新苏教版高中化学选择性必修1学案：3.4.2 沉淀溶解平衡原理的应用

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第2课时沉淀溶解平衡原理的应用[核心素养发展目标]1.变化观念与平衡思想：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.科学探究与创新意识：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、沉淀转化原理1．沉淀转化的过程探究(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实验结论(1)AgCl沉淀可转化为AgI沉淀(2)AgI沉淀又可转化为Ag2S沉淀(2)理论分析①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是AgCl＞AgI＞Ag2S。②向AgCl沉淀中滴加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。AgI转化为Ag2S的原理相同。③沉淀转化的示意图④沉淀转化的离子方程式：AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－；2AgI(s)＋S2－Ag2S(s)＋2I－。2．沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。3．沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp。(1)一般是溶解能力相对较强的物质容易转化成溶解能力相对较弱的物质。两种物质的溶解能力差别越大，沉淀转化越容易。(2)在特殊情况下，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。(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色，是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)()(2)所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中的某一离子除尽()(3)沉淀转化可用勒夏特列原理解释()(4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的()答案(1)√(2)×(3)√(4)×1．在25℃时，向AgCl的白色悬浊液中，依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液，观察到的现象是先出现黄色沉淀，最终出现黑色沉淀。AgClAgIAg2SKsp1.77×10－108.51×10－176.3×10－50下列叙述错误的是()A．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动B．溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀C．AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度相同D．25℃时，在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag＋的浓度不同答案C2．根据第1题中的溶度积数据，计算AgCl沉淀转化为AgI沉淀的平衡常数，并从平衡常数的角度解释该转化的可能性。答案AgCl沉淀转化为AgI沉淀的离子方程式：AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－，该反应的平衡常数K＝eq\f(cCl－,cI－)＝eq\f(cAg＋·cCl－,cAg＋·cI－)＝eq\f(KspAgCl,KspAgI)＝eq\f(1.77×10－10,8.51×10－17)≈2.1×106＞1×105。由于该反应的平衡常数很大，则AgCl沉淀能完全转化为AgI沉淀。二、沉淀转化的应用1．锅炉除垢eq\x(\a\al\vs4\col(水垢中的CaSO4s))eq\o(→,\s\up7(Na2CO3溶液))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(盐酸))Ca2＋(aq)(1)沉淀转化由于CaCO3的溶解能力小于CaSO4，用碳酸钠溶液很容易将水垢中的CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，离子方程式为CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)沉淀溶解H＋与碳酸钙电离的COeq\o\al(2－,3)结合生成CO2脱离固体，使碳酸钙溶解，离子方程式为CaCO3(s)＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑。2．重晶石转化为可溶性钡盐eq\x(\a\al\vs4\col(重晶石,BaSO4s))eq\o(→,\s\up7(多次重复),\s\do5(饱和Na2CO3溶液))BaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(盐酸))Ba2＋(aq)(1)沉淀转化虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，由于饱和Na2CO3溶液中的COeq\o\al(2－,3)浓度较大，BaSO4电离出的Ba2＋仍有部分能与COeq\o\al(2－,3)结合形成BaCO3沉淀。用饱和Na2CO3溶液多次重复处理，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，离子方程式为BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)沉淀溶解用盐酸溶解碳酸钡，可使Ba2＋转入溶液中，离子方程式为BaCO3(s)＋2H＋=Ba2＋＋H2O＋CO2↑。3．物质的提纯——除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2小得多，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，达到除去Fe3＋的目的。4．铜蓝矿的形成过程原生铜的硫化物eq\o(→,\s\up7(氧化),\s\do5(淋滤))CuSO4(溶液)eq\o(→,\s\up7(ZnS),\s\do5(PbS))CuS(铜蓝)生成铜蓝的有关化学方程式：ZnS(s)＋CuSO4CuS(s)＋ZnSO4，PbS(s)＋CuSO4CuS(s)＋PbSO4。1．牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3(OH)(羟基磷灰石),它是一种难溶电解质，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一种更难溶的电解质。(1)解释吃糖后不刷牙容易形成蛀牙的原因。提示存在沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2＋＋3POeq\o\al(3－,4)＋OH－，糖分解产生的有机酸能中和OH－，使平衡向溶解方向移动，加速牙齿腐蚀。(2)请解释含氟牙膏使牙齿变坚固的原因并写出此反应的离子方程式。提示F－与难溶于水的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]反应生成更难溶且耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，覆盖在牙齿表面，抵抗H＋的侵袭；Ca5(PO4)3(OH)(s)＋F－Ca5(PO4)3F(s)＋OH－。2．除去硫酸铜溶液中混有少量铁离子的流程如图。计算使0.010mol·L－1Fe3＋开始沉淀及沉淀完全时的pH。(Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)答案Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－，Fe3＋开始沉淀时，c(Fe3＋)＝0.010mol·L－1，c(OH－)≈6.4×10－13mol·L－1，pOH≈12.2，pH＝1.8；Fe3＋完全沉淀时，c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，c(OH－)≥6.4×10－12mol·L－1，pH＝2.8。3．用沉淀法除去溶液中的有害离子时，当剩余离子浓度≤10－5mol·L－1时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。通过计算说明，用5%的Na2SO4溶液[c(Na2SO4)≈0.352mol·L－1]给误食Ba2＋的患者洗胃，能否有效除去？已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。答案5%的Na2SO4溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))≈0.352mol·L－1，c(Ba2＋)＝eq\f(1.1×10－10,0.352)mol·L－1＝3.125×10－10mol·L－1<10－5mol·L－1，所以能有效除去误食的Ba2＋。4．已知Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9，解答下列问题：(1)向等浓度的碳酸钠、硫酸钠的混合溶液中逐滴加入氯化钡溶液，最先出现的沉淀是________。(2)某同学设想用下列流程得到BaCl2溶液：BaSO4eq\o(→,\s\up7(饱和Na2CO3溶液),\s\do5(①))BaCO3eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do5(②))BaCl2则①的离子方程式为_____________________________，该反应的平衡常数K＝________。答案(1)BaSO4(2)BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)