高中 化学 选择性必修1 第三章 水溶液中的离子反应与平衡《第四节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用》课件

第2课时沉淀溶解平衡的应用

第三章

第四节沉淀溶解平衡1．认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解沉淀的生成、

溶解与转化。2．能综合运用离子反应、化学平衡原理分析和解决生产、生活中有

关电解质溶液的实际问题。课程标准任务一沉淀的生成和溶解1任务二沉淀的转化2随堂演练3内容索引课时测评4任务一沉淀的生成和溶解情境探究利用X射线对钡的穿透能力较差的特性，医学上在进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4做内服造影剂，这种透视技术俗称钡餐透视。由于Ba2＋有剧毒，水溶性钡盐不能用作钡餐。BaCO3和BaSO4的沉淀溶解平衡分别为：如果误将可溶性钡盐[如BaCl2、Ba(NO3)2等]当作食盐或纯碱食用，会造成钡中毒，中毒者应尽快用5%的Na2SO4溶液洗胃，随后腹泻使钡盐尽快排出。1.由溶度积常数可知BaSO4、BaCO3都难溶于水，而且二者的溶解度均不大，医学上能用BaCO3作钡餐吗？为什么？2.可溶性钡盐(如BaCl2等)误作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？3.已知不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同。溶液中被沉淀的离子Fe3＋Cu2＋完全生成氢氧化物沉淀的溶液的pH≥3.7≥4.4据信息分析除去CuCl2中的FeCl3应选什么试剂，原理是什么？提示：因FeCl3发生水解反应：Fe3＋＋3H2O

Fe(OH)3＋3H＋，故可选择CuO或CuCO3，消耗Fe3＋水解生成的H＋，调节溶液pH于3.7～4.4，从而促进Fe3＋完全以Fe(OH)3形式沉淀出来，并通过过滤除去Fe(OH)3及过量的CuO或CuCO3。新知构建(一)沉淀的生成1.沉淀生成时沉淀剂的选择原则(1)使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地____，即沉淀溶解度越____越好)。(2)不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于______或不引入______________。小小除去新的杂质离子2.常用的沉淀方法方法举例解释调节pH法除去CuCl2溶液中的FeCl3，可向溶液中加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]CuO与H＋反应，促进Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至4左右Fe3＋与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀沉淀剂法以H2S、Na2S等沉淀污水中的Hg2＋、Cu2＋等重金属离子H2S、Na2S与Cu2＋、Hg2＋反应生成沉淀(二)沉淀的溶解沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有四种：①酸溶解法、②盐溶液溶解法、③氧化还原溶解法、④配位溶解法。1.酸溶解法如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H＋===________________。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＋2NH===___________________。Ca2＋＋H2O＋CO2↑Mg2＋＋2NH3·H2O3.氧化还原溶解法如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。4.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。应用评价1.判断正误，错误的说明其原因。(1)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。______________________________________________________________(2)除废水中的某些重金属离子，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＋浓度降的很低。______________________________________________________________(3)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。________________________________________________________________________________________________________________________________错误，洗涤2～3次，洗涤干净就好。正确。错误，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖于碳酸钙表面，阻止反应的进一步发生。2.试利用平衡移动原理解释下列事实：(1)FeS难溶于水，但能溶于稀盐酸中：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。加入稀盐酸后，S2－＋2H＋===H2S↑，破坏了FeS的沉淀溶解平衡，使上述平衡向FeS溶解的方向移动，故FeS溶解FeS(s)

Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，CaCO3(s)(3)分别用等体积的蒸馏水和0.010mol·L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。BaSO4(s)

Ba2＋返回任务二沉淀的转化请结合课本实验现象，回答下列问题：1.向盛有2mL0.1mol/LNaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，产生白色沉淀；振荡后再滴加4滴0.1mol/LKI溶液，生成黄色沉淀；振荡后，再滴加8滴0.1mol/LNa2S溶液，生成黑色沉淀。实验探究上述实验中，沉淀颜色变化的原因是什么？

提示：溶解度：AgCl>AgI>Ag2S，溶解度小的AgCl沉淀转化为溶解度更小的AgI或Ag2S沉淀。2.向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加4滴2mol/LNaOH溶液，产生白色沉淀；再滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，静置，生成红褐色沉淀。上述实验中，沉淀颜色变化的原因是什么？据此得出沉淀转化的实质是什么？提示：溶解度：Mg(OH)2>Fe(OH)3，溶解度小的Mg(OH)2转化为溶解度更小的Fe(OH)3；沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。

归纳总结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.当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。3.如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。

应用评价1.判断正误，错误的说明其原因。(1)溶解度小的沉淀不能转化为溶解度比其大的沉淀。答案：错误，当两者溶解度差别不大时可以转化。(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)<Ksp(AgCl)。答案：正确。(3)可用FeS除去废水中的Hg2＋、Ag＋等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。答案：正确。(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。答案：正确。2.常温下几种难溶电解质的溶度积如表所示：物质名称硫化亚铁硫化铜硫化锌溶度积6.3×10－186.3×10－361.6×10－24向含有等物质的量浓度的FeCl2、CuSO4、ZnSO4混合溶液中滴加0.01mol·L－1Na2S溶液时Fe2＋、Cu2＋、Zn2＋沉淀的先后顺序为___________________。Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋FeS、CuS、ZnS的Ksp表达式相同，相同浓度的FeCl2、CuSO4、ZnSO4的混合液中，加入沉淀剂Na2S时，Ksp小的先沉淀出来，即Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋。返回随堂演练√1.已知：25℃时，PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10－28、6.3×10－36、1.6×10－52。下列说法正确的是A.可溶性硫化物可作为处理上述金属离子的沉淀剂B.上述三种物质溶解度最小的是PbSC.在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液，会生成PbS沉淀D.向含Pb2＋、Cu2＋、Hg2＋均为0.010mol·L－1的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的顺序依次为PbS、CuS、HgS硫化钠能够与Hg2＋、Cu2＋、Pb2＋反应生成难溶物HgS、CuS、PbS，所以硫化钠是处理废水中含上述金属离子的沉淀剂，A正确；CuS、PbS、HgS为相同类型的难溶物，可通过它们的溶度积直接判断溶解度大小，根据题干信息可知，溶解度最小的、最难溶的为HgS，B错误；Ksp(PbS)＞Ksp(CuS)，所以CuS比PbS更难溶，在硫化铜悬浊液中滴几滴硝酸铅溶液，不一定会转化为PbS，需要浓度较大才能发生转化，C错误；CuS、PbS、HgS为相同类型的难溶物，可通过它们的溶度积直接判断溶解度大小，根据题干信息可知，溶解度最小的、最难溶的为HgS，溶度积最大、最后生成沉淀的为PbS，所以产生沉淀的顺序依次为HgS、CuS、PbS，D错误；故答案为A。√2.利用调节pH的方法，可以除去硫酸铜溶液中的亚铁离子(已知：在一定条件下，某些常见阳离子沉淀时对应的pH如表所示)，下列说法正确的是阳离子开始沉淀时完全沉淀时Fe3＋2.73.7Cu2＋4.46.4Fe2＋7.69.6A.调节pH前，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，可选择Cl2或H2O2作氧化剂B.调节pH可选用Cu(OH)2C.控制pH＝6.4～7.6除杂效果最好D.将分离得到的硫酸铜溶液蒸干可获得Cu(OH)2固体如果选择氯气作氧化剂，生成氯化铁，会引入新杂质，A项错误；选用Cu(OH)2，可调节溶液的pH，且不引入新杂质，可达到除杂的目的，B项正确；控制pH＝6.4～7.6，铜离子完全沉淀，不能达到除杂的目的，将亚铁离子氧化成铁离子之后，应控制pH＝3.7～4.4，C项错误；硫酸为难挥发性酸，将硫酸铜溶液蒸干，若温度不是很高，硫酸铜不分解，则可得到硫酸铜，不会得到Cu(OH)2，D项错误；故选B。阳离子开始沉淀时完全沉淀时Fe3＋2.73.7Cu2＋4.46.4Fe2＋7.69.63.下列说法中，正确的是A.饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，所得溶液的pH会增大B.AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)

Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量NaCl粉末，平衡会向左移动，溶液中离子的总浓度会减小C.向等浓度KCl、KI的混合溶液中，滴加AgNO3溶液，先产生黄色沉淀，证明此条件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)√饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，抑制氢氧化钙的溶解，得到饱和溶液，pH减小，故A错误；AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)

Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量NaCl粉末，平衡会向左移动，溶液中氯离子浓度增大，还加入了Na＋，故B错误；向等浓度KCl、KI的混合溶液中，滴加AgNO3溶液，先产生黄色沉淀，说明先生成AgI沉淀，因此该条件下Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，故C正确；氢氧化镁、碳酸钙难溶于水，在水中的溶解度很小，但不是完全不溶，溶液中仍会存在少量Ca2＋、Mg2＋，故D错误。综上所述，答案为C。4.孔雀石主要含碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4，首先将其溶于稀硫酸中，得到的溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。从下列所给试剂中选择：A.KMnO4

B.(NH4)2SC.H2O2 D.KSCN(1)检验溶液中Fe3＋的最佳试剂为________(填字母)。DKSCN溶液可以和Fe3＋反应使溶液变成红色，故选D；(2)为使Fe2＋、Fe3＋一起沉淀，需先加________(填字母)，此时发生反应的离子方程式为___________________________________。C2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O为使Fe2＋、Fe3＋一起沉淀，应先加入氧化剂将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时不能引入新的杂质，所以应选用H2O2，发生的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；(3)然后再加__________________(填化学式)调整溶液的pH只生成Fe(OH)3沉淀。CuO(或CuCO3)加入的物质应能与氢离子反应，且不引入新的阳离子杂质，所以可以选用CuO或CuCO3。返回课时测评√题点一沉淀的生成与溶解1.下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理解释的是①医院中进行钡餐透视时，用BaSO4而不用BaCO3②热纯碱溶液的洗涤油污能力强③溶洞、珊瑚的形成④使用含氟牙膏可以防止龋齿⑤向少量的NaCl溶液中滴加过量的AgNO3溶液后再加入少量的KI溶液，现象为先产生白色沉淀后白色沉淀变成黄色沉淀A.①③④

B.①②③C.③④⑤ D.①②③④⑤胃酸主要成分为盐酸，碳酸钡能和盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水，会引起钡离子有毒，硫酸钡和盐酸不反应，所以碳酸钡不能做“钡餐”而硫酸钡则能，可以用沉淀溶解平衡原理来解释，故①符合题意；碳酸钠是强碱弱酸盐，因为水解使其溶液呈碱性，碱能促进油脂水解，所以热纯碱溶液洗涤油污能力强，应用了盐类水解原理，故②不符合题意；水中含有钙离子，空气中有二氧化碳，二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸和钙离子反应生成难溶性的碳酸钙，长时间反应，形成溶洞、珊瑚，所以可以用沉淀平衡原理来解释，故③符合题意；牙齿表面有一层硬的成分为Ca5(PO4)3OH的物质，F－能与羟基磷灰石发生反应，生成氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)

Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)，氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石的小，而且更能抵抗酸的侵蚀，使用含氟牙膏可以防止龋齿，可以用沉淀平衡原理来解释，故④符合题意；因AgNO3溶液过量，不能说明白色沉淀转化为黄色沉淀，故⑤不符合题意；综上所述，①③④符合题意，答案选A。√2.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4～5B.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4～5D.加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe√3.探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时，利用下表三种试剂进行试验，下列说法不正确的是编号①②③分散质Mg(OH)2HClNH4Cl备注悬浊液1mol·L－11mol·L－1A.向①中滴入几滴酚酞溶液后，溶液显红色说明Mg(OH)2是一种弱电解质B.为使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快，加入过量的NH4Cl浓溶液并充分振荡，效果更好D.向①中加入②，H＋与OH－反应生成H2O，使c(OH－)减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡向溶解的方向移动编号①②③分散质Mg(OH)2HClNH4Cl备注悬浊液1mol·L－11mol·L－1编号①②③分散质Mg(OH)2HClNH4Cl备注悬浊液1mol·L－11mol·L－1√题点二沉淀的转化4.已知：Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(MnS)＝2.6×10－13。工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)

CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列说法错误的是A.反应达平衡后，继续加入MnS，废水中的Cu2＋的去除率增加B.该反应可将工业废水中的Cu2＋沉淀完全C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)变大D.该反应的平衡常数K＝2.0×1023√5.已知：25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是A.25℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大B.25℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大C.25℃时，Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小D.25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2√6.为研究沉淀的生成及转化，进行如下实验。已知：Ksp(AgSCN)＝1.0×10－12下列关于该实验的分析不正确的是A.①中产生白色沉淀的原因是c(Ag＋)·c(SCN－)>Ksp(AgSCN)B.充分反应后①中SCN－浓度为4.0×10－11mol·L－1C.③中产生黄色沉淀可证明AgSCN向AgI沉淀转化D.②中加入KI溶液后一定发生了反应AgSCN＋I－===AgI＋SCN－√题点三沉淀溶解平衡的综合应用

7.在AgCl悬浊液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)

Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。已知常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10。下列叙述正确的是A.常温下，AgCl悬浊液中c(Cl－)≈1.34×10－5mol·L－1B.温度不变，向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，Ksp(AgCl)减小C.向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)＜Ksp(AgBr)D.常温下，将0.001mol·L－1AgNO3溶液与0.001mol·L－1KCl溶液等体积混合，无沉淀析出AgCl的溶度积Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝1.8×10－10，则AgCl悬浊液中c(Cl－)＝c(Ag＋)≈1.34×10－5mol·L－1，A正确；Ksp(AgCl)只与温度有关，温度不变，Ksp(AgCl)不变，B错误；向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明AgBr的溶解度小于AgCl，则有Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，C错误；0.001mol·L－1AgNO3溶液与0.001mol·L－1KCl溶液等体积混合，此时离子积Q＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.00052＝2.5×10－7＞Ksp(AgCl)，故可以生成AgCl沉淀，D错误。√8.不同温度(T1和T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是A.T1＞T2B.加入BaCl2固体，可使溶液由a点变到c点C.c点时，在T1、T2两个温度下均有固体析出D.a点和b点的Ksp相等9.(1)①25℃时，潮湿的石膏雕像表面会发生反应：3.25×103

②溶洞景区限制参观的游客数量，主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏作用，从化学平衡的角度说明其原因_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。游客呼出的CO2可与钟乳石的主要成分

CaCO3发生反应：CO2＋

H2O＋

CaCO3Ca2＋＋(2)已知某温度下Ksp(CaF2)＝3.4×10－11，Ksp(MgF2)＝7.1×10－11。该温度下，“沉淀除杂”时加入足量的NaF溶液可将Ca2＋、Mg2＋沉淀除去，若所得滤液中c(Mg2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，则滤液中c(Ca2＋)为____________________(保留2位有效数字)。4.8×10－6mol·L－110.锂被誉为“高能金属”，废旧锂离子电池的正极材料主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等，处理该废料的一种工艺流程如图所示：

已知：①Ksp(Li2CO3)＝1.6×10－3，LiCoO2难溶于水，具有强氧化性(且氧化性强于KMnO4)；②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH值如表所示：金属离子Al3＋Fe3＋Fe2＋Co2＋开始沉淀的pH4.02.77.67.0沉淀完全的pH5.23.79.69.0回答下列问题：(1)写出“碱溶”时发生主要反应的化学方程式：_____________________________________________。2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑2Al＋废旧锂离子电池的正极材料主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等，加碱时Al发生反应，其反应的化学方程式：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。金属离子Al3＋Fe3＋Fe2＋Co2＋开始沉淀的pH4.02.77.67.0沉淀完全的pH5.23.79.69.0(2)为提高“酸溶”的浸出速率，可采取的措施有______________________________(任写一种)。升高温度(或增大双氧水的浓度)为提高“酸溶”的浸出速率，可增大双氧水的浓度，或者升高温度。金属离子Al3＋Fe3＋Fe2＋Co2＋开始沉淀的pH4.02.77.67.0沉淀完全的pH5.23.79.69.0(3)“酸溶”时，LiCoO2能将H2O2氧化，其离子方程式为_______________________________________________________；若用浓盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，缺点是_____________________________。H2O2＋6H＋===2Li＋＋2Co2＋＋4H2O＋O2↑2LiCoO2＋Cl－易被氧化成Cl2，污染空气金属离子Al3＋