3.4.2 沉淀溶解平衡原理的应用课件2023-2024学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

专题3水溶液中的离子反应

第四单元沉淀溶解平衡第2课时沉淀溶解平衡原理的应用学习目标1．能用平衡移动原理分析沉淀的生成、溶解与转化，并理解其实质。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。变化观念与平衡思想：能从不同视角认识沉淀溶解平衡，能运用定性与定量结合的方式揭示沉淀的生成、溶解与转化的本质。证据推理与模型认知：能识别沉淀溶解平衡并能用化学平衡的观点认识沉淀溶解平衡，建立相应的认知模型。能通过定性分析和定量计算研究沉淀的生成与溶解。核心素养新课导入据有关资料介绍，全国目前有近40万余台锅炉，在每年的事故统计中，因水质不良、水垢严重引起的事故超过事故数的20%。由于结生水垢，每年要浪费燃料达千万吨，并造成了几亿元的经济损失。锅炉的水垢的主要成分CaCO3、Mg(OH)2和CaSO4，用酸可以除去CaCO3、Mg(OH)2，CaSO4怎么除去呢？活动探究[实验1]取一支试管，向其中加入2mL0.01mol·L－1氯化钠溶液，再逐滴加入

硝酸银溶液至Cl－沉淀完全静置。[实验2]倾倒出实验1试管中的上层清液，再向试管中滴加0.01mol·L－1碘化钾

溶液。[实验3]倾倒出实验2试管中的上层清液，再向试管中滴加0.01mol·L－1硫化钠

溶液。[思考交流]1．实验1观察到哪些实验现象，写出有关化学方程式。提示：产生白色沉淀，NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3。2．实验2滴加碘化钾溶液后观察到什么实验现象，如何用平衡移动原理解释？提示：白色沉淀转化为黄色沉淀。原溶液中存在沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag＋＋Cl－，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，最终将AgCl转化为AgI。化学方程式为AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－。3．实验3中观察到什么实验现象？写出有关化学方程式。4．已知在20℃，AgCl、AgI、Ag2S在水中的溶解度分别为1.5×10－4g、2.1×10－7g、6.3×10－16g，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？提示：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。沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。提示：黄色沉淀转化为黑色沉淀。化学方程式为2AgI(s)＋S2－Ag2S(s)＋2I－。一、沉淀的转化知识梳理1．沉淀转化的实质与规律(1)实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)规律：①两种沉淀的溶解度不同，一般来说溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀，沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需要的试剂浓度越小的离子越先沉淀。③如果各种离子生成沉淀所需要试剂的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离的目的。

(3)在工业废水处理过程中，可用FeS等作为沉淀剂除去废水中的Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子。沉淀转化的总反应：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq)FeS(s)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋Fe2＋(aq)FeS(s)＋Pb2＋(aq)PbS(s)＋Fe2＋(aq)在工业生产和科学研究中，除FeS之外，难溶物MnS也可用作沉淀剂；常用的沉淀剂还有H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S等。3．沉淀转化的一般原则(1)溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀。(2)当一种试剂能使溶液中的几种离子沉淀时，生成沉淀所需试剂浓度越小的离子越先沉淀。(3)如果各种离子生成沉淀所需试剂的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离的目的。(4)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动：溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀越容易转化。

巩固练习A2．化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋，反应为Cu2＋(aq)＋MnS(s)Mn2＋(aq)＋CuS(s)。已知Kap(MnS)＝2.5×10－13，Ksp(CuS)＝1.3×10－36。下列叙述错误的是

(

)A．相同温度下，MnS的溶解度大于CuS的溶解度B．Cu2＋(aq)＋MnS(s)Mn2＋(aq)＋CuS(s)的化学平衡常数为5.2×10－24C．Na2S、H2S也可以用作沉淀剂D．向处理后的反应体系中加入少量CuSO4固体，c(Mn2＋)变大B活动探究[实验1]探究沉淀的生成试管中盛有AgI的饱和溶液，向上层清液中滴加浓AgNO3溶液，可以观察到什么现象？如何解释？提示：AgI饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：AgI(s)Ag＋(aq)＋I－(aq)，滴加浓AgNO3溶液，c(Ag＋)增大，c(Ag＋)·c(I－)>Ksp，平衡逆向移动，生成AgI沉淀。实验操作向2支盛有少量Mg(OH)2沉淀的试管中分别滴加适量的蒸馏水、盐酸实验装置实验现象沉淀不溶解沉淀溶解[实验2]探究Mg(OH)2沉淀溶解的方法[思考交流]1．运用平衡移动原理，解释为什么Mg(OH)2能溶于盐酸？提示：Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入盐酸，H＋与OH－反应生成H2O，平衡体系中c(OH－)不断减小，c(Mg2＋)·c2(OH－)<Ksp，导致平衡向沉淀溶解的方向移动，直至Mg(OH)2完全溶解。2．还有哪些方法可以溶解Mg(OH)2?提示：加入NH4Cl溶液。二、沉淀的溶解与生成知识梳理

(3)相同离子法：增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度，使平衡向生成沉淀的方向移动，如向AgCl的饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。(4)氧化还原法：改变离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来，例如，通过氧化还原反应将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。(1)加沉淀剂除杂时，既要能除去溶液中的指定离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去，如沉淀KNO3溶液中的Ag＋，可用KCl作沉淀剂，而不能选用NaCl。(2)溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，如沉淀Ca2＋，可将Ca2＋转化为CaCO3、CaSO4，因CaSO4是微溶物，不如CaCO3的溶解度小，因此转化为CaCO3沉淀时除去得更完全。(3)要注意沉淀剂的电离程度，如使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀时，用NaOH溶液作沉淀剂要比用氨水的效果好。[名师点拨]2．沉淀溶解的方法(1)酸溶解法：如难溶于水的BaCO3沉淀可溶于盐酸中，其溶解原理可表示为(2)盐溶解法：如难溶于水的Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液中。(3)生成配合物法：如AgCl沉淀可溶于氨水，其溶解原理为AgCl电离出的Ag＋与NH3·H2O作用生成可溶但难电离的配离子[Ag(NH3)2]＋，则AgCl溶解平衡体系中c(Ag＋)减小，溶解平衡向右移动直至AgCl完全溶解，反应的离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。(4)氧化还原法：有些金属硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，则可通过减小c(S2－)来达到使沉淀溶解的目的。例如：3CuS＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O。巩固练习Ag2SO4Ag2SAgClAgBrAgI1.4×10－56.3×10－501.8×10－105.4×10－138.5×10－16结合相关数据分析，下列说法不正确的是(

)A．除去溶液中的Ag＋用硫化钠溶液比硫酸钠效果好B．向AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡体中系加入少量氯化钠固体，溶液中

c(Ag＋)不变C．向少量溴化银悬浊液中加入足量饱和食盐水，沉淀颜色会由浅黄色变为白色D．向生成的黄色AgI沉淀中滴加少量Na2S溶液，沉淀会变为黑色1．25℃时，下列5种盐的溶度积常数(Ksp)分别是：B金属离子Fe2＋Fe3＋Zn2＋完全沉淀时的pH7.74.56.52．如表所示是Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋被OH－完全沉淀时溶液的pH。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质，为制得纯净的ZnSO4，加入的试剂最合理的是(

)A．H2O2、ZnO B．氨水C．KMnO4、ZnCO3 D．NaOH溶液A能力提升锅炉内如结有水垢后会产生以下危害：(1)锅炉钢板、管路因过热而被烧损；(2)燃料大量浪费；(3)增加锅炉检修量；(4)威胁人身安全。某学习小组欲探究使CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀，从而将其除去的可能性，查得如下资料(25℃)：难溶电解质CaCO3CaSO4Ksp3.4×10－94.9×10－5实验步骤如下：①向100mL0.1mol·L－1CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L－1Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成；②向上述悬浊液中加入3gNa2CO3固体，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液；③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液；④_____________________________________________________________。请思考下列问题：(1)题给的两种物质，Ksp越大，表示电解质的溶解度越________(填“大”或“小”)。提示：大。Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4)，沉淀之间的转化符合难溶向更难溶转化，CaSO4能转化为CaCO3。(2)写出第②步发生反应的化学方程式。提示：Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3。(3)设计第③步操作的目的是什么？

(4)请补充第④步操作及发生的现象。提示：向沉淀中加入足量的稀盐酸，沉淀完全溶解。(5)请写出该转化在实际生活、生产中的一个应用。提示：将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，易于除去。归纳总结沉淀的转化实质上是沉淀溶解平衡的移动，一般来说，溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀，沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。注意，只要满足离子浓度之积大于>Ksp，溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度较小的沉淀。举一反三1．实验：①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；②向滤液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是(

)A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．滤液b中不含有Ag＋C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgID．实验可以证明AgI比AgCl更难溶B【解析】难溶物质在溶液中存在沉淀溶解平衡，A正确；溶液中存在沉淀溶解平衡，故滤液b中含有Ag＋，B错误；沉淀由白色变为黄色，说明生成AgI，反应向生成更难溶沉淀的方向进行，C、D正确。2．常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝1.0×10－16。将等体积的AgCl和AgI的饱和溶液的清液混合，再向其中加入一定量的AgNO3固体，下列说法正确的是(

)A．两溶液混合，AgCl和AgI都沉淀B．若AgNO3足量，AgCl和AgI都可沉淀，但以AgCl为主C．向AgI饱和溶液加入AgNO3，c(Ag＋)增大，Ksp(AgI)也增大D．若取0.1435gAgCl固体放入100mL水中(忽略体积变化)，c(Cl－)为0.01

mol·L－1B【解析】饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)≈1.342×10－5mol·L－1；饱和AgI溶液中c(Ag＋)＝c(I－)＝1.0×10－8mol·L－1；两者等体积混合后，浓度减半，c(Cl－)≈

6.71×10－6mol·L－1、c(I－)＝5.0×10－9mol·L－1、c(Ag＋)≈6.71×10－6mol·L－1，此时c(Cl－)·c(Ag＋)＝6.71×10－6×6.71×10－6＝4.5×10－11<Ksp(AgCl)，c(I－)·c(Ag＋)＝5.0×10－9×6.71×10－6≈3.4×10－14>Ksp(AgI)，故产生AgI沉淀，不产生AgCl沉淀，A错误。由于c(Cl－)≫c(I－)，故当加入足量AgNO3时，两种沉淀都可生成，但以AgCl为主，B正确。AgI饱和溶液中加入AgNO3，c(Ag＋)增大，但Ksp(AgI)只与温度有关，温度不变，Ksp(AgI)不变，C错误。0.1435g(0.001mol)AgCl固体放入100mL水中，只有部分溶解，此时溶液中c(Cl－)≈1.342×10－5mol·L－1，D错误。当堂检测1．某同学进行如下实验：①向盛有1mL0.1mol·L－1MgCl2溶液的试管中加入1mL0.2mol·L－1NaOH溶液，得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向浊液a中滴加0.1mol·L－1FeCl3溶液，有红褐色沉淀生成。下列分析不正确的是

(

)A．滤液b中不含有Mg2＋B．该实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶C．②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3D．浊液a中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)A【解析】将1mL0.1mol·L－1MgCl2溶液和