人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡第2课时教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡第2课时教学设计，共9页。







1．沉淀的生成


(1)调节pH法。


加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。


(2)加沉淀剂法。


以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下：


Cu2＋＋S2－===CuS↓、Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋、Hg2＋＋S2－===HgS↓、Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。


(3)化学沉淀法废水处理工艺流程示意图。





水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2为什么不是MgCO3和Ca(OH)2?


提示：CaCO3和Mg(OH)2都是难溶物，它们的溶解度都很小，而MgCO3和Ca(OH)2都是微溶物质，它们的溶解度比CaCO3和Mg(OH)2大。


2．沉淀的溶解


(1)原理：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。


(2)溶解沉淀的试剂类型。


①用强酸溶解：例如，溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。


②用某些盐溶液溶解：例如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液，化学方程式为Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O。


3．沉淀的转化


(1)沉淀转化的实验[实验3－4]


①银盐之间的转化


②MgCl2溶液eq \(――→,\s\up10(NaOH溶液))产生白色沉淀eq \(――→,\s\up10(FeCl3溶液))沉淀转化为红褐色。


(2)沉淀转化的实质：溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀。两者的溶解度差别越大，转化越容易。


(3)应用。


①锅炉除水垢：


水垢[CaSO4(s)]eq \(――→,\s\up10(Na2CO3))CaCO3(s)eq \(――→,\s\up10(盐酸))Ca2＋(aq)


其反应的化学方程式如下：


CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)Na2SO4(aq)＋CaCO3(s)


CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑


②自然界中矿物的转化：


原生铜的硫化物eq \(――――→,\s\up10(氧化、淋滤))CuSO4溶液eq \(――――――――→,\s\up10(渗透，加闪锌矿ZnS),\s\d12(和方铅矿PbS))铜蓝(CuS)。


其反应的化学方程式如下：


CuSO4(aq)＋ZnS(s)CuS(s)＋ZnSO4(aq)


CuSO4(aq)＋PbS(s)CuS(s)＋PbSO4(aq)


(1)难溶性银盐之间的转化实验中沉淀颜色由“白色→黄色→黑色”的原因是什么？与溶解度的大小有何联系？


提示：颜色变化是由于AgCl转化成AgI，AgI再转化成Ag2S，其转化的原因是溶解度：AgCl>AgI>Ag2S。


(2)AgCl可以转化为AgBr，那AgBr有可能转化为AgCl吗？


提示：有可能。当溶液中c(Ag＋)·c(Br－)之积小于Ksp(AgBr)而c(Cl－)·c(Ag＋)之积大于Ksp(AgCl)时，就会使AgBr转化为AgCl沉淀。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。


(1)为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。(√)


(2)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。(×)


(3)在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。


(√)


(4)将0.1 ml·L－1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 ml·L－1 CuSO4溶液，现象是先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀，所以Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。(√)


2．要使工业废水中的重金属离子Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：


由上述数据可知，选用的沉淀剂最好是( )


A．硫化物 B．硫酸盐


C．碳酸盐D．以上沉淀剂均可


A [产生的沉淀的溶解度越小，沉淀反应进行的越完全。在某种沉淀中加入适当的沉淀剂，可使原来的沉淀溶解而转化为另一种溶解度更小的沉淀。]


3．已知25 ℃：


某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，实验步骤如下：


①向0.1 ml·L－1的CaCl2溶液100 mL中加入0.1 ml·L－1的Na2SO4溶液100 mL，立即有白色沉淀生成。


②向上述悬浊液中加入固体Na2CO3 3 g，搅拌，静置沉淀后弃去上层清液。


③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。


④____________________________________________________________。


(1)由题中信息Ksp越大，表示电解质的溶解度越______(填“大”或“小”)。


(2)写出第②步发生的化学反应方程式：___________________________


_____________________________________________________________。


(3)设计第③步的目的是________________________________________。


(4)请补充第④步操作及发生的现象：____________________________


____________________________________________________________。


(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：________________


_____________________________________________________________。


[解析] Ksp越大，表示电解质的溶解度越大，溶解度大的沉淀会向溶解度小的沉淀转化，要证明CaSO4完全转


化为CaCO3，可以加入盐酸，因为CaSO4不和盐酸反应，而CaCO3可完全溶于盐酸。在实际生活、生产中利用此反应可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3再用盐酸除去。


[答案] (1)大 (2)Na2CO3(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)


(3)洗去沉淀中附着的SOeq \\al(2－,4) (4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，并放出无色无味的气体 (5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去








实例1 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：


BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq \\al(2－,3)(aq) Ksp＝5.1×10－9


BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) Ksp＝1.1×10－10


实例2 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。


[问题1] 由溶度积常数可知BaSO4、BaCO3都难溶于水，而且二者的溶解度不大，医学上能用BaCO3作钡餐吗？为什么？


提示：由于胃酸的酸性很强(pH为0.9～1.5)，如果BaCO3入胃，胃酸可与COeq \\al(2－,3)反应生成二氧化碳和水，使COeq \\al(2－,3)的浓度降低，Q＜Ksp，此时BaCO3的沉淀溶解平衡正向移动，使Ba2＋浓度增大而导致人体中毒，因此不能用碳酸钡作钡餐。


[问题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？


提示：中毒后服用5.0%的Na2SO4溶液洗胃，SOeq \\al(2－,4)与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。


[问题3] 已知不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同。


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＋＋3H2OFe(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之间，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。





沉淀反应的应用


(1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。


(2)利用生成沉淀除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生，其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。


(3)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。





1．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝6.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列关于常温时的有关叙述正确的是( )


A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大


B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 ml·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23 ml·L－1


C．除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂


D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)变大、c(S2－)变小，但Ksp(FeS)变大


C [化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 ml·L－1的Na2S溶液中，c(S2－)将减至非常小，而Zn2＋的浓度远远大于1.6×10－23 ml·L－1，故B错；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，故C对；温度不变，Ksp(FeS)不变，故D错。]


2．工业制氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80 ℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌使之溶解，反应：CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O，FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O。已知：pH≥9.6时，Fe2＋以Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2＋以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH为3～4时，Fe3＋以Fe(OH)3的形式完全沉淀。


(1)为除去溶液中的Fe2＋，可采用的方法是( )


A．直接加碱，调整溶液pH≥9.6


B．加纯铜粉，将Fe2＋还原出来


C．先将Fe2＋氧化成Fe3＋，再调整pH到3～4


D．通入硫化氢，使Fe2＋直接沉淀


(2)工业上为除去溶液中的Fe2＋，常使用NaClO，当溶液中加入NaClO后，溶液pH变化情况是( )


A．肯定减小 B．肯定增大


C．可能减小D．可能增大


(3)若此溶液中只含有Fe3＋时，要调整pH为3～4，此时最好向溶液中加入( )


A．NaOH溶液B．氨水


C．CuCl2溶液D．CuO固体


[解析] (1)A项中pH≥9.6时，Cu2＋也将沉淀；B项中，铜粉不能将Fe2＋还原出来；D项中，Fe2＋与H2S不反应。(2)NaClO具有强氧化性，能将Fe2＋氧化：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O，反应中消耗H＋，pH一定增大。(3)此溶液中只含杂质Fe3＋，要调整pH到3～4，加入的物质必须能与酸反应，使c(H＋)减小，且不引入新的杂质离子，D项符合条件。


[答案] (1)C (2)B (3)D





1．锅炉水垢是一种安全隐患，除去水垢中的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。下列说法不正确的是( )


A．CaCO3的溶解度小于CaSO4的


B．沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动


C．沉淀转化的难易与溶解度差别的大小无关


D．CaSO4到CaCO3的沉淀转化中并存着两个沉淀溶解平衡


C [沉淀转化的方向是难溶物向更难溶的方向转化，所以沉淀的溶解度差别越大，越易转化，C选项错误。]


2．常温下几种难溶电解质的溶度积如下表所示：


向含有等物质的量浓度的FeCl2、CuSO4、ZnSO4混合溶液中滴加0.01 ml·L－1 Na2S溶液时，Fe2＋、Cu2＋、Zn2＋沉淀的先后顺序为( )


A．Fe2＋、Zn2＋、Cu2＋B．Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋


C．Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋D．Cu2＋、Fe2＋、Zn2＋


B [组成结构相似的物质，Ksp越小越易形成沉淀。硫化铜的溶度积最小，Cu2＋最先沉淀，然后是Zn2＋、Fe2＋。]


3．化工生产中含Cu2＋的废水常用MnS(s)作沉淀剂，其反应原理为Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。一定温度下，下列有关该反应的推理正确的是( )


A．该反应达到平衡时：c(Cu2＋)＝c(Mn2＋)


B．平衡体系中加入少量CuS(s)后，c(Mn2＋)变小


C．平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)变大


D．该反应平衡常数表达式：K＝Ksp(CuS)/Ksp(MnS)


C [根据Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)得，Ksp(CuS)1，即c(Cu2＋)

4．25 ℃时，5种银盐的溶度积常数(Ksp)分别是：


下列说法正确的是( )


A．氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大


B．将硫酸银溶解于水后，向其中加入少量硫化钠溶液，不可能得到黑色沉淀


C．在5 mL 1.8×10－5 ml·L－1的NaCl溶液中，加入1滴(1 mL约20滴)0.1 ml·L－1的AgNO3溶液，不能观察到白色沉淀


D．将浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中，可以有少量白色固体生成


D [A选项在组成类型相同时，可以利用Ksp直接比较盐的溶解度，Ksp值越小越难溶，所以氯化银、溴化银、碘化银溶解度依次减小，错误；B选项硫酸银的Ksp大于硫化银的Ksp，因此会有更难溶的黑色硫化银生成，错误；C选项，c(Ag＋)＝[0.1 ml·L－1×(1/20) mL]/5 mL＝0.001 ml·L－1，Q＝0.001 ml·L－1×1.8×10－5 ml·L－1＝1.8×10－8，大于氯化银的Ksp，故会有白色沉淀生成，错误；D选项在氯化钠的饱和溶液中，氯离子的浓度大约是8 ml·L－1，溴化银固体浸泡在其中，氯离子与银离子浓度商大于其溶度积，所以会有少量白色固体生成，D正确。]


5．[素养题]已知部分难溶性物质的Ksp数据如下：


用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5 ml·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 ml·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是________________________________________，


原因是_________________________________________________________


_____________________________________________________________。


[解析] Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4，再被H2O2氧化转化为Fe2(SO4)3。Fe(OH)3的Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，则有c(OH－)＝eq \r(3,\f(Ksp,cFe3＋))≈10－11.3 ml·L－1，则溶液的pH＝2.7。Zn(OH)2的Ksp＝c(Zn2＋)·c2(OH－)，则有c(OH－)＝eq \r(\f(Ksp,cZn2＋))＝10－8 ml·L－1，则溶液的pH＝6。Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近，不加入H2O2将Fe2＋转化为Fe3＋，很难将Zn2＋和Fe2＋分开。


[答案] Fe3＋ 2.7 6 Zn2＋和Fe2＋分离不开


Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近发展目标
体系构建
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。
实验操作
各步反应的离子方程式
①Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s)，


②AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl－(aq)，


③2AgI(s)＋S2－(aq)Ag2S(s)＋2I－(aq)。
实验结论
溶解能力小的沉淀能转化为溶解能力更小的沉淀。
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
难溶电解质
CaCO3
CaSO4
MgCO3
Ksp
2.8×10－9
9.1×10－6
6.8×10－6
沉淀反应的应用


(素养养成——宏观辨识与微观探析)
溶液中被沉淀的离子
Fe3＋
Cu2＋
完全生成氢氧化物沉淀时溶液的pH
≥3.7
≥4.4
物质名称
硫化亚铁
硫化铜
硫化锌
溶度积
6.3×10－18
6.3×10－36
1.6×10－24
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
1.8×10－10
1.4×10－5
6.3×10－50
7.7×10－13
8.51×10－16
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10－17
10－17
10－39