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

第三章 水溶液中的反应与离子平衡 第四节 沉淀溶解平衡 课时2 沉淀溶解平衡的应用 1.了解沉淀的生成、溶解和转化在工、农业生产中的应用，能运 用化学平衡理论分析沉淀的生成、溶解和转化(重点)。 2.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化的条件(难点)。 学习目标 新课导入 1．沉淀生成的应用 工业废水的处理 应用：无机物的制备和提纯、废水处理等领域。 目的：利用生成沉淀来分离物质或除去某些杂质离子。 锅炉内部水垢的处理 沉淀的生成 沉淀的生成 思考：将4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3 mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？[Ksp(AgCl)= 1.8×10-10] (1)要使生成沉淀的反应能够发生(Q＞Ksp)。 等体积混合后，c(Ag＋)= c(Cl-)= 2 ×10-3 mol·L－1 Q (AgCl)= c(Ag＋)· c(Cl-)= 4 ×10-6 有沉淀生成 (2)沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。 2．利用生成沉淀分离或除去某些离子的原则 沉淀的生成 (1)调节pH法 工业原料氯化铵中含有杂质氯化铁，除杂流程如下： ①写出调pH步骤中发生反应的离子方程式： ___________________________________________。 3．沉淀生成的方法 沉淀的生成 ②调pH除铁时，当溶液中c(Fe3＋)＝10－5 mol·L－1时可认为Fe3＋沉淀完全，计算恰好完全沉淀时溶液的pH＝________。为使Fe3＋完全沉淀，常采取的措施为____________________。 已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39。 = c(Fe3＋)· c3(OH-)= 10－5 · c3(OH-) c(OH-) ≈ 10 －11.3 mol·L－1 2.7 调节溶液的pH大于2.7 增大c(OH-) Kw=1×10－14 = c(H＋)· c(OH-) c(H＋)= 10 －2.7 mol·L－1 pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－2.7＝2.7 沉淀的生成 ③调pH时能否用NaOH溶液，简述理由：_____________________________________________。 不能，引入杂质离子Na＋ FeCl3 ＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4Cl FeCl3 ＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl 沉淀的生成 ①工业废水中的Cu2＋、Hg2＋可选用Na2S、H2S除去的原因是______________________________________________________。 生成的CuS、HgS极难溶，使废水中Cu2＋、Hg2＋浓度降得很低 ②分别写出除杂原理的离子方程式。 H2S除去Cu2＋： ； Na2S除去Hg2＋： 。 H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋ Hg2＋＋S2－===HgS↓ (2)加沉淀剂法 3．沉淀生成的方法 思考与讨论 1.已知常温下，CuCO3、Cu(OH)2、CuS的Ksp分别为1.4×10－10、2.2×10－20、6.3×10－36。要除去溶液中的Cu2＋，选用下列哪种沉淀剂更好？为什么？ ①Na2CO3　②NaOH　③Na2S 选用Na2S更好。 原因是CuS的Ksp最小，Cu2＋沉淀的更完全，溶液中剩余的Cu2＋最少。 2.如果有人误服Ba2＋，去医院洗胃时需要用较大量的5%的Na2SO4溶液，已知5%的Na2SO4溶液中的物质的量浓度近似为0.35 mol·L－1，BaSO4的Ksp为1.1×10－10，试计算5%的Na2SO4溶液能不能有效的除去胃中的Ba2＋。 c(Ba2＋) = = ×10－10 mol·L-1 5%的Na2SO4溶液能有效的除去胃中的Ba2＋。 思考与讨论 沉淀的溶解 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。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。请从沉淀溶解平衡的角度解释溶洞的形成。 CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O CaCO3 (s)⇌ Ca2+ (aq) + (aq) 沉淀溶解 ＋ CO2＋H2O ⇌ 沉淀生成 根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。 1．沉淀溶解的原理 沉淀的溶解 CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，解释碳酸钙溶于盐酸的原因。 2．应用举例 消耗了平衡体系中的 ，使c( )降低， 溶液中Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，平衡向沉淀溶解的方向移动。 水中存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)⇌Ca2＋(aq)＋ (aq)， 加入盐酸： ＋2H＋===H2O＋CO2↑， 溶解的离子方程式：CaCO3＋2H＋ === Ca2＋＋CO2↑＋H2O 沉淀的溶解 3．实验探究Mg(OH)2沉淀的溶解 操作 现象 ①浑浊；②缓慢澄清；③澄清 理论 分析 Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)＋2OH- (aq) 2NH4Cl===2Cl-＋2 2HCl === 2Cl-＋2H+ ＋ 2H2O ⇌ 2NH3·H2O ＋ ⇌ Mg(OH)2(s)不断向沉淀溶解的方向移动，最终完全溶解。 (1)应用平衡移动原理，解释为什么Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液？ 沉淀溶解平衡： Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)＋2OH- (aq) 2NH4Cl===2Cl-＋2 ＋ 2NH3·H2O ⇌ c(OH－)不断减小 Q[Mg(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2] 平衡向沉淀溶解的方向移动 直至Mg(OH)2完全溶解 ☆加盐溶液溶解沉淀 思考与讨论 (2)BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？ BaCO3 (s) ⇌ Ba2 +(aq) + (aq) 胃酸中：HCl === + H＋ 人体重金属中毒 c()降低 BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为： BaSO4 (s) ⇌ Ba2+(aq) + (aq) BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动 c(Ba2＋)增大 不与H＋反应，对沉淀溶解无影响。 ☆加酸溶解沉淀 ＋ CO2+H2O ⇌ 思考与讨论 3.(2023·湖北黄冈高二期中)从含Cl－和I－的混合溶液中得到AgCl和AgI的流程如图： (1)“沉淀Ⅰ”步骤中发生的反应有___________________、________________。 (2)AgCl可溶于4 mol·L－1的氨水，原因是生成配离子[Ag(NH3)2]＋，写出该反应的离子方程式：______________________________________________。 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ Ag＋＋I－===AgI↓ AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O ☆形成配合物溶解沉淀 思考与讨论 (3)已知[Ag(NH3)2]＋ Ag＋＋2NH3，“沉淀Ⅱ”步骤中能否用盐酸代替硝酸，简述理由：_______________________________________________________ _________________________________________________________________。 能用盐酸代替硝酸，H＋与[Ag(NH3)2]＋电离的NH3反应使溶液中c(Ag＋)增大，Q(AgCl)>Ksp(AgCl)，重新产生AgCl沉淀 思考与讨论 归纳小结 1．沉淀转化的过程探究 (1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化 实验 操作   实验 现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为 黄色沉淀 黄色沉淀转化为 黑色沉淀 离子 方程式 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ AgCl(s) ＋I－(aq) ⇌AgI(s) ＋Cl－(aq) 2AgI(s) ＋S2－ (aq) ⇌ Ag2S(s) ＋2I－(aq) 沉淀的转化 ①通过上述实验，你能比较出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解度的大小及Ksp的大小顺序吗？ 溶解度的大小顺序：AgCl＞AgI＞Ag2S Ksp的大小顺序：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)＞Ksp(Ag2S) 思考与讨论 沉淀的转化 沉淀的转化 ②已知常温下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，试应用平衡移动原理解释为什么AgCl能转化成AgI？写出该沉淀转化反应的离子方程式。 思考与讨论 当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，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，直至建立新的沉淀溶解平衡： 如果加入足量的KI溶液，上述过程可以继续进行，直到绝大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀。反应的离子方程式可表示为I－(aq)＋AgCl(s) ⇌ AgI(s)＋Cl－(aq)。 实验操作   实验现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀 离子方程式 Mg2+＋2OH-===Mg(OH)2↓ 3Mg(OH)2(s)＋2Fe3+ (aq) ⇌ 2Fe(OH)3(s)＋3Mg2+(aq) 1．沉淀转化的过程探究 (2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化 沉淀的转化 已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，试应用平衡移动原理解释为什么Mg(OH)2能转化成Fe(OH)3？ 当向Mg(OH)2沉淀中加入FeCl3溶液时，溶液中OH－与Fe3＋的离子积——Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，因此，Fe3＋与OH－结合生成Fe(OH)3沉淀，导致Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡： 如果加入足量的FeCl3溶液，上述过程可以继续进行，直至绝大部分Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀。 思考与讨论 (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。 (1)沉淀的转化：指将一种难溶物转化为另一种难溶物的过程。 (4)规律： ①一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。 ②两者的溶解度差别越大，转化越容易。 ③当两种沉淀的溶解度相差不太大时，也可通过提高转化试剂的浓度实现溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。 2．沉淀转化的实质与条件 沉淀的转化 (1)锅炉除水垢(含有CaSO4)：CaSO4(s) CaCO3(s) Ca2+(aq)，反应为________________________________________________ _______________________________。 (2)自然界中矿物的转化：原生铜的硫化物 CuSO4溶液 铜蓝(CuS)，反应为________________ ______________________________________。 CaSO4(s)+Na2CO3(aq) CaCO3(s)+Na2SO4(aq)，CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ CuS+ZnSO4、CuSO4+PbS CuS+PbSO4 CuSO4+ZnS 沉淀的转化 3.沉淀转化的应用 (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： 。 (4)防治龋齿：食物、饮用水和牙膏中添加氟化物，氟离子会跟牙齿表面釉质层的主要成分——羟基磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石：Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq) Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)，氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石的小，更能抵抗酸的侵蚀。 FeS(s)+Hg2+(aq) HgS(s)+Fe2+(aq) 沉淀的转化 2.化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+：Cu2+(aq) +MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)，下列说法错误的是 A.MnS的溶解度比CuS的溶解度大 B.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+) C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2+)变大 D.也可以用FeS作沉淀剂 √ 练一练 1.(2023·深圳高二期末)为了除去CuCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热并搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后，再向滤液中加入适量盐酸，这种试剂是 A.Na2CO3 B.NaOH C.NH3·H2O D.CuCO3 均能降低 c(H+)，调节pH，促进Fe3＋转化成Fe(OH)3 但应注意使用Na2CO3、NaOH、NH3·H2O都会引入新的杂质。 √ 沉淀的转化 2.某小组研究沉淀之间的转化，实验设计如下(已知：AgCl为白色固体，AgI为黄色固体)： 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＋(aq)＋Cl－(aq) B.实验①和②说明Ag＋(aq)与 Cl－(aq)的反应是有限度的 C.实验③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D.实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶 ① Ag＋＋Cl－===AgCl↓ Ag＋过量 Ag＋ 无法判断反应是否有限度 AgI AgCl ③ AgCl(s)＋I－(aq) ⇌ AgI(s)＋Cl－(aq) √ 练一练 3.已知25 ℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表： 某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，实验步骤如下： ①向100 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2溶液中加入0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液100 mL，立即有白色沉淀生成。 ②向①中加入3 g 固体Na2CO3，搅拌，静置后弃去上层清液。 ③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。 ④　　　　 　　。  难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Ksp 3.4×10-9 4.9×10-5 6.8×10-6 沉淀的转化 (1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越　 (填“大”或“小”)。 (2)写出第②步发生反应的化学方程式：____________________________ _____________________。  (3)设计第③步的目的是：　　　　　 　。  (4)请补充第④步操作及发生的现象：______________________________ ________________________________。  难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Ksp 3.4×10-9 4.9×10-5 6.8×10-6 大 Na2CO3(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+Na2SO4(aq) 洗去沉淀中附着的S 向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀 完全溶解，并放出无色无味的气体 (5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：_________________ _________________________________。 CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去 将锅炉水垢中的 沉淀的转化 H2S除去Cu2＋： ； Na2S除去Hg2＋： 。 H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋ Hg2＋＋S2－===HgS↓ ①工业废水中的Cu2＋、Hg2＋可选用Na2S、H2S除去的原因是______________________________________________________。 生成的CuS、HgS极难溶，使废水中Cu2＋、Hg2＋浓度降得很低 AgCl可溶于4 mol·L－1的氨水，原因是生成配离子[Ag(NH3)2]＋，写出该反应的离子方程式：______________________________________________。 AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O 解释为什么Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液： c(OH－)不断减小，Q[Mg(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]，平衡向沉淀溶解的方向移动，直至Mg(OH)2完全溶解 向AgCl沉淀中滴加KI溶液: I－(aq)＋AgCl(s) ⇌ AgI(s)＋Cl－(aq) Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化：Mg(OH)2＋2Fe3+ =Fe(OH)3＋3Mg2+ 锅炉除水垢(含有CaSO4)：CaSO4(s) CaCO3(s) Ca2+(aq)，反应为________________________________________________ ___ _____________________。 CaSO4(s)+Na2CO3(aq) CaCO3(s)+Na2SO4(aq)，CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ Lavf59.27.100 Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $