物質(zhì)在水溶液中的行為第三章3.3.2沉淀溶解平衡的應用核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析能通過觀察PbI2沉淀溶解實驗的宏觀現(xiàn)象，辨識沉淀溶解平衡的存在；從微觀角度理解難溶電解質(zhì)在水中的溶解和沉淀過程，明確沉淀溶解平衡常數(shù)的含義，以及其與離子濃度、難溶電解質(zhì)溶解性的微觀關聯(lián)，建立宏觀現(xiàn)象與微觀粒子行為的聯(lián)系。2.變化觀念與平衡思想認識沉淀溶解平衡是動態(tài)平衡，理解Ksp只與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關的特點；能運用平衡移動原理，分析外界條件對沉淀溶解平衡的影響，形成變化觀念，掌握研究平衡問題的一般思路，如判斷沉淀的生成、溶解或轉化。3.科學態(tài)度與社會責任通過“沉淀溶解平衡”的實驗探究和原理分析，養(yǎng)成嚴謹求實、基于證據(jù)推理的科學態(tài)度。學習重難點重點：1.沉淀溶解平衡的建立過程及特征；2.溶度積的概念及應用，包括利用Ksp判斷難溶電解質(zhì)的溶解程度、分析沉淀溶解平衡的移動（如沉淀的生成、溶解

）。難點：1.深入理解沉淀溶解平衡的動態(tài)本質(zhì)，準確運用Ksp進行相關計算和判斷（如通過離子濃度積Qc與Ksp比較判斷沉淀的生成或溶解

）；2.把握沉淀溶解平衡在復雜實際問題（如水垢成分形成、污水處理

）中的應用及原理分析。課前導入腎臟是非常重要的器官，負責過濾血液中的雜質(zhì)，維持電解質(zhì)平衡，如果飲食不規(guī)律，內(nèi)分泌紊亂，就會引發(fā)腎結石。溫馨提示：腎結石是小病，疼起來真要命！腎結石是怎么形成的？怎樣避免或者緩解腎結石呢？這背后涉及怎樣的化學原理？馬賽克馬賽克沉淀的溶解PART01沉淀溶解平衡在科學研究與生產(chǎn)、生活實踐中有著廣泛的應用。與解決一般的化學平衡問題相同，有關沉淀溶解平衡的問題也可以用濃度商（Q）和平衡常數(shù)（Ksp）的關系來分析解決。沉淀的溶解Q

和

Ksp

的相對大小與沉淀的溶解和溶液中離子生成沉淀之間的關系沉淀的溶解原理：根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設法不斷地移去平衡體系中的相應離子，使得Q<Ksp，從而使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。實例：利用X射線對鋇的穿透能力較差的特性，醫(yī)學上在進行消化系統(tǒng)的X射線透視時，常使用BaSO4

作為內(nèi)服造影劑，這種透視技術俗稱鋇餐透視。由于Ba2+

有劇毒，水溶性鋇鹽不能用作鋇餐。BaCO3

與BaSO4

都難溶于水，由它們的溶度積可知，它們在飽和溶液中電離出的Ba2+

的濃度相差并不是很大，但是BaCO3不可用作鋇餐，而BaSO4

則可以。這是為什么呢？鋇餐透視沉淀的溶解BaCO3

和BaSO4的沉淀溶解平衡分別為：

BaCO3(s)

Ba2+(aq)+CO32-(aq)

Ksp=5.1×10-9mol2·L-2

BaSO4(s)

Ba2+(aq)+SO42-(aq)

Ksp=1.1×10-10mol2·L-2SO42-是強酸的酸根離子，在溶液中難以與H+結合成硫酸分子，胃液中高濃度的H+對BaSO4的沉淀溶解平衡基本沒有影響，Ba2+濃度可以保持在安全濃度范圍內(nèi)，因此BaSO4可用作鋇餐；而胃酸中的H+與CO32-反應生成CO2和H2O，使c(CO32-)減小，Q＜Ksp，BaCO3的沉淀溶解平衡正向移動，c(Ba2+)增大，超出安全濃度范圍而導致人體中毒，故BaCO3不能用作鋇餐。沉淀溶解的方法1.酸溶解法原理：加入酸，與沉淀溶解平衡體系中的相應離子反應，使平衡向沉淀溶解的方向移動。如：難溶于水的CaCO3沉淀可溶于鹽酸：CaCO3(s)?CO32-(aq)+Ca2+(aq)

+H+HCO3-(aq)+H+H2CO3H2O+CO2↑在上述反應中，CO2氣體的生成和逸出，CaCO3溶解平衡體系中的CO32-濃度不斷減小，溶液中CO32-與Ca2+的離子積——Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，導致平衡向沉淀溶解的方向移動。只要鹽酸的量足夠，CaCO3就可以完全溶解。沉淀溶解的方法原理：加入鹽溶液，與沉淀溶解平衡體系中的某種離子生成弱電解質(zhì)，從而使平衡向沉淀溶解的方向移動。如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液。2.鹽溶解法Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)+2OH-(aq)

Mg(OH)2+2NH4+＝Mg2+

+2NH3·H2O+2NH4+c(OH-)減小，Q[Mg(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]，使平衡向沉淀溶解的方向移動，Mg(OH)2溶解。沉淀溶解的方法3.生成配合物法原理：加入某試劑，與沉淀溶解平衡體系中的某種離子形成穩(wěn)定配合物，從而使平衡向沉淀溶解的方向移動。如：在有固態(tài)AgCl存在的飽和溶液中，加入NH3·H2O溶液AgCl溶解。AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]+

+Cl-+2H2OAgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)

+NH3·H2Oc(Ag+)減小，Q(AgCl)＜Ksp(AgCl)，使平衡向沉淀溶解的方向移動，AgCl溶解。沉淀溶解的方法4.氧化還原溶解法原理：加入氧化劑或還原劑，與沉淀溶解平衡體系中的某種離子發(fā)生氧化還原反應，從而使平衡向沉淀溶解的方向移動。如：不溶于鹽酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物，一定條件下可溶于硝酸中。CuS＋10HNO3(濃)

=Cu(NO3)2＋H2SO4＋8NO2↑＋4H2OCuS(s)?Cu2+(aq)+S2-(aq)

+HNO3Cu投入HNO3中，由于S2-能被濃硝酸氧化，使平衡向沉淀溶解的方向移動，CuS溶解。沉淀的生成PART02沉淀的生成1.沉淀的生成條件：

Q＞Ksp2.實例：誤食可溶性鋇鹽[如BaCl2、Ba(NO3)2等]可用5%的Na2SO4溶液洗胃解毒

BaCl2

Ba2++2Cl-

Na2SO4

SO42-+2Na+

+Na2SO4

溶液進入胃中后，由于Q(BaSO4)=c(Ba2+)·c(SO42-)＞Ksp(BaSO4)，SO42-可與誤食得Ba2+結合生成BaSO4沉淀，使c(Ba2+)降至安全范圍內(nèi)，從而達到解毒的目的。沉淀生成的方法1.調(diào)節(jié)pH法：通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，可以使某些金屬陽離子轉化為氫氧化物沉淀。如：加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8，可除去氯化銨中的雜質(zhì)氯化鐵。Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+

氫氧化物開始沉淀時的pH值（0.1mol/L）沉淀完全時的pH值(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？加入氫氧化銅或堿式碳酸銅或氧化銅，調(diào)節(jié)pH至3～4，促進

Fe3+水解，轉化為氫氧化鐵沉淀。沉淀生成的方法2.加沉淀劑法：加入適當沉淀劑，使某些金屬陽離子轉化為沉淀。如：在工業(yè)廢水處理過程中，以Na2S作沉淀劑，使廢水中的某些金屬離子如Cu2+、Hg2+等，生成極難溶的CuS、HgS等沉淀而除去，發(fā)生的反應為：Cu2＋＋S2－===CuS↓、Hg2＋＋S2－===HgS↓3.同離子效應法：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。如：向AgCl飽和溶液中加入飽和食鹽水可繼續(xù)生成AgCl沉淀。沉淀劑的選擇1.原則：能除去溶液中指定的離子，但不影響其他離子的存在，并且不引入雜質(zhì)離子或引入的雜質(zhì)離子容易除去。2.溶液中沉淀物的溶解度越小，離子沉淀越完全。3.注意沉淀劑的電離程度，如使Mg2+沉淀為Mg(OH)2時，NaOH作沉淀劑比用氨水的效果好。沉淀的轉化PART03沉淀的轉化【觀察·思考】ZnS轉化為CuS

請觀察以下實驗的現(xiàn)象，并嘗試用沉淀溶解平衡的原理進行解釋。（1）在一支試管中加入2?mL?0.1?mol·L-1?ZnSO4

溶液，再滴入適量1?mol·L-1?Na2S溶液，觀察沉淀的生成。（2）靜置后傾去上層清液，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次。（3）向沉淀中滴加適量0.1?mol·L-1?CuSO4

溶液，振搖試管。ZnS和CuS沉淀沉淀的轉化沉淀的轉化【實驗現(xiàn)象】操作（1）：生成白色沉淀；操作（3）：沉淀由白色變?yōu)楹谏！粳F(xiàn)象分析】操作（1）：加入1?mol·L-1?Na2S溶液后，Q(ZnS)＞Ksp(ZnS)，生成白色ZnS沉淀；操作（3）：

ZnS(s)

Zn2+(aq)+S2-(aq)平衡正向移動

Cu2+(aq)CuS(s)+轉化的總反應：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+3NH4++

Zn2+(aq)【實驗結論】

ZnS沉淀轉化為CuS沉淀

沉淀轉化的實質(zhì)與規(guī)律1.實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動2.規(guī)律：（1）一般來說，溶解度小的沉淀轉化為溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。兩者的溶解度差別越大，轉化越容易。（2）當一種試劑能沉淀溶液中的幾種離子時，生成沉淀時所需試劑離子濃度越小的越先沉淀。（3）如果生成各種沉淀所需試劑離子的濃度相差較大，就能實現(xiàn)分步沉淀，從而達到提純、分離的目的。沉淀的轉化的應用1.在工業(yè)廢水處理過程中，可用FeS等作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。FeS的溶解度大于CuS、HgS、PbS的溶解度，沉淀轉化的總反應：FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+

Fe2+(aq)FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+

Fe2+(aq)FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+

Fe2+(aq)沉淀的轉化的應用2.水垢中Mg(OH)2的生成：天然水中含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、MgSO4、CaSO4、CaCl2、MgCl2等鈣鹽和鎂鹽。MgCO3(s)

Mg2+(aq)

+

CO32-(aq)

Mg(OH)2(s)

Mg2+(aq)

+2+H2OOH-(aq)+HCO3-天然水煮沸CaCO3MgCO3水解反應生成Mg(OH)2Ca(HCO3)2===CaCO3↓+CO2↑+H2O

△Mg(HCO3)2===MgCO3↓+CO2↑+H2O

△隨堂測試1.沈括《夢溪筆談》記載：“石穴中水，所滴者皆為鐘乳。”溶洞與鐘乳石的形成涉及反應為Ca(HCO3)2(aq)CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(g)，下列分析錯誤的是()A.溶有CO2的水流經(jīng)石灰?guī)r區(qū)域，生成可溶于水的Ca(HCO3)2B.鐘乳石的形成經(jīng)歷CaCO3的溶解和析出C.酸雨條件下，上述平衡右移，加速鐘乳石的形成D.由于形成鐘乳石的水動力及其沉積部位不同，鐘乳石形狀各異C隨堂測試2.已知在pH為4～5的環(huán)境中，Cu2＋、Fe2＋幾乎不水解，而Fe3＋幾乎完全水解。工業(yè)上制CuCl2溶液是將濃鹽酸用蒸氣加熱到80℃左右，再慢慢加入粗氧化銅(含少量雜質(zhì)FeO)，充分攪拌使之溶解。欲除去溶液中的雜質(zhì)離子，下述方法可行的是（

）A.向溶液中通入Cl2，再加入純凈的CuO粉末調(diào)節(jié)pH為4～5B.向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀C.向溶液中通入Cl2，再通入NH3，調(diào)節(jié)pH為4～5D.加入純Cu將Fe2＋還原為FeA隨堂測試3.探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡時，利用下表三種試劑進行試驗，下列說法不正確的是（