人教版（2019）选择性必修第一册 3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 课件(共29张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修第一册 3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 课件(共29张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-04-28 09:34:46 | ||
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文档简介
(共29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
第二课时 沉淀溶解平衡的应用
情景引入
锅炉水垢CaSO4既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。硫酸钙在硫酸、盐酸中的溶解度小，如何除去锅炉水垢呢？
沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
①调节pH法：如加入氨水调节pH至7~8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。
②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难容的硫化物CuS、HgS沉淀。
方法
Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
调节pH形成氢氧化物沉淀
氢氧化物 开始沉淀时的pH值 (0.1mol/L) 沉淀完全时的pH值
(＜10-5mol/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？
加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至2.81≤pH﹤4.67，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
［思考与交流］
废水处理
沉淀溶解平衡的应用
答：(1)加入钡盐。因为K(BaSO4)想一想
沉淀溶解平衡的应用
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
(2)加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
（3）氧化还原法
议一议：
在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+，在提纯时，为了除去Fe2+，常用什么方法？(溶液中Fe2+ 、Cu2+、Fe3+完全沉淀为氢氧化物，需要的pH分别为9.6、6.4、3.2)
常加少量的H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，
然后再加少量碱至溶液
（5）多种方法综合处理
(4)同离子效应法
加入硫酸，硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。
（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NaCl作沉淀剂
（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
选择沉淀剂的原则
沉淀溶解平衡的应用
1、原理：不断减少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，就达到使沉淀溶解的目的。
（二）沉淀的溶解
例如：CaCO3为什么能溶于稀盐酸？
（1）酸溶解法：强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂
分析：
CO2气体逸出，_______不断减小，离子积Q(CaCO3)__Ksp(CaCO3)，导致平衡向_________的方向移动。
溶解的离子方程式：____________________ _ ___。
类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、_______、_______和_______等。
<
沉淀溶解
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
Al(OH)3
Cu(OH)2
Mg(OH)2
实验3-3
实验操作 向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。
滴加试剂 蒸馏水 盐酸
实验现象
解释
沉淀不溶解
沉淀溶解
Mg(OH)2难溶于水；
盐酸中的H+与OH-结合生成弱电解质H2O，使Mg(OH)2沉淀溶解平衡体系中的OH-浓度不断减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解
(2) 盐溶解法
如在有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中，存在着如下平衡
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
向该饱和溶液中分别加入盐酸、CH3COONa、NH4Cl时
固体Mg(OH)2的质量有什么变化？
(3) 配位溶解法
如AgCl也可溶于NH3 · H2O溶液中,在有固态AgCl存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：
(4) 氧化还原法
如不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物加热条件下可溶于硝酸中。
三、沉淀的转化
【 实验3-4】
步骤 NaCl和AgNO3溶液混合 向所得固体混合物中滴加KI溶液 向新得固体混合物中滴加Na2S溶液
现象
有白色沉淀析出
白色沉淀转化为黄色
黄色沉淀转化为黑色
【 实验3-5】
步骤 向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液 向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液 静置
现象
有白色沉淀析出
白色沉淀变红褐色
红褐色沉淀析出溶液褪至无色
思考:如果将上述两个实验中沉淀生成和转化的操作步骤颠倒顺序，会产生什么结果？为什么？
规律：一般来说，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。
（1）实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
（2）原则：
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如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。
沉淀的转化
沉淀溶解平衡的应用
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
写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢
CaCO3 Ca2+ + CO32-
+
H2O+CO2
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)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。
2HCO3-
ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+
②自然界中矿物的转化:
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+
特别提醒
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。
(2)沉淀的生成和溶解这两个相反过程相互转化的条件是离子浓度的大小,改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化。 Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化,需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小。
(4)只有组成相似的物质(如AgCl与AgI、CaCO3与BaCO3),才能用Ksp的相对大小来判断物质溶解度的相对大小。
(6)Fe3+在酸性条件下即可完全水解。
化学与生活
龋齿的形成
(1) 牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：
Ca5(PO4)3OH 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) KSP=2.5×10-59mol9 L-9
（2）进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是：
生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，羟基磷灰石溶解，加速腐蚀牙齿
化学与生活
牙齿的保护
3、已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61mol9 L-9，比Ca5(PO4)3OH质地＿＿＿。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因 ．
更坚固
Ca5(PO4)3OH（s)+ F-(aq) Ca5（PO4）3F(s) +OH-(aq)
阅读氟化物防治龋齿的化学原理
【小结】：
沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题，其基本依据主要有：
①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。
③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。
④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。
1、下列说法正确的是 ( )
A.钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2+转化为碳酸钡而排出
B.工业上用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀剂除去废水中的Hg2+、Cu2+等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀剂
C.水中的碳酸氢镁、碳酸氢钙受热易分解生成难溶性的碳酸镁、碳酸钙，故水垢的主要成分是碳酸镁、碳酸钙
D.珊瑚虫从周围海水中获取Ca2+和HCO3—，经反应形成石灰石外壳，从而逐渐形成珊瑚
D
2．要使工业废水中的重金属离子Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好是( )
A．硫化物 B．硫酸盐 C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
解析:产生的沉淀的溶解度越小，沉淀反应进行的越完全。在某种沉淀中加入适当的沉淀剂，可使原来的沉淀溶解而转化为另一种溶解度更小的沉淀。
A
3．常温下几种难溶电解质的溶度积如下表所示：
物质名称 硫化亚铁 硫化铜 硫化锌
溶度积 6.3×10－18 6.3×10－36 1.6×10－24
向含有等物质的量浓度的FeCl2、CuSO4、ZnSO4混合溶液中滴加0.01 mol·L－1 Na2S溶液时，Fe2＋、Cu2＋、Zn2＋沉淀的先后顺序为( )
A．Fe2＋、Zn2＋、Cu2＋ B．Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋
C．Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋ D．Cu2＋、Fe2＋、Zn2＋
解析:组成结构相似的物质，Ksp越小越易形成沉淀。硫化铜的溶度积最小，Cu2＋最先沉淀，然后是Zn2＋、Fe2＋。
B
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第二课时 沉淀溶解平衡的应用
情景引入
锅炉水垢CaSO4既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。硫酸钙在硫酸、盐酸中的溶解度小，如何除去锅炉水垢呢？
沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
①调节pH法：如加入氨水调节pH至7~8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。
②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难容的硫化物CuS、HgS沉淀。
方法
Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
调节pH形成氢氧化物沉淀
氢氧化物 开始沉淀时的pH值 (0.1mol/L) 沉淀完全时的pH值
(＜10-5mol/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？
加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至2.81≤pH﹤4.67，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
［思考与交流］
废水处理
沉淀溶解平衡的应用
答：(1)加入钡盐。因为K(BaSO4)
沉淀溶解平衡的应用
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
(2)加入过量的BaCl2，使SO42－浓度小于10－5mol/L
（3）氧化还原法
议一议：
在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+，在提纯时，为了除去Fe2+，常用什么方法？(溶液中Fe2+ 、Cu2+、Fe3+完全沉淀为氢氧化物，需要的pH分别为9.6、6.4、3.2)
常加少量的H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，
然后再加少量碱至溶液
（5）多种方法综合处理
(4)同离子效应法
加入硫酸，硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。
（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NaCl作沉淀剂
（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
选择沉淀剂的原则
沉淀溶解平衡的应用
1、原理：不断减少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，就达到使沉淀溶解的目的。
（二）沉淀的溶解
例如：CaCO3为什么能溶于稀盐酸？
（1）酸溶解法：强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂
分析：
CO2气体逸出，_______不断减小，离子积Q(CaCO3)__Ksp(CaCO3)，导致平衡向_________的方向移动。
溶解的离子方程式：____________________ _ ___。
类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、_______、_______和_______等。
<
沉淀溶解
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
Al(OH)3
Cu(OH)2
Mg(OH)2
实验3-3
实验操作 向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。
滴加试剂 蒸馏水 盐酸
实验现象
解释
沉淀不溶解
沉淀溶解
Mg(OH)2难溶于水；
盐酸中的H+与OH-结合生成弱电解质H2O，使Mg(OH)2沉淀溶解平衡体系中的OH-浓度不断减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解
(2) 盐溶解法
如在有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中，存在着如下平衡
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
向该饱和溶液中分别加入盐酸、CH3COONa、NH4Cl时
固体Mg(OH)2的质量有什么变化？
(3) 配位溶解法
如AgCl也可溶于NH3 · H2O溶液中,在有固态AgCl存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：
(4) 氧化还原法
如不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物加热条件下可溶于硝酸中。
三、沉淀的转化
【 实验3-4】
步骤 NaCl和AgNO3溶液混合 向所得固体混合物中滴加KI溶液 向新得固体混合物中滴加Na2S溶液
现象
有白色沉淀析出
白色沉淀转化为黄色
黄色沉淀转化为黑色
【 实验3-5】
步骤 向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液 向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液 静置
现象
有白色沉淀析出
白色沉淀变红褐色
红褐色沉淀析出溶液褪至无色
思考:如果将上述两个实验中沉淀生成和转化的操作步骤颠倒顺序，会产生什么结果？为什么？
规律：一般来说，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。
（1）实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
（2）原则：
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如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。
沉淀的转化
沉淀溶解平衡的应用
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
写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢
CaCO3 Ca2+ + CO32-
+
H2O+CO2
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)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。
2HCO3-
ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+
②自然界中矿物的转化:
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+
特别提醒
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。
(2)沉淀的生成和溶解这两个相反过程相互转化的条件是离子浓度的大小,改变反应所需的离子浓度,可使反应向着所需的方向转化。 Ksp小的难溶电解质也能向Ksp大的难溶电解质转化,需看溶液中生成沉淀的离子浓度的大小。
(4)只有组成相似的物质(如AgCl与AgI、CaCO3与BaCO3),才能用Ksp的相对大小来判断物质溶解度的相对大小。
(6)Fe3+在酸性条件下即可完全水解。
化学与生活
龋齿的形成
(1) 牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：
Ca5(PO4)3OH 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) KSP=2.5×10-59mol9 L-9
（2）进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是：
生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，羟基磷灰石溶解，加速腐蚀牙齿
化学与生活
牙齿的保护
3、已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61mol9 L-9，比Ca5(PO4)3OH质地＿＿＿。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因 ．
更坚固
Ca5(PO4)3OH（s)+ F-(aq) Ca5（PO4）3F(s) +OH-(aq)
阅读氟化物防治龋齿的化学原理
【小结】：
沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题，其基本依据主要有：
①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。
③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。
④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。
1、下列说法正确的是 ( )
A.钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2+转化为碳酸钡而排出
B.工业上用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀剂除去废水中的Hg2+、Cu2+等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀剂
C.水中的碳酸氢镁、碳酸氢钙受热易分解生成难溶性的碳酸镁、碳酸钙，故水垢的主要成分是碳酸镁、碳酸钙
D.珊瑚虫从周围海水中获取Ca2+和HCO3—，经反应形成石灰石外壳，从而逐渐形成珊瑚
D
2．要使工业废水中的重金属离子Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好是( )
A．硫化物 B．硫酸盐 C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
解析:产生的沉淀的溶解度越小，沉淀反应进行的越完全。在某种沉淀中加入适当的沉淀剂，可使原来的沉淀溶解而转化为另一种溶解度更小的沉淀。
A
3．常温下几种难溶电解质的溶度积如下表所示：
物质名称 硫化亚铁 硫化铜 硫化锌
溶度积 6.3×10－18 6.3×10－36 1.6×10－24
向含有等物质的量浓度的FeCl2、CuSO4、ZnSO4混合溶液中滴加0.01 mol·L－1 Na2S溶液时，Fe2＋、Cu2＋、Zn2＋沉淀的先后顺序为( )
A．Fe2＋、Zn2＋、Cu2＋ B．Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋
C．Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋ D．Cu2＋、Fe2＋、Zn2＋
解析:组成结构相似的物质，Ksp越小越易形成沉淀。硫化铜的溶度积最小，Cu2＋最先沉淀，然后是Zn2＋、Fe2＋。
B