苏教版高中化学选择性必修1化学反应原理专题3第四单元基础课时22沉淀溶解平衡课件(共56张PPT)

(共56张PPT)
基础课时22　沉淀溶解平衡
专题3　水溶液中的离子反应
第四单元　沉淀溶解平衡
学习
任务 1．通过知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素，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，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。
2．通过知道溶度积的意义，建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反应进行方向的思维模型，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
3．通过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，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
必备知识　自主预习储备
一、沉淀溶解平衡原理
1．AgCl沉淀溶解平衡的建立
(1)分析AgCl的溶解过程：AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl表面进入水中(____过程)；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl表面析出(____过程)。在一定温度下，当溶解和沉淀速率相等时，达到溶解平衡状态，体系中形成AgCl________。
溶解
沉淀
饱和溶液
(2)AgCl溶于水的平衡方程式是AgCl(s) Cl－＋Ag＋，由于沉淀溶解之间的这种动态平衡的存在，决定了Ag＋和Cl－的反应____进行到底。
2．溶解平衡的概念与特征
(1)概念。
在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率____时，即建立了动态平衡，叫作沉淀溶解平衡。
不能
相等
(2)特征。
(3)反应完全的标志。
对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于_________ mol·L-1时，沉淀就达完全。
不等于0
相等
保持不变
发生移动
1.0×10－5
3．难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因(决定因素)：难溶电解质本身的性质。
(2)外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(3)实例分析。
已知溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+＋2OH－，请分析当改变下列条件时，对该溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：
条件改变 移动方向 c(Mg2+) c(OH－)
加水 ________ ____ ____
升温 ________ ____ ____
正向移动
不变
不变
正向移动
增大
增大
条件改变 移动方向 c(Mg2+) c(OH－)
加MgCl2(s) ________ ____ ____
加盐酸 ________ ____ ____
加NaOH(s) ________ ____ ____
(4)外界条件对沉淀溶解平衡的影响。
①温度：升高温度，多数溶解平衡向溶解方向移动；少数溶解平衡向________方向移动，如Ca(OH)2的溶解平衡。
②浓度：加水稀释，溶解平衡向____方向移动。
逆向移动
增大
减小
正向移动
增大
减小
逆向移动
减小
增大
生成沉淀
溶解
③同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向________方向移动。
④其他：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向____方向移动。
【特别提醒】　大多数电解质溶解度随温度的升高而增大，但有许多例外，如Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小。
生成沉淀
溶解
×
√
√
×
√
二、溶度积常数
1．概念
难溶电解质的沉淀溶解________称为__________，简称溶度积，符号为___，Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
2．表达式
AmBn(s) mAn＋＋nBm－
Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。
Fe(OH)3(s) Fe3+＋3OH－
Ksp＝_________________。
平衡常数
溶度积常数
Ksp
c(Fe3＋)·c3(OH－)
3．影响因素
溶度积Ksp值的大小只与______________的性质和____有关。
4．应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
Q：离子积对于AmBn(s) mAn＋＋nBm－任意时刻Qc＝cm(An＋)·
cn(Bm－)。
(1)Qc>Ksp，溶液过饱和，有____析出，直至溶液____，达到新的平衡。
(2)Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于________。
难溶电解质本身
温度
沉淀
饱和
平衡状态
沉淀
溶解
饱和
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积。 (　)
(2)溶度积受离子浓度大小的影响。 (　)
(3)Ksp小的溶解度一定小于Ksp大的。 (　)
(4)改变外界条件使溶解平衡正向移动，Ksp一定增大。 (　)
(5)可利用溶液混合后的Qc与Ksp的相对大小来判断溶液混合后是否有沉淀生成。 (　)
×
×
×
×
√
Fe(OH)3
②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。
a．通入H2S除去Cu2+的离子方程式：H2S＋Cu2+===CuS↓＋2H＋。
b．加入Na2S除去Hg2+的离子方程式：Hg2+＋S2-===HgS↓。
c．同离子效应法：增大溶解平衡中离子浓度，使平衡向____的方向移动。
沉淀
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理。
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________，使平衡向________的方向移动，就可以使沉淀溶解。
相应离子
沉淀溶解
降低
溶解
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。 (　)
(2)为了减少BaSO4的损失，洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水。 (　)
(3)除废水中的某重金属离子如Cu2+、Hg2+时，常用Na2S等，是因为生成的CuS、HgS极难溶，使废水中Cu2+、Hg2+浓度降得很低。 (　)
(4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸，是因为稀硫酸不与CaCO3反应。 (　)
(5)除去MgCl2溶液中的Fe2+，先加入双氧水，再加入MgO即可。 (　)
×
√
√
×
√
四、沉淀的转化
1．Ag＋的沉淀物的转化实验探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化。
实验
操作
实验
现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学
方程式 AgCl＋KI===
__________ 2AgI＋Na2S===
____________
AgCl↓＋NaNO3
AgI＋KCl
Ag2S＋2NaI
Ag2S＜AgI＜AgCl
沉淀溶解平衡的移动
溶解度小
溶解度更小
越大
(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+ HgS(s)＋Fe2+。
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的。 (　)
(2)向AgCl沉淀中加入KI溶液，由白色沉淀转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)(3)可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag＋等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。 (　)
(4)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2，可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中，振荡，可观察到沉淀由白色变为红褐色。 (　)
(5)溶解度小的沉淀不能转化为溶解度比其大的沉淀。 (　)
×
√
√
√
×
关键能力　情境探究达成
[情境素材]
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，对于同一难溶电解质来说，Ksp只与温度有关。利用Ksp分离或除去溶液中某种离子，在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用。
溶度积的计算及应用
[归纳总结]
溶度积的应用
(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力
①对于相同类型的难溶电解质，Ksp越大，在水中的溶解能力越强。
②对于不同类型的难溶电解质，Ksp差距不大时Ksp不能直接作为比较依据。如25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10-10，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10-11，虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
(2)计算饱和溶液中某种离子的浓度
如已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10-10，可根据Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·
c(Cl－)＝1.8×10-10计算AgCl饱和溶液中的c(Ag＋)或c(Cl－)。
(3)判断给定条件下沉淀能否生成或溶解
比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的浓度幂之积Qc(离子积)的相对大小。
①Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出；
②Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；
③Qc＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出。
【特别提醒】　(1)离子积Qc与溶度积Ksp的表达式相同，但意义不同。Qc表达式中离子浓度是任意时刻的，所以其数值不定；但对某一难溶电解质，在一定温度下，Ksp为定值。
(2)Ksp与物质的量浓度无关；与温度有关。
[能力达成]
1．Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)＋2OH－(aq)，在常温下，Ksp＝2×10-20。某CuSO4溶液中，c(Cu2+)＝0.02 mol·L-1，在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向CuSO4溶液加入碱来调节pH，使溶液的pH大于(　　)
A．2　　　B．3　　　C．4　　　D．5
√
必备知识
关键能力
学习效果
基础课时固基练
基础课时22　沉淀溶解平衡
√
学习效果　随堂评估自测
2
4
3
题号
1
√
1．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(　　)
A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
2
4
3
题号
1
B　[A项，反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系；C项，沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等；D项，沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，且溶液已达饱和故平衡不发生移动。]
2
3
题号
1
4
√
D　[温度不变，溶度积常数不变，故A项不正确，D项正确；大多数的难溶物随温度升高，Ksp增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，故B、C项均不正确。]
2
3
题号
4
1
√
2
4
3
题号
1
4．T ℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]＝1.1×10-38。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3，可以边搅拌边加入一种试剂，这种试剂是(　　)
A．CuO 　B．NaOH溶液 　C．氨水 　D．CuSO4溶液
A　[根据溶度积常数可知氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积，因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3，可加入氢氧化铜粉末，CuO或CuCO3，通过调节溶液的pH，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，且不引入新的杂质，本题选A。]
√
题号
基础课时固基练(22)　沉淀溶解平衡
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
1．下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)
A．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B．沉淀溶解平衡过程是可逆的
C．在平衡状态时，v(溶解)＝v(沉淀)＝0
D．达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
B　[无论是难溶电解质还是易溶电解质，都可存在沉淀溶解平衡过程，A项错误；沉淀溶解平衡过程是可逆的，B项正确；沉淀溶解达平衡状态时，v(溶解)＝v(沉淀)≠0，C项错误；沉淀溶解过程达到平衡时，溶液也达到饱和状态，D项错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题号
2
1
3
4
5
6
8
7
9
2．下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是(　　)
A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大
D．向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变
√
C　[难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止，但溶解速率和生成速率相等，A错误；没有绝对不溶的物质，B错误；温度越高，一般物质的溶解度越大，C正确；向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，使溶解平衡左移，AgCl的溶解度减小，D错误。]
题号
3
2
4
5
6
8
7
9
1
√
3．把Ca(OH)2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s) Ca2+＋2OH－。下列说法正确的是(　　)
A．恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
B．给溶液加热，溶液的pH降低
C．向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量减小
D．向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
题号
3
2
4
5
6
8
7
9
1
B　[恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，A错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，B正确；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，C错误；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，D错误。]
题号
4
2
3
5
6
8
7
9
1
√
4．下列说法正确的是(　　)
A．难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时，沉淀生成和溶解立即停止
B．Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关
D．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的溶解能力相同
题号
4
2
3
5
6
8
7
9
1
C　[难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡，沉淀溶解平衡是动态平衡，沉淀生成和溶解的速率相同，故A项错误；Ksp可用来判断相同类型的化合物在水中的溶解度大小，但如果化合物的类型不同，就不能直接进行判断，故B项错误；沉淀溶解平衡存在溶度积常数，Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关，故C项正确；相同温度下，AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力，因为在NaCl溶液中氯离子对氯化银的溶解起到抑制作用，故D项错误。]
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
1
√
5．常温下，Ksp(PbI2)＝8.5×10-9。取适量黄色PbI2粉末溶于水中，充分搅拌后得到浊液，过滤。在滤液中加入少量KI，测得c(I－)＝1.0×10-2 mol·L-1。下列说法正确的是(　　)
A．Ksp(PbI2)减小
B．溶液中c(I－)减小
C．产生黄色沉淀
D．溶液中c(Pb2+)＝8.5×10-7 mol·L-1
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
1
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
1
√
6．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溶液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，下述方法中可行的是(　　)
A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5
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为4～5
D．加入纯Cu将Fe2+还原为Fe
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
1
题号
2
4
5
3
7
6
8
9
1
√
题号
2
4
5
3
7
6
8
9
1
题号
2
4
5
3
8
6
7
9
1
8．(素养题)已知：在25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10-10，Ksp(BaCO3)＝1×10-9。
(1)医学上进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解释)_________________
__________________________________________________________
____________________。
万一误服了少量BaCO3，应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液洗胃，如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化，残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________ mol·L-1。
2×10-10
题号
2
4
5
3
8
6
7
9
1
(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。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，而后用酸除去。
①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为________________________
________________。
②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理：________________________________________________________________________________________________________________________________。


CaSO4存在沉淀溶解平衡，
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
1
9．按要求进行下列关于Ksp的计算。
(1)(溶解度与Ksp的换算)在60 ℃时，溴酸银(AgBrO3)的溶解度为
0.6 g，则Ksp约等于___________。
(2)(平衡常数与Ksp的关系)在1.0 L Na2CO3溶液中溶解0.01 mol BaSO4，列式计算Na2CO3溶液的最初浓度不得低于______mol·L-1
(忽略溶液体积变化)[已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10-10、Ksp(BaCO3)＝5.1×10-9]。
6.25×10-4
0.46
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
1
1.05×10-6
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
1