3.4.2 沉淀溶解平衡原理的应用课件（共25张ppt）苏教版（2019）选择性必修一
文档属性
| 名称 | 3.4.2 沉淀溶解平衡原理的应用课件（共25张ppt）苏教版（2019）选择性必修一 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-06-20 22:36:47 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
选 择 性 必 修 一
学
化
J
S
难溶电解质的沉淀溶解平衡在生产、科研、环保等领域应用广泛。沉淀溶解平衡是动态平衡，当某些条件发生改变时，平衡也会相应地发生移动。根据化学平衡移动原理，选择适当的反应条件，可使平衡向着人们期望的方向移动。
遇到不慎误食可溶性钡盐造成中毒的病人，应尽快用5.0%硫酸钠溶液给患者洗胃，为什么？
交流讨论
在科学研究和工农业生产中，常常需要将某种沉淀转化为其他沉淀。那么，在什么条件下能够实现沉淀的转化呢？
1. 完成下列实验，观察并记录实验现象，写出化学方程式。
【实验1】取一支试管，向其中加入2 mL 0.01 mol·L－1氯化钠溶液，再逐滴加入少量硝酸银溶液。
【实验2】向实验1的试管中滴加0.01 mol·L－1碘化钾溶液。
【实验3】向实验2的试管中滴加0.01 mol·L－1硫化钠溶液。
观察思考
2. 若将实验2加少量碘化钾溶液后的试管静置，再向上层清液中滴加硝酸银溶液，请预测观察到的现象，并分析该现象产生的原因。
3. 已知在20 °C时，AgCl、AgI、Ag2S在水中的溶解度分别为1.5×10－4 g、2.1×10－7 g、6.3×10－16 g，你能根据它们溶解能力的差异分析上述现象产生的原因吗？
AgNO3溶液与NaCl溶液反应，生成AgCl沉淀。当向体系中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。同样，Ag2S比AgI更难溶解，因此向体系中滴加Na2S溶液时，AgI转化为Ag2S（图3-26）。
由此可见，沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解能力相对较强的物质容易转化为溶解能力相对较弱的物质。在某些特殊情况下，控制反应的条件，也能使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质，以满足生产、生活中的具体需求。
锅炉水垢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，还存在安全隐患，因此要定期除去锅炉水垢。有人建议，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，再用酸除去。
1. 上述除去CaSO4水垢的方法有何理论依据？
2. 写出除去水垢中的CaSO4的化学方程式和离子方程式。
学以致用
沉淀转化在生产和科研中具有极其重要的应用。在分析化学中常常先将难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐，然后用酸溶解，使阳离子进入溶液。重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料，但是BaSO4不溶于水也不溶于酸、碱，难以直接利用，若用饱和Na2CO3溶液处理，可将其转化为易溶于酸的BaCO3。
总反应的离子方程式为：
虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，但在CO32－浓度较大的溶液中，BaSO4电离出的Ba2＋仍有部分能与CO32－结合形成BaCO3沉淀。转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，一段时间后移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，最后加入盐酸，Ba2＋便转入到溶液中。
20世纪50年代，流行病学研究发现，氟化物具有预防龋齿的作用。1955年，含有氟化亚锡（SnF2）的牙膏问世。后来单氟磷酸钠
（Na2PO3 F）代替了氟化亚锡。此外，预防龋齿的牙膏中的氟化物还有氟化钠（NaF）和氟化锶（SrF2）等。
生活向导
龋齿与含氟牙膏
龋齿的成因可能是食物在口腔细菌和酶的作用下产生的有机酸（例如糖类分解产生的乳酸）穿透牙釉质表面，使牙齿表面的矿物质羟基磷灰石［Ca5(PO4)3(OH)］溶解。由于细菌在牙齿表面形成一层黏膜——齿斑（或称菌斑），有机酸能够长时间与牙齿表面密切接触，羟基磷灰石持续溶解，最终形成龋齿。
含氟牙膏中少量的氟离子能与羟基磷灰石发生反应，生成更难溶解的氟磷灰石［Ca5(PO4)3F］。氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并且氟离子还能抑制口腔细菌产生有机酸。含氟牙膏的使用显著降低了龋齿的发生率，使人们的牙齿更健康。
在无机化合物制备与提纯、废水处理等领域中，常利用生成沉淀的方法分离或除去某些离子。例如，除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋ ，可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节溶液的pH至3 ~ 4，Fe3＋ 就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。
虽然Cu(OH)2难溶于水，但Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2小得多（在25 °C时，氢氧化铜的溶解度为1.7×10－6 g，氢氧化铁的溶解度为3.0×10－9 g）。调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋留在溶液中，Fe3＋ 水解生成Fe(OH) 3而析出；当溶液的pH超过5时，Cu 2＋ 才开始转化为Cu(OH) 2沉淀。因此，我们可以通过控制溶液的pH，利用两种氢氧化物溶解性的差异，实现两种离子的分离。
铜蓝是一种成分为硫化铜（CuS）的矿物，含铜量高达66%，是提炼铜的矿石。铜蓝主要产在其他铜矿床附近，铜蓝矿的形成过程如下。
露出在地表层的硫化矿床会随着时间的推移受到风化作用，导致硫化物可能接触含氧量较高的地表水从而发生氧化反应。硫化物中的硫被氧化形成硫酸，而金属阳离子则形成硫酸盐溶解到水溶液中。
跨学科链接
自然界铜蓝矿的形成
在自然界中，由于这种反应不断进行，使原生硫化物被分解、破坏，地表层中硫化矿床的铜会以硫酸铜的形态进入地表以下的水，并且溶于地下水系，通常会被溶液携带向地下深部渗透，当遇到深层的原生硫化物如闪锌矿（主要成分为ZnS）、方铅矿（主要成分为PbS），就会慢慢形成次生硫化铜富集带。该富集带使铜矿石品位提高，形成很有经济价值的铜蓝矿。
在铜蓝矿的形成过程中，CuSO4与ZnS、PbS作用转化为CuS的过程，实质上就是沉淀的转化过程，可从ZnS和PbS的Ksp远大于CuS的Ksp得以解释。［Ksp(ZnS)＝2.93×10－25，Ksp (PbS)＝9.04×10－29，Ksp (CuS)＝1.27×10－36］
看
观
谢
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难溶电解质的沉淀溶解平衡在生产、科研、环保等领域应用广泛。沉淀溶解平衡是动态平衡，当某些条件发生改变时，平衡也会相应地发生移动。根据化学平衡移动原理，选择适当的反应条件，可使平衡向着人们期望的方向移动。
遇到不慎误食可溶性钡盐造成中毒的病人，应尽快用5.0%硫酸钠溶液给患者洗胃，为什么？
交流讨论
在科学研究和工农业生产中，常常需要将某种沉淀转化为其他沉淀。那么，在什么条件下能够实现沉淀的转化呢？
1. 完成下列实验，观察并记录实验现象，写出化学方程式。
【实验1】取一支试管，向其中加入2 mL 0.01 mol·L－1氯化钠溶液，再逐滴加入少量硝酸银溶液。
【实验2】向实验1的试管中滴加0.01 mol·L－1碘化钾溶液。
【实验3】向实验2的试管中滴加0.01 mol·L－1硫化钠溶液。
观察思考
2. 若将实验2加少量碘化钾溶液后的试管静置，再向上层清液中滴加硝酸银溶液，请预测观察到的现象，并分析该现象产生的原因。
3. 已知在20 °C时，AgCl、AgI、Ag2S在水中的溶解度分别为1.5×10－4 g、2.1×10－7 g、6.3×10－16 g，你能根据它们溶解能力的差异分析上述现象产生的原因吗？
AgNO3溶液与NaCl溶液反应，生成AgCl沉淀。当向体系中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。同样，Ag2S比AgI更难溶解，因此向体系中滴加Na2S溶液时，AgI转化为Ag2S（图3-26）。
由此可见，沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解能力相对较强的物质容易转化为溶解能力相对较弱的物质。在某些特殊情况下，控制反应的条件，也能使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质，以满足生产、生活中的具体需求。
锅炉水垢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，还存在安全隐患，因此要定期除去锅炉水垢。有人建议，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，再用酸除去。
1. 上述除去CaSO4水垢的方法有何理论依据？
2. 写出除去水垢中的CaSO4的化学方程式和离子方程式。
学以致用
沉淀转化在生产和科研中具有极其重要的应用。在分析化学中常常先将难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐，然后用酸溶解，使阳离子进入溶液。重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料，但是BaSO4不溶于水也不溶于酸、碱，难以直接利用，若用饱和Na2CO3溶液处理，可将其转化为易溶于酸的BaCO3。
总反应的离子方程式为：
虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，但在CO32－浓度较大的溶液中，BaSO4电离出的Ba2＋仍有部分能与CO32－结合形成BaCO3沉淀。转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，一段时间后移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，最后加入盐酸，Ba2＋便转入到溶液中。
20世纪50年代，流行病学研究发现，氟化物具有预防龋齿的作用。1955年，含有氟化亚锡（SnF2）的牙膏问世。后来单氟磷酸钠
（Na2PO3 F）代替了氟化亚锡。此外，预防龋齿的牙膏中的氟化物还有氟化钠（NaF）和氟化锶（SrF2）等。
生活向导
龋齿与含氟牙膏
龋齿的成因可能是食物在口腔细菌和酶的作用下产生的有机酸（例如糖类分解产生的乳酸）穿透牙釉质表面，使牙齿表面的矿物质羟基磷灰石［Ca5(PO4)3(OH)］溶解。由于细菌在牙齿表面形成一层黏膜——齿斑（或称菌斑），有机酸能够长时间与牙齿表面密切接触，羟基磷灰石持续溶解，最终形成龋齿。
含氟牙膏中少量的氟离子能与羟基磷灰石发生反应，生成更难溶解的氟磷灰石［Ca5(PO4)3F］。氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并且氟离子还能抑制口腔细菌产生有机酸。含氟牙膏的使用显著降低了龋齿的发生率，使人们的牙齿更健康。
在无机化合物制备与提纯、废水处理等领域中，常利用生成沉淀的方法分离或除去某些离子。例如，除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋ ，可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节溶液的pH至3 ~ 4，Fe3＋ 就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。
虽然Cu(OH)2难溶于水，但Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2小得多（在25 °C时，氢氧化铜的溶解度为1.7×10－6 g，氢氧化铁的溶解度为3.0×10－9 g）。调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋留在溶液中，Fe3＋ 水解生成Fe(OH) 3而析出；当溶液的pH超过5时，Cu 2＋ 才开始转化为Cu(OH) 2沉淀。因此，我们可以通过控制溶液的pH，利用两种氢氧化物溶解性的差异，实现两种离子的分离。
铜蓝是一种成分为硫化铜（CuS）的矿物，含铜量高达66%，是提炼铜的矿石。铜蓝主要产在其他铜矿床附近，铜蓝矿的形成过程如下。
露出在地表层的硫化矿床会随着时间的推移受到风化作用，导致硫化物可能接触含氧量较高的地表水从而发生氧化反应。硫化物中的硫被氧化形成硫酸，而金属阳离子则形成硫酸盐溶解到水溶液中。
跨学科链接
自然界铜蓝矿的形成
在自然界中，由于这种反应不断进行，使原生硫化物被分解、破坏，地表层中硫化矿床的铜会以硫酸铜的形态进入地表以下的水，并且溶于地下水系，通常会被溶液携带向地下深部渗透，当遇到深层的原生硫化物如闪锌矿（主要成分为ZnS）、方铅矿（主要成分为PbS），就会慢慢形成次生硫化铜富集带。该富集带使铜矿石品位提高，形成很有经济价值的铜蓝矿。
在铜蓝矿的形成过程中，CuSO4与ZnS、PbS作用转化为CuS的过程，实质上就是沉淀的转化过程，可从ZnS和PbS的Ksp远大于CuS的Ksp得以解释。［Ksp(ZnS)＝2.93×10－25，Ksp (PbS)＝9.04×10－29，Ksp (CuS)＝1.27×10－36］
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