2021_2022学年新教材高中化学第3章水溶液中的离子反应与平衡第4节沉淀溶解平衡课件新人教版选择性必修1

(共69张PPT)
第三章　水溶液中的离子反应与平衡
第四节　沉淀溶解平衡
素养目标
1．以变化观念与平衡思想认识沉淀溶解平衡的定义及其影响因素
2．明确溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向，培养变化观念与平衡思想的学科核心素养
3．形成科学态度与社会责任意识，利用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题
学法指导
1．复习常见的难溶电解质，认识其难溶性与其电离程度间的关系
2．以平衡移动理论思想认识难溶电解质在水中的溶解平衡
3．学习重点放在沉淀溶解平衡的应用上，特别是具体实例的理解和应用
知识导图
课前 · 新知导学
1．定义
在一定温度下，当沉淀________和________的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl溶于水的溶解平衡表示为__________________________________。
溶解　
难溶电解质的沉淀溶解平衡
生成　
2．特征
【答案】不等于零　相等　保持不变　发生移动
溶度积常数　
Ksp　
c(Ag＋)·c(Cl－)　
(3)意义：溶度积Ksp反映了物质在水中的溶解能力。
(4)影响Ksp的因素：____________。绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程，升高温度，向溶解方向移动，Ksp__________。少数难溶电解质的溶解是放热过程，升高温度，向生成沉淀的方向移动，Ksp减小，如Ca(OH)2。
温度　
增大　
难溶电解质是否一点也不溶解？难溶电解质沉淀完全的标准是什么？
微思考
【答案】尽管难溶电解质的溶解度很小，但在水中并不是绝对不溶。当剩余离子的浓度小于1×10－5mol·L－1时，化学上通常认为沉淀完全了。
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变。
(　　)
(2)室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。
(　　)
(3)BaSO4在同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同。 (　　)
(4)升高温度，沉淀溶解平衡一定正向移动。 (　　)
(5)为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。 (　　)
(6)向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体，恢复到原来温度时，溶液中的Na＋总数不变。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
1．沉淀的生成
(1)调节pH法。
如加入氨水调节pH＝4，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应的离子方程式为_________________________________________。
沉淀溶解平衡的应用
(2)加沉淀剂法。
以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下：
①加Na2S生成CuS：_________________________。
②通入H2S生成CuS：_______________________________。
S2－＋Cu2＋═══CuS↓　
H2S＋Cu2＋═══CuS↓＋2H＋　
移去　
H2CO3　
沉淀溶解　
减小　
沉淀溶解　
3．沉淀的转化
(1)转化实验。
①难溶性银盐之间的转化：
实验 现象 生成____色沉淀 生成____色沉淀 生成____色沉淀
离子 方程式
白　
黄　
黑　
Cl－＋Ag＋═══AgCl↓　
AgCl＋I－═══ AgI＋Cl－　
2AgI＋S2－═══ Ag2S＋2I－　
②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化：
产生白色沉淀　
产生的白色沉淀逐渐变为红褐色　
MgCl2＋2NaOH═══ Mg(OH)2↓＋2NaCl　
3Mg(OH)2＋2FeCl3═══ 2Fe(OH)3＋3MgCl2　
越大　
CuSO4　
铜蓝(CuS)　
微思考
要使工业废水中的重金属离子Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作为沉淀剂，已知Pb2＋形成的化合物的溶解度如下：
由上述数据可知，选用沉淀剂最好为 (　　)
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14
【答案】A
【解析】由表中数据可知PbS的溶解度最小，所以生成PbS时Pb2＋沉淀最完全，溶液中剩余的Pb2＋浓度最小，所以最好的沉淀剂为硫化物，A正确。
课堂 · 素养初培
任务一　沉淀溶解平衡及其影响因素
素养探源 核心素养 考查途径
变化观念与平衡思想 外界条件对难溶物溶解度大小的影响及应用；有时还会考查沉淀溶解平衡表达式的书写，难度一般
[情境导入]
物质的溶解度只有大小之分，没有在水中绝对不溶解的物质。难溶电解质是指溶解度小于0.01克的物质。它可以是强电解质如BaSO4、AgCl等，也可以是弱电解质如Fe(OH)3、Mg(OH)2等。
(1)在AgCl溶于水的起始阶段，v溶解和v沉淀怎样变化？当v溶解＝v沉淀时，可逆过程达到一种什么样的状态？画出v－t图。
【答案】AgCl溶于水的起始阶段， v溶解开始最大，后逐渐减小，v沉淀开始为0，后逐渐增大，直到v溶解＝v沉淀，说明溶解达到平衡状态。v－t图如下：
(2)向AgCl饱和溶液中加水，AgCl的溶解度增大吗？溶解平衡移动吗？ Ksp是否增大？升高温度Ksp 如何变化？
【答案】向 AgCl饱和溶液中加水，AgCl溶解平衡向正向移动，但是AgCl的溶解度不增大， Ksp不变。升高温度，AgCl的Ksp将增大。
【答案】加入 固体NaCl时，溶液中c(Cl－ )增大，平衡向生成沉淀的方向移动；加入固体NaBr时，Br－与Ag＋生成了更难溶的AgBr，使溶液中c(Ag＋)减小，平衡向溶解的方向移动。
[深化理解]
1．溶度积Ksp与离子积Q的关系
通过比较某温度下难溶电解质的溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q的相对大小，可以判断难溶电解质在该温度下溶液中的沉淀或溶解情况。
(1)Q>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和达到新的平衡。
(2)Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Q特殊说明：
①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的组成中阴离子与阳离子个数分别相同时，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。
②Ksp只与温度有关，有的沉淀溶解是吸热的，升高温度，Ksp增大；有的沉淀溶解是放热的，升高温度，Ksp减小。
2．影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因：电解质本身的性质。
(2)外因。
①温度：温度升高，多数沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
②稀释：向溶解方向移动。
③同离子效应：加入相同离子，向生成沉淀的方向移动。
现向含AgBr的饱和溶液中：
(1)加入固体AgNO3，则c(Ag＋)______(填“变大”“变小”或“不变”，下同);
(2)加入更多的AgBr固体，则c(Ag＋)______；
(3)加入AgCl固体，则c(Br－)______，c(Ag＋)______；
(4)加入Na2S固体，则c(Br－)______，c(Ag＋)______。
【答案】 (1)变大　(2)不变　(3)变小　变大　(4)变大　变小
[典例精练]
【解析】(1)加入AgNO3，AgBr沉淀溶解平衡逆向移动，但c(Ag＋)变大。
(2)加入AgBr固体，对溶解平衡无影响，c(Ag＋)不变。
(3)因AgCl溶解度大于AgBr，加入AgCl固体时，c(Ag＋)变大，溶解平衡向左移动，c(Br－)变小。
(4)因Ag2S溶解度小于AgBr，加入Na2S固体时，生成Ag2S，AgBr沉淀溶解平衡向右移动，c(Br－)变大，但c(Ag＋)变小。
将足量AgCl分别放入：①5 mL水，②10 mL 0.2 mol·L－1的MgCl2溶液，③20 mL 0.5 mol·L－1的NaCl溶液，④40 mL 0.1 mol·L－1的盐酸中溶解至溶液饱和，各溶液中Ag＋的浓度分别为a、b、c、d，它们由大到小的排列顺序是______________。
【答案】a>d>b>c
任务二　沉淀溶解平衡的应用
素养探源 核心素养 考查途径
科学态度与社会责任 本知识点涉及的考点较多，如沉淀转化的应用、沉淀除杂(除去MgCl2溶液中的FeCl3杂质)、Ksp大小的比较与应用、Ksp的计算等
(1)由溶度积常数可知BaSO4、BaCO3都难溶于水，而且二者的溶解度不大，医学上能用BaCO3作钡餐吗？为什么？
(2)可溶性钡盐(如BaCl2等)误作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？
(3)已知不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同。
根据信息分析除去CuCl2中的FeCl3应选什么试剂，原理是什么？
溶液中被沉淀的离子 Fe3＋ Cu2＋
完全生成氢氧化物 沉淀时溶液的pH ≥3.7 ≥4.4
[深化理解]
1．沉淀溶解平衡应用中的一些问题
生成难溶电解质而形成沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂质或提纯物质的重要方法之一。
(1)沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去。
(2)在遇到含有多种弱碱阳离子的混合溶液中的离子分离及除杂时，往往通过改变溶液的酸碱性使离子分别沉淀而除去，过程中要注意控制形成沉淀的pH。
2．注意事项
(1)在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。如x mol·L－1铬酸银(Ag2CrO4)溶液中c(Ag＋)是2x mol·L－1而不是x mol·L－1。
(2)类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小，因为它们的溶度积表达式是不同的。Ksp与S的换算没有一个统一的公式，因难溶电解质类型的不同而相异。
[典例精练]
【答案】(1)1.16×10－3　(2)4×10－5　(3)Cu(OH)2　1.6×109
【答案】B
辨析 · 易错易混
无法将图像信息与Ksp求算进行有机融合
例1　在t ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说法不正确的是 (　　)
A．在t ℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13
B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点变到b点
C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D．在t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)═══AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K≈816
错解：D
错因分析：不理解横纵坐标和Ksp的含义而错选其他答案。根据图中c点的c(Ag＋)和c(Br－)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10－13，A正确；在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后，c(Br－)增大，溶解平衡逆向移动，c(Ag＋)减小，B错误；在a点时Q＜Ksp，故为AgBr的不饱和溶液，C正确；K＝c(Cl－)/c(Br－)＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)，代入数据得K≈816，D正确。
满分策略：沉淀溶解平衡图像与化学平衡图像一样，都是利用化学平衡移动原理来解决问题。但沉淀溶解平衡图像更复杂，也是学习中的难点和易错点，运用图像分析法解析如下：
第一步：观察横纵坐标分别表示何种变量。
第二步：观察坐标中点、线段的变化及含义。
第三步：利用Ksp进行相应换算、推断，根据沉淀溶解平衡原理分析曲线的变化。
正解：B
对沉淀溶解平衡曲线的及曲线外的各点是否饱和认识不清
例2　已知25 ℃时，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液，
错解：C
满分策略：比较Ksp时关键要找到基准点——沉淀溶解平衡曲线上的点表示饱和状态，曲线下方的点表示不饱和状态，曲线上方的点表示过饱和状态。
正解：D
小练 · 素养达成
1．下列说法中正确的是 (　　)
A．只有易溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡
B．难溶电解质在溶液中只存在沉淀溶解平衡，不存在电离平衡
C．沉淀溶解平衡只能通过电解质溶解于水时建立
D．达到沉淀溶解平衡时，电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等
【答案】D
2．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是 (　　)
A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大
C．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，通入CO2气体，溶解平衡不移动
【答案】C
3．某温度时，BaSO4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．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C．d点无BaSO4沉淀生成
D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
【答案】C
4．(2020·湖南师大附中高二月考)向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为 (　　)
A．AgCl＝AgI＝Ag2S B．AgClC．AgCl>AgI>Ag2S D．AgI>AgCl>Ag2S
【答案】C
【答案】C
6．工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是：①将粗制氧化铜(含少量FeO)溶解于稀盐酸中，加热、过滤；②对①所得滤液(pH为3)按下列步骤进行操作：



已知Cu2＋、Fe2＋在pH为4～5时不水解，Fe3＋却几乎完全水解形成沉淀。
请回答下列问题：
(1)X是__________(填化学式)，其反应的离子方程式是______________。
(2)Y物质应具备的条件是________________________________，生产中Y可选择______________。
(3)溶液乙在蒸发结晶时应注意_______________________________ _________。
答案】(1)Cl2(或H2O2)　2Fe2＋＋Cl2═══2Fe3＋＋2Cl－(或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋═══2Fe3＋＋2H2O)
(2)调节溶液酸碱性，使pH为4～5，且不引进新杂质　CuO、Cu(OH)2等
(3)通入HCl气体(或加入盐酸)，并用玻璃棒不断搅拌且不能蒸干