難溶電解質(zhì)的溶解平衡的應(yīng)用 課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第三章

水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第四節(jié)沉淀溶解平衡3.4.1難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡1.了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化，能用化學(xué)平衡理論解釋沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化，會(huì)應(yīng)用沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化。2.學(xué)會(huì)從定量的角度分析沉淀的生成與轉(zhuǎn)化。學(xué)習(xí)目標(biāo)1、醫(yī)院中常用硫酸鋇這種鋇鹽(俗稱鋇餐)作為內(nèi)服造影劑。醫(yī)院搶救鋇離子中毒患者時(shí)除催吐外，還需要向中毒者胃中灌入5.0%硫酸鈉溶液，為什么?思考用5.0%的硫酸鈉溶液可以給鋇中毒的患者洗胃,降低胃中鋇離子的濃度，從而減輕毒性的目的一、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1、沉淀的生成(1)沉淀生成的應(yīng)用：在無機(jī)物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀來達(dá)到分離或除去某些離子的目的工業(yè)廢水硫化物等重金屬離子（如Cu2+、Hg2+等）轉(zhuǎn)化成沉淀原則:生成沉淀的反應(yīng)能發(fā)生，且進(jìn)行得越完全越好(2)沉淀的方法①調(diào)節(jié)pH法a．工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7～8，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。離子方程式為：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，調(diào)節(jié)pH至3~4，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。離子方程式為：Fe3＋＋3H2O?Fe(OH)3＋3H＋、CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O②加沉淀劑法如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等轉(zhuǎn)化成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，即離子積Q＞Ksp時(shí)，生成沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法a．通入H2S除去Cu2＋的離子方程式：H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋b．加入Na2S除去Hg2＋的離子方程式：Hg2＋＋S2－=HgS↓③

同離子效應(yīng)法如向AgCl飽和溶液中加入飽和食鹽水可繼續(xù)生成AgCl沉淀。

增大沉淀溶解平衡體系中某種離子的濃度，使平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)。

改變離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)化為溶解度更小的難溶電解質(zhì),便于分離出來。如通過氧化還原反應(yīng)將Fe2+氧化為Fe3+，從而生成更難溶的Fe(OH)3沉淀。④氧化還原法①當(dāng)離子濃度小于1×10－5mol·L－1時(shí)，認(rèn)為已完全沉淀②判斷沉淀反應(yīng)中沉淀生成的先后順序：當(dāng)一種試劑能沉淀溶液中幾種離子時(shí)，溶解度小的最先沉淀；如果生成各種沉淀所需試劑離子的濃度相差越大，就能分步沉淀，從而就能達(dá)到分離離子的目的③調(diào)節(jié)pH法(水解法)除雜實(shí)例Cu2+(Fe3+)：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3；Mg2+(Fe3+)：MgO、Mg(OH)2、MgCO3④氧化劑可用：氯氣、雙氧水、氧氣等（不引入雜質(zhì)）⑤選擇沉淀劑的原則：a.要能除去溶液中指定的離子，又不能影響其他離子的存在，并且由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子還要便于除去b.溶液中沉淀物的溶解度越小，離子沉淀越完全。c.要注意沉淀劑的電離程度(使Mg2+沉淀,NaOH比氨水的效果好)。【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】1、根據(jù)表中數(shù)據(jù)，如何除去CuCl2中混有的少量Fe3+?如何除去CuCl2中混有的少量Fe2+?【練一練】氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH值（0.1mol/L）沉淀完全時(shí)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或堿式碳酸銅，調(diào)節(jié)pH至3～4使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。b.調(diào)節(jié)pH至3～4使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。2.若使Fe3+當(dāng)c(Fe3+)≤10-5mol·L-1

時(shí)認(rèn)為已完全沉淀）完全沉淀，pH至少應(yīng)為多少？Fe(OH)3(s）?Fe3+

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

【練一練】2、沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理：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)(使Qc<Ksp)，就可以使沉淀溶解【實(shí)驗(yàn)3-3】向三支盛有少量Mg(OH)2固體的試管中分別滴加適量的蒸餾水和鹽酸和氯化銨溶液,觀察并記錄現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象滴加蒸餾水滴加鹽酸加氯化銨

渾濁迅速澄清慢慢澄清理論解釋Mg(OH)2溶解平衡不斷向右移動(dòng)，使完全溶解

Mg(OH)2(s)＝Mg2+(aq)+2OH-(aq)

NH4+(aq)+H2O(l)＝2H+(aq)

+NH3·H2O(aq)生成水加入鹽酸時(shí)，H＋中和OH－，使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解。加入NH4Cl時(shí)，NH4＋與OH－結(jié)合，生成弱電解質(zhì)NH3·H2O[它在水中比Mg(OH)2更難電離出OH-]，使c(OH－)減小，平衡右移，而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng)。(3)沉淀溶解的方法①酸溶解法用強(qiáng)酸溶解的難溶電解質(zhì)有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等如：CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡為CaCO3(s)?Ca2＋(aq)＋CO32－(aq)，當(dāng)加入鹽酸后發(fā)生反應(yīng)：CO332－＋2H＋=H2O＋CO2↑，c(CO32－)降低，溶液中CO32－與Ca2＋的離子積Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng)CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑

Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中②鹽溶液溶解法如：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，離子方程式為：Mg(OH)2＋2NH4(＋)=Mg2＋＋2NH3·H2O③配位溶解法如：AgCl溶于氨水，離子方程式為：AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O如：不溶于鹽酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO33Ag2S＋8H＋＋2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O④氧化還原溶解法原理是通過氧化還原反應(yīng)使難溶物的離子濃度降低，使平衡向右移動(dòng)而溶解。此法適用于具有明顯氧化性或還原性的難溶物3、為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”?BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：

BaSO4?Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10mol2L-2

BaCO3?Ba2++CO32-

Ksp=5.1×10-9mol2L-2

由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸會(huì)與CO32-反應(yīng)生成CO2和水，使CO32-離子濃度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒?！揪氁痪殹緽aCO3Ba2++CO32-

+

H+

CO2↑+H2O所以，不能用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”。而SO42－不與H＋結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H＋對BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2＋濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4作“鋇餐”。?3、沉淀的的轉(zhuǎn)化【實(shí)驗(yàn)3-4】向盛有2滴0.1mol/LAgNO3溶液的試管中滴加2mL0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀產(chǎn)生。向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液，觀察、記錄現(xiàn)象；再向其中滴加8滴0.1mol/L的Na2S溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。AgClAgIAg2SKINa2S白色沉淀黃色沉淀黑色沉淀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象步驟(1)步驟(2)步驟(3)

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)化為黑色沉淀化學(xué)方程式NaCl+AgNO3=AgCl↓＋NaNO3AgCl＋KI=AgI＋KCl2AgI＋Na2S=Ag2S＋2NaI實(shí)驗(yàn)結(jié)論AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgI沉淀，AgI沉淀又轉(zhuǎn)化為Ag2S沉淀，說明溶解度由小到大的順序?yàn)锳g2S<AgI<AgCl理論分析:AgCl(s)?Ag＋(aq)＋Cl－(aq)

Ksp＝1.8×10－10AgI(s)?Ag＋(aq)＋I(xiàn)－(aq)

Ksp＝8.5×10－17由Ksp值可看出AgI的溶解度遠(yuǎn)比AgCl小得多當(dāng)向AgCl沉淀中滴加KI溶液時(shí)，Q(AgI)＞Ksp(AgI)導(dǎo)致AgCl溶解，AgI生成，離子方程式可表示為：I－(aq)＋AgCl(s)?AgI(s)＋Cl－(aq)≈2.1×106＞1×105反應(yīng)向正方向進(jìn)行完全，即AgCl可轉(zhuǎn)化為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-【實(shí)驗(yàn)3-5】向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的試管中滴加2-4滴2mol/LNaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，靜置。觀察并記錄現(xiàn)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溶液白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色靜置紅褐色沉淀析出，溶液變無色實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象步驟(1)步驟(2)

產(chǎn)生白色沉淀白色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀化學(xué)方程式MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl3Mg(OH)2＋2FeCl3=2Fe(OH)3＋3MgCl2實(shí)驗(yàn)結(jié)論Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，說明溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2(2)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)與條件①實(shí)質(zhì)：沉淀的轉(zhuǎn)化是指由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一種難溶物的過程，其實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)②條件：兩種沉淀的溶解度不同，一般來說，溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀，兩者溶解度相差越大轉(zhuǎn)化越容易。①組成類型相同的難溶電解質(zhì)，Ksp較大的難溶電解質(zhì)容易轉(zhuǎn)化為Ksp較小的難溶電解質(zhì),兩者差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。②Ksp相差不大的難溶電解質(zhì)，Ksp較小的難溶電解質(zhì)在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為Ksp較大的難溶電解質(zhì)(方法：提高轉(zhuǎn)化試劑的濃度)如：Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，即Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，但兩者相差不大，可以相互轉(zhuǎn)化，在BaSO4飽和溶液中加入高濃度的Na2CO3溶液，也可以轉(zhuǎn)化成Ksp較大的BaCO3③Ksp：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)＞Ksp(AgI)>>Ksp(Ag2S)，則溶解度S(AgCl)＞S(AgBr)＞S(AgI)＞S(Ag2S)沉淀轉(zhuǎn)化：【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】(3)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用①鍋爐除水垢(含有CaSO4)鍋爐中水垢中含有CaSO4

，可先用飽和Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。水垢成分CaCO3

Mg(OH)2

CaSO4

用飽和Na2CO3溶液浸泡數(shù)天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2用鹽酸或飽氯化銨液除去水垢CaSO4

SO42-+

Ca2+

+CO32-CaCO3CaSO4+CO32-?CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化涉及的化學(xué)方程式：ZnS(s)＋CuSO4(aq)?CuS(s)＋ZnSO4(aq)PbS(s)＋CuSO4(aq)?CuS(s)＋PbSO4(s)③工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2＋的離子方程式：FeS(s)+Hg2+(aq)=Hg