高二化学人教版（2019）选择性必修一 3.4.2 沉淀溶解平衡的应用（33张ppt）

(共33张PPT)
沉淀溶解平衡的应用
第三章
水溶液中的离子平衡
第2课时　
Application of precipitation dissolution equilibrium
选择性必修一
第四节　难溶电解质的溶解平衡
学习目标
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。
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。
1、沉淀的生成
（1）应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂
或提纯物质的重要方法之一。
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
1、沉淀的生成
工业废水的处理
工业废水
硫化物等
重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀
1、沉淀的生成
原则: 生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。
Cu2＋+S2－=CuS↓
沉淀Cu2+、Hg2+等，可以用Na2S或H2S做沉淀剂。
Hg2＋+S2－＝HgS↓
一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5 mol/L时,则认为已经沉淀完全。
方法:
(1) 加沉淀剂
1、沉淀的生成
选择沉淀剂的原则：
① 要能除去溶液中指定的离子，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，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用
作沉淀剂。
NaCl
②溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，例如，除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好。
③要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好。
1、沉淀的生成
氢氧化物 开始沉淀时的pH（0.1mol/L） 沉淀完全时的pH值（＜10-5 mol/L）
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？
(2) 调节pH形成氢氧化物沉淀
加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至3～4，促进 Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
(3) 同离子效应法
硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42- (aq)
交流讨论
已知Fe3+在pH3到4之间开始沉淀，在pH7到8之间沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？
先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调pH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。
硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等
常见氧化剂
氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）
氧化剂可用
氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜
调pH
氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）
调pH可用
分步沉淀
交流讨论
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按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。
Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S
随堂练习
解析　中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，此时Q>Ksp(BaSO4)，故与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。
可溶性钡盐(如BaCl2等)当做食盐食用，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？
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。使Qc < Ksp
例：CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq)
HCO3-
+H+
+H+
H2CO3
H2O + CO2↑
①酸溶解法：
用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸。
(1) 原理
(2) 沉淀溶解的方法
CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑　
2. 沉淀的溶解
3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
③氧化还原溶解法：
②配位溶解法:
如Ag2S溶于稀HNO3
如AgCl溶于氨水
(2) 沉淀溶解的方法
④盐溶液溶解法：
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为：
Mg(OH)2＋2NH=== Mg2＋＋2NH3·H2O
2. 沉淀的溶解
实验方案
分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、盐酸，根据实验现象，得出结论。
在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
2. 沉淀的溶解
【思考与交流】
加入盐酸时，H＋中和OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。
应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。
【解释】
随堂练习
A. NH4NO3 B. NaOH C. MgSO4 D. Na2SO4
当氢氧化镁固体在水中达到沉淀溶解平衡：
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)时，为使Mg(OH)2固体的量减少，需加入少量的（ ）
A
解析　要使用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NH+能结合OH-，使平衡右移。
4
3. 沉淀转化
(1)沉淀转化的过程探究
向盛有2滴0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加2mL0.1mol/L NaCl 溶液，至不再有白色沉淀产生。向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液，观察、记录现象；再向其中滴加8滴0.1mol/L的Na2S溶液，观察并记录现象。
【实验3-4】
沉淀的转化一
3. 沉淀转化
根据下列图示实验，将观察到的现象填在空格内：
AgCl
AgI
Ag2S
KI
Na2S
白色
沉淀
黄色
沉淀
黑色
沉淀
AgNO3溶液
NaCl溶液
KI溶液
Na2S溶液
①
②
③
3. 沉淀转化
KI = I- + K+
AgCl(s) Ag+ + Cl-
+
AgI(s)
s(AgCl)=1.5×10-4g
s(AgI)=3.7×10-7g
AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl-
沉淀的转化示意图
s(Ag2S)=1.3×10-16g
3. 沉淀转化
Na2S = I2- + 2Na+
Agl(s) Ag+ + l-
+
Ag2S(s)
s(AgCl)=1.5×10-4g
s(AgI)=3.7×10-7g
2Agl(s)+22- AgS(s) + 2l-
沉淀的转化示意图
s(Ag2S)=1.3×10-16g
3. 沉淀转化
从实验中可以得到什么结论？
物质 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
【讨论】
沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，
转化越容易。
实验说明
3. 沉淀转化
【实验3-5】
沉淀的转化二
向盛有2mL0.1mol/L MgCl2溶液的试管中滴加2-4滴2mol/LNaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，静置。观察并记录现象。
向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液
生成白色沉淀
向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液
白色沉淀转变为红褐色
静置
红褐色沉淀析出，溶液变无色
实验结论：Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解能力小。
【实验3-5】
3. 沉淀转化
(2)沉淀转化的实质与条件
沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。
① 实质
两种沉淀的溶解度不同，溶解度小的沉淀可以转化为溶解度_____的沉淀，两者溶解度相差_____转化越____。
② 条件
更小
越大
容易
3. 沉淀转化
(3)沉淀转化的应用
锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。
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
饱氯化铵液
除去水垢
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+ = Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+ = Mg2++2H2O
①锅炉除水垢
3. 沉淀转化
(3)沉淀转化的应用
② 自然界中矿物的转化
CuSO4＋ZnS=== CuS＋ZnSO4
CuSO4＋PbS=== CuS＋PbSO4
CuS(铜蓝)
如原生铜硫化物
氧化
淋滤
CuSO4(溶液)
ZnS
PbS
3. 沉淀转化
(3)沉淀转化的应用
③工业废水处理
工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的离子方程式：
FeS(s)+Hg2+(aq)=== HgS(s)+ Fe2+
随堂练习
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
B
解析　ZnS和CuS的阴、阳离子个数比为1∶1，且Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，可得ZnS溶解度大于CuS，因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4会使ZnS沉淀转化生成黑色CuS沉淀。
总结
沉淀的
生成
沉淀溶解平衡
沉淀的
溶解
沉淀的
转化
核心物质
寻找平衡
比较Q、Ksp
改变条件
向沉淀生成方向进行
向沉淀溶解方向进行
应用
随堂练习
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
1. 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
B
随堂练习
在AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)　　 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。已知常温下，
Ksp(AgCl)＝1.6×10－10。下列叙述中正确的是（ ）
A. 常温下，AgCl悬浊液中c(Cl－)＝4×10－5.5 mol·L－1
B. 温度不变，向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，Ksp(AgCl)
减小
C. 向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明
Ksp(AgCl)＜Ksp(AgBr)
D. 常温下，将0.001 mol·L－1 AgNO3溶液与0.001 mol·L－1的KCl溶液等体积混
合，无沉淀析出
A
随堂练习
解析　 AgCl的溶度积Ksp(AgCl)＝c(Ag＋) · c(Cl－)＝1.6×10－10，则AgCl悬浊液中
c(Cl－)＝c(Ag＋)＝4×10－5.5 mol·L－1，A正确；
Ksp(AgCl)只与温度有关，温度不变，向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，但Ksp(AgCl)不变，B错误；
向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明AgBr的溶解度小于AgCl，则有Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，C错误；
0.001 mol·L－1 AgNO3溶液与0.001 mol·L－1的KCl溶液等体积混合，此时离子积
Q＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.000 52＝2.5×10－7＞Ksp(AgCl)，故生成AgCl沉淀，D错误。
随堂练习
3. 已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。
下列说法正确的是( )
A. 25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大
B. 25 ℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
C. 25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL
0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D. 25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2
B
随堂练习
解析　 A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，Ksp[[Mg(OH)2]比Ksp(MgF2)小，说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2＋)更小；
B项，Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，NH4 与OH－反应，而使平衡右移，c(Mg2＋)增大；
+
C项，Ksp只与温度有关；
D项，Mg(OH)2的Ksp与MgF2的Ksp数量级接近，若F－浓度足够大，Mg(OH)2也能转化为MgF2。
选择性必修一
感谢您的观看
THANKS FOR WATCHING
第三章
水溶液中的离子平衡