)＜Ksp(BaSO4)，无沉淀生成，加入BaSO4可继续溶解。 曲线上的任意一点均为达到溶解平衡的平衡点，可利用曲线上点的坐标来计算Ksp(BaSO4)； 01 02 曲线上方的点溶液过饱和， c(Ba2＋)·c(SO42－)＞Ksp(BaSO4)， 有沉淀生成； 03 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH关系如图(温度一定)： 类型2　S - pH或c (Mn＋)—pH图像 图中曲线为相应金属离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线，可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液滴定20.00 mL含有Cl－、Br－、I－且浓度均为0.1 mol·L－1的混合溶液，绘得滴定曲线如图： 类型3 离子浓度负对数(pX)—溶液体积(V )图像 若已知a、b、c所代表的卤素离子的曲线，则可比较相应AgX的Ksp大小或利用Ksp的大小分析a、b、c分别代表哪种卤素离子的曲线。 01 02 图中曲线的起始部分，滴入c(Ag＋)不足，c(X－)变化较小，在恰好反应时出现突跃，突跃后的三条曲线为相应AgX的沉淀溶解平衡曲线。 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 解题时要理解pH、pOH、pC的含义，以及图像横、纵坐标代表的含义，通过曲线的变化趋势，找到图像与已学化学知识间的联系。 类型4　离子浓度对数或负对数曲线 (1)pH(或pOH)—pC图 横坐标：将溶液中c(H＋)取负对数，即pH＝－lg c(H＋)，反映到图像中是c(H＋)越大，则pH越小，pOH则相反。 纵坐标：将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数，即pC＝－lg c(A)，反映到图像中是c(A－)越大，则pC越小。 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 例如：常温下，几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。 ①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡。②由图像可得Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别为4、4.8、8.3、11.2。 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 例如：已知p(Ba2＋)＝－lg c(Ba2＋)，p(酸根离子)＝－lg c(酸根离子)，酸根离子为SO42－或CO32－。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示， (2)pC—pC图 纵、横坐标均为一定温度下，溶解平衡粒子浓度的负对数。 ①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡。 学习任务五 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析 ③M点在BaCO3平衡曲线上方，p(Ba2＋)、 p(CO32－)均大于平衡值，此时溶液中c(Ba2＋)、c(CO32－)均小于平衡线上的值，故不能生成BaCO3沉淀；M点在BaSO4平衡曲线下方，p(SO42－)、p(Ba2＋)小于平衡值，此时溶液中c(Ba2＋)、c(SO42－)均大于平衡线上的值，故能生成BaSO4沉淀。 ②p(Ba2＋)＝a 时，即c(Ba2＋)＝10－a mol·L－1时，p(SO42－)>p(CO32－)，从而可知Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)。 ④此类图像沉淀溶解平衡直线，直线上任意一点都表示饱和溶液，直线上方或下方的任一点则表示不饱和溶液或过饱和溶液。 视频欣赏 视频欣赏 Lavf58.20.100 Lavf59.27.100 CuSO4(aq)＋ZnS(s)CuS(s)＋ZnSO4(aq) CuSO4(aq)＋PbS(s)CuS(s)＋PbSO4(aq) Lavf59.27.100 $