高中化学第3章物质在水溶液中的行为3.3.2沉淀溶解平衡的应用导学案鲁科版选修4201710242112.doc

3-3-2 沉淀溶解平衡的应用
【学习目标】
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】
学习重点：沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。

学习难点：沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。

【自主预习】
1．判断下列结论的正误
(1)难溶电解质的K sp数值越大，在水中的溶解能力越强()
(2)K sp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K sp不变()
(4)当浓度商Q等于溶度积K sp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PbI 2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)的K sp＝[Pb2＋]＋[I－]2()
2．25℃时，AgCl的溶解度是0.001 92 g·L－1，求它的溶度积。

【预习检测】
1．下列化学原理的应用,主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液的洗涤油污能力强②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用时,常用
0.5%的Na2SO4溶液解毒③溶洞、珊瑚的形成④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能⑤泡沫灭火器灭火的原理
A.②③④
B.①②③
C.③④⑤
D.①②③④⑤
2．除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是( )
A．NaOH B．石灰水
C．铜片D．氨水
合作探究
探究活动一：沉淀的溶解与生成
1．根据沉淀溶解平衡及溶度积规则，分析回答下列问题：
(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？
(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？
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：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。

(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＋：。

【归纳总结】
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。

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，使平衡向的方向移动，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。

【学以致用】
1．在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液时产生沉淀,若以K sp表示BaSO4的溶度积常数,则平衡后溶液中( )
A.c(Ba2+)=c(S)=错误！未找到引用源。

B.c(Ba2+)·c(S)=K sp；c(Ba2+)>c(S)
C.c(Ba2+)·c(S)>K sp；c(Ba2+)=c(S)
D.c(Ba2+)·c(S)≠K sp；c(Ba2+)<c(S)
2．AgCl的K sp＝1.80×10－10mol2·L－2，将0.001 mol·L－1NaCl和0.001 mol·L－1AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？
探究点二 沉淀的转化 1．按下列要求完成实验
(1)在一支试管中加入2 mL 0.1 mol·L －1
的ZnSO 4溶液，再滴加1 mol·L －1
的Na 2S 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0.1 mol·L －1
的CuSO 4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。

2．沉淀转化在生活中的应用
(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 、Ag 2S 、PbS 等沉淀。

写出用FeS 除去Hg 2＋
的离子方程式。

(2)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO 3和Mg(OH)2，它们是怎样形成的？
(3)锅炉形成的水垢中常含有CaSO 4，除去方法是CaSO 4(s)――→Na 2CO 3CaCO 3(s)――→盐酸Ca 2＋(aq)，写出有关反应的化学方程式。

【归纳总结】
(1)沉淀转化的实质就是 。

(2)一般而言，K sp 的难溶电解质能转化为K sp 的难溶电解质，如AgCl ――→I －AgI ――→S
2－
Ag 2S ，CaSO 4转化为CaCO 3，ZnS 转化为CuS 等。

(3)两种沉淀的溶解度差别 ，沉淀转化越容易。

【学以致用】
3．已知K sp (AgCl)＝1.8×10－10
mol 2·L －2，K sp (AgI)＝1.0×10
－16
mol 2·L －2。

下列说法
错误的是( )
A ．AgCl 不溶于水，不能转化为AgI
B ．在含有浓度均为0.001 mol·L －1
的Cl －
、I －
的溶液中缓慢加入AgNO 3稀溶液，首先析出AgI 沉淀
C ．AgI 比AgCl 更难溶于水，所以，AgCl 可以转化为AgI
D ．常温下，AgCl 若要在NaI 溶液中开始转化为AgI ，则NaI 的浓度必须不低于
1
1.8
×10
－11
mol·L －1
4．牙齿表面由一层硬的组成成分为Ca 5(PO 4)3OH 的物质保护着，它在唾液中存在下列平
衡：
Ca 5(PO 4)3OH(固)脱矿矿化5Ca 2＋＋3PO 3－ 4＋OH －
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Ca 5(PO 4)3F(固)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：
___________________________________________________________________________________________________。

【学习小结】
【巩固练习】
1．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO 4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS 或PbS ，慢慢转变为铜蓝(CuS)。

下列分析正确的是( )
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
2．要使工业废水中的重金属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：
A．硫化物B．硫酸盐
C．碳酸盐D．以上沉淀剂均可
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0.010 mol·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____________________________。

4．某溶液中含0.10 mol·L－1Cd2＋和0.10 mol·L－1Zn2＋。

为使Cd2＋形成CdS沉淀而与Zn2＋分离，S2－离子的浓度应控制在什么范围？[已知K sp(CdS)＝3.6×10－29mol2·L－2，K sp(ZnS)＝1.2×10－23 mol2·L－2]
5. (1)在25℃下,向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式
为。

已知25℃时,K sp[Mg(OH)2]=1.8×
10-11mol3·L-3,K sp[Cu(OH)2]=2.2×10-20mol3·L-3。

(2)与K W=[H+][OH-]类似,FeS饱和溶液中存在:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),
K sp=[Fe2+][S2-]。

常温下K sp=8.1×10-17(mol·L-1)2。

①理论上FeS的溶解度为。

②又知FeS饱和溶液中[H+]与[S2-]之间存在以下限量关系:[H+]2·[S2-]=1.0×10-22,为了使溶液里[Fe2+]达到1 mol·L-1,现将适量酸倒入其饱和溶液中,应调节溶液中的[H+]
为。

【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。

【参考答案】
【自主预习】
1．(1) ×（2）√（3）√（4）√（5）×（6）×
2．【答案】K sp＝1.80×10－10 mol2·L－2
【解析】溶度积与溶解度都是体现溶质溶解能力的物理量，二者可以相互转化，计算过程中灵活运用二者的概念即可。

AgCl的相对分子质量为143.5，AgCl饱和溶液物质的量浓度为0.001 92 g·L－1/143.5 g·mol－1＝1.34×10－5 mol·L－1，根据AgCl在溶液中的溶解平衡：
AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
溶液中应有[Ag＋]＝[Cl－]＝1.34×10－5mol·L－1
所以AgCl的K sp＝[Ag＋][Cl－]＝(1.34×10－5mol·L－1)2＝1.80×10－10 mol2·L－2。

【预习检测】1.A 2.A
【合作探究】
探究活动一：
1．（1）原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为
BaCO 3(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，则Q<K sp，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) 中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，此时Q>K sp(BaSO4)，故SO2－4与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。

2.（1）Fe(OH)3；（2）硫化物CuS、HgS；①H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋；②Hg2＋＋S2－===HgS↓
[归纳总结] 2.相应离子，沉淀溶解
【学以致用】1.B
2. 【答案】有AgCl沉淀生成
【解析】这是根据K sp和溶液中离子的浓度商Q比较大小来判断沉淀溶解平衡进行的方向。

K sp>Q，不产生沉淀。

K sp＝Q，沉淀溶解处于平衡状态。

K sp<Q，向着产生沉淀的方向进行。

两溶液等体积混合后，Ag＋和Cl－浓度都减小到原浓度的1/2。

[Ag ＋]＝[Cl －]＝1/2×0.001 mol·L －1＝0.000 5 mol·L －1
在混合溶液中，则[Ag ＋
][Cl －
]＝(0.000 5)2
mol 2
·L －2
＝2.5×10－7
mol 2
·L －2
因为[Ag ＋
][Cl －
]>K sp ，所以有AgCl 沉淀生成。

探究活动二
1.（1）有白色沉淀生成；（2）白色沉淀变为黑色沉淀；（3）①Zn 2＋
＋S 2－
===ZnS ↓；②ZnS(s)＋Cu 2＋
===CuS(s)＋Zn 2＋
；（4）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)
Zn 2＋(aq)＋S 2－(aq)，K sp ＝1.6×10
－24
mol 2·L －2。

此时Q ＝K sp 。

加入CuSO 4
溶液后，Cu 2＋
、S 2－
的浓度商Q 大于K sp (CuS)。

[K sp (CuS)＝1.3×10
－36
mol 2·L －2]；故Cu 2＋
、
S 2－
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。

2. (1) FeS(s)＋Hg 2＋
(aq)===HgS(s)＋Fe 2＋
(aq)；
(2) 水垢的形成过程涉及到沉淀转化，加热硬水时，Ca(HCO 3)2、Mg(HCO 3)2分别分解生成CaCO 3、MgCO 3沉淀。

但MgCO 3又与CO 2－
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CaCO 3、MgCO 3，而是CaCO 3、Mg(OH)2。

(3) CaSO 4＋Na 2CO 3===CaCO 3↓＋Na 2SO 4；CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑ [归纳总结]（1）沉淀溶解平衡的移动；（2）较大，更小；（3）越大 【学以致用】 3. A
4. H ＋
＋OH －
===H 2O ，使平衡向右移动，破坏釉质；5Ca 2＋
＋3PO 3－
4＋F －
===Ca 5(PO 4)3F↓；加Ca 2＋
(或加PO 3－
4等)
【巩固练习】
1．D 2．A 3．(1)FeS(s)
Fe 2＋
(aq)＋S 2－
(aq)，加入稀盐酸后，S 2－
＋2H ＋
===H 2S↑，破坏了FeS
的溶解平衡，使上述平衡向正方向移动，故FeS 溶解。

(2)BaSO 4(s)
Ba 2＋
(aq)＋SO 2－
4(aq)，用水洗涤使BaSO 4的溶解平衡向正反应方向移动，
造成BaSO 4的损失；而用H 2SO 4洗涤，H 2SO 4===2H ＋
＋SO 2－
4，SO 2－
4的存在抑制了BaSO 4的溶解，故BaSO 4的损失量少 4．【答案】[S 2－
]在3.6×10－28
～1.2×10
－22
mol·L －1
之间可
以使CdS 沉淀而Zn 2＋
留在溶液中。

【解析】沉淀Cd 2＋
时所需S 2－
的最低浓度：
[S 2－
]＝K sp [Cd 2＋]＝3.6×10－29
mol 2
·L －2
0.10 mol·L
－1
＝3.6×10－28 mol·L －1 不使ZnS 沉淀，S 2－
的最高浓度：
[S 2－
]＝K sp [Zn 2＋]＝1.2×10－23
mol 2
·L －2
0.10 mol·L
－1
＝1.2×10－22 mol·L －1。

5．(1)Cu(OH)2；Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+2N；(2)①7.92×10-8g ②1.1×10-3mol·L-1
【解析】(1)K sp[Mg(OH)2]>K sp[Cu(OH)2],MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成Cu(OH)2沉淀。

(2)①由FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq)
[Fe2+]=错误！未找到引用源。

==9×10-9mol·L-1
即1 L水中可溶解9×10-9mol的FeS。

由100∶S=1 000∶(9×10-9×88)g
所以S=7.92×10-8g。

②[Fe2+]=1 mol·L-1,则[S2-]=错误！未找到引用源。

==8.1×
10-17mol·L-1。

又[H+]2·[S2-]=1.0×10-22mol3·L-3,所以[H+]=mol·L-1≈1.1×10-3mol·L-1。

精美句子
1、善思则能“从无字句处读书”。

读沙漠，读出了它坦荡豪放的胸怀；读太阳，读出了它普照万物的无私；读春雨，读出了它润物无声的柔情。

读大海，读出了它气势磅礴的豪情。

读石灰，读出了它粉身碎骨不变色的清白。

2、幸福幸福是“临行密密缝，意恐迟迟归”的牵挂；幸福是“春种一粒粟，秋收千颗子”的收获. 幸福是“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适；幸福是“奇闻共欣赏，疑义相与析”的愉悦。

幸福是“随风潜入夜，润物细无声”的奉献；幸福是“夜来风雨声，花落知多少”的恬淡。

幸福是“零落成泥碾作尘，只有香如故”的圣洁。

幸福是“壮志饥餐胡虏肉，笑谈渴饮匈奴血”的豪壮。

幸福是“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的胸怀。

幸福是“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的气节。

3、大自然的语言丰富多彩：从秋叶的飘零中，我们读出了季节的变换；从归雁的行列中，我读出了集体的力量；从冰雪的消融中，我们读出了春天的脚步；从穿石的滴水中，我们读出了坚持的可贵；从蜂蜜的浓香中，我们读出了勤劳的甜美。

4、成功与失败种子，如果害怕埋没，那它永远不能发芽。

鲜花，如果害怕凋谢，那它永远不能开放。

矿石，如果害怕焚烧（熔炉），那它永远不能成钢（炼成金子）。

蜡
烛，如果害怕熄灭（燃烧），那它永远不能发光。

航船，如果害怕风浪，那它永远不能到达彼岸。

5、墙角的花，当你孤芳自赏时，天地便小了。

井底的蛙，当你自我欢唱时，视野便窄了。

笼中的鸟，当你安于供养时，自由便没了。

山中的石！当你背靠群峰时，意志就坚了。

水中的萍！当你随波逐流后，根基就没了。

空中的鸟！当你展翅蓝天中，宇宙就大了。

空中的雁！当你离开队伍时，危险就大了。

地下的煤！你燃烧自己后，贡献就大了
6、朋友是什么？
朋友是快乐日子里的一把吉它，尽情地为你弹奏生活的愉悦；朋友是忧伤日子里的一股春风，轻轻地为你拂去心中的愁云。

朋友是成功道路上的一位良师，热情的将你引向阳光的地带；朋友是失败苦闷中的一盏明灯，默默地为你驱赶心灵的阴霾。

7、一粒种子，可以无声无息地在泥土里腐烂掉，也可以长成参天的大树。

一块铀块，可以平庸无奇地在石头里沉睡下去，也可以产生惊天动地的力量。

一个人，可以碌碌无为地在世上厮混日子，也可以让生命发出耀眼的光芒。

8、青春是一首歌，她拨动着我们年轻的心弦；青春是一团火，她点燃了我们沸腾的热血；青春是一面旗帜，她召唤着我们勇敢前行；青春是一本教科书，她启迪着我们的智慧和心灵。