难溶电解质的溶解平衡的应用 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章

水溶液中的离子反应与平衡第四节沉淀溶解平衡3.4.1难溶电解质的沉淀溶解平衡1.了解沉淀的生成、溶解与转化，能用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化，会应用沉淀的生成、溶解与转化。2.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。学习目标1、医院中常用硫酸钡这种钡盐(俗称钡餐)作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入5.0%硫酸钠溶液，为什么?思考用5.0%的硫酸钠溶液可以给钡中毒的患者洗胃,降低胃中钡离子的浓度，从而减轻毒性的目的一、沉淀溶解平衡的应用1、沉淀的生成(1)沉淀生成的应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的工业废水硫化物等重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）转化成沉淀原则:生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好(2)沉淀的方法①调节pH法a．工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为：Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NH4＋b．除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3，调节pH至3~4，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。离子方程式为：Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O②加沉淀剂法如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等转化成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，即离子积Q＞Ksp时，生成沉淀，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↓③

同离子效应法如向AgCl饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。

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。

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。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。④氧化还原法①当离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，认为已完全沉淀②判断沉淀反应中沉淀生成的先后顺序：当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，溶解度小的最先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差越大，就能分步沉淀，从而就能达到分离离子的目的③调节pH法(水解法)除杂实例Cu2+(Fe3+)：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3；Mg2+(Fe3+)：MgO、Mg(OH)2、MgCO3④氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）⑤选择沉淀剂的原则：a.要能除去溶液中指定的离子，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还要便于除去b.溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全。c.要注意沉淀剂的电离程度(使Mg2+沉淀,NaOH比氨水的效果好)。【几点强调】1、根据表中数据，如何除去CuCl2中混有的少量Fe3+?如何除去CuCl2中混有的少量Fe2+?【练一练】氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值

(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81Fe(OH)25.88.8①先把Fe2+氧化成Fe3+(Fe(OH)3比更容易沉淀)②a.加入Cu(OH)2、CuO或碱式碳酸铜，调节pH至3～4使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。b.调节pH至3～4使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。2.若使Fe3+当c(Fe3+)≤10-5mol·L-1

时认为已完全沉淀）完全沉淀，pH至少应为多少？Fe(OH)3(s）⇌Fe3+

(aq）+3OH–(aq）pH=2.8Ksp=c(Fe3+)c3(OH–)=2.6×10-39

【练一练】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平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动(使Qc<Ksp)，就可以使沉淀溶解【实验3-3】向三支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸和氯化铵溶液,观察并记录现象。实验现象滴加蒸馏水滴加盐酸加氯化铵

浑浊迅速澄清慢慢澄清理论解释Mg(OH)2溶解平衡不断向右移动，使完全溶解

Mg(OH)2(s)＝Mg2+(aq)+2OH-(aq)

NH4+(aq)+H2O(l)＝2H+(aq)

+NH3·H2O(aq)生成水加入盐酸时，H＋中和OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。加入NH4Cl时，NH4＋与OH－结合，生成弱电解质NH3·H2O[它在水中比Mg(OH)2更难电离出OH-]，使c(OH－)减小，平衡右移，而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。(3)沉淀溶解的方法①酸溶解法用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等如：CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为CaCO3(s)⇌Ca2＋(aq)＋CO32－(aq)，当加入盐酸后发生反应：CO332－＋2H＋=H2O＋CO2↑，c(CO32－)降低，溶液中CO32－与Ca2＋的离子积Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向溶解方向移动CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑

Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中②盐溶液溶解法如：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为：Mg(OH)2＋2NH4(＋)=Mg2＋＋2NH3·H2O③配位溶解法如：AgCl溶于氨水，离子方程式为：AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O如：不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO33Ag2S＋8H＋＋2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O④氧化还原溶解法原理是通过氧化还原反应使难溶物的离子浓度降低，使平衡向右移动而溶解。此法适用于具有明显氧化性或还原性的难溶物3、为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：

BaSO4⇌Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10mol2L-2

BaCO3⇌Ba2++CO32-

Ksp=5.1×10-9mol2L-2

由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。【练一练】BaCO3Ba2++CO32-

+

H+

CO2↑+H2O所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。而SO42－不与H＋结合生成硫酸，胃酸中的H＋对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2＋浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。⇌3、沉淀的的转化【实验3-4】向盛有2滴0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加2mL0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀产生。向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液，观察、记录现象；再向其中滴加8滴0.1mol/L的Na2S溶液，观察并记录现象。AgClAgIAg2SKINa2S白色沉淀黄色沉淀黑色沉淀实验现象步骤(1)步骤(2)步骤(3)

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NaCl+AgNO3=AgCl↓＋NaNO3AgCl＋KI=AgI＋KCl2AgI＋Na2S=Ag2S＋2NaI实验结论AgCl沉淀转化为AgI沉淀，AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀，说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S<AgI<AgCl理论分析:AgCl(s)⇌Ag＋(aq)＋Cl－(aq)

Ksp＝1.8×10－10AgI(s)⇌Ag＋(aq)＋I－(aq)

Ksp＝8.5×10－17由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl小得多当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，Q(AgI)＞Ksp(AgI)导致AgCl溶解，AgI生成，离子方程式可表示为：I－(aq)＋AgCl(s)⇌AgI(s)＋Cl－(aq)≈2.1×106＞1×105反应向正方向进行完全，即AgCl可转化为AgI沉淀Na2S=S2-+2Na+AgI(s)

Ag++I-+Ag2S(s)s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7gs(Ag2S)=1.3×10-16g2AgI(s)+S2-Ag2S(s)+2I-【实验3-5】向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2-4滴2mol/LNaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，静置。观察并记录现象。向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液生成白色沉淀向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液白色沉淀转变为红褐色静置红褐色沉淀析出，溶液变无色实验现象步骤(1)步骤(2)

产生白色沉淀白色沉淀转化为红褐色沉淀化学方程式MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl3Mg(OH)2＋2FeCl3=2Fe(OH)3＋3MgCl2实验结论Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2(2)沉淀转化的实质与条件①实质：沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动②条件：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，两者溶解度相差越大转化越容易。①组成类型相同的难溶电解质，Ksp较大的难溶电解质容易转化为Ksp较小的难溶电解质,两者差别越大，转化越容易。②Ksp相差不大的难溶电解质，Ksp较小的难溶电解质在一定条件下可以转化为Ksp较大的难溶电解质(方法：提高转化试剂的浓度)如：Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，即Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，但两者相差不大，可以相互转化，在BaSO4饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成Ksp较大的BaCO3③Ksp：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)＞Ksp(AgI)>>Ksp(Ag2S)，则溶解度S(AgCl)＞S(AgBr)＞S(AgI)＞S(Ag2S)沉淀转化：【几点强调】(3)沉淀转化的应用①锅炉除水垢(含有CaSO4)锅炉中水垢中含有CaSO4

，可先用饱和Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。水垢成分CaCO3

Mg(OH)2

CaSO4

用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2用盐酸或饱氯化铵液除去水垢CaSO4

SO42-+

Ca2+

+CO32-CaCO3CaSO4+CO32-⇌CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O②自然界中矿物的转化涉及的化学方程式：ZnS(s)＋CuSO4(aq)⇌CuS(s)＋ZnSO4(aq)PbS(s)＋CuSO4(aq)⇌CuS(s)＋PbSO4(s)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+(aq)=Hg