3.4 第2课时 沉淀溶解平衡的应用(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第2课时　沉淀溶解平衡的应用 ◆ 学习任务　沉淀溶解平衡的应用 【课前自主预习】 1.沉淀的生成 (1)调节pH法 工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,将含杂质的氯化铵溶解于水,再加入氨水调节pH至7~8,可使　　　　　生成Fe(OH)3沉淀而除去。反应的离子方程式为 　 。  (2)加沉淀剂法 以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等金属阳离子生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀而除去。离子方程式为Cu2++S2-CuS↓、Cu2++H2SCuS↓+2H+、Hg2++S2-HgS↓和Hg2++H2SHgS↓+2H+。 2.沉淀的溶解 (1)原理:根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,只要不断移去平衡体系中的相应离子,平衡就向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。 (2)溶解沉淀的试剂 ①用　　　　　　　溶解:例如,用盐酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。  ②用某些盐溶液溶解:例如,Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液,化学方程式为 　 。  [说明] 沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小发生改变。改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化。 3.沉淀的转化 (1)沉淀转化实验 ①难溶性银盐之间的转化 a.实验步骤 b.离子方程式 ⅰ.Ag++Cl-AgCl↓ ⅱ.AgCl(s)+I-(aq) AgI(s)+Cl-(aq) ⅲ.2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-(aq) c.实验结论 溶解度小的沉淀可转化为溶解度更小的沉淀。 ②Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化 a.实验步骤 b.实验现象 。 c.化学方程式 。 (2)沉淀转化的实质 实质是沉淀溶解平衡的移动。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。 (3)沉淀转化的应用 ①锅炉除水垢 水垢中的CaSO4(s)CaCO3(s) Ca2+(aq) 反应的化学方程式如下: CaSO4(s)+Na2CO3(aq)Na2SO4(aq)+ CaCO3(s), CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。 ②自然界中矿物的转化 原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS) 反应的化学方程式如下: CuSO4(aq)+ZnS(s)CuS(s)+ZnSO4(aq), CuSO4(aq)+PbS(s)CuS(s)+PbSO4(s)。 [问题思考] 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? 【核心知识讲解】 (1)勒夏特列原理同样适用于沉淀溶解平衡。溶液中离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动,并不能改变溶度积。 (2)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部转化为沉淀除去,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时沉淀完全。利用生成沉淀以分离或除去某种离子,首先要求生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。如除去溶液中的Mg2+,用NaOH溶液比用Na2CO3溶液好,原因是 Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。 (3)沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小发生改变。改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化。 (4)当两种难溶电解质的Ksp相差不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可由溶度积小的难溶电解质向溶度积大的难溶电解质转化。 (5)若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀,则可以控制条件,使这些离子先后沉淀。 ①对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大,分步沉淀效果越好。 例如:含Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,逐滴滴加Ag+可按I-、Br-、Cl-的顺序先后沉淀。 ②对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定,如AgCl和Ag2CrO4的分步沉淀。 【知识迁移应用】 例1 探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时,利用下表三种试剂进行实验,下列说法中不正确的是 (　) 编号 ① ② ③ 分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl 备注 悬浊液 1 mol·L-1 1 mol·L-1 A.向①中滴入几滴酚酞溶液后,溶液显红色说明Mg(OH)2是一种弱电解质 B.为使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快,加入过量的NH4Cl浓溶液并充分振荡,效果更好 C.①③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq) D.向①中加入②,H+与OH-反应生成H2O,使c(OH-)减小,Mg(OH)2沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 例2 [2025·北京五十五中高二期中] 某小组研究沉淀之间的转化,实验设计如图所示。(已知:ZnS为白色固体,CuS为黑色固体)下列分析不正确的是 (　) A.①中存在沉淀溶解平衡:ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) B.②中现象可证明Zn2+(aq)与S2-(aq)的反应是有限度的 C.③中颜色变化说明ZnS转化为CuS D.该实验可以证明CuS比ZnS更难溶 例3 利用调节pH的方法,可以除去硫酸铜溶液中的亚铁离子(已知:在一定条件下,某些常见阳离子沉淀时对应的pH如表所示),下列说法正确的是 (　) 阳离子 开始沉淀时 完全沉淀时 Fe3+ 2.7 3.7 Cu2+ 4.4 6.4 Fe2+ 7.6 9.6 A.调节pH前,应先将Fe2+氧化为Fe3+,可选择Cl2或H2O2作氧化剂 B.调节pH可选用Cu(OH)2 C.控制pH=6.4~7.6除杂效果最好 D.将分离得到的硫酸铜溶液蒸干可获得Cu(OH)2固体 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)除废水中的某些重金属离子,如Cu2+、Hg2+时,常用Na2S等,是因为生成的CuS、HgS极难溶,使废水中Cu2+、Hg2+浓度降得很低 (　) (2)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应 (　) (3)除去MgCl2溶液中的Fe2+,先加入双氧水,再加入MgO即可 (　) (4)在洗涤BaSO4沉淀时,为了减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀硫酸来洗涤 (　) 2.工业上用化学法除锅炉的水垢时,先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4(s)转化为CaCO3(s),再用盐酸除去[已知:Ksp(CaCO3)=3.6×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5]。下列说法错误的是 (　) A.升高温度,Na2CO3溶液的KW和c(OH-)均会增大 B.沉淀转化的离子方程式为C(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+S(aq) C.该条件下,CaCO3溶解度约为6×10-5 g D.CaSO4(s)和CaCO3(s)共存的悬浊液中,≈1.4×104 3.水体污染关系着人们的饮用水安全。某化工厂排出的废水(pH=2.0)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度均约为0.01 mol·L-1。排放前要除去这两种离子,查找有关数据如表所示,已知离子浓度小于10-5 mol·L-1时可认为沉淀完全,下列说法错误的是 (　) 难溶 电解质 AgI AgOH Ag2S PbI2 Pb(OH)2 PbS Ksp 8.3× 10-17 5.6× 10-8 6.4× 10-50 7.1× 10-9 1.2× 10-15 3.2× 10-28 A.往废水中投入Na2S用于沉淀Ag+、Pb2+的效果比用NaOH好 B.沉淀完全后的废液经过滤后送往污水处理厂处理达标后再排放 C.若通入硫化氢气体作沉淀剂,则反应后废液的酸性增强 D.若用Na2S作沉淀剂,则Ag+、Pb2+完全沉淀时,溶液中=2.0×10-22 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　沉淀溶解平衡的应用 【新课探究】 学习任务 课前自主预习 1.(1)Fe3+　Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N 2.(2)①强酸 ②Mg(OH)2+2NH4ClMgCl2+2NH3·H2O 3.(1)②b.先产生白色沉淀,加入FeCl3溶液后产生的白色沉淀逐渐变为红褐色,静置后红褐色加深　c.MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl,3Mg(OH)2(s)+2FeCl3(aq)2Fe(OH)3(s)+3MgCl2(aq) [问题思考] 提示:因为BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸),反应原理为BaCO3(s)Ba2+(aq)+C(aq)、C+2H+CO2↑+H2O。可见,胃酸消耗C,使溶液中c(C)降低,从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,c(Ba2+)增大引起人体重金属中毒。 知识迁移应用 例1　A　[解析] 向Mg(OH)2悬浊液中滴入几滴酚酞溶液后,溶液显红色只能说明Mg(OH)2能电离,但不能判断是部分电离还是完全电离,A项不正确;Mg(OH)2沉淀电离出来的OH-与NH4Cl电离出来的N结合生成一水合氨,所以加入过量的NH4Cl浓溶液,可使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快,B项正确;N能结合Mg(OH)2电离出的OH-,生成弱电解质NH3·H2O,所以①③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq),C项正确;在Mg(OH)2悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),所以向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2沉淀溶解平衡正向移动,D项正确。 例2　B　[解析] Na2S溶液加入ZnSO4溶液中发生反应:Na2S+ZnSO4ZnS↓+Na2SO4,所以溶液中存在ZnS的沉淀溶解平衡,A项正确;加入的Na2S物质的量为0.002 L×0.2 mol·L-1=0.000 4 mol,ZnSO4物质的量为0.002 L×0.1 mol·L-1=0.000 2 mol,所以Na2S过量,则Zn2+应完全反应,S2-一定有剩余,所以要证明Zn2+(aq)与S2-(aq)的反应是有限度的,应验证是否有Zn2+,加入CuSO4溶液出现黑色沉淀只能说明S2-存在,B项不正确;ZnS为白色固体,CuS为黑色固体,所以③中颜色变化说明ZnS转化为CuS,C项正确;③中颜色变化说明ZnS转化为CuS,根据沉淀转化的原理可知,CuS比ZnS更难溶,D项正确。 例3　B　[解析] 如果选择氯气作氧化剂,生成氯化铁,会引入新杂质,A项错误;选用Cu(OH)2,可调节溶液的pH,且不引入新杂质,可达到除杂的目的,B项正确;控制pH=6.4~7.6,铜离子完全沉淀,不能达到除杂的目的,将亚铁离子氧化成铁离子之后,应控制pH=3.7~4.4,C项错误;硫酸为难挥发性酸,将硫酸铜溶液蒸干,若温度不是很高,硫酸铜不分解,则可得到硫酸铜,不会得到Cu(OH)2,D项错误。 【课堂评价】 1.(1)√　(2)×　(3)√　(4)√ [解析] (4)稀硫酸中的S能抑制BaSO4的溶解,可以减少BaSO4的溶解损耗。 2.C　[解析] 升高温度,水的电离平衡正向移动,KW增大,Na2CO3水解平衡正向移动,c(OH-)增大,故A项正确;沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质,故B项正确;由Ksp(CaCO3)可知饱和CaCO3溶液的浓度为6×10-5 mol·L-1,100 mL饱和CaCO3溶液中溶解CaCO3的质量为6×10-4 g,溶解度约为6×10-4 g,故C项错误;CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中,=≈1.4×104,故D项正确。 3.D　[解析] 根据表中Ksp数值可知,Ag2S、PbS的Ksp很小,易转化为沉淀,因此用Na2S沉淀Ag+、Pb2+的效果比NaOH好,故A正确;沉淀完全后的废液经过滤,除去沉淀,将滤液送往污水处理厂达标后再排放,减少对环境的污染,故B正确;通入硫化氢,硫化氢与Ag+、Pb2+等离子反应,生成硫化物沉淀和H+,使溶液酸性增强,故C正确;完全沉淀时,溶液中====2.0×10-22,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $