化学人教版（2019）选择性必修1 3.4.2沉淀溶解平衡的应用 课件（共33张ppt）

(共33张PPT)
第四节 沉淀溶解平衡
第二课时
沉淀溶解平衡的应用
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：
（1）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，试从化学平衡移动的原理来进行解释。
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
氟化物预防龋齿的化学原理
（2）研究表明Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，而且更能抵抗酸的侵蚀。牙膏里添加氟离子能够有效预防蛀牙，请分析原因。
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
阅读课本P85页——科学 技术 社会
Ca5(PO4)3OH（S）+4H+ 5Ca2+(aq) +3HPO42- (aq) +H2O(l)
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5（PO4）3F
结论：难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，我们可以通过改变条件，使平衡向着需要的方向移动----溶液中的离子转化为沉淀，或沉淀转化为溶液中的离子。因此，沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用。
Ca5(PO4)3OH（S）+F- (aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
二、沉淀溶解平衡的应用
:沉淀溶解为溶液中的离子
通过改变条件，使沉淀溶解平衡移动，以满足工农业生产、科研等需要。
:溶液中的离子转化为沉淀
①沉淀的生成
②沉淀的溶解
③沉淀的转化
:一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀
2、方法：
① 调pH值
如：工业原料NH4Cl中混有FeCl3:
Fe3＋ + 3NH3 H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋
② 加沉淀剂
Cu2＋+S2－= CuS↓ Hg2＋+S2－= HgS↓
加氨水,调pH值至7~8
(一)沉淀的生成
1、应用：利用生成沉淀来除杂或提纯物质及废水处理等领域。
练：分别写出用H2S做试剂，沉淀Cu2+、Hg2+的离子方程式。
& 阅读课本P79 1.沉淀的生成
Cu2＋+H2S=CuS↓＋2H＋ Hg2＋+H2S＝HgS↓＋2H＋
如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
工业废水的处理
工业废水
重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀
化学沉淀法
③ 同离子效应法:
硫酸中c(SO42-) 大，使平衡逆向移动，减小BaSO4的损失。
用稀硫酸洗涤BaSO4比用蒸馏水洗涤的损失量更小。
(一)沉淀的生成
例：CuCl2中混有少量Fe2+，如何除去？
氯气、双氧水、氧气等(不引入杂质)
CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等(不引入杂质)
④氧化还原法:
1) 先Fe2+氧化成Fe3+
2) 再调pH至7~8,使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀
3)过滤除去沉淀。
氧化剂可用：
调PH可用：
(一)沉淀的生成
例、已知在pH为4-5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解.工业上制CuCl2是将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子Fe2＋,下述方法中可行的是( )
A.加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe
B.向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀
C.向溶液中通入Cl2，再通入NH3,调节pH值为4-5
D.向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH值为4-5
D
如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？
加入钡盐
思考与讨论
因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全。
→生成沉淀的离子反应的本质
反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小。
侯氏制碱法原理：
NH3+NaCl+CO2+H2O=NaHCO3 +NH4Cl
①调pH
②加沉淀剂
③同离子效应法
④氧化还原法
小结：
沉淀生成的方法:
原则：沉淀反应能发生，越完全越好
沉淀的溶解
锅炉及其管道内的水垢
烧水壶的水垢
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
如何除去这些水垢？
水垢含有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等
——“酸洗”(盐酸浸泡）
(二)沉淀的溶解
（1）原理：
设法不断减少平衡体系中的某离子，使平衡向溶解的方向移动。
（2）方法：
①酸溶解法
& 阅读课本 2.沉淀的溶解
如：CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于盐酸。
你能分别写出有关的离子方程式吗？
Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
滴加试剂 ①蒸馏水 ②盐　酸 ③NH4Cl溶液
现　象
无明显现象
沉淀迅速溶解
沉淀逐渐溶解
& 请用平衡移动原理解释上述实验现象。
？
②盐酸:
③NH4Cl溶液
H＋中和OH-,使c(OH－)减小，平衡向右移动，从而使Mg(OH)2溶解
Mg(OH)2＋2H＋= Mg2＋＋2H2O
:溶解度太小,必须加入大量的水才能看到明显的溶解
①蒸馏水
②盐溶解法
向三支盛有少量Mg(OH)2沉淀的试管中分别加入适量蒸馏水、盐酸和氯化铵溶液，观察并记录现象.
实验3-3
(二)沉淀的溶解
NH4+水解是微弱的，即溶液中C(H+)较小。而溶液中C(NH4+)较大。
考虑问题时应从主要的方面来分析
Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
解释：
加入NH4Cl时：
②NH4＋水解:
Mg(OH)2
＋2NH4+ = Mg2+ +2NH3↑+2H2O
①NH4＋直接结合OH－:
NH4+ +H2O NH3·H2O + H+
NH4＋ + OH－ = NH3·H2O
Mg(OH)2溶解
OH－
+
H2O
选用下面哪种试剂可证明其中一种解释正确 ,
A.NH4NO3 B.CH3COONH4 C.Na2CO3 D.NH3·H2O
你认为哪种解释更合理？
①
选择该试剂的理由是 。
B
CH3COONH4呈中性,不会对原因②的分析造成干扰
若①的解释合理，则加入上述试剂，将看到什么现象？
答: 将CH3COONH4滴入Mg(OH)2悬浊液中，Mg(OH)2溶解
反应离子方程式为：
×
小结：溶解沉淀的方法:
① 酸溶法：如CaCO3溶于盐酸，Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸等。
② 盐溶法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3·H2O
④ 配合物法：如 AgCl可溶于NH3·H2O
AgCl+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
③ 氧化还原法：如CuS、HgS等可溶于HNO3中
3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO↑+ 4H2O
步骤 （1） （2） （3）
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
2AgI(s) 2Ag ＋ 2Iˉ
S ˉ
Ag2S↓
＋
＋
AgNO3＋NaCl = AgCl↓(白色)＋NaNO3
AgCl＋KI = AgI↓(黄色)＋KCl
2AgI＋Na2S = Ag2S↓(黑色)＋2NaI
AgCl(s) Ag ＋ Clˉ
Iˉ
AgI↓
＋
＋
(三)沉淀的转化
课本P80-81——实验3-4、3-5
meiyangyang8602
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沉淀的转化
步骤 （1） （2）
现象
生成白色沉淀
白色沉淀转变为红褐色
Mg(OH)2
Fe(OH)3
MgCl2＋2NaOH = Mg(OH)2↓(白色)＋2NaCl
3Mg(OH)2＋2FeCl3=2Fe(OH)3↓(红褐色)＋3MgCl2
3Mg(OH)2 3Mg ＋6OHˉ
2Fe
2Fe(OH)3↓
＋
＋
＋
物质 溶解度/g
AgCl 1.5×10—4
AgI 9.6×10—9
Ag2S 1.3×10—16
参考数据
Mg(OH)2 9×10-4
Fe(OH)3 3×10-9
沉淀的转化实质
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。但是，溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。如：BaSO4遇到饱和碳酸钠溶液也能转化为碳酸钡
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BaSO4(Ksp=1.07×10-10)、BaCO3(Ksp=2.58×10-9)
BaSO4 Ba2＋＋SO42－
CO32－
+
BaCO3
(浓度较大)
BaSO4＋CO32－ BaCO3＋SO42－
溶解度小的沉淀更容易转化为溶解度更小的沉淀。
且两者差别越大，转化越容易。
当然，对于溶解度相差不大的沉淀之间只要满足：Qc>Ksp
也可以是溶解度小的转化为溶解度大的！
CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2
不及时除去水垢可能会引起爆炸。
沉淀转化的应用举例：
1、锅炉中除水垢：
如何除去水垢？
+
CO32-
CaCO3(s)
CaSO4 (s) SO42- + Ca2+
沉淀溶解
+ 酸
水垢中的CaSO4，用Na2CO3处理，使之转化为CaCO3，而后用酸除去。
化学法除锅炉水垢的流程图
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
水垢成分CaCO3
CaSO4 Mg(OH)2
用饱和Na2CO3
溶液浸泡数天
疏松的水垢CaCO3
Mg(OH)2
除去水垢过程中发生的所有离子方程式
除去水垢
用盐酸
应用2：一些自然现象的解释:
石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞。你知道它是如何形成的吗？
溶洞的形成
CaCO3 Ca2+ + CO32-
2HCO3-
+
H2O+CO2
溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的CaCO3受H2O+CO2的作用能转化为可溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞。溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分蒸发或压强减小，以及温度的变化都会使CO2溶解度减小而析CaCO3沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。
铜蓝的形成
原生铜的硫化物 CuSO4溶液
氧化、淋滤
渗透、遇闪锌矿（ZnS）
和方铅矿（PbS）
铜蓝（CuS）
自然界中矿物的转化
CuSO4 (aq) + ZnS (s) CuS(s) + ZnSO4 (aq)
CuSO4 (aq) + PbS(s) CuS (s) + PbSO4(s)
阅读P83资料 氟化物防治龋齿的化学原理
+ F-
难溶物 溶解度(25℃)
Ca5(PO4)3(OH) 1.5×10-10g
Ca5(PO4)3F 9.5×10-11g
3.龋齿的形成于防治
Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2++3PO43-+OH-
羟基磷灰石
Ca5(PO4)3F↓
氟磷灰石
5Ca2＋＋3PO43－＋F－＝Ca5(PO4)3F↓
问题：为预防龋齿，在生活中应注意什么？
少吃甜食，饭后刷牙，使用含氟牙膏，适当补钙。
龋齿
课堂小结
1、以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是（ ）
A.具有吸附性
B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C.溶解度大于CuS、PbS、CdS
D.溶解度小于CuS、PbS、CdS
C
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C
3.已知：25°C时Ksp(Mg(OH)2) =5.6×10-12，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，在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20mL0.01 mol·L-1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L-1 NH4Cl溶液中Ksp的小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液加入NaF溶液后，不可能转化成为 MgF2
B
4：已知BaCO3和BaSO4均为难溶电解质，其溶度积分别为Ksp(BaCO3) =5.1×10-9，Ksp(BaSO4) =1.1×10-10 ，则下列说法中正确的是（　　）
A.BaSO4可做钡餐而BaCO3不能是因为Ksp(BaSO4) ＜Ksp(BaCO3)
B.在制腈纶纤维的1 L溶液中含SO42-为1.0×10-3 mol，则加0.01 mol BaCl2不能使SO42-完全沉淀
C.在清理有关仪器的BaSO4沉淀时，常加入饱和Na2CO3溶液，使BaSO4转化为BaCO3再用酸处理
D.用稀H2SO4洗涤BaSO4效果比用水好，BaCO3也能用此法处理
C
5.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( )
C
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
c(Ba2+)
c(SO42—)
2×10-5
2×10-5
4×10-5
4×10-5
·
a
·
·
·
b
c
d