新蘇教版選擇性必修1專題3第4單元沉淀溶解平衡第2課時(shí)學(xué)案

1、第4單元沉淀溶解平衡第2課時(shí)學(xué)案必備知識(shí)自主學(xué)習(xí)一、沉淀之間的轉(zhuǎn)化1實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A中產(chǎn)生白色沉淀，B中變?yōu)辄S色，C中變?yōu)楹谏x子方程式AgCl=AgClAgClI=AgICl2AgIS2=Ag2S2I實(shí)驗(yàn)結(jié)論溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀2.沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般說來，溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)。3沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用(1)原理難溶強(qiáng)酸鹽難溶弱酸鹽 eq o(,sup7(酸溶) 使陽(yáng)離子進(jìn)入溶液。(2)實(shí)例離子方程式如下：.BaSO4CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) BaCO3SO eq oal(su

2、p1(2),sdo1(4) ；.BaCO32H=Ba2H2OCO2。其反應(yīng)的離子方程式如下：.CaSO4CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) CaCO3SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) ；.CaCO32H=Ca2CO2H2O。4防齲齒牙齒的主要成分為Ca5(PO4)3OH，使用含氟牙膏后，Ca2及PO eq oal(sup1(3),sdo1(4) 生成更難溶的Ca5(PO4)3F，從而使牙齒變得堅(jiān)固。其離子方程式為Ca5(PO4)3OHFCa5(PO4)3FOH。(1)已知Ksp(BaSO4)1.11010，Ksp(BaCO3)2.6109，向硫酸鋇中加入飽和碳

3、酸鈉溶液，也可以發(fā)生反應(yīng)BaSO4CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) BaCO3SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) ，通過此信息你可以得出哪些結(jié)論？提示：由溶度積常數(shù)可知硫酸鋇的溶解度小于碳酸鋇，所以可以得出一般而言溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)容易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)，但是溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)也可以轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)。(2)(情境思考)加熱可以使硬水中的Ca(HCO3)2與Mg(HCO3)2分解為CaCO3與MgCO3沉淀。有的同學(xué)可能認(rèn)為水垢的成分應(yīng)為CaCO3與MgCO3沉淀的混合物，但實(shí)際上水垢的主要成分卻是CaCO3與Mg(OH)2的混合物

4、。 在處理污水時(shí)，可以向其中加入FeS固體，以除去Cu2、Hg2、Pb2等重金屬離子。【思考】你知道其中的Mg(OH)2是怎樣生成的嗎？上述污水的處理過程中發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)？ 提示：分解生成的MgCO3在水中建立起以下平衡： MgCO3(s) Mg2(aq) CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) (aq)，而弱酸酸根離子CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) 發(fā)生的水解反應(yīng)使水中OH濃度增大，對(duì)于Mg(OH)2的沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2(aq) 2OH(aq)而言，QKsp，生成Mg(OH)2沉淀。在處理污水時(shí)，加入FeS固體，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，由Fe

5、S轉(zhuǎn)化為CuS、HgS、PbS以除去Cu2、Hg2、Pb2等重金屬離子。二、沉淀生成在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例及原理沉淀劑法如果誤食可溶性鋇鹽，造成鋇中毒，應(yīng)盡快用5.0%的硫酸鈉溶液給患者洗胃。離子反應(yīng)為Ba2SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) =BaSO4如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2、Hg2等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，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：H2SCu2=CuS2H。b加入Na2S除去Hg2的離子方程式：Hg2S2=HgS調(diào)節(jié)pH法如除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3，可向溶液中加入Cu(O

6、H)2或Cu2(OH)2CO3 ，調(diào)節(jié)pH到34，F(xiàn)e3就會(huì)全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去(1)精制食鹽水，可加適量氫氧化鈉溶液除去鎂離子，該反應(yīng)的離子方程式如何書寫？提示：Mg22OH=Mg(OH)2。(2)(情境思考)向2支盛有2 mL相同濃度銀氨溶液的試管中分別加入2滴相同濃度的NaCl和NaI溶液，其中一支試管中產(chǎn)生黃色沉淀，另一支試管中無明顯現(xiàn)象，說明Ksp(AgI)Ksp(AgCl)，該說法是否正確？提示：該說法正確。由題可知AgI更容易生成，說明Ksp(AgI)Ksp(AgX)，如果c(Cl)較大而c(Br)較小，c(Ag)c(Cl)Ksp(AgCl)，而c(Ag)c(Br)K

7、sp(AgBr)時(shí)，則先生成AgCl沉淀。(2)已知：牙齒的表面為Ca5(PO4)3(OH)，Ca5(PO4)3(OH)存在以下平衡：Ca5(PO4)3(OH)(s) 5Ca2(aq)3PO eq oal(sup1(3),sdo1(4) (aq)OH(aq)，當(dāng)糖黏附在牙齒上之后，在酶的作用下產(chǎn)生了一種有機(jī)弱酸乳酸CH3CH(OH)COOH，而乳酸正是造成齲齒的主要原因。請(qǐng)從化學(xué)平衡移動(dòng)的角度分析其中的原因。(變化觀念與平衡思想)提示：乳酸電離出的H與Ca5(PO4)3(OH)電離出的OH反應(yīng)，使平衡Ca5(PO4)3(OH)(s) 5Ca2(aq)3PO eq oal(sup1(3),sdo

8、1(4) (aq)OH(aq)正向移動(dòng)，從而造成齲齒?！镜淅抗I(yè)上用化學(xué)法除鍋爐的水垢時(shí)，先向鍋爐中注入飽和Na2CO3溶液浸泡，將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，再用鹽酸除去已知：Ksp(CaCO3)4.96109，Ksp(CaSO4)7.1105，下列說法錯(cuò)誤的是()A升高溫度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH)均會(huì)增大B沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式為CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) (aq)CaSO4(s)=CaCO3(s)SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) (aq)C該條件下，CaCO3溶解度約為1103DCaSO4和CaCO3共存的懸濁液中， eq f

9、(c（SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) ）,c（CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) ）) 1.43104【解題指南】解決本題需要注意兩點(diǎn)：(1)認(rèn)真審讀Ksp的大小，從而判斷沉淀的轉(zhuǎn)化方向或者進(jìn)行計(jì)算。(2)計(jì)算離子濃度比值問題一般需要結(jié)合平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算?！窘馕觥窟xC。升高溫度，水的電離平衡正向移動(dòng)，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移動(dòng)，c(OH)增大，故A項(xiàng)正確；沉淀由難溶物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦y溶的物質(zhì)，故B項(xiàng)正確；由c(CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) )c(Ca2) eq r(Ksp（CaCO3）) 7.0105 molL1，設(shè)溶液為1

10、 L，則 eq f(S,100 g) eq f(7.0105 mol100 gmol1,1 000 g) ，解得S7.0104 g，該條件下CaCO3的溶解度約為7.0104 g，故C錯(cuò)誤；CaSO4和CaCO3共存的懸濁液中， eq f(c（SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) ）,c（CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) ）) eq f(Ksp（CaSO4）,Ksp（CaCO3）) 1.43104，故D項(xiàng)正確?！灸割}追問】(1)CaCO3沉淀能轉(zhuǎn)化成CaSO4沉淀嗎？提示：能。如在CaCO3懸濁液中加入濃Na2SO4溶液，使CaCO3(s)Ca2(aq)CO e

11、q oal(sup1(2),sdo1(3) (aq)沉淀溶解平衡正向移動(dòng)。(2)據(jù)Ksp(CaSO4)7.1105計(jì)算該條件下CaSO4的溶解度。提示：c(CaSO4) eq r(Ksp（CaSO4）) 8103 molL1，S(CaSO4)8103 molL10.1 L136 gmol10.109 g。鍋爐內(nèi)如結(jié)有水垢后會(huì)產(chǎn)生以下危害：(1)鍋爐鋼板、管路因過熱而被燒損；(2)燃料大量浪費(fèi)；(3)增加鍋爐檢修量；(4)威脅人身安全。某學(xué)習(xí)小組欲探究使CaSO4沉淀轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀，從而將其除去的可能性，查得如下資料(25 難溶電解質(zhì)CaCO3CaSO4Ksp4.961097.1105實(shí)驗(yàn)

12、步驟如下：向100 mL 0.1 molL1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 molL1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成；向上述懸濁液中加入3 g Na2CO3固體，攪拌，靜置，沉淀后棄去上層清液；再加入蒸餾水?dāng)嚢?，靜置，沉淀后再棄去上層清液；_。請(qǐng)思考下列問題：(1)題給的兩種物質(zhì)，Ksp越大，表示電解質(zhì)的溶解度越_(填“大”或“小”)。(2)寫出第步發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)設(shè)計(jì)第步操作的目的是什么？_(4)請(qǐng)補(bǔ)充第步操作及發(fā)生的現(xiàn)象。_(5)請(qǐng)寫出該轉(zhuǎn)化在實(shí)際生活、生產(chǎn)中的一個(gè)應(yīng)用。_【解析】對(duì)于類型相同的難溶物，相同條件下，Ksp越大，其溶解度越大。在CaSO4懸

13、濁液中存在溶解平衡：CaSO4(s) Ca2(aq)SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) (aq)，而加入Na2CO3固體后，溶液中CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) 濃度較大，而CaCO3的Ksp較小，故CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) 與Ca2結(jié)合生成沉淀，即CO eq oal(sup1(2),sdo1(3) Ca2=CaCO3。既然是探究性實(shí)驗(yàn)，必須驗(yàn)證所推測(cè)結(jié)果的正確性，故設(shè)計(jì)了、步操作，即驗(yàn)證所得固體是否為CaCO3。然后聯(lián)系實(shí)際生活中除去鍋爐水垢的方法，即可解答第(5)小題。答案：(1)大(2)Na2CO3CaSO4=Na2SO4Ca

14、CO3(3)洗去沉淀中附著的SO eq oal(sup1(2),sdo1(4) (4)向沉淀中加入足量的稀鹽酸，沉淀完全溶解(5)將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，易于除去【加固訓(xùn)練】在含有濃度均為0.01molL1的Cl、Br、I的溶液中，緩慢且少量地加入AgNO3稀溶液，結(jié)合溶解度判斷析出三種沉淀的先后順序是()AAgCl、AgBr、AgIBAgI、AgBr、AgClCAgBr、AgCl、AgI D三種沉淀同時(shí)析出【解析】選B。AgI比AgBr、AgCl更難溶于水，故Ag不足時(shí)先生成AgI，析出沉淀的先后順序是AgI、AgBr、AgCl。三言兩語話重點(diǎn)1沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平

15、衡的移動(dòng)。2一般將溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)，兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀越容易轉(zhuǎn)化。課堂檢測(cè)素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1下列說法中正確的是()A鋇中毒患者可盡快使用蘇打溶液洗胃，隨即導(dǎo)瀉使Ba2轉(zhuǎn)化為BaCO3而排出B工業(yè)上可以用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀劑除去廢水中的Hg2、Cu2等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀劑C水中的Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2受熱易分解生成難溶性的MgCO3、CaCO3，故水垢的主要成分是MgCO3、CaCO3D珊瑚蟲從周圍海水中獲取Ca2和HCO eq oal(sup1(),sdo1(3) ，經(jīng)反應(yīng)形成石灰石(CaCO3

16、)外殼，從而逐漸形成珊瑚【解析】選D。胃液的酸性較強(qiáng)，不能形成BaCO3沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Ksp(FeS)大于Ksp(HgS)或Ksp(CuS)，可以用FeS除去廢水中的Hg2、Cu2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于KspMg(OH)2Ksp(MgCO3)，故水垢的主要成分中不是MgCO3、CaCO3，應(yīng)為Mg(OH)2、CaCO3，C項(xiàng)錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】(2021包頭高二檢測(cè))已知：Ksp(ZnS)Ksp(CuS)，在有白色固體ZnS存在的飽和溶液中滴加適量CuSO4溶液，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是()A固體逐漸溶解，最后消失B固體由白色變?yōu)楹谏獵固體顏色變化但質(zhì)量不變D固體逐漸增多，但顏色不變【解析】選B。ZnS

17、和CuS的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為11，且Ksp(ZnS)Ksp(CuS)，可得ZnS溶解度大于CuS，因此在ZnS飽和溶液中加CuSO4會(huì)使ZnS沉淀轉(zhuǎn)化生成黑色CuS。2自然界地表層原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液，向地下層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。下列分析正確的是()ACuS的溶解度大于PbS的溶解度B原生銅的硫化物具有還原性，而銅藍(lán)沒有還原性CCuSO4與ZnS反應(yīng)的離子方程式是Cu2S2=CuSD整個(gè)過程涉及的反應(yīng)類型有氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)【解析】選D。沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀，PbS轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)，說

18、明CuS的溶解度小于PbS的溶解度；原生銅的硫化物具有還原性，而銅藍(lán)也應(yīng)該具有還原性，因?yàn)榱蛟靥幱谧畹蛢r(jià)態(tài)2價(jià)；CuSO4與ZnS反應(yīng)的離子方程式應(yīng)該是Cu2ZnS=CuSZn2，這是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)；自然界地表層原生銅的硫化物被氧化的過程是氧化還原反應(yīng)，故只有D正確。3下列有關(guān)沉淀溶解平衡的說法正確的是()AKsp(AB2)小于Ksp(CD)，則AB2的溶解度小于CD的溶解度B在氯化銀的沉淀溶解平衡體系中，加入蒸餾水，氯化銀的Ksp增大C在氯化銀的沉淀溶解平衡體系中，加入碘化鉀固體，氯化銀沉淀可轉(zhuǎn)化為碘化銀沉淀D在碳酸鈣的沉淀溶解平衡體系中，通入CO2氣體，溶解平衡不移動(dòng)【解析】選C。A項(xiàng)，

19、通過溶度積比較溶解度的大小時(shí)，物質(zhì)的類型必須相同，AB2與CD類型不同，不能比較，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，溶度積與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的量濃度無關(guān)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，碘化銀的溶解度更小，由溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)，正確；D項(xiàng)，在碳酸鈣的沉淀溶解平衡體系中通入CO2氣體，會(huì)生成可溶性Ca(HCO3)2，錯(cuò)誤。4化工生產(chǎn)中常用MnS作為沉淀劑除去工業(yè)廢水中Cu2：Cu2(aq)MnS(s) CuS(s)Mn2(aq)，下列說法錯(cuò)誤的是()AMnS的Ksp比CuS的Ksp大B該反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(Mn2)c(Cu2)C往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Mn2)變大D該反應(yīng)的平衡常數(shù)K eq f(K

20、sp（MnS）,Ksp（CuS）) 【解析】選B。根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化向溶度積小的方向進(jìn)行，Ksp(MnS)Ksp(CuS)，A正確；該反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(Mn2)、c(Cu2)保持不變，但不一定相等，B錯(cuò)誤；往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，平衡正向移動(dòng)，c(Mn2)變大，C正確；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K eq f(c（Mn2）,c（Cu2）) eq f(c（Mn2）c（S2）,c（Cu2）c（S2）) eq f(Ksp（MnS）,Ksp（CuS）) ，D正確?！炯庸逃?xùn)練】以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如表。表1幾種砷酸鹽的Ksp

21、難溶物KspCa3(AsO4)26.81019AlAsO41.61016FeAsO45.71021表2工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)污染物H2SO4As濃度28.42 gL11.6 gL1排放標(biāo)準(zhǔn)pH 690.5 mgL1回答以下問題：(1)若混合溶液中Al3、Fe3的濃度均為1.0 104 molL1，c(AsO eq oal(sup1(3),sdo1(4) )最大是_molL1。(2)工廠排放出的酸性廢水中的三價(jià)砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價(jià)砷(H3AsO4弱酸)，寫出該反應(yīng)的離子方程式_。(3)在處理含砷廢水時(shí)采用分段式，先向廢水中投入適量生石灰調(diào)節(jié)pH

22、到2，再投入適量生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右，使五價(jià)砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。將pH調(diào)節(jié)到2時(shí)廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為_；在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始出現(xiàn)大量Ca3(AsO4)2沉淀的原因?yàn)開?！窘馕觥?1)若混合溶液中Al3、Fe3的濃度均為1.0104 molL1，依據(jù)Ksp大小分析，Ksp(FeAsO4)較小，反應(yīng)過程中Fe3先析出沉淀；依據(jù)Ksp(FeAsO4)c(Fe3)c(AsO eq oal(sup1(3),sdo1(4) )5.71021；Fe3的濃度為1.0104 molL1，計(jì)算得到c(AsO eq oal(sup1(3),sdo1(4) )5.7101

23、7 molL1。(2)MnO2將三價(jià)砷(H3AsO3弱酸)氧化成五價(jià)砷(H3AsO4弱酸)，同時(shí)生成Mn2和H2O，由此可寫出該反應(yīng)的離子方程式。(3)硫酸鈣難溶于酸，所以酸性條件下能析出，因此pH調(diào)節(jié)到2時(shí)廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分為CaSO4。H3AsO4是弱酸，電離出來的AsO eq oal(sup1(3),sdo1(4) 較少，所以酸性條件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時(shí)AsO eq oal(sup1(3),sdo1(4) 濃度增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀。答案：(1)5.71017(2)2HMnO2H3AsO3=H3AsO4Mn2H2O(3

24、)CaSO4H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時(shí)AsO eq oal(sup1(3),sdo1(4) 濃度增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀 素養(yǎng)新思維 5(2021黃石高二檢測(cè))廢棄電池隨意丟棄會(huì)對(duì)土壤或水產(chǎn)生污染，電池中含有的重金屬離子對(duì)植物生長(zhǎng)有毒害作用，攝入人體還會(huì)傷害人的腦細(xì)胞、神經(jīng)、肝、腎、骨骼等等。某同學(xué)查閱一些難溶物常溫下的溶度積常數(shù)如表：物質(zhì)FeSCuS(黑色)MnS(紅色)PbSHgSZnSKsp1.5910191.2710362.510133.410286.410331.61024物質(zhì)Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Pb(OH)2Zn(OH)2Ksp2.610393.210344.51013 1.010161.21017(1)該同學(xué)在含有相同濃度Mn2和Cu2的溶液中滴加Na2S的稀溶液，觀察到先出現(xiàn)的沉淀顏色是_，該實(shí)驗(yàn)說明在相同條件下Ksp越小，物質(zhì)的溶解度_(填“越大”或“越小”)。(2)已知室溫下鐵離子開始沉淀的pH為1.0，則此溶液中 Fe3的物質(zhì)的量濃度為_，若溶液中含有與Fe3等濃度的 Al3，調(diào)節(jié) pH 使