新蘇教版高中化學選擇性必修1學案：3.4.2 沉淀溶解平衡原理的應用

新蘇教版高中化學選擇性必修1《化學反應原理》PAGEPAGE1第2課時沉淀溶解平衡原理的應用[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.變化觀念與平衡思想：能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成、沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)。2.科學探究與創(chuàng)新意識：學會用沉淀溶解平衡的移動解決生產(chǎn)、生活中的實際問題，并設計實驗探究方案，進行沉淀轉(zhuǎn)化等實驗探究。一、沉淀轉(zhuǎn)化原理1．沉淀轉(zhuǎn)化的過程探究(1)實驗探究AgCl、AgI、Ag2S的轉(zhuǎn)化實驗操作實驗現(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)化為黑色沉淀實驗結(jié)論(1)AgCl沉淀可轉(zhuǎn)化為AgI沉淀(2)AgI沉淀又可轉(zhuǎn)化為Ag2S沉淀(2)理論分析①根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)可知三種沉淀溶解能力從大到小的順序是AgCl＞AgI＞Ag2S。②向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中的Ag＋和I－結(jié)合生成了更難溶解的AgI，溶液中Ag＋濃度減小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移動，最終AgCl完全轉(zhuǎn)化為AgI。AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S的原理相同。③沉淀轉(zhuǎn)化的示意圖④沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式：AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－；2AgI(s)＋S2－Ag2S(s)＋2I－。2．沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。3．沉淀轉(zhuǎn)化的條件：溶液中的離子濃度冪之積大于Ksp。(1)一般是溶解能力相對較強的物質(zhì)容易轉(zhuǎn)化成溶解能力相對較弱的物質(zhì)。兩種物質(zhì)的溶解能力差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。(2)在特殊情況下，控制反應的條件，也能使溶解能力相對較弱的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較強的物質(zhì)。(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀顏色轉(zhuǎn)變成黃色，是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)()(2)所謂沉淀完全就是用沉淀劑將溶液中的某一離子除盡()(3)沉淀轉(zhuǎn)化可用勒夏特列原理解釋()(4)沉淀的轉(zhuǎn)化只能由難溶的轉(zhuǎn)化為更難溶的()答案(1)√(2)×(3)√(4)×1．在25℃時，向AgCl的白色懸濁液中，依次加入等濃度的KI溶液和Na2S溶液，觀察到的現(xiàn)象是先出現(xiàn)黃色沉淀，最終出現(xiàn)黑色沉淀。AgClAgIAg2SKsp1.77×10－108.51×10－176.3×10－50下列敘述錯誤的是()A．沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動B．溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀C．AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度相同D．25℃時，在飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag＋的濃度不同答案C2．根據(jù)第1題中的溶度積數(shù)據(jù)，計算AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgI沉淀的平衡常數(shù)，并從平衡常數(shù)的角度解釋該轉(zhuǎn)化的可能性。答案AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgI沉淀的離子方程式：AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－，該反應的平衡常數(shù)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。由于該反應的平衡常數(shù)很大，則AgCl沉淀能完全轉(zhuǎn)化為AgI沉淀。二、沉淀轉(zhuǎn)化的應用1．鍋爐除垢eq\x(\a\al\vs4\col(水垢中的CaSO4s))eq\o(→,\s\up7(Na2CO3溶液))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(鹽酸))Ca2＋(aq)(1)沉淀轉(zhuǎn)化由于CaCO3的溶解能力小于CaSO4，用碳酸鈉溶液很容易將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，離子方程式為CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)沉淀溶解H＋與碳酸鈣電離的COeq\o\al(2－,3)結(jié)合生成CO2脫離固體，使碳酸鈣溶解，離子方程式為CaCO3(s)＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑。2．重晶石轉(zhuǎn)化為可溶性鋇鹽eq\x(\a\al\vs4\col(重晶石,BaSO4s))eq\o(→,\s\up7(多次重復),\s\do5(飽和Na2CO3溶液))BaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(鹽酸))Ba2＋(aq)(1)沉淀轉(zhuǎn)化雖然BaSO4比BaCO3更難溶于水，由于飽和Na2CO3溶液中的COeq\o\al(2－,3)濃度較大，BaSO4電離出的Ba2＋仍有部分能與COeq\o\al(2－,3)結(jié)合形成BaCO3沉淀。用飽和Na2CO3溶液多次重復處理，可使大部分BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，離子方程式為BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)沉淀溶解用鹽酸溶解碳酸鋇，可使Ba2＋轉(zhuǎn)入溶液中，離子方程式為BaCO3(s)＋2H＋=Ba2＋＋H2O＋CO2↑。3．物質(zhì)的提純——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，調(diào)節(jié)溶液的pH至3～4時，Cu2＋留在溶液中，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3而析出，達到除去Fe3＋的目的。4．銅藍礦的形成過程原生銅的硫化物eq\o(→,\s\up7(氧化),\s\do5(淋濾))CuSO4(溶液)eq\o(→,\s\up7(ZnS),\s\do5(PbS))CuS(銅藍)生成銅藍的有關化學方程式：ZnS(s)＋CuSO4CuS(s)＋ZnSO4，PbS(s)＋CuSO4CuS(s)＋PbSO4。1．牙齒表面的牙釉質(zhì)起著保護牙齒的作用，其主要成分為Ca5(PO4)3(OH)(羥基磷灰石),它是一種難溶電解質(zhì)，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一種更難溶的電解質(zhì)。(1)解釋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－，糖分解產(chǎn)生的有機酸能中和OH－，使平衡向溶解方向移動，加速牙齒腐蝕。(2)請解釋含氟牙膏使牙齒變堅固的原因并寫出此反應的離子方程式。提示F－與難溶于水的羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]反應生成更難溶且耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，覆蓋在牙齒表面，抵抗H＋的侵襲；Ca5(PO4)3(OH)(s)＋F－Ca5(PO4)3F(s)＋OH－。2．除去硫酸銅溶液中混有少量鐵離子的流程如圖。計算使0.010mol·L－1Fe3＋開始沉淀及沉淀完全時的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－，F(xiàn)e3＋開始沉淀時，c(Fe3＋)＝0.010mol·L－1，c(OH－)≈6.4×10－13mol·L－1，pOH≈12.2，pH＝1.8；Fe3＋完全沉淀時，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離子時，當剩余離子濃度≤10－5mol·L－1時，認為離子已沉淀完全或離子已有效除去。通過計算說明，用5%的Na2SO4溶液[c(Na2SO4)≈0.352mol·L－1]給誤食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，所以能有效除去誤食的Ba2＋。4．已知Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9，解答下列問題：(1)向等濃度的碳酸鈉、硫酸鈉的混合溶液中逐滴加入氯化鋇溶液，最先出現(xiàn)的沉淀是________。(2)某同學設想用下列流程得到BaCl2溶液：BaSO4eq\o(→,\s\up7(飽和Na2CO3溶液),\s\do5(①))BaCO3eq\o(→,\s\up7(鹽酸),\s\do5(②))BaCl2則①的離子方程式為_____________________________，該反應的平衡常數(shù)K＝________。答案(1)BaSO4(2)BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)