資源簡介

3.4.2沉淀溶解平衡
（第2課時）
一、核心素養發展目標
1、能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成、沉淀轉化的實質。
2、學會用沉淀溶解平衡的移動解決生產、生活中的實際問題，并設計實驗探究方案，進行沉淀轉化等實驗探究。
二、教學重難點
重點：1.沉淀的溶解與生成、沉淀轉化的實質；
2.沉淀溶解平衡的應用。
難點：沉淀溶解平衡的應用。
三、教學方法
實驗探究法、總結歸納法、分組討論法等
四、教學過程
【導入】思考：遇到不慎誤食可溶性鋇鹽造成中毒的病人，應盡快用5.0%硫酸鈉溶液給患者洗胃，為什么？
【生】BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)
增大c( SO42-)，使Qc>Ksp以產生BaSO4沉淀。
【講解】沉淀轉化原理
在科學研究和工農業生產中，常常需要將某種沉淀轉化為其他沉淀。在什么條件下能夠實現沉淀的轉化呢？
【展示】驗探究AgCl、AgI、Ag2S的轉化
【講解】
實驗操作
實驗現象 有白色沉淀析出 白色沉淀轉化為黃色沉淀 黃色沉淀轉化為黑色沉淀
實驗結論 (1)AgCl沉淀可轉化為AgI沉淀 (2)AgI沉淀又可轉化為Ag2S沉淀
理論分析
①根據溶解度數據可知三種沉淀溶解能力從大到小的順序是AgCl＞AgI＞Ag2S。
②向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中的Ag＋和I－結合生成了更難溶解的AgI，溶液中Ag＋濃度減小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移動，最終AgCl完全轉化為AgI。
AgI轉化為Ag2S的原理相同。
③沉淀的轉化示意圖
④沉淀轉化的離子方程式：
AgCl(s)＋I－? AgI(s)＋Cl－；
2AgI(s)＋S2－? Ag2S(s)＋2I－。
【講解】沉淀轉化的實質：沉淀溶解平衡的移動。
沉淀轉化的條件：溶液中的離子濃度冪之積大于Ksp
(1)一般是溶解度小的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀容易實現。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉化越容易。
(2)在特殊情況下，控制反應條件，也可使溶解能力相對較弱的物質轉化為溶解能力相對較強的物質。
【講解】注意事項
(1)一般來說，當溶液中有多種可以沉淀的離子且生成相同類型的沉淀時，Ksp越小的越先沉淀。
(2)當離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時，認為已完全沉淀。
【講解】沉淀轉化的應用
沉淀轉化在生產和科研中具有極其重要的應用。在分析化學中常常先將難溶強酸鹽轉化為難溶弱酸鹽，然后用酸溶解，使陽離子進入溶液。
【展示】應用一
重晶石（主要成分是BaSO4）是制備鋇化合物的重要原料，但是BaSO4不溶于水也不溶于酸、堿，難以直接利用。
【講解】重晶石轉化為可溶性鋇鹽
BaCO3(s)Ba2＋(aq)
(1)沉淀轉化
雖然BaSO4比BaCO3更難溶于水，由于飽和Na2CO3溶液中的CO濃度較大，BaSO4電離出的Ba2＋仍有部分能與CO結合形成BaCO3沉淀。用飽和Na2CO3溶液多次重復處理，可使大部分BaSO4轉化為BaCO3。
離子方程式為BaSO4(s)＋CO? BaCO3(s)＋SO。
(2)沉淀溶解
用鹽酸溶解碳酸鋇，可使Ba2＋轉入溶液中。
離子方程式為BaCO3(s)＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑。
【講解】應用二
除去水垢中的CaSO4等，需要“堿洗”。 即用Na2CO3溶液等浸泡一段時間，再輔以“酸洗”，可除去CaSO4。
請運用沉淀溶解平衡的原理解釋原因。
CaSO4 → CaCO3 沉淀的轉化
對于CaSO4的沉淀溶解平衡，CO32- 與Ca2+反應，使c(Ca2+)減小，使Q ＜ Ksp，平衡向CaSO4溶解的方向移動。生成的CaCO3 ，可用鹽酸除去。
【展示】應用三
齲齒與含氟牙膏
20世紀50年代，流行病學研究發現，氟化物具有預防齲齒的作用。1955年，含有氟化亞錫（SnF2）的牙膏問世。后來單氟磷酸鈉（Na2PO3F）代替了氟化亞錫。此外，預防齲齒的牙膏中的氟化物還有氟化鈉（NaF）和氟化鍶（SrF2）等。
齲齒的成因可能是食物在口腔細菌和酶的作用下產生的有機酸（例如糖類分解產生的乳酸）穿透牙釉質表面，使牙齒表面的礦物質羥基磷灰石［Ca5(PO4)3(OH)］溶解。由于細菌在牙齒表面形成一層黏膜——齒斑（或稱菌斑），有機酸能夠長時間與牙齒表面密切接觸，羥基磷灰石持續溶解，最終形成齲齒。
含氟牙膏中少量的氟離子能與羥基磷灰石發生反應，生成更難溶解的氟磷灰石［Ca5(PO4)3F］。
氟磷灰石比羥基磷灰石更能抵抗酸的侵蝕，并且氟離子還能抑制口腔細菌產生有機酸。含氟牙膏的使用顯著降低了齲齒的發生率，使人們的牙齒更健康。
Ca5(PO4)3(OH)(s)＋F－ Ca5(PO4)3F(s)＋OH－
【講解】在無機化合物制備與提純、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀的方法分離或除去某些離子。
應用四 除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋
由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2小得多，調節溶液的pH至3～4時，Cu2＋留在溶液中， Fe3＋
水解生成Fe(OH)3而析出，達到除去Fe3＋的目的。
【講解】應用五 銅藍礦的形成過程
在銅藍礦的形成過程中，CuSO4與ZnS、PbS作用轉化為CuS的過程，實質上就是沉淀的轉化過程，可從ZnS和PbS的Ks p遠大于CuS的Ksp得以解釋。［Ksp(ZnS)＝2.93×10-25，Ksp(PbS)＝9.04×10-29，Ksp(CuS)＝1.27×10-36］
原生銅的硫化物CuSO4(溶液)CuS(銅藍)
生成銅藍的有關化學方程式：
ZnS(s)＋CuSO4? ?CuS(s)＋ZnSO4，
PbS(s)＋CuSO4? ?CuS(s)＋PbSO4。
【講解】常見的沉淀溶解平衡圖像類型總結
類型1　c(Mn＋)、c(An－)型圖像
如圖為BaSO4沉淀溶解平衡曲線(溫度一定)：
(1)曲線上的任意一點均為達到溶解平衡的平衡點，可利用曲線上點的坐標來計算Ksp(BaSO4)；
(2)曲線上方的點溶液過飽和，c(Ba2＋)·c(SO)＞Ksp(BaSO4)，有沉淀生成；
(3)曲線下方的點為不飽和溶液，c(Ba2＋)·c(SO)＜Ksp(BaSO4)，無沉淀生成，加入BaSO4可繼續溶解。
類型2　S—pH或c(Mn＋)—pH圖像
Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH關系如圖(溫度一定)：
圖中曲線為相應金屬離子氫氧化物的沉淀溶解平衡曲線，可利用圖像判斷有關氫氧化物的Ksp的大小以及離子分離方法的選擇。
類型3　離子濃度負對數(pX)—溶液體積(V)圖像
0．1 mol·L－1 AgNO3溶液滴定20.00 mL含有Cl－、Br－、I－且濃度均為0.1 mol·L－1的混合溶液，繪得滴定曲線如圖：
(1)圖中曲線的起始部分，滴入c(Ag＋)不足，c(X－)變化較小，在恰好反應時出現突躍，突躍后的三條曲線為相應AgX的沉淀溶解平衡曲線。
(2)若已知a、b、c所代表的鹵素離子的曲線，則可比較相應AgX的Ksp大小或利用Ksp的大小分析a、b、c分別代表哪種鹵素離子的曲線。
類型4　離子濃度對數或負對數曲線
解題時要理解pH、pOH、pC的含義，以及圖像橫、縱坐標代表的含義，通過曲線的變化趨勢，找到圖像與已學化學知識間的聯系。
(1)pH(或pOH)—pC圖
橫坐標：將溶液中c(H＋)取負對數，即pH＝－lg c(H＋)，反映到圖像中是c(H＋)越大，則pH越小，pOH則相反。
縱坐標：將溶液中某一微粒濃度[如c(A)]或某些微粒濃度的比值取負對數，即pC＝－lg c(A)，反映到圖像中是c(A－)越大，則pC越小。
例如：常溫下，幾種難溶氫氧化物的飽和溶液中金屬離子濃度的負對數與溶液的pH關系如圖所示。
①直線上的任意一點都達到沉淀溶解平衡。
②由圖像可得Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Mg2＋完全沉淀的pH分別為4、4.8、8.3、11.2。
(2)pC—pC圖
縱、橫坐標均為一定溫度下，溶解平衡粒子濃度的負對數。
例如：已知p(Ba2＋)＝－lg c(Ba2＋)，p(酸根離子)＝－lg c(酸根離子)，酸根離子為SO或CO。某溫度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解關系如圖所示，
①直線上的任意一點都達到沉淀溶解平衡。
②p(Ba2＋)＝a時，即c(Ba2＋)＝10－a mol·L－1時，p(SO)>p(CO)，從而可知Ksp(BaSO4)③M點在BaCO3平衡曲線上方，p(Ba2＋)、p(CO)均大于平衡值，此時溶液中c(Ba2＋)、c(CO)均小于平衡線上的值，故不能生成BaCO3沉淀；M點在BaSO4平衡曲線下方，p(SO)、p(Ba2＋)
小于平衡值，此時溶液中c(Ba2＋)、c(SO)均大于平衡線上的值，故能生成BaSO4沉淀。
④此類圖像沉淀溶解平衡直線，直線上任意一點都表示飽和溶液，直線上方或下方的任一點則表示不飽和溶液或過飽和溶液。
【課堂小結】師生共同完成。
沉淀溶解平衡的應用三方面：沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的轉化。
二、思路：核心物質-尋找平衡-改變條件-比較Q、Ksp
【課堂練習】
1.在t ℃時，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知t ℃時AgCl的Ksp＝4×10－10，下列說法不正確的是
A.在t ℃時，AgBr的Ksp為4.9×10－13
B.在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體，可使溶液由c點到b點
C.圖中a點對應的是AgBr的不飽和溶液
D.在t ℃時，AgCl(s)＋Br－(aq) AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常數K≈816
答案：B

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