資源簡介

第2課時(shí) 沉淀溶解平衡的應(yīng)用
第三章 第四節(jié) 沉淀溶解平衡
核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.了解沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，能運(yùn)用化學(xué)平衡理論分析沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化。
2.學(xué)會(huì)從定量的角度分析沉淀的生成與轉(zhuǎn)化的條件。
創(chuàng)設(shè)情境
【視頻引入】美麗的沉淀
任務(wù)一：沉淀的生成
【閱讀思考】閱讀教材第81頁，思考以下問題。
2. 溶液中的離子轉(zhuǎn)化為沉淀在生產(chǎn)、科研和環(huán)保等領(lǐng)域具有哪些應(yīng)用？
1. 生成沉淀的條件是什么？哪些方法可以生成沉淀？
1．沉淀生成的應(yīng)用
工業(yè)廢水的處理
無機(jī)物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域。
利用生成沉淀來分離物質(zhì)或除去某些雜質(zhì)離子。
鍋爐內(nèi)部水垢的處理
【閱讀總結(jié)】
應(yīng)用：
目的：
(1)要使生成沉淀的反應(yīng)能夠發(fā)生(Q＞Ksp)。
(2)沉淀反應(yīng)完成后，溶液中剩余離子的濃度能夠盡量小。
2．利用生成沉淀分離或除去某些離子的原則
任務(wù)一：沉淀的生成
【思考交流】
將4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-3 mol·L-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出？[Ksp(AgCl)= 1.8×10-10]
等體積混合后，c(Ag＋)= c(Cl-)= 2 ×10-3 mol·L－1
Q (AgCl)= c(Ag＋)· c(Cl-)= 4 ×10-6
> Ksp(AgCl)= 1.8×10-10
有沉淀生成
等體積混合后，c(Ag＋)= c(Cl-)= 2 ×10-3 mol·L－1
有沉淀生成
任務(wù)一：沉淀的生成
【探究學(xué)習(xí)】沉淀生成的方法
(1)調(diào)節(jié)pH法
工業(yè)原料氯化銨中含有雜質(zhì)氯化鐵，除雜流程如下：
①寫出調(diào)pH步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：
___________________________________________。
任務(wù)一：沉淀的生成
②調(diào)pH除鐵時(shí)，當(dāng)溶液中c(Fe3＋)＝10－5 mol·L－1時(shí)可認(rèn)為Fe3＋沉淀完全，計(jì)算恰好完全沉淀時(shí)溶液的pH＝________。為使Fe3＋完全沉淀，常采取的措施為____________________。
已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39。
= c(Fe3＋)· c3(OH-)= 10－5 · c3(OH-)
c(OH-) ≈ 10 －11.3 mol·L－1
2.7
調(diào)節(jié)溶液的pH大于2.7
增大c(OH-)
Kw=1×10－14 = c(H＋)· c(OH-)
c(H＋)= 10 －2.7 mol·L－1
pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－2.7＝2.7
【探究學(xué)習(xí)】沉淀生成的方法
(1)調(diào)節(jié)pH法
任務(wù)一：沉淀的生成
③調(diào)pH時(shí)能否用NaOH溶液，簡述理由：_____________________________________________。
不能，引入雜質(zhì)離子Na＋
FeCl3 ＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4Cl
FeCl3 ＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
【探究學(xué)習(xí)】沉淀生成的方法
(1)調(diào)節(jié)pH法
任務(wù)一：沉淀的生成
①工業(yè)廢水中的Cu2＋、Hg2＋可選用Na2S、H2S除去的原因是______________________________________________________。
生成的CuS、HgS極難溶，使廢水中Cu2＋、Hg2＋濃度降得很低
②分別寫出除雜原理的離子方程式。
H2S除去Cu2＋： ；
Na2S除去Hg2＋： 。
H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋
Hg2＋＋S2－===HgS↓
【探究學(xué)習(xí)】沉淀生成的方法
(2)加沉淀劑法
任務(wù)一：沉淀的生成
【歸納總結(jié)】化學(xué)沉淀法廢水處理工藝流程圖
任務(wù)一：沉淀的生成
(1)要除去溶液中的 ，選擇加入可溶性鈣鹽比鋇鹽效果好
(2)向MgCl2溶液、AlCl3溶液中分別滴加NaOH溶液至過量，
前者生成白色沉淀，后者先生成沉淀，后沉淀溶解
(3)納米鐵粉可用于除去工業(yè)廢水中的Hg2＋、Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋等重金屬離子
(4)除去MgCl2溶液中的Fe2＋，可直接加入氨水調(diào)pH即可
×
√
√
×
【評價(jià)訓(xùn)練】1.正誤判斷
任務(wù)一：沉淀的生成
2.已知常溫下，CuCO3、Cu(OH)2、CuS的Ksp分別為1.4×10－10、2.2×10－20、6.3×10－36。要除去溶液中的Cu2＋，選用下列哪種沉淀劑更好？為什么？
①Na2CO3　②NaOH　③Na2S
選用Na2S更好。
原因是CuS的Ksp最小，Cu2＋沉淀的更完全，溶液中剩余的Cu2＋最少。
【評價(jià)訓(xùn)練】
任務(wù)一：沉淀的生成
3.如果有人誤服Ba2＋，去醫(yī)院洗胃時(shí)需要用較大量的5%的Na2SO4溶液，已知5%的Na2SO4溶液中SO42??的物質(zhì)的量濃度近似為0.35 mol·L－1，BaSO4的Ksp為1.1×10－10，試計(jì)算5%的Na2SO4溶液能不能有效的除去胃中的Ba2＋。
?
c(Ba2＋) = ????sp?(BaSO4)????(SO42?)?= 1.1×10－100.35mol·L?1≈3.1×10－10 mol·L-1
?
< 1×10－5 mol·L-1
?
5%的Na2SO4溶液能有效的除去胃中的Ba2＋。
【評價(jià)練習(xí)】
任務(wù)一：沉淀的生成
【思維提升】
①一般來說，當(dāng)溶液中有多種可以沉淀的離子且生成相同類型的沉淀時(shí)，越難溶(Ksp越小)的越先沉淀。
②當(dāng)離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時(shí)，認(rèn)為該離子已完全沉淀。
③除雜時(shí)不能引入新的雜質(zhì)離子。
【交流討論】
石灰?guī)r里不溶性的碳酸鈣與水及二氧化碳反應(yīng)能轉(zhuǎn)化為微溶性的碳酸氫鈣。溶有碳酸氫鈣的水從溶洞頂向下滴落時(shí)，水分蒸發(fā)、二氧化碳壓強(qiáng)減小及溫度的變化都會(huì)使二氧化碳溶解量減小，致使碳酸鈣沉淀析出。這些沉淀經(jīng)過千百萬年的積聚，漸漸形成了鐘乳石、石筍等。請從沉淀溶解平衡的角度解釋溶洞的形成。
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
CaCO3 (s)? Ca2+ (aq) + CO32? (aq)
?
沉淀溶解
＋
CO2＋H2O
?
2HCO3?
?
沉淀生成
任務(wù)二：沉淀的溶解
任務(wù)二：沉淀的溶解
根據(jù)平衡移動(dòng)原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)，就可以使沉淀溶解。
1．沉淀溶解的原理
【閱讀總結(jié)】閱讀教材第82頁。
2．應(yīng)用舉例
CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，解釋碳酸鈣溶于鹽酸的原因。
消耗了平衡體系中的CO32? ，使c(CO32? )降低，
溶液中Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。
?
水中存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)?Ca2＋(aq)＋ CO32? (aq)，
?
加入鹽酸： CO32? ＋2H＋===H2O＋CO2↑，
?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}操作
現(xiàn)象
①渾濁；②緩慢澄清；③澄清
理論
分析
Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)＋2OH- (aq)
2NH4Cl===2Cl-＋2NH4+
?
2HCl === 2Cl-＋2H+
＋
2H2O
?
2NH3·H2O
＋
?
Mg(OH)2(s)不斷向沉淀溶解的方向移動(dòng)，最終完全溶解。
【實(shí)驗(yàn)探究】Mg(OH)2沉淀的溶解。
任務(wù)二：沉淀的溶解
(1)FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2均可溶于鹽酸
(2)為了減少BaSO4的損失，洗滌BaSO4沉淀時(shí)可用稀硫酸代替水
(3)CaCO3溶解時(shí)常用鹽酸而不用稀硫酸，是因?yàn)橄×蛩岵慌cCaCO3反應(yīng)
√
√
×
CaSO4微溶，覆蓋在表面阻止反應(yīng)
【評價(jià)訓(xùn)練】1.正誤判斷
任務(wù)二：沉淀的溶解
沉淀溶解平衡：
Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)＋2OH- (aq)
2NH4Cl===2Cl-＋2NH4+
?
＋
2NH3·H2O
?
c(OH－)不斷減小
Q[Mg(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]
平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)
直至Mg(OH)2完全溶解
加鹽溶液溶解沉淀
【評價(jià)訓(xùn)練】2.(1)應(yīng)用平衡移動(dòng)原理，解釋為什么Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液？
任務(wù)二：沉淀的溶解
BaCO3 (s) ? Ba2 +(aq) + CO32??(aq)
?
胃酸中：HCl === Cl? + H＋
?
人體重金屬中毒
c(CO32?)降低
?
BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：
BaSO4 (s) ? Ba2+(aq) + SO42? (aq)
?
BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)
c(Ba2＋)增大
SO42?不與H＋反應(yīng)，對沉淀溶解無影響。
?
加酸溶解沉淀
＋
CO2+H2O
?
【評價(jià)訓(xùn)練】2.(2)BaCO3和BaSO4都難溶于水，在醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作鋇餐透視， 而不能用BaCO3的原因是什么？
任務(wù)二：沉淀的溶解
(1)“沉淀Ⅰ”步驟中發(fā)生的反應(yīng)有___________________、________________。
(2)AgCl可溶于4 mol·L－1的氨水，原因是生成配離子[Ag(NH3)2]＋，寫出該反應(yīng)的離子方程式：______________________________________________。
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
Ag＋＋I(xiàn)－===AgI↓
AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
形成配合物溶解沉淀
【評價(jià)訓(xùn)練】3.(2023·湖北黃岡高二期中)從含Cl－和I－的混合溶液中得到AgCl和AgI的流程如圖：
任務(wù)二：沉淀的溶解
(3)已知[Ag(NH3)2]＋ Ag＋＋2NH3，“沉淀Ⅱ”步驟中能否用鹽酸代替硝酸，簡述理由：_______________________________________________________
_________________________________________________________________。
能用鹽酸代替硝酸，H＋與[Ag(NH3)2]＋電離的NH3反應(yīng)使溶液中c(Ag＋)增大，Q(AgCl)>Ksp(AgCl)，重新產(chǎn)生AgCl沉淀
任務(wù)二：沉淀的溶解
【歸納總結(jié)】
任務(wù)二：沉淀的溶解
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
實(shí)驗(yàn)
操作
?
實(shí)驗(yàn)
現(xiàn)象
有白色沉淀析出
白色沉淀轉(zhuǎn)化為
黃色沉淀
黃色沉淀轉(zhuǎn)化為
黑色沉淀
離子
方程式
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
AgCl(s) ＋I(xiàn)－(aq)
?AgI(s) ＋Cl－(aq)
2AgI(s) ＋S2－ (aq)
? Ag2S(s) ＋2I－(aq)
【實(shí)驗(yàn)探究】(1)實(shí)驗(yàn)探究AgCl、AgI、Ag2S的轉(zhuǎn)化。
【視頻導(dǎo)學(xué)】
溶解度的大小順序：AgCl＞AgI＞Ag2S
Ksp的大小順序：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)＞Ksp(Ag2S)
【思考討論】①通過上述實(shí)驗(yàn)，你能比較出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解度的大小及Ksp的大小順序嗎？
②已知常溫下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，試應(yīng)用平衡移動(dòng)原理解釋為什么AgCl能轉(zhuǎn)化成AgI？寫出該沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式。
I－(aq)＋AgCl(s) ? AgI(s)＋Cl－(aq)
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
實(shí)驗(yàn)操作
?
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
產(chǎn)生白色沉淀
白色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀
離子方程式
Mg2+＋2OH-===Mg(OH)2↓
3Mg(OH)2(s)＋2Fe3+ (aq) ? 2Fe(OH)3(s)＋3Mg2+(aq)
【實(shí)驗(yàn)探究】(2)實(shí)驗(yàn)探究Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉(zhuǎn)化。
【視頻導(dǎo)學(xué)】
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
當(dāng)向Mg(OH)2沉淀中加入FeCl3溶液時(shí)，溶液中OH－與Fe3＋的離子積——Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，因此，F(xiàn)e3＋與OH－結(jié)合生成Fe(OH)3沉淀，導(dǎo)致Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(dòng)，直至建立新的沉淀溶解平衡：
如果加入足量的FeCl3溶液，上述過程可以繼續(xù)進(jìn)行，直至絕大部分Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。
【思考討論】已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，試應(yīng)用平衡移動(dòng)原理解釋為什么Mg(OH)2能轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3？
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
沉淀溶解平衡的移動(dòng)。
兩種沉淀的溶解度不同。
指將一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一種難溶物的過程。
①一般來說，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。
②兩者的溶解度差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。
③當(dāng)兩種沉淀的溶解度相差不太大時(shí)，也可通過提高轉(zhuǎn)化試劑的濃度實(shí)現(xiàn)溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度較大的沉淀。
【閱讀總結(jié)】閱讀教材第84-85頁，歸納沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)與條件。
1、概念：
2、實(shí)質(zhì)：
3、條件：
4、規(guī)律：
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
BaSO4(s)+CO32? (aq) ?BaCO3(aq) + SO42? (aq)
?
增大????(CO32?)濃度，就能滿足Q>K，使平衡正向移動(dòng)。
?
物質(zhì)
BaSO4
BaCO3
Ksp
1.1×10－10
2.6×10－9
BaSO4(s) ?Ba2+(aq) + SO42? (aq)
?
K =?????(SO42?)????(CO32?)
?
=????(SO42?)·????(Ba2+)????(CO32?)·????(Ba2+)
?
=?????sp(BaSO4)????sp(BaCO3) ≈0.04
?
當(dāng)Q =?????(SO42?)????(CO32?)?> K = 0.04時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行
?
CO32?
?
BaCO3(s)
+
?
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
【思考討論】向BaSO4的飽和溶液中加入Na2CO3溶液，能否使BaSO4沉淀轉(zhuǎn)化為BaCO3沉淀？[已知Ksp(BaSO4) < Ksp(BaCO3)]
(1)溶解度小的沉淀不能轉(zhuǎn)化為溶解度比其大的沉淀
(2)向AgCl沉淀中加入KI溶液，由白色沉淀轉(zhuǎn)變成黃色沉淀，
是由于Ksp(AgI)(3)可用FeS除去廢水中的Hg2＋、Ag＋等，是因?yàn)镠gS、Ag2S比FeS更難溶
×
√
√
【評價(jià)訓(xùn)練】1.正誤判斷
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
(1)鍋爐除水垢(含有CaSO4)，常溫下CaCO3、CaSO4的Ksp分別為3.4×10－9、4.9×10－5，處理流程如下。
①寫出沉淀轉(zhuǎn)化Ⅰ的離子方程式：______________________________________________，該溫度下轉(zhuǎn)化的平衡常數(shù)K＝________。
②沉淀溶解Ⅱ的主要化學(xué)方程式為________________________________。
1.4×104
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
【評價(jià)訓(xùn)練】2.沉淀轉(zhuǎn)化在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
(2)自然界中礦物的轉(zhuǎn)化：各種原生銅的硫化物
CuSO4溶液 銅藍(lán)(CuS)。
氧化、淋濾
滲透、遇閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)
上述沉淀轉(zhuǎn)化的方程式為 、
。
(3)難溶性的FeS可用于處理工業(yè)廢水中的Hg2＋等重金屬離子，處理Hg2＋的離子方程式為 。
CuSO4＋ZnS CuS＋ZnSO4
CuSO4＋PbS CuS＋PbSO4
FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq)
【評價(jià)訓(xùn)練】2.沉淀轉(zhuǎn)化在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。
任務(wù)三：沉淀的轉(zhuǎn)化
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第三章 第四節(jié) 第2課時(shí)

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