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选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四节 盐类的水解 第2课 沉淀溶解平衡的应用 1 学习目标 1.从日常生活、生产、实验中了解沉淀的生成、溶解和转化，并能用勒夏特列原理解释其过程。 2.了解沉淀的生成、溶解与转化在实际生产生活中的应用，并能运用其原理解决实际问题。 3.学会从定量（比较Q、Ksp 的大小）的角度分析沉淀的生成、溶解和转化。 1. 沉淀的生成——（向着沉淀生成的方向进行） 2. 沉淀的溶解 3. 沉淀的转化 沉淀溶解平衡的三大应用 （向着沉淀溶解的方向进行） 原理：沉淀溶解平衡的移动 锅炉内结垢浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，严重时还可能引起爆炸。 有没有大神，帮忙处理下：如何去除水垢呢? 引·新课导入 1.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。 2.原理：通过加入沉淀剂、调节溶液的pH、氧化还原法、同离子效应，使Q>Ksp，生成溶解度小的沉淀，溶解度越小越好。 除杂原则：①不增：不引入新的杂质离子；②不减：不减少目标物质； ③易分：杂质易分离； ④易复原：目标物质可恢复原状 ⑤除杂试剂过量且易除出 【学习任务一】沉淀的生成——Q＞Ksp 进水 预处理设备 混合 投药 药剂设备 部分回流 沉淀物 处理设备 沉淀物排除 反应沉淀 补充处理 出水 Na2S、H2S溶液等 Cu2+、Hg2+等 工业废水中的金属离子Cu2+、Hg2+，如何除去？ 方法1：加沉淀剂 Cu2＋＋H2S ＝CuS↓＋2H＋ Cu2＋＋S2— ＝CuS↓ Hg2＋＋H2S ＝HgS↓＋2H＋ Hg2＋＋S2— ＝HgS↓ 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 方法2：调节pH法 Fe3+水解：Fe3+＋3H2O ⇋ Fe(OH)3↓＋3H+ 如何除去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。 思考：使Fe3+离子沉淀一定要加碱吗？ 加NH3∙H2O： NH3∙H2O + H+ =NH4+ + H2O 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。 使金属离子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 思考：若上述 CuCl2溶液中混有的少量Fe2+，又该如何除去？ 方法：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） 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 方法3：氧化还原法 思考：医院中常用BaSO4这种钡盐(俗称钡餐)作为内服造影剂。医院抢救Ba2+中毒患者时除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入5.0% Na2SO4溶液，为什么? BaSO4(s) ⇌Ba2+(aq)+(aq) Ksp=1.1×10-10 向中毒者胃中灌入5.0%硫酸钠溶液 c( )增大，Q(BaSO4) ＞ Ksp(BaSO4) BaSO4沉淀溶解平衡向沉淀生成的方向移动，所以用5.0% 的Na2SO4溶液可以给钡中毒的患者洗胃 方法4：同离子效应 生活中，我们可以用可乐除去烧水壶里的水垢(碳酸钙)，什么原理呢? 陈年老水垢，可用白醋和柠檬酸等或者换个水壶 探·知识奥秘 CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+ (aq) H2CO3 H2O + CO2↑ + H+ HCO3— (aq) + H+ CO2气体的生成和逸出，使CO32- 的浓度不断减小，Q ＜ Ksp ，平衡向溶解的方向移动，只要盐酸足够，沉淀完全溶解 CaCO3＋2H＋ = Ca2＋＋H2O＋CO2↑　 【学习任务二】沉淀的溶解——Q＜Ksp 方法1：酸溶解法（用强酸可以溶解的难溶电解质有CaCO3、 BaCO3、 FeS、Al(OH)3 、Cu(OH)2等） 实验3-3 滴加试剂 蒸馏水 盐酸 现象 沉淀不溶解 沉淀溶解 Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) H+与OH—反应，使c(OH-)减小，Q＜Ksp，平衡向溶解的方向移动，只要盐酸足够，沉淀完全溶解。 如：用NaOH能溶解H2SiO3、Al(OH)3等物质 H2SiO3 + OH— = SiO32— + H2O Al(OH) 3 + OH— = [Al(OH)4]— 方法2：碱溶解法 如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液 方法3：盐溶液溶解法 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 方法4：氧化还原溶解法 原理：加入某试剂，与平衡体系中的某种离子形成稳定配合物，从而使平衡向溶解的方向移动。 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 方法5：生成配合物法 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）， 促进平衡向着沉淀溶解的方向移动。 a.酸溶法：如用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2、Mg(OH)2等。 b.碱溶法：如用NaOH能溶解H2SiO3、Al(OH)3等物质 d.配位溶解法：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AgCl溶于氨水： AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O d.氧化还原溶解法：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Ag2S溶于稀HNO3 ：3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3- =6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O c.盐溶液溶解法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 沉淀溶解的方法 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) + I-(aq) AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) 溶液中Ag+与I-的离子积Q(AgI)＞Ksp(AgI)，则生成AgI沉淀，导致AgCl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) 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) + S2-(aq) Agl(s) Ag+(aq) + l-(aq) 溶液中Ag+与S2-的离子积Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，则生成Ag2S沉淀，导致AgI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) 步骤 （1） （2） 实验3-5 FeCl3 【结论】沉淀由溶解度小的向溶解度更小的方向转化 步骤 （1） （2） 现象 产生白色沉淀 Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ 白色沉淀转化为红褐色沉淀 3Mg(OH)2(s) + 2Fe3+ ⇌2Fe(OH)3(s) + 3Mg2+ 溶解度：Fe(OH)3< Mg(OH)2 (1)原理：指将一种难溶物转化为另一种难溶物的过程。 (2)实质：沉淀溶解平衡的移动 (3)条件：两种难溶物的溶解度不同，Q(溶液中的离子浓度幂之积)大于Ksp (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。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。 ③反常：当两种沉淀的溶解度相差不太大时，溶解度小的沉淀在一定条件下能够转化为溶解度较大的沉淀。 【学习任务三】沉淀的转化 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 氯化铵溶液 除去水垢 CaSO4 + CO32- ⇌ CaCO3 + SO42- CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + CO2↑ + H2O Mg(OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O 沉淀转化的应用 CaSO4 ⇋ SO42- + Ca2+ +CO32- CaCO3 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 氯化铵溶液 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 CaSO4 ⇋ SO42- + Ca2+ +CO32- CaCO3 23 2.溶洞的形成 CaCO3 + Ca2+ + H2O + CO2 当溶有CO2的浓度较大时，平衡右移，生成Ca(HCO3)2，沉淀溶解； 当溶有CO2的浓度较小或温度升高时，平衡左移，重新析出CaCO3沉淀。 难溶的CaCO3和微溶的Ca(HCO3)2随着环境的变化而变换形式，经过漫长岁月的积聚、溶蚀而产生的钟乳石奇景。 石灰岩主要成分是碳酸钙，难溶于水，当溶有CO2的水流经石灰岩时，能够发生和建立如下平衡： 2HCO3- (aq) 总反应的离子方程式为：CaCO3＋H2O＋CO2＝Ca2+ ＋HCO3- 3.自然界中矿物的转化 原生 铜的硫化物 CuSO4溶液 铜蓝（CuS） CuSO4 (aq) + ZnS (s) CuS(s) + ZnSO4 (aq) CuSO4 (aq) + PbS(s) CuS (s) + PbSO4(s) 氧化 淋滤 闪锌矿 方铅矿 闪锌矿 (ZnS) 方铅矿 (PbS) 铜蓝 (CuS) 自然界中，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)。请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。 3.氟化物预防龋齿 牙齿表面釉质层的主要成分——难溶的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)] 注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏 Ca5(PO4)3(OH) (s) ⇋ 5Ca2＋(aq)＋3PO43－(aq)＋OH－ (aq) 糖 发酵 有机酸 溶解平衡右移 为什么吃糖多了可能坏牙？ Ca5(PO4)3(OH)(s) + F－(aq) ⇋Ca5(PO4)3F(s) +OH— (aq) (溶解度更小，更能抵抗酸的腐蚀，F－还能抑制口腔细菌产生酸) 课堂小结 沉淀的生成、溶解与转化实质：沉淀溶解平衡的移动 “看到”微粒→“找到”平衡→“想到”移动 应用 沉淀溶解平衡 沉淀的 生成 沉淀的 溶解 沉淀的 转化 向沉淀生成方向进行 向沉淀溶解方向进行 比较Q、Ksp 改变条件 寻找平衡 Lavf58.20.100 Lavf59.27.100 $