高中化学苏教版（2019）选择性必修1 专题3 第四单元 第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用（57张PPT）

(共57张PPT)
第2课时
沉淀溶解平衡原理的应用
1.变化观念与平衡思想
能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。
2.科学探究与创新意识
学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。
核心素养发展目标
课时对点练
内容索引
一、沉淀转化原理
二、沉淀转化的应用
一、沉淀转化原理
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
沉淀析出
沉淀转化为
沉淀
沉淀转化为
沉淀
实验结论
(1)AgCl沉淀可转化为AgI沉淀
(2)AgI沉淀又可转化为Ag2S沉淀
白色
白色
黄色
黄色
黑色
(2)理论分析
①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是________
。
②向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的________________________
，溶液中Ag＋浓度
，促使_______________________
，最终AgCl完全转化为AgI。
AgI转化为Ag2S的原理相同。
AgCl＞
AgI＞Ag2S
Ag＋和I－结合生成了更难
溶解的AgI
减小
AgCl的沉淀溶解平衡向其
溶解的方向移动
③沉淀的转化示意图
④沉淀转化的离子方程式：
；
。
2.沉淀转化的实质：
。
AgCl(s)＋I－
AgI(s)＋Cl－
2AgI(s)＋S2－
Ag2S(s)＋2I－
沉淀溶解平衡的移动
3.沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积
Ksp
(1)一般是
的沉淀转化成
的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
(2)在特殊情况下，控制反应条件，也可使
的物质转化为
的物质。
大于
溶解度小
溶解度更小
溶解能力相对较弱
溶解能力相对较强
(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)(2)所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中的某一离子除尽(　　)
(3)沉淀转化可用勒夏特列原理解释(　　)
(4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的(　　)
正误判断
√
×
√
×
1.在25
℃时，向AgCl的白色悬浊液中，依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液，观察到的现象是先出现黄色沉淀，最终出现黑色沉淀。
应用体验
?
AgCl
AgI
Ag2S
Ksp
1.77×10－10
8.51×10－17
6.3×10－50
下列叙述错误的是
A.沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
B.溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀
C.AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度相同
D.25
℃时，在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag＋的浓度不同
√
2.根据第1题中的溶度积数据，计算AgCl沉淀转化为AgI沉淀的平衡常数，并从平衡常数的角度解释该转化的可能性。
答案　AgCl沉淀转化为AgI沉淀的离子方程式，
该反应的平衡常数：
由于该反应的平衡常数很大，则AgCl沉淀能完全转化为AgI沉淀。
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二、沉淀转化的应用
1.锅炉除垢
水垢中的CaSO4(s)
CaCO3(s)
Ca2＋(aq)
(1)沉淀转化
由于CaCO3的溶解能力
CaSO4，用碳酸钠溶液很容易将水垢中的CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，离子方程式为__________
___________
__________
。
(2)沉淀溶解
H＋与碳酸钙电离的
结合生成
脱离固体，使碳酸钙溶解。离子方程式为
。
小于
CaSO4(s)＋
CO2
CaCO3(s)＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
2.重晶石转化为可溶性钡盐
重晶石BaSO4(s)
BaCO3(s)
Ba2＋(aq)
(1)沉淀转化
虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，由于饱和Na2CO3溶液中的
浓度较大，BaSO4电离出的
。用饱和Na2CO3溶液多次重复处理，可使大部分BaSO4转化为BaCO3。
离子方程式为
。
(2)沉淀溶解
用盐酸溶解碳酸钡，可使Ba2＋转入溶液中。
离子方程式为
。
BaCO3(s)＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑
3.物质的提纯——除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋
由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2
，调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋
中，Fe3＋
，达到除去Fe3＋的目的。
小得多
留在溶液
水解生成Fe(OH)3而析出
4.铜蓝矿的形成过程
原生铜的硫化物
CuSO4(溶液)
CuS(铜蓝)
生成铜蓝的有关化学方程式：
，
。
ZnS(s)＋CuSO4
CuS(s)＋ZnSO4
PbS(s)＋CuSO4
CuS(s)＋PbSO4
1.牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3OH
(羟基磷灰石)，它是一种难溶电解质，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一种更难溶的电解质。
(1)解释吃糖后不刷牙容易形成蛀牙的原因：______________________
________________________________________________________________________________________________________。
深度思考
存在沉淀溶解平衡：
和OH－，使平衡向溶解方向移动，加速牙齿腐蚀
(2)请解释含氟牙膏使牙齿变坚固的原因并写出此反应的离子方程式：_____________________________________________________________
______________________________________________________________
__________________________________________。
F－与难溶于水的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]反应生成更难溶且耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，覆盖在牙齿表面，抵抗H＋的侵袭；Ca5(PO4)3(OH)(s)＋F－
Ca5(PO4)3F(s)＋OH－
2.除去硫酸铜溶液中混有少量铁离子的流程图
计算使0.010
mol·L－1Fe3＋开始沉淀及沉淀完全时的pH。(Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)
Fe3＋开始沉淀时，c(Fe3＋)＝0.010
mol·L－1
c(OH－)≈6.4×10－13mol·L－1　pOH≈12.2　pH＝1.8
Fe3＋完全沉淀时，c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1
c(OH－)≥6.4×10－12mol·L－1　pH≥2.8
同理：可求出0.010
mol·L－1Cu2＋开始沉淀的pH≈5.2
故：0.010
mol·L－1Cu2＋和0.010
mol·L－1Fe3＋的混合溶液，若要使Fe3＋沉淀完全而Cu2＋不沉淀，应控制的溶液pH为：2.8≤pH<5.2。
3.用沉淀法除去溶液中的有害离子时，当剩余离子浓度≤10－5mol·L－1时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。通过计算说明，用5%的Na2SO4溶液给误食Ba2＋的患者洗胃，能否有效除去？已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。
4.已知Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9，解答下列问题：
(1)向等浓度的碳酸钠、硫酸钠的混合溶液中逐滴加入氯化钡溶液，最先出现的沉淀是________。
(2)某同学设想用下列流程得到BaCl2溶液，
则①的离子方程式为________________________________，该反应的平衡常数K＝_______。
BaSO4
0.044
(1)一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，Ksp越小的越先沉淀。
(2)当离子浓度小于1×10－5
mol·L－1时，认为已完全沉淀。
特别提醒
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课
时
对
点
练
题组一　沉淀溶解平衡原理与实验探究
1.当氢氧化镁固体在水中达到沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)
Mg2＋＋2OH－时，为使Mg(OH)2固体的量减少，需加入少量的
A.NH4NO3
B.NaOH
C.MgSO4
D.Na2SO4
对点训练
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√
解析　要使Mg(OH)2固体的量减小，应使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡右移，可减小c(Mg2＋)或c(OH－)。NH4NO3电离出的
能结合OH－，使平衡右移。
2.已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是
A.固体逐渐溶解，最后消失
B.固体由白色变为黑色
C.固体颜色变化但质量不变
D.固体逐渐增多，但颜色不变
√
解析　ZnS和CuS的阴、阳离子个数比为1∶1，且Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，可得ZnS的溶解度大于CuS的溶解度，因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4，会使ZnS沉淀转化生成黑色的CuS。
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题组二　除杂与沉淀剂的选择
3.某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4。在调节溶液pH时，应选用的试剂是
A.NaOH
B.ZnO
C.ZnSO4
D.Fe2O3
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√
解析　溶液中含有FeCl3杂质，将溶液调至pH＝4，可使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀而除去，注意不能引入新的杂质，可加入ZnO和酸反应调节溶液pH，使铁离子全部沉淀。
4.要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
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化合物
PbSO4
PbSO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为
A.硫化物
B.硫酸盐
C.碳酸盐
D.以上沉淀剂均可
√
解析　生成物的溶解度越小，沉淀反应越容易发生。要将Pb2＋沉淀，就要形成溶解度更小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，沉淀剂最好为硫化物。
5.实验室测定水体中氯离子的含量时，常使用AgNO3溶液滴定法，已知在25
℃时几种银盐的Ksp和颜色如下表：
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难溶盐
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
Ag2CO3
Ksp
1.8×10－10
5.4×10－13
8.5×10－17
2.0×10－12
8.1×10－12
颜色
白色
淡黄色
黄色
砖红色
白色
可用作滴定Cl－指示剂的是
A.K2CrO4
B.Na2CO3
C.NaBr
D.NaI
√
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解析　测定水体中的Cl－，选用AgNO3溶液滴定，当Cl－消耗完后，Ag＋应与指示剂反应，生成一种有色的沉淀。则选择的指示剂的阴离子应在Cl－后面沉淀，显然不能选择NaBr和NaI，另外Ag2CO3为白色沉淀，无法与AgCl沉淀区分开来。故只能选择K2CrO4，当Ag＋浓度相同时，Cl－在
之前沉淀，设两者达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ag＋)＝x
mol·L－1，AgCl：x2＝1.8×10－10，x≈1.34×10－5
mol·L－1；Ag2CrO4：
＝2.0×10－12，x≈1.59×10－4
mol·L－1，由此可知
沉淀时需要的Ag＋浓度更大。
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题组三　用沉淀平衡原理解释实际问题
6.可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：某温度下，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。下列推断正确的是
A.不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶
B.可以用0.36
mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C.抢救钡离子中毒者时，若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D.误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5
mol·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒
√
解析　碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐，钡离子有毒，所以不能用碳酸钡作为内服造影剂，A错误；
碳酸钡与胃酸反应转化为可溶性钡盐，起不到解毒的作用，C错误；
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7.常温下，以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等，通过添加过量的难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀并过滤除去，下列说法正确的是
A.过滤后的溶液中一定没有S2－
B.MnS难溶于水，可溶于MnCl2溶液中
C.常温时，CuS、PbS、CdS比MnS更难溶
D.加入MnS后生成CuS的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
√
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解析　难溶不是不溶，只是溶解度很小，故A错误；
MnS难溶于水也难溶于MnCl2溶液，故B错误；
通过添加过量的难溶电解质MnS，除去Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等离子，是沉淀转化的原理，故C正确；
沉淀转化的离子方程式为Cu2＋＋MnS(s)
CuS(s)＋Mn2＋，故D错误。
8.(2020·南京联考)工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋，Cu2＋＋MnS(s)
CuS(s)＋Mn2＋。下列说法错误的是
A.该反应平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)
B.MnS的Ksp大于CuS的Ksp
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)增大
D.该反应的平衡常数K＝
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9.向紫色Cr2(SO4)3的水溶液中加入NaOH溶液，当pH＝4.6时，开始出现Cr(OH)3灰绿色沉淀，随着pH的升高，沉淀增多；但当pH>13时，沉淀消失，出现亮绿色的亚铬酸根离子(
)，其平衡关系如下：
Cr3＋＋3OH－
Cr(OH)3
＋H＋＋H2O
(紫色)　　　　
(灰绿色)
(亮绿色)
向50
mL
0.05
mol·L－1Cr2(SO4)3溶液中加入1.0
mol·L－1NaOH溶液50
mL，充分反应后，溶液中可观察到的现象是
A.溶液为紫色
B.溶液中有灰绿色沉淀
C.溶液为亮绿色
D.无法判断
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综合强化
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10.不同温度(T1和T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是
A.T1＞T2
B.加入BaCl2固体，可使溶液由a点变到c点
C.c点时，在T1、T2两个温度下均有固体析出
D.a点和b点的Ksp相等
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解析　因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量，则温度升高硫酸钡的Ksp增大，T2时硫酸钡的Ksp大于T1时硫酸钡的Ksp，故T2＞T1，A错误；
硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡，a点在平衡曲
线上，加入BaCl2，c(Ba2＋)增大，平衡左移，c(
)应降低，所以不能使溶液由a点变到c点，B错误；
Ksp是常数，温度不变，Ksp不变，同一温度下，在曲线上的任意一点Ksp都相等，D正确。
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11.常温下，Ag2S与CuS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，下列说法正确的是
A.Ksp(Ag2S)＝10－29.2
B.向含CuS沉淀的悬浊液中加入Na2S
饱和溶液，Ksp(CuS)减小
C.若Z点为Ag2S的分散系，v(沉淀)＞
v(溶解)
D.CuS(s)＋2Ag＋
Ag2S(s)＋Cu2＋
平衡常数很大，反应趋于完全
√
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解析　A项，图像X(20,9.2)，即c(Ag＋)＝10－20
mol·L－1，c(S2－)＝10－9.2
mol·L－1，Ksp(Ag2S)＝c2(Ag＋)·c(S2－)＝10－49.2，错误；
B项，Ksp(CuS)的大小只与温度有关，错误；
C项，若Z点为Ag2S的分散系，是不饱和溶液，v(沉淀)＜v(溶解)，错误；
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12.(2020·郑州高二检测)25
℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表：
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10－10
5.4×10－13
8.5×10－17
1.8×10－50
下列叙述中不正确的是
A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1
mol·L－1
KI溶液，有黄色沉淀产生
B.25
℃时，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag＋的浓度相同
C.25
℃，AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D.在5
mL
1.8×10－6
mol·L－1
NaCl溶液中，加入1滴(20滴约为1
mL)1×
10－3
mol·L－1
AgNO3溶液，不能产生白色沉淀
√
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解析　由Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)可知A项正确；
由四种物质的溶度积常数计算可知，其饱和水溶液中c(Ag＋)的大小关系为AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S，B项错误；
由于溶度积常数只是温度的函数，温度不变其值不变，C项正确；
加入一滴硝酸银溶液后c(Cl－)可认为保持不变，即c(Cl－)＝1.8×10－6
mol·L－1，而AgNO3溶液相当于稀释100倍，故c(Ag＋)＝1×10－5
mol·L－1，c(Cl－)·c(Ag＋)＝1.8×10－11＜Ksp(AgCl)，故没有沉淀生成，D项正确。
13.已知常温下，Ksp(AgBr)＝4.9×10－13、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。
(1)现向含有AgI的饱和溶液中：
①加入固体AgNO3，则c(I－)________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)；
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变小
解析　加入AgNO3固体，使c(Ag＋)增大，AgI溶解平衡向左移动，c(I－)减小。
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②若改加更多的AgI固体，则c(Ag＋)______；
不变
解析　改加更多的AgI固体，仍是该温度下的饱和溶液，各离子浓度不变。
③若改加AgBr固体，则c(I－)______，而c(Ag＋)______。
变小
变大
解析　因AgBr的溶解度大于AgI的溶解度，所以改加AgBr固体时，使c(Ag＋)变大，而使AgI的溶解平衡向生成AgI的方向移动，c(I－)变小。
(2)现向含有NaBr、KI均为0.002
mol·L－1的溶液中加入等体积浓度为4×10－3
mol·L－1的AgNO3溶液，则产生的沉淀是_____________(填化学式)；若向其中再加入适量的NaI固体，则最终可发生沉淀转化的总反应式表示为_________________________。
AgI、AgBr
解析　等体积混合后c(Br－)＝c(I－)＝0.001
mol·L－1，c(Ag＋)＝2×
10－3
mol·L－1。因Ksp(AgI)mol·L－1，剩余c(Ag＋)＝2×10－3
mol·L－1－0.001
mol·L－1＝0.001
mol·L－1，c(Ag＋)·c(Br－)＝0.001×0.001＝1×10－6
>4.9×10－13，所以有AgBr沉淀生成；若再向其中加入适量NaI固体时，会有AgBr转化为AgI。
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14.已知25
℃：
难溶电解质
CaCO3
CaSO4
MgCO3
Ksp
2.8×10－9
9.1×10－6
6.8×10－6
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100
mL
0.1
mol·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。
②向上述悬浊液中加入3
g
Na2CO3固体，搅拌，静置沉淀后弃去上层清液。
③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。
④____________________________________________________________。
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(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：_____________________________
_______________________________。
(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：________________
________________________________。
大
Na2CO3＋CaSO4(s)
CaCO3(s)
＋Na2SO4
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
将锅炉水垢中的
CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去
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解析　Ksp越大，表示电解质的溶解度越大，溶解度大的沉淀会向溶解度小的沉淀转化，要证明CaSO4完全转化为CaCO3，可以加入盐酸，因为CaSO4不和盐酸反应，而CaCO3可完全溶于盐酸。在实际生活、生产中利用此反应可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3再用盐酸除去。
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15.难溶电解质在水溶液中存在着沉淀溶解平衡。
已知：某温度下，Cu(OH)2(s)
Cu2＋＋2OH－，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20
Fe(OH)3(s)
Fe3＋＋3OH－，Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38
某CuSO4溶液中含有Fe3＋杂质，溶液中CuSO4的浓度为2.0
mol·L－1，
通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5
mol·L－1时即沉淀完全，则：
(1)该溶液中的Fe3＋刚好沉淀完全时溶液的pH约为
____。
3.3
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(2)该溶液中的Cu2＋开始形成Cu(OH)2沉淀时的pH约为_____。
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(3)若将该溶液的pH调至3.5，_____(填“是”或“否”)可以达到除去Fe3＋杂质而不损失Cu2＋的目的。
(注：lg
2≈0.3，lg
5≈0.7)
是
解析　Fe3＋刚好沉淀完全时溶液的pH为3.3，Cu2＋开始形成沉淀时的pH为4，溶液的pH调至3.5时Fe3＋已经沉淀完全，Cu2＋还未沉淀，可以达到除去Fe3＋杂质而不损失Cu2＋的目的。
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