高中化学332沉淀溶解平衡的应用鲁科版选修4

高中化学精品课件•选修化学反应原理第2课时沉淀溶解平衡的应用第3节沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡的应用本节知识目录学习探究目标定位知识回顾自我检测探究点二沉淀的转化探究点一沉淀的溶解与生成学习目标定位1.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。2.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。学习重难点：沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新1．判断下列结论的正误(1)难溶电解质的Ksp数值越大，在水中的溶解能力越强()(2)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀量无关()(3)改变溶液中的离子浓度，会使沉淀溶解平衡移动，但Ksp不变()(4)当离子浓度商Q等于溶度积Ksp时，沉淀处于平衡状态，溶液为饱和溶液()(5)BaSO4溶液的导电性很弱，所以BaSO4为弱电解质()(6)沉淀溶解平衡PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)的Ksp＝[Pb2＋]+[I－]2()××√√√×知识回顾温故追本溯源·推陈方可知新知识点拨2．25℃时，AgCl的溶解度是0.00192g·L－1，求它的溶度积。解析AgCl的相对分子质量为143.5，AgCl饱和溶液物质的量浓度为0.00192g·L－1/143.5g·mol－1≈1.34×10－5mol·L－1根据AgCl在溶液中的溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)所以AgCl的Ksp＝[Ag＋][Cl－]＝(1.34×10－5mol·L-1)2＝1.80×10－10mol2·L-2。溶液中应有[Ag＋]＝[Cl－]＝1.34×10－5mol·L－1①溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。②Ksp大小反映难溶电解质的溶解能力，Ksp越小说明难溶物越难溶解。③AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)Ksp＝[An＋]m[Bm－]n学习探究探究点一：沉淀的溶解与生成基础自学落实·重点互动探究(1)BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？1．根据沉淀溶解平衡，分析回答下列问题：答案原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO2－3(aq)CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O可见，胃酸消耗CO2－3，使溶液中[CO2－3]降低，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，[Ba2＋]增大引起人体重金属中毒。(2)可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，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？答案中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，SO2－4与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。学习探究基础自学落实·重点互动探究2．沉淀生成的应用主要涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域，常利用达到分离或除去某些离子的目的。常用的方法有(1)调节pH法：如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，可使Fe3＋转变为______沉淀而除去。反应如下：________________________________________________(2)加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。写出下列反应的离子方程式：①用H2S除去Cu2＋：。②用Na2S除去Hg2＋：。生成沉淀Fe(OH)3Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4。硫化物CuS、HgSH2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋Hg2＋＋S2－===HgS↓+学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究2.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溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。1.沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程相互转化的条件是离子浓度，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。题目解析学习探究活学活用基础自学落实·重点互动探究1．为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是()A．NH3·H2OB．NaOHC．Na2CO3D．MgCO3Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，调节pH，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀后除去。在①不引入新杂质，②Mg2＋不沉淀的条件下，选用MgCO3，过量的MgCO3可一起过滤除去。也可选用MgO、Mg(OH)2等试剂。D题目解析学习探究I基础自学落实·重点互动探究2．AgCl的Ksp＝1.80×10－10，将0.001mol·L－1NaCl和0.001mol·L－1AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？这是根据Ksp和溶液中的离子积Qc比较大小来判断沉淀溶解平衡进行的方向。KspQ，不产生沉淀。Ksp＝Q，沉淀与溶解处于平衡状态。KspQ，向着产生沉淀的方向进行。在混合溶液中，则Q=c(Ag＋)·c(Cl－)＝(0.0005)2＝2.5×10－7。答案两溶液等体积混合后，Ag＋和Cl－浓度都减小到原来的1/2c(Ag＋)＝c(Cl－)＝1/2×0.001mol·L－1＝0.0005mol·L－1因为c(Ag＋)·c(Cl－)Ksp，所以有AgCl沉淀生成。学习探究探究点二：沉淀的转化基础自学落实·重点互动探究1.按下列要求完成实验(1)在一支试管中加入2mL0.1mol·L－1的ZnSO4溶液，再滴加1mol·L－1的Na2S溶液可观察到的现象是。(2)静置后倾去上层清液，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，然后向白色沉淀中滴加适量的0.1mol·L－1的CuSO4溶液，振荡试管。观察到的现象是。(3)上述实验中发生反应的离子方程是①。②。(4)试用沉淀溶解平衡的原理分析解释(2)中实验现象的变化。答案第一次生成的白色沉淀为ZnS，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)Zn2＋(aq)＋S2－(aq)，Ksp＝1.6×10－24mol2·L－2。此时Q＝Ksp。加入CuSO4溶液后，Cu2＋、S2－的浓度商Q大于Ksp(CuS)。[Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2]；故Cu2＋、S2－结合生成CuS沉淀，即ZnS白色沉淀转化为溶度积更小的CuS黑色沉淀。有白色沉淀生成白色沉淀变为黑色沉淀Zn2＋＋S2－===ZnS↓ZnS(s)＋Cu2＋===CuS(s)＋Zn2＋学习探究基础自学落实·重点互动探究(1)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。写出用FeS除去Hg2＋的离子方程式。答案FeS(s)＋Hg2＋(aq)===HgS(s)＋Fe2＋(aq)(2)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，它们是怎样形成的？答案水垢的形成过程涉及到沉淀转化，加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3沉淀。但MgCO3又与CO2－3水解生成的OH－结合为更难溶的Mg(OH)2，故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。(3)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)――→Na2CO3CaCO3(s)――→盐酸Ca2＋(aq)，写出有关反应的化学方程式。答案CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4;CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑2．沉淀转化在生活中的应用学习探究归纳总结基础自学落实·重点互动探究(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般而言，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp更小的难溶电解质，如AgCl――→I－AgI――→S2－Ag2S，CaSO4转化为CaCO3，ZnS转化为CuS等。(3)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般而言，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp更小的难溶电解质，如AgCl――→I－AgI――→S2－Ag2S，CaSO4转化为CaCO3，ZnS转化为CuS等。(3)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般而言，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp更小的难溶电解质，如AgCl――→I－AgI――→S2－Ag2S，CaSO4转化为CaCO3，ZnS转化为CuS等。(3)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。学习探究活学活用基础自学落实·重点互动探究3.试利用平衡移动原理解释下列事实：(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中_____________________________________________________________________________________________________________。(2)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造成的损失量____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。S2－＋2H＋===H2S↑，破坏了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正方向移动，故FeS溶解用水洗涤使BaSO4的溶解平衡向正反应方向移动，造成BaSO4的损失；而用H2SO4洗涤，H2SO4===2H＋＋SO4，SO4的存在抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的损失量少FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀盐酸后，BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO4(aq)，解析根据勒·夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移动，则促进溶解，反之固体量增加。2-2-2-Ca5(PO4)3OH(s)脱矿矿化5Ca2＋＋3PO3－4＋OH－4.牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是________________________________________________________。已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚硬。请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：___________________________________。根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：______________________。题目解析学习探究基础自学落实·重点互动探究人体牙齿表面主要的无机成分是羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]，是一种难溶的磷酸钙类沉积物。在口腔中，牙齿表面的羟基磷灰石存在着沉淀溶解平衡,口腔中残留的食物在酶的作用下，会分解产生有机酸——乳酸。乳酸是酸性物质，能与OH－反应，使羟基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而导致龋齿的发生。但如果饮用水或者牙膏中含有F－，F－能与牙齿表面Ca2＋和PO3－4反应生成更难溶的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，沉积在牙齿表面。氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并能抑制口腔细菌产生酸。因而能有效保护我们的牙齿，降低龋齿的发生率。这是通过添加F－使难溶的羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石，实质就是发生了沉淀的转化。H＋＋OH－===H2O，使平衡向右移动，破坏釉质5Ca2＋＋3PO3－4+4OH-＋F－===Ca5(PO4)3F↓加Ca2＋(或加PO3－4等)3-4+OH-学习探究基础自学