3.4 课时2 沉淀溶解平衡的应用 课件 (共25张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共25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 课时2
1.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。
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，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。
一、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。
预处理设备
混合
药剂制备
反应沉淀
补充处理
沉淀物
处理设备
进水
出水
投药
沉淀物排除
部分回流
化学沉淀法废水处理工艺流程示意图
2.原则: 生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好
3.方法：
(1) 加沉淀剂
①除去NaCl溶液中的 ，选择加 入CaCl2还是BaCl2做沉淀剂？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？
加入过量的BaCl2，使 浓度小于10－5mol/L。
加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使 沉淀更完全。
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)
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)+ (aq)
已知Fe3+在pH在3到4之间开始沉淀，在pH在7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。
【交流讨论】
若使Fe3＋（当c(Fe3＋) ≤ 10－5mol·L－1 时认为已完全沉淀）完全沉淀，pH至少应为多少？
Fe (OH)3（s） Fe3＋＋3OH－
Ksp＝c(Fe3＋)c3(OH－)＝2.6×10－39
pH＝2.8
【练一练】
4.分步沉淀
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
二、沉淀的溶解
1.原理
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
HCO3-
+H+
+H+
H2CO3
H2O + CO2↑
2.沉淀溶解的方法
（1）酸溶解法：用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Mg(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸。
CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑　
例：CaCO3(s) (aq) + Ca2+(aq)
运用沉淀溶解平衡解释稀盐酸除氢氧化镁的原理
对于Mg(OH)2的沉淀溶解平衡，H+与OH-反应，使c(OH-)减小，使Q ＜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。
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
+H+
H2O
AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
（4）盐溶液溶解法：
（3）氧化还原溶解法：
（2）配位溶解法：
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
如Ag2S溶于稀HNO3
（如AgCl溶于氨水）
Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O
3Ag2S＋8H＋ ＋ 2 =6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
思考1：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”
由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与
反应生成CO2和水，使 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。
我们可以用其他方法除去吗？
思考2：稀盐酸能除去锅炉水垢中的CaSO4吗？
CaSO4(s) (aq) + Ca2+ (aq)
加入盐酸，不能使CaSO4溶解。
三、沉淀的转化
白色沉淀（AgCl）
黄色沉淀（AgI）
黑色沉淀（Ag2S）
KI
Na2S
Ksp ＝ 1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
Ksp ＝ 6.3×10-50
反应向正反应方向进行完全，即AgCl可转化为AgI沉淀。
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
白色
黄色
Ksp ＝ 1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中Ag+与I-的离子积—— Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+与I-结合生成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡。
AgI(s)
+
I-(aq)
如果加入足量的KI溶液，上述过程会继续进行，直到绝大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀。
AgCl(s) + I-(aq) AgI(s) + Cl-(aq)
当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，溶液中Ag+与S2-的离子积—— Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此 Ag+与S2-结合生成Ag2S沉淀，导致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡。
+
S2-(aq)
Ag2S(s)
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
黄色
黑色
Ksp ＝ 6.3×10-50
Ksp ＝ 8.5×10-17
如果加入足量的Na2S溶液，上述过程会继续进行，直到绝大部分AgI沉淀转化为Ag2S沉淀。
2AgI(s) + S2-(aq) Ag2S(s) + 2I-(aq)
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，两者差别越大，转化越容易。
实验结论：Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解能力小。
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
1.沉淀转化的实质
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转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
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。
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。
2.沉淀转化的应用
①锅炉除水垢（CaSO4 ）
CaSO4
用饱和Na2CO3
溶液浸泡数天
疏松的水垢CaCO3
用盐酸或
饱氯化铵液
除去水垢
CaSO4+ CaCO3+
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
+
CaCO3
CaSO4 　　 + Ca2+
②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+
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(s) 5Ca2+ + 3 + OH- ，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-，使平衡向右移动，加速腐蚀牙齿表面这层硬的物质。
解释使用含氟牙膏（含氟离子）能防止龋齿的原因。
信息提示：Ca5(PO4)3OH：Ksp=2.5×10-59；Ca5(PO4)3F的
Ksp=2.8×10-61，
注：氟过量会导致氟斑牙，故生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏。
Ca5(PO4)3OH＋F－ Ca5(PO4)3F＋OH－
③
【练一练】
1.已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和的浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为（ ）
A.Cl－、Br－、 B.、Br－、Cl－
C.Br－、Cl－、 D.Br－、、Cl－
C
2.化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：
Cu2＋(aq)＋MnS(s) ? CuS(s)＋Mn2＋(aq)，下列说法正确的是（ ）
A.相同温度时，MnS的Ksp比CuS的Ksp小
B.该反应达到平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Cu2＋)减小，c(Mn2＋)增大
D.设该反应的平衡常数为K，则K·Ksp(CuS)＝Ksp(MnS)
D
沉淀溶解平衡的应用
沉淀的转化
沉淀的生成
沉淀的溶解
在无机物的制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
不断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，就达到使沉淀溶解的目的。
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡移动。一般来说，溶解度小的沉淀转化成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。
一定条件下溶解能力小的物质也可以转化成溶解能力相对较大物质