高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡本单元综合与测试示范课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡本单元综合与测试示范课课件ppt，共30页。

材料阅读材料一:明矾净水在我国明朝,人们开始掌握了明矾净水的技术,到了清朝,黄河沿岸普通百姓大都熟练掌握了运用明矾将黄河浊水变清水的技术。一位叫纳瓦雷特的西班牙教士就曾记录过这一技术,他还感慨道:这是自然的秘密,为当时西方所不知。
用明矾能让浑浊的黄河水变清水,但是沉淀需要一到两天的时间。后来人们发现在明矾水中加入小苏打水,看似透明的清水,一下子变成了白色的絮状物,像白色的“果冻”一样,伴随着大量气泡往外冒。把白色的絮状物倒入泥水里,不一会就会发现泥水变清了。
材料二:重金属污水的氢氧化物沉淀法往重金属废水中加入碱性溶液,利用OH-与重金属离子反应生成难溶的金属氢氧化物沉淀,通过过滤予以分离。氢氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法两种。分步沉淀法是分段加入石灰乳,利用不同的金属氢氧化物在不同的pH下沉淀析出的特性,依次回收各种金属
氢氧化物。一次沉淀法则是一次性投加石灰乳,使溶液达到额定的pH,从而使废水中的各种重金属离子同时以氢氧化物沉淀的形式析出。
材料三:重金属污水的硫化物沉淀法将重金属废水pH调节为一定碱性后,再通过向重金属废水中投入硫化钠或硫化钾等硫化物,或者直接通入硫化氢气体,使重金属离子同硫离子反应生成难溶的金属硫化物沉淀,然后被过滤分离。由于金属硫化物的溶度积比相应的金属氢氧化物的溶度积小得多,因此,硫化物沉淀法比氢氧化物沉淀法具有更多的优点,比如沉渣量少,容易脱水,沉渣金属品位高,有利于金属的回收。
思考提升1.材料一中,明矾净水的原理是什么?加入小苏打后的现象产生的原因是什么?
提示:明矾的成分是十二水合硫酸铝钾,溶于水后铝离子发生水解后会形成氢氧化铝胶体,它具有很强的吸附性,所以能达到净水目的。加入小苏打(碳酸氢钠)之后,碳酸根会和铝离子互相促进水解,直接产生大量的氢氧化铝沉淀,也就是我们所看到的白色絮状物,所以吸附效果非常明显,肉眼可见。
2.材料二中,加入碳酸钙生成氢氧化物沉淀的化学原理是什么?分步沉淀法能分步除去金属离子的化学原理是什么?
提示:金属离子在水溶液中会发生水解,如Fe3++H2O Fe(OH)3 +3H+,加入碳酸钙与H+反应使 c(H+)减小,水解平衡右移,产生Fe(OH)3沉淀。分步沉淀法是利用不同沉淀的Ksp不同,完全沉淀需要的pH不同。
3.材料三中,以除去Pb2+为例,用离子方程式表示通入硫化氢气体,生成难溶的金属硫化物沉淀。提示:H2S HS- +H+,HS- S2- +H+,S2- +Pb2+ PbS↓。
4.沉淀法除去重金属离子后的溶液中是否还含有该离子?提示:含有。难溶物在水中存在溶解平衡,离子浓度不为零。
迁移应用1.某综合实践活动小组到自来水厂进行参观,了解到天然水处理成自来水的工艺流程示意图如下:
(1)天然水中含Ca2+、Mg2+、 、Cl-等,加入CaO后生成Ca(OH)2,进而发生若干个复分解反应,试写出其中任意一个反应的离子方程式:____________________。 
(2)加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒,该过程是____________(填写下列各项的序号)。 ①只有物理过程,无化学过程②只有化学过程,无物理过程③既有化学过程又有物理过程FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂,加入后最终生成红褐色胶状沉淀,则这种沉淀是____________(填化学式)。 
(3)通入二氧化碳的目的是_________和_________。 (4)气体A的作用是___________________________。 (5)下列物质中,____________可以作为气体A的代替品。(填序号) ①ClO2　②浓氨水　③SO2　④浓硫酸
【解析】由题意知:天然水中加入CaO后发生的复分解反应有 +OH-==== +H2O、Ca2++ +OH-==== CaCO3↓+H2O、Ca2++2 +2OH-====CaCO3↓+ +2H2O、Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓,任意写出一个即可。加入凝聚剂除去其中的悬浮固体颗粒,该过程既有胶体的吸附作用也有化学反应,所以既有化学过程又有物理
过程。FeSO4·7H2O加入后生成红褐色Fe(OH)3胶状沉淀。通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液酸碱度。气体A应是氯气,其作用是杀菌消毒,所以可以找具有强氧化性的ClO2代替。
答案:(1) +OH-==== +H2O或Ca2++ +OH-====CaCO3↓+H2O或Ca2++2 +2OH-====CaCO3↓+ +2H2O或Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓(2)③　Fe(OH)3
(3)除去钙离子　调节溶液酸碱度(4)杀菌消毒(5)①
2.某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,可采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如表。请回答以下问题:表1　几种盐的Ksp
表2　工厂污染物排放浓度及允许排放标准
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=____________ml·L-1。 (2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4ml·L-1,则c(As )=____________ml·L-1。 
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4),此时MnO2被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为_______________________________________。 
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右,使五价砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为________________________。 ②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为 __________________________________。 
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 ℃)为Ka1=5.6×10-3,Ka2=1.7×10-7,Ka3=4.0×10-12,第三步电离的平衡常数表达式为Ka3=____________,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为As +H2O HAs +OH-,该步水解的平衡常数(25 ℃)为____________。 
【解析】(1) c(H2SO4)= =0.3 ml·L-1。(2)c(As )= ml·L-1=5.7×10-17ml·L-1。(3)利用化合价升降原理配平相关方程式,即可得出离子方程式为2H++MnO2+H3AsO3====H3AsO4+Mn2++H2O。(4)①由于H2SO4是强酸,废水中c( )较大,所以当pH=2时,生成的沉淀为CaSO4,②H3AsO4为弱酸,当pH较小
时,抑制了H3AsO4的电离,c(As )较小,不易形成Ca3(AsO4)2沉淀,当pH≈8时,As 的浓度增大,容易形成Ca3(AsO4)2沉淀。③H3AsO4的第一步电离为H3AsO4 H++H2As ,第二步电离为H2As H++HAs ,第三步电离为HAs H++As ,Ka3= 。As 第一步水解的平衡常数
Kh= =2.5×10-3。