【人教版】高中化学 选择性必修一 第三章 第四节 沉淀溶解平衡 课件（两份打包）

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难溶物沉淀溶解平衡的应用

第三章水溶液中的离子反应与平衡

第4节沉淀溶解平衡

一、资料阅读，分析解释

资料：自然界中常常发生有溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如，各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变为CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），便慢慢地使它们转化为铜蓝（CuS）。

铜蓝生成的微观原理是什么？

如何用化学用语表达铜蓝的生成过程？

ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)，对于CuS，由于Q>Ksp，Cu2++S2-=CuS↓，c(S2-)下降，ZnS沉淀溶解平衡正向移动，并不断转化为更难溶（Ksp更小）的CuS沉淀。

二、原理探析，实验验证

任务1：锅炉水垢形成原理的探究

锅炉水的水垢主要成分是什么？

是如何形成的？

资料：（1）天然水中含有Mg2+、Ca2+、HCO3-、SO42-、Cl-等。

（2）部分物质的溶解度及溶度积。

物质溶解度(20℃)/g溶度积(18-25℃)物质溶解度(20℃)/g溶度积(18-25℃)

Ca(OH)20.1654.7×10-6CaCO31.4×10-32.8×10-9

CaSO40.219.1×10-6MgCO30.0116.8×10-6

Mg(OH)29×10-45.6×10-12Ca(HCO3)216.60

二、原理探析，实验验证

Ca2++HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O

Mg2++HCO3-=MgCO3↓+CO2↑+H2O

Ca2++SO42-=CaSO4↓

初期水垢主要成分：CaCO3、MgCO3、CaSO4；

长期煮沸后水垢主要成分为CaCO3、Mg(OH)2、MgCO3、CaSO4。

MgCO3在长期加热煮沸时为什么会转化为Mg(OH)2

CO32-+H2OHCO3-+OH-，加热煮沸时，水解平衡正向移动，c(OH-)增大，对于Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)而言，QKsp(CaCO3)

时，才能生成CaCO3沉淀。

三、实验探究，解决问题

对比三个实验，你认为沉淀型离子反应发生的条件是什么？

当Q>Ksp时，生成沉淀的离子反应才能发生。当离子浓度较小时，生成沉淀的两种离子也可以微量共存。

珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物，它可以从周围的海水中获取Ca2+和HCO3-，经反应形成石灰石外壳，最终变成珊瑚礁。

能解释吗？

三、实验探究，解决问题

为什么？

珊瑚周围藻类的生长会促进CaCO3的产生，对珊瑚的形成贡献很大。但随着人口的增加、燃烧煤和其他的化石燃料燃烧等因素，都会干扰珊瑚礁的生长，甚至造成珊瑚虫的死亡。

当人类的活动打破了自然界原有的平衡状态时，自然界中的和谐就会被破坏。

四、调控平衡，拓展认识

侯德榜先生为我国的制碱工业做出了突出的贡献，他发明的“侯氏制碱法”在人类化学工业史上写下了光辉的一页

纯碱是重要的基础化工原料，其产量和消费量通常作为衡量一个国家工业发展水平的指标。

侯氏制碱法

四、调控平衡，拓展认识

任务1：解析工业流程

饱和食盐水

氨盐水

沉淀NaHCO3

CO2

Na2CO3产品

NH4Cl产品

滤液

NH4Cl、NaCl

饱和食盐水

通CO2

通NH3

合成氨工厂

NH3

CO2

加NaCl固体

通NH3

冷却，过滤

洗涤，干燥

煅烧

四、调控平衡，拓展认识

任务1：解析工业流程

向饱和食盐水通入过量NH3和CO2制得NaHCO3沉淀的原理是什么？

盐NaClNH4HCO3NaHCO3NH4Cl

溶解度(20℃)/g36.021.79.637.2

溶液中c(Na+)、c(Cl-)、c(NH4+)和c(HCO3-)都较高，由于NaHCO3溶解度最小，率先达到沉淀溶解平衡：NaHCO3(s)Na+(aq)+HCO3-(aq)，此时NaHCO3的Q>Ksp，NaHCO3固体不断析出。

Na++NH3+H2O+CO2=NH4++NaHCO3↓

四、调控平衡，拓展认识

任务1：解析工业流程

通入NH3和CO2的顺序能否互换，为什么？

资料：室温下，CO2的溶解度比较小（约1:1），饱和溶液中c(H2CO3)≈0.033mol/L；NH3的溶解度比较大（约1:700），饱和溶液中c(NH3·H2O)≈18.53mol/L.

原理分析：先通氨气可以吸收更多CO2，有利于提高溶液中HCO3-的浓度，从而达到沉淀NaHCO3所需要的离子浓度条件。

四、调控平衡，拓展认识

任务1：解析工业流程

解释往滤液中加入NaCl细粉和通氨气回收NH4Cl产品的原理。

0

10

20

30

t/℃

20

30

40

S(g/100g水)

NH4Cl

NaCl

原理分析：低温条件下，向滤液中加入细粉状氯化钠，并通入氨气，可增大氯离子和铵根离子浓度，NH4Cl的Q>Ksp，NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)逆向移动，沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥可回收氯化铵产品。

四、调控平衡，拓展认识

任务2：侯氏制碱法的实验模拟与改进

模拟实验：在圆底烧瓶内加入10mL饱和氨盐水，不断通入纯净的CO2气体。

未见固体析出，圆底烧瓶外壁变热。

未见NaHCO3固体析出的可能原因是什么？

温度/℃10203040

NaHCO3溶解度/g8.19.611.112.7

NH3与CO2和水反应放热，溶液温度升高，不利于NaHCO3析出及气体的溶解与反应。

不同温度下NaHCO3溶解度

四、调控平衡，拓展认识

任务2：侯氏制碱法的实验模拟与改进

什么条件更有利于NaHCO3的制备？如何改进实验？

将盛有饱和氨盐水的圆底烧瓶置于冰水中，不断通入CO2气体。

圆底烧瓶底部有大量白色固体析出。

物质组成

饱和氨盐水

相互作用

作用结果

NaCl

NH3·H2O

H2O

NaHCO3

NaCl=Cl-+Na+

CO32-+H2O+CO2=2HCO3-

2NH3·H2O+CO2=

CO32-+2NH4++H2O

条件控制

实现目的

（低温）

微观粒子种类

与数量变化

宏观现象

实现目的

增大c(Na+)和c(HCO3-)

→析出NaHCO3

增大c(Cl-)和c(NH4+)

→NH4Cl

通入过量CO2

侯氏制碱法的微观原理分析

课堂小结

难溶物沉淀溶解平衡的应用

建立平衡

调控平衡

应用平衡

当Q>Ksp时，沉淀生成

当QKsp时，沉淀生成；当QKsp时产生的碳酸钙的量比较少，浊度不够观察不到。

钙试剂作为实验现象的显色剂

三、认识沉淀的转化

任务：探究沉淀的转化：草酸钙→碳酸钙

实验：取草酸钙浊液经离心分离后的上层清液，向其中滴加钙试剂，然后滴加饱和碳酸钠溶液，观察现象。

清液颜色由红色变为蓝色

溶解度较小的草酸钙转化为溶解度较大的碳酸钙

向草酸钙浊液中加入饱和碳酸钠溶液发生了哪些变化？

为缓解病痛，如何用药物治疗肾结石？

资料：口服镁制剂（氯化镁溶液）可以缓解草酸钙结石患者的宾痛。研究发现每日服用镁制剂，可减少90%的肾结石复发率。Mg2+也可与草酸根结合，但草酸镁不会形成结石，更易排出体外。

课堂小结

认识沉淀溶解平衡

概念

表达

溶剂（水）

一定温度下，当沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等，形成饱和溶液的平衡状态（特点：逆、等、动、定、变）

CaC2O4(s)Ca2+(aq)+C2O42-(