3.4.2沉淀溶解平衡的应用课件 2026-2027学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四节 沉淀溶解平衡 3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 学习目标 1、通过实验了解沉淀的生成、溶解与转化，能应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。 一、沉淀溶解平衡的应用 1、沉淀的生成 —— 常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的 【例1】如何除去工业原料NH4Cl中含有的杂质FeCl3？ 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 过量试剂要易除掉 ① 调节pH法 一、沉淀溶解平衡的应用 1、沉淀的生成 —— 常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的 Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3H+ CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O 【练习】除去CuCl2溶液中少量的Fe3+，在加热时，通过加入下列物质中的一种物质就可实现，这种物质可以是（ ）（多选） A. CuO B. Cu(OH)2 C. CuCO3 D. Cu2(OH)2CO3 CuCO3 + 2H+ = Cu2+ + H2O + CO2↑ Cu2(OH)2CO3 + 4H+ = 2Cu2+ + 3H2O + CO2↑ ABCD ★ 加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等，调节pH，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下，也不一定要加碱 1、如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为1 mol/L，使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是 ? （已知：Ksp[Fe(OH)3] = 8.0 × 10-38 Ksp[Mg(OH)2] = 4.0 × 10-12） 解：① Fe3+完全沉淀时，pH = 。 c(OH-) = = 2.0 × 10-11 mol/L pOH = 11 - lg2 ≈ 10.7 则：pH = 14 - 10.7 = 3.3 3.3 ② Mg2+开始沉淀时，pH = 。 c(OH-) = = 2.0 × 10-6 mol/L pOH = 6 - lg2 ≈ 5.7 则：pH = 14 - 5.7 = 8.3 8.3 3.3 ～ 8.3 2、如何通过调节pH值除去CuCl2溶液中少量的Fe2+？ 氢氧化物 开始沉淀时的pH值 沉淀完全时的pH值（＜ 10-5 mol/L） Cu(OH)2 4.4 6.4 Fe(OH)3 1.4 3.7 Fe(OH)2 7.5 14 先加氧化剂把Fe2+氧化成Fe3+， 如：H2O2、Cl2、O2等 然后加入CuO等调节pH值至3.7 ~ 4.4之间 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- ★ 调pH值可用：氨水、NaOH、CuO、CuCO3等 一、沉淀溶解平衡的应用 1、沉淀的生成 —— 常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的 ② 沉淀剂法 在工业废水处理过程中，以Na2S作沉淀剂，使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+等，生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去，也是分离、除去杂质常用的方法 Cu2+ + S2- = CuS↓ Hg2+ + S2- = HgS↓ 2Ag+ + S2- = Ag2S↓ 【思考与讨论】 利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。 （1）如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？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 ② 可以增大所用沉淀剂的浓度或用量 ① 选择更难溶的沉淀对应的沉淀剂 一、沉淀溶解平衡的应用 2、沉淀的溶解 —— 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，就可以使沉淀溶解 【例】难溶于水的CaCO3沉淀为什么可以溶于稀盐酸？ CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32-浓度不断减小，溶液中CO32-与Ca2+的离子积 — Q(CaCO3) ＜ Ksp(CaCO3)，导致平衡向沉淀溶解的方向移动。只要盐酸的量足够，CaCO3就可以完全溶解 一、沉淀溶解平衡的应用 2、沉淀的溶解 【实验3 - 3】 向三支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水、盐酸和NH4Cl溶液，观察并记录现象。 一、沉淀溶解平衡的应用 2、沉淀的溶解【实验3 - 3】 实验操作 蒸馏水 盐酸 饱和NH4Cl溶液 实验现象 实验原理 无明显变化 沉淀立即溶解 沉淀缓慢溶解 Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2NH4Cl = 2NH3 ∙ H2O + MgCl2 一、沉淀溶解平衡的应用 2、沉淀的溶解 ① 酸（碱）溶解法 a. CaCO3沉淀易溶于稀盐酸 b. Al(OH)3沉淀既溶于稀盐酸，又溶于NaOH溶液 ② 难溶电解质溶于某些盐溶液 a. Mg(OH)2沉淀易溶于饱和NH4Cl溶液 ③ 利用氧化还原法降低某一离子的浓度 FeS(s) ⇌ Fe2+(aq) + S2-(aq) H+ FeS + 2H+ = Fe2+ + H2S↑ HNO3 FeS + 4H+ + NO3- = Fe3+ + S↓ + NO↑ + 2H2O ④ 利用生成络合物使沉淀溶解 a. 难溶于水的AgCl可以溶解于氨水 AgCl + 2NH3 · H2O = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 —— 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者溶解度差别越大，转化越容易 【实验3 - 4】 （1）向盛有2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L AgNO3溶液，观察并记录现象。 （2）振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1 mol/L KI溶液，观察并记录现象。 （3）振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S溶液，观察并记录现象。 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化【实验3 - 4】 实验操作 （1） （2） （3） 实验现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀 化学式 Ksp（25 ℃） 溶解度（20 ℃） AgCl 1.8 × 10-10 1.5 × 10-4 AgI 8.5 × 10-17 9.6 × 10-9 Ag2S 6.3 × 10-50 1.3 × 10-16 【思考】结合下表，分析沉淀的转化有什么特点？ ★ 沉淀转化的实质：使溶液中的离子浓度更小 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 原理分析 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KI溶液，上述过程可以继续进行，直到绝大部分的AgCl沉淀转化为AgI沉淀。 I-(aq) + AgCl(s) ⇌ AgI(s) + Cl-(aq) K = = 2.1 × 106 化学式 Ksp（25 ℃） AgCl 1.8 × 10-10 AgI 8.5 × 10-17 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 原理分析 当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，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，直至建立新的沉淀溶解平衡： 如果加入足量Na2S溶液，上述过程可以继续进行，直到绝大部分的AgI沉淀转化为Ag2S沉淀。 AgI(s) ⇌ Ag+(aq) + I-(aq) + S2-(aq) Ag2S(s) S2-(aq) + 2AgI(s) ⇌ Ag2S(s) + 2I-(aq) K = 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 —— 溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者溶解度差别越大，转化越容易 【实验3 - 5】 （1）向盛有2 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液的试管中滴加2 ~ 4滴2 mol/L NaOH溶液，观察并记录现象。 （2）向上述试管中滴加4滴0.1 mol/L FeCl3溶液，静置，观察并记录现象。 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化【实验3 - 5】 实验操作 （1） （2） 实验现象 实验原理 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+(aq) ⇌ 2Fe(OH)3(s) + 3Mg2+(aq) 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 应用 ① 锅炉除水垢(CaSO4) 水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用饱和Na2CO3溶液浸泡数天 疏松的水垢CaCO3 Mg(OH)2 用盐酸或饱和NH4Cl溶液 除去水垢 CaSO4(s) + CO32-(aq) ⇌ CaCO3(s) + SO42-(aq) CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑ Mg(OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 应用 ① 锅炉除水垢(CaSO4) CaSO4(s) + CO32-(aq) ⇌ CaCO3(s) + SO42-(aq) K = = 1.4 × 104 化学式 Ksp（25 ℃） CaSO4 4.9 × 10-5 CaCO3 3.4 × 10-9 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 应用 ② 一些自然现象的解释 CaCO3(s) ⇌ Ca2+(aq) + CO32-(aq) + H2O(l) + CO2(g) ⇌ 2HCO3-(aq) 石钟乳 石笋、石柱 一、沉淀溶解平衡的应用 3、沉淀的转化 应用 ② 一些自然现象的解释 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） ZnS(s) + Cu2+(aq) ⇌ CuS(s) + Zn2+(aq) PbS(s) + Cu2+(aq) ⇌ CuS(s) + Pb2+(aq) 一、沉淀溶解平衡的应用 氟化物防治龋齿的化学原理 牙齿表面由一层硬的、组成为羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s) ⇌ 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq)，进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，生成的有机酸能中和OH-，使平衡向右移动，加速腐蚀牙齿表面这层硬的物质 【解释】使用含氟牙膏（含F-）能防止龋齿的原因？ Ca5(PO4)3OH(s) + F-(aq) ⇌ Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq) 更硬 1、以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是（ ） A. 具有吸附性 B. 溶解度与CuS、PbS、CdS等相同 C. 溶解度大于CuS、PbS、CdS D. 溶解度小于CuS、PbS、CdS C 2、[北京高考]自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成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）。下列分析正确的是（ ） A. CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B. 原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性 C. CuSO4与ZnS反应的离子方程式是S2+ + Cu2+ = CuS↓ D. 整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 D 3、已知：Ksp(BaSO4) = 1.1 × 10-10，Ksp(BaCO3) = 2.6 × 10-9。有2 × 10-4 mol BaSO4沉淀，每次用1.0 mL 1.6 mol/L NaCO3溶液。若使BaSO4全部转化到溶液中，需处理 次？ 1.6 - x x BaSO4(s) + CO32-(aq) ⇌ BaCO3(s) + SO42-(aq) c总： c反应： c剩余： 1.6 x x K = 则：x = 0.041 mol/L 需要的次数： ≈ 5次 每次溶解BaSO4：0.041 mol/L × 1.0 × 10-3 L = 4.1 × 10-5 mol 5 ★ 当沉淀的Ksp相差不大时，在一定条件下，Ksp较小的沉淀也可以转化为Ksp较大的沉淀 4、常温下，Ksp(BaSO4) = 1.0 × 10-10，Ksp(BaCO3) = 2.5 × 10-9，现将1 mol BaSO4放入1 L 1.0 mol/L Na2CO3溶液中，反应一段时间达到平衡（不考虑溶液体积变化），下列说法不正确的是（ ） A. Na2CO3溶液中，c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-) B. 该沉淀转化反应的平衡常数为25 C. 约有0.04 mol BaSO4溶解 D. 反应后溶液中c(Na+) ＞ c(CO32-) ＞ c(SO42-) ＞ c(Ba2+) B $