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22张PPT)

(共22张PPT)
1.通过实验了解沉淀的生成、溶解与转化，能应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。
2.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。
学
习
目
标
重
点
难
点
一、沉淀的生成
1、应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
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
化学沉淀法废水处理工艺流程示意图
阅读课本P79页
2、原理：控制溶液的pH，加入沉淀剂，应用同离子效应，当Qc>Ksp 时有沉淀生成。
(1)调pH：
a.工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加
入 调节pH，可使Fe3+生成 而除去。离子反应方程式为： 。
氨水
Fe(OH)3沉淀
3、方法
Fe3＋ + 3NH3 H2O==Fe(OH)3↓+3NH4＋
氢氧化物 开始沉淀时的pH值 沉淀完全时的pH值
(＜10-5mol/L)
Cu(OH)2 4.4 6.4
Fe(OH)3 1.4 3.2
练习1.根据下表的数据，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3.2≤pH<4.4，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
氢氧化物 开始沉淀时的pH值(0.1mol/L) 沉淀完全时的pH值
(＜10-5 mol/L)
Fe2+ 6.95 8.95
Cu2+ 4.42 6.67
Fe3+ 1.87 3.2
课堂练习2.CuCl2溶液中混有FeCl2，如何除杂？
方法：向溶液加入少量的H2O2，使Fe2+氧化成Fe3+，然后再加入Cu(OH)2或CuO或Cu2(OH)2CO3调节pH至调节pH至3.2≤pH<4.42，再将生成的Fe(OH)3沉淀过滤除去。
（2）氧化还原法
氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）
调pH可用：氧化铜，碳酸铜等（不引入杂质）
(3)加沉淀剂法
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。
沉淀剂选择的基本要求:
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
沉淀Cu2+、Hg2+等，可以用Na2S或H2S做沉淀剂
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(即沉淀溶解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，应选择沉淀剂使废水中的Cu2＋转化成溶解度最小的CuS。
(4)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。
硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小
练习3.将足量AgCl分别加入下列溶液中，AgCl溶解度由大到小的顺序是（ ）
①20ml0.01 mol L-1 KCl溶液②20ml0.02 mol L-1 CaCl2溶液③20ml蒸馏水
④20ml0.03 mol L-1 HCl溶液⑤20ml0.05 mol L-1 AgNO3溶液
A.①＞②＞④＞③＞⑤ B.③＞①＞④＞②＞⑤
C.⑤＞③＞②＞①＞④ D.③＞④＞⑤＞②＞①
B
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42- (aq)
利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生;其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。
(1)如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钙盐还是钡盐 为什么
(2)如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小
钡盐，因为Ksp(BaSO4)增大所用沉淀剂的浓度，有利于反应向沉淀生成的方向进行。
【思考与讨论】P79
+ H+
H2CO3 H2O + CO2↑
CO2气体的生成和逸出，使CO32- 的浓度不断减小，使Q c＜ Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移动。只要盐酸足够，沉淀完全溶解。
+ H+
HCO3- (aq)
CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+(aq)
1、原理：设法不断地减小溶解平衡体系中的相应离子，使Qc < Ksp
平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。
二、沉淀的溶解
2、方法:加酸、碱、盐、强氧化剂等
(1)酸溶法：
FeS、Al(OH)3、 Mg(OH)2、 Cu(OH)2也可溶于强酸
Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
NaOH + Al(OH)3=NaAlO2+2H2O
(3)盐溶法：
(4)氧化还原溶解法：
(2)碱溶法:
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
如Ag2S溶于稀HNO3
用NaOH能溶解H2SiO3、Al(OH)3等物质
Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O
【实验3-3】
【实验3-3】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。
滴加试剂 蒸馏水 盐酸
现 象
固体无明显溶解现象
迅速溶解
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。
（2）Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
P80思考与讨论：
（1）Mg(OH)2 + 2HCl ＝ MgCl2 + H2O
思考：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”
BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：
BaSO4 Ba2++SO42- Ksp=1.1×10-10
BaCO3 Ba2++CO32- Ksp=5.1×10-9
人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。
胃酸中的H＋对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2＋浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4 作“钡餐”。
【实验3-4】
三、沉淀的转化
AgCl
AgI
Ag2S
KI
Na2S
步骤 1mLNaCl和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴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
AgNO3 + NaCl === AgCl↓ + NaNO3
AgCl + KI === AgI + KCl
2AgI + Na2S === Ag2S + 2NaI
物质 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
实验说明：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。
步骤 向2mL 0.1 mol/L MgCl2溶液中滴2~4滴2mol/LNaOH溶液 向有白色沉淀的浊液中滴加4滴0.1 mol/L FeCl3溶液 静置
现象
生成白色沉淀
白色沉淀转变为红褐色
红褐色沉淀析出，溶液变无色
Mg(OH)2
FeCl3
Fe(OH)3
静置
实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
结论：Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度： 。
Fe(OH)31、根据你所观察到的现象，写出所发生的反应。
2、如果将上述实验中将0.1 mol/L FeCl3和0.1 mol/L MgCl2颠倒顺序，Fe(OH)3会转化成Mg(OH)2吗？试用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释，找出这类反应发生的特点。
思考与交流
MgCl2＋2NaOH= Mg(OH)2↓＋2NaCl
3Mg(OH)2＋2FeCl3=2Fe(OH)3＋3MgCl2
溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。两者差别越大，转化越容易
不会
练习4.工业废水中常含有Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子，可通过加入过量的难溶电解质 FeS、MnS，使这些金属离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实可知FeS、MnS具有的相关性质是（　　）
A.在水中的溶解能力大于CuS、CdS、PbS
B.在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbS
C.在水中的溶解能力与CuS、CdS、PbS相同
D.二者均具有较强的吸附性
A
反常：当两种难溶物溶解能力差别不大时, 溶解能力相对较弱的物质在一定条件下能转化为溶解能力相对较强的物质。
BaSO4(Ksp=1.07×10-10)、BaCO3(Ksp=2.58×10-9)
三、沉淀的转化
溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。两者差别越大，转化越容易
沉淀的转化的实质：沉淀溶解平衡的移动
BaSO4 Ba2＋＋SO42－
CO32－
+
BaCO3
(浓度较大)
BaSO4＋CO32－ BaCO3＋SO42－
练习5.计算当CO32-的浓度达到SO42-浓度的多少倍数时，才能实现
由BaSO4转化成BaCO3沉淀。KSP(BaSO4) =1.1×10-10 KSP(BaCO3) =2.58×10-9
解:
BaSO4 + CO32- BaCO3 +SO42-
则该反应的平衡常数K=
c(SO42-)
c(CO32-)
c(SO42-)·c(Ba2+)
c(CO32-) ·c(Ba2+)
=
KSP(BaSO4)
KSP(BaCO3)
=
1.1×10-10
2.58×10-9
=
当QC＜K ，反应向正方向进行
c(SO42-)
c(CO32-)
＜
c(CO32-)
c(SO42-)
>
=23.5
1.1×10-10
2.58×10-9
2.58×10-9
1.1×10-10
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
四、沉淀转化的应用
1、锅炉除水垢
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
2、水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，说明它形成的原因(用化学方程式表示)。
3、自然界中矿物的转化
(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： 。
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，其因是 。
Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿
(2)已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61，比Ca5(PO4)3OH更难溶，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因 。
5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5(PO4)3F
4、氟化物防止龋齿