3.4.2沉淀溶解平衡的應(yīng)用 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

組織建設(shè)第三章

水溶液中的離子平衡第四節(jié)沉淀溶解平衡

第2課時沉淀溶解平衡的應(yīng)用龍巖龍硿洞地下溶洞奇觀龍巖梅花山賴源溶洞觀察思考你知道它是如何形成的嗎？學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化。能結(jié)合實例說明通過調(diào)節(jié)pH調(diào)控沉淀生成、溶解與轉(zhuǎn)化在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要作用，發(fā)展“變化觀念與平衡思想”學(xué)科核心素養(yǎng)。2.能綜合運用離子反應(yīng)和沉淀溶解平衡理論,分析和解決生產(chǎn)、生活中有關(guān)沉淀溶解平衡的實際問題,發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)難點：應(yīng)用化學(xué)平衡理論解釋沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化。思：1.沉淀的生成和溶解與Q、Ksp有什么關(guān)系？沉淀的生成有哪些方法？2.沉淀的溶解原理是什么？沉淀的溶解方法有哪些？3.什么是沉淀的轉(zhuǎn)化？沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律是什么？4.沉淀的轉(zhuǎn)化應(yīng)用有哪些？一、沉淀的生成：Q>Ksp1.應(yīng)用：在無機物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀

來達到分離或除去某些離子的目的。2.沉淀的方法

(1)調(diào)pH值實例操作及原理調(diào)節(jié)pH法除去NH4Cl中的FeCl3除去CuCl2中的FeCl3溶于水，加氨水調(diào)節(jié)pHFe3++3H2O

?Fe(OH)3+3H+加Cu(OH)2：Cu(OH)2+2H+=

Cu2++2H2O加CuO：CuO

+2H+=

Cu2++2H2O總：Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NH4+Fe3++3H2O

?Fe(OH)3+3H+加NH3·H2O：NH3·H2O

+H+=NH4++H2O調(diào)pH可用:氨水、氫氧化物、氧化物、碳酸鹽(2)加沉淀劑:如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀而除去實例操作及原理沉淀劑法除去廢水中的Hg2+除去廢水中的Cu2＋加入Na2S：S2-+Hg2+=

HgS↓通入H2S：H2S+Cu2+=

CuS↓+2H+

FeS①一般認為沉淀離子濃度小于1.0×10-5mol/L時,則認為已經(jīng)沉淀完全②堿金屬硫化物、(NH4)2S、BaS、堿土金屬硫化物微溶于水，其他硫化物大多數(shù)難溶于水，并具有特殊顏色黑色黑色沉淀劑有多種（如Na2S、H2S），該如何選擇沉淀劑？(1)加入鋇鹽。因為K(BaSO4)<K(CaSO4)，向溶液中分別加入等物質(zhì)的量的鋇鹽和鈣鹽，鋇鹽使溶液中剩余的c(SO4)較小

(2)可以增大所用沉淀劑的濃度。沉淀劑的選擇：①生成的沉淀溶解度越小越好。

類型相同的沉淀，Ksp越小，溶解度越小，越先沉淀。

類型不同的沉淀，沉淀時所需試劑離子濃度越小，越先沉淀。②不能影響其他離子的存在,由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子要便于除去或不引入新的雜質(zhì)離子。1.要使工業(yè)廢水中的Pb2＋沉淀，可用硫酸鹽、碳酸鹽、硫化物等作沉淀劑，已知Pb2＋與這些離子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14由上述數(shù)據(jù)可知，選用的沉淀劑最好是()A.硫化物B.硫酸鹽

C.碳酸鹽 D.以上沉淀劑均可【課堂練習(xí)】

A(3)氧化還原法：改變某離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)化為溶解度更小的

難溶電解質(zhì)，便于分離出來。如除去CuCl2中混有少量Fe2+氫氧化物開始沉淀時的pH值（0.1mol/L）沉淀完全時的pH值

(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.66.7Fe(OH)25.88.3Fe(OH)31.23.0Fe2+Fe3+Fe(OH)3氧化劑調(diào)pH常用氧化劑:硝酸、高錳酸鉀、氯氣、氧氣、雙氧水等二、沉淀的溶解：Q<Ksp1.原理：對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷移去平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。2.實驗探究：Mg(OH)2沉淀溶解無明顯現(xiàn)象

溶解2.沉淀的溶解方法

(1)酸或堿溶解法

例如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸

在上述反應(yīng)中，CO2氣體的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡體系中的CO32-濃度不斷減小，溶液中CO32-與Ca2+的離子積Q(CaCOз)<Ksp(CaCO3)，導(dǎo)致平衡向沉淀溶解的方向移動。只要鹽酸的量足夠，CaCO3就可以完全溶解?？捎脧娝崛芙獾碾y溶電解質(zhì)還有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)?和Mg(OH)?等。(2)鹽溶解法

例如

Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)+2OH－(aq)NH4＋水解顯酸性，產(chǎn)生的H＋中和OH－，使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解。(4)生成配合物法(3)氧化還原法

有些金屬硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，則可通過減小c(S2－)來達到使沉淀溶解的目的，例如：3CuS＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O。如銀氨溶液制備；AgCl沉淀可溶于氨水，AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。

胃酸中的H+與CO32-反應(yīng)，致使BaCO3的沉淀溶解平衡右移,使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。

胃酸中的H＋對BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2＋濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4作“鋇餐”。練習(xí)：

醫(yī)療上的內(nèi)服造影劑鋇餐為BaSO4，為什么不選用BaCO3？BaCO3?Ba2++CO32-

Ksp=5.1×10-9三、沉淀的轉(zhuǎn)化

在實際應(yīng)用中，有時需要將一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀。那么，在什么條件下能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化呢?[實驗3-4]實驗操作

步驟(1)(2)(3)現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀Ag++Cl-=AgCl↓白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色沉淀AgCl(s)+I

-

?

AgI(s)+Cl-

黃色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色沉淀2AgI(s)+S

2-

?Ag2S(s)+2I-步驟(1)(2)現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀白色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓3Mg(OH)2(s)+2Fe3+?2Fe(OH)3(s)+3Mg2+

【實驗探究3-5】

Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉(zhuǎn)化實驗操作

為什么沉淀能夠轉(zhuǎn)化呢?下面我們以AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgI沉淀為例進行說明。

由上可知，在水中Ksp(Agl)遠小于Ksp(AgCl)，即AgI在水中的溶解度遠比AgCl的溶解度小。當(dāng)向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中Ag+與I-的離子積—Q(AgI)>Ksp(AgI)，因此，Ag+與I-結(jié)合生成AgI沉淀，導(dǎo)致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，直至建立新的沉淀溶解平衡:

如果加入足量KI溶液，上述過程可以繼續(xù)進行，直到絕大部分AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgI沉淀。反應(yīng)的離子方程式可表示為:AgCl(s)+I

-

?

AgI(s)+Cl-

1.沉淀轉(zhuǎn)化

沉淀的轉(zhuǎn)化是由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一種難溶物的過程，其實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動2.規(guī)律：溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀。

當(dāng)沉淀類型相同時可直接用Ksp判斷，Ksp大的易轉(zhuǎn)化成Ksp小的注：①兩者差別越大，轉(zhuǎn)化越容易.三、沉淀的轉(zhuǎn)化——生成新沉淀②當(dāng)溶解度相差不大時，溶解度較小的沉淀在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀。如在BaSO4的飽和溶液中加入高濃度的Na?CO?溶液，此時Q>Ksp也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的BaCO?沉淀。故

沉淀轉(zhuǎn)化的核心是Q>Ksp，生成新沉淀。練習(xí)：為研究沉淀的生成及其轉(zhuǎn)化，某小組進行如下實驗。下列關(guān)于該實驗的分析不正確的是(

)A.①濁液中存在平衡：

AgSCN(s)??Ag＋(aq)＋SCN－(aq)B．②中顏色變化說明上層清液中含有SCN－C．該實驗可以證明AgI比AgSCN更難溶D．③中顏色變化說明有AgI生成E.若向2ml0.01mol/LAgNO3溶解中加入2ml0.01mol/LKSCN先產(chǎn)生白色沉淀，在滴入

少量KI溶液看到黃色沉淀可說明AgI比AgSCNC注：沉淀生成與沉淀轉(zhuǎn)化的區(qū)別(1)除去鍋爐水垢中的CaSO43.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用CaSO4+CO32-

?CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O水垢的主要成分：

CaSO4Mg(OH)2CaCO3

飽和Na2CO3溶液浸泡(堅硬密實)

Mg(OH)2CaCO3

鹽酸得到可溶的Ca2+Mg2+

除去水垢CaSO4

?

SO42-+

Ca2+

+CO32-CaCO3（Ksp=3.4x10-9）（Ksp=4.9x10-5）(2)自然界中礦物的轉(zhuǎn)化ZnS(s)＋CuSO4(aq)

?CuS(s)＋ZnSO4(aq)PbS(s)＋CuSO4(aq)

?CuS(s)＋PbSO4(s)原生銅的硫化物

CuSO4溶液CuS(銅藍，黑)

氧化、淋濾ZnS、PbS(3)工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。FeS(s)

+Hg2+(aq)

?HgS(s)+Fe2+(aq)(4)防治齲齒F-會跟牙齒表面釉質(zhì)層的主要成分羥基磷灰石發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)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羥基磷灰石的小，更能抵抗酸的侵蝕。1.自然界地表層原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液，向地下深層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(CuS)。下列分析正確的是()A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度

B.原生銅的硫化物具有還原性，而銅藍沒有還原性

C.CuSO4與ZnS反應(yīng)的離子方程式是Cu2＋＋S2－=CuS↓D.整個過程涉及的反應(yīng)類型有氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)【練習(xí)】

D若溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉淀時，沉淀生成的順序按Q>Ksp先后順序沉淀，叫作分步沉淀。同類型難溶電解質(zhì)Ksp越小越先沉淀；且Ksp相差越大分步沉淀越完全；不同類型難溶電解質(zhì)沉淀時所需離子濃度越小越先沉淀。一般認為沉淀離子濃度小于1.0×10-5mol/L時,則認為已經(jīng)沉淀完全四、

分步沉淀Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋練．已知Ksp(AgA)＝1.56×10-10，Ksp(AgB)＝7.7×10-13，Ksp(Ag2C)＝9.0×10-12。某溶液中含有A－、B－和C2-的濃度均為0.010mol·L-1，向該溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液時，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為(

)A．A－、B－、C2- B．C2-、B－、A－C．B－、A－、C2- D．B－、C2-、A－C五、

有關(guān)Ksp的計算1.計算難溶電解質(zhì)溶液中離子濃度(1)已知Ksp求溶液中的某種離子的濃度

例

Ksp＝a的飽和AgCl溶液中c(Ag＋)＝

mol·L－1。(2)已知Ksp、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度，例：某溫度下AgCl的Ksp＝a，在0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體，達到平衡后c(Ag＋)＝

mol·L－1。10a2.計算金屬陽離子開始沉淀和沉淀完全的pH例：(1)常溫下，0.1mol·L－1的MgSO4溶液，調(diào)節(jié)溶液pH，使Mg2＋剛好開始產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀時則pH

。(2)常溫下，向MgSO4溶液中加堿調(diào)節(jié)溶液pH，使Mg2＋沉淀完全時溶液pH

。(已知溶液中c(Mg2＋)≤