高中化學(xué)第3章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第4節(jié)沉淀溶解平衡第2課時沉淀溶解平衡的應(yīng)用課件新人教版選修1

第2課時沉淀溶解平衡的應(yīng)用課前·基礎(chǔ)認(rèn)知課堂·重難突破隨堂訓(xùn)練課前·基礎(chǔ)認(rèn)知1.沉淀的生成。利用生成沉淀可達到

分離或除去某些離子

的目的。常用的方法有調(diào)節(jié)pH法和加沉淀劑法。

(1)調(diào)節(jié)pH法。例如除去氯化銨固體中的雜質(zhì)氯化鐵:將固體溶于水,向溶液中加入

氨水

調(diào)節(jié)pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為

Fe(OH)3沉淀

而除去。反應(yīng)的離子方程式為

Fe3++3NH3·H2O══Fe(OH)3↓+3

。

(2)加沉淀劑法。例如以Na2S作沉淀劑,可除去工業(yè)廢水中的Cu2+、Hg2+等離子,生成極難溶的

CuS、HgS

等沉淀而除去。反應(yīng)的離子方程式為

Cu2++S2-══CuS↓,Hg2++S2-

══HgS↓

。

2.沉淀的溶解。根據(jù)平衡移動原理,對于在水中難溶的電解質(zhì),設(shè)法

移去

平衡體系中的相應(yīng)離子,平衡就向

沉淀溶解

的方向移動,從而使沉淀溶解。

寫出用鹽酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2、Mg(OH)2等難溶電解質(zhì)的化學(xué)方程式:

CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑,FeS+2HCl====FeCl2+H2S↑,Al(OH)3+3HCl

====AlCl3+3H2O,Cu(OH)2+2HCl

====CuCl2+2H2O,Mg(OH)2+2HCl

====MgCl2+2H2O

。

3.沉淀的轉(zhuǎn)化。(1)一般來說,

溶解度小

的沉淀轉(zhuǎn)化成

溶解度更小

的沉淀容易實現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越

大

,轉(zhuǎn)化越容易。

(2)應(yīng)用。①鍋爐除水垢。先用Na2CO3溶液處理水垢,使難溶于鹽酸的CaSO4轉(zhuǎn)化為疏松且易溶于鹽酸的CaCO3,再用鹽酸溶解。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為CaSO4(s)+(aq)====CaCO3(s)+(aq)

,

CaCO3+2H+====Ca2++H2O+CO2↑

。

②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化。CuSO4溶液遇閃鋅礦(ZnS)轉(zhuǎn)化為銅藍(CuS),轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為

Cu2+(aq)+ZnS(s)====CuS(s)+Zn2+(aq)

。

微思考

水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2,為什么不是MgCO3和Ca(OH)2?提示:MgCO3和Ca(OH)2屬于微溶物,CaCO3和Mg(OH)2屬于難溶物,溶解度小。微判斷

(1)向CaCl2溶液中通入CO2可生成CaCO3沉淀。(

)(2)在一定條件下,溶解度較小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀。(

)(4)為減少洗滌過程中BaSO4固體的損耗,最好選用稀硫酸代替H2O洗滌。(

)×√√√微訓(xùn)練1.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)生的實驗現(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,但顏色不變答案:B解析:在有白色固體ZnS存在的飽和溶液中存在平衡ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq),加入CuSO4溶液后,因為Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),平衡正向移動,白色固體逐漸變?yōu)楹谏?.Mg(OH)2固體在水中存在下列沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),欲減少Mg(OH)2固體的量,可以加入少量的(

)。A.NaOH固體B.NaCl固體C.MgSO4固體D.NaHSO4固體答案:D解析:A項,加NaOH固體,會使c(OH-)增大,平衡左移,Mg(OH)2固體的量增加,錯誤;B項,加NaCl固體,平衡不移動,錯誤;C項,加MgSO4會使c(Mg2+)增大,平衡左移,Mg(OH)2固體的量增加,錯誤;D項,加NaHSO4固體,發(fā)生反應(yīng),c(OH-)減小,平衡右移,Mg(OH)2固體減少,正確。3.已知溶度積Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,現(xiàn)將AgCl與AgBr的飽和溶液等體積混合,是否有沉淀析出,若有沉淀析出,可能是什么?為什么?答案:有,應(yīng)是AgBr。因為AgBr的溶度積小,兩種飽和溶液等體積混合后,相對于AgCl溶液,Ag+的濃度減小了,而相對于AgBr溶液,Ag+的濃度增大了,所以應(yīng)有AgBr沉淀析出。課堂·重難突破一、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用重難歸納1.沉淀的生成。(1)沉淀生成時沉淀劑的選擇原則。①使生成沉淀的反應(yīng)進行得越完全越好(被沉淀離子形成沉淀的Ksp盡可能地小,即沉淀溶解度越小越好)。②不能影響其他離子的存在,由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子要便于除去或不引入新的雜質(zhì)離子。(2)常用的沉淀方法。①調(diào)節(jié)pH法。通過調(diào)節(jié)溶液的pH,使溶液中的雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化成沉淀而除去。如用CuO調(diào)節(jié)CuCl2溶液(含F(xiàn)e3+)的酸堿性以除去Fe3+。②直接沉淀法。通過加入沉淀劑除去溶液中的某種指定離子或獲取該難溶電解質(zhì)。2.沉淀的溶解。沉淀溶解時的關(guān)鍵步驟是加入的試劑能與產(chǎn)生沉淀的離子發(fā)生反應(yīng),生成揮發(fā)性物質(zhì)(氣體)或弱電解質(zhì)(弱酸、弱堿或水),使平衡向沉淀溶解的方向移動。使沉淀溶解的常用方法主要有三種:①生成弱電解質(zhì),②發(fā)生氧化還原反應(yīng),③生成配合物。3.沉淀的轉(zhuǎn)化。(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。一般是溶解度小的沉淀會轉(zhuǎn)化生成溶解度更小的沉淀。但是,溶解度較小的沉淀在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀。如:BaSO4BaCO3。(2)當(dāng)一種試劑能與溶液中幾種離子生成沉淀時,生成沉淀所需試劑離子濃度越小的越先沉淀;如果生成各種沉淀所需試劑離子的濃度相差較大,就能分步沉淀,從而達到分離離子的目的。易錯提醒對于化學(xué)式中陰、陽離子的個數(shù)比相同,且含有相同離子的難溶電解質(zhì),如AgCl、AgBr、AgI,向含有Cl-、Br-、I-的溶液中滴入AgNO3溶液,不一定先析出AgI沉淀,最后析出AgCl沉淀,這要看溶液中Cl-、Br-、I-的濃度大小。AgCl可以轉(zhuǎn)化為AgBr,那么AgBr有沒有可能轉(zhuǎn)化為AgCl?提示:有可能,向AgBr的沉淀溶解平衡體系中加入足量的Cl-,就會使AgBr轉(zhuǎn)化為AgCl。典例剖析

C學(xué)以致用要想除去廢水中的Pb2+,最好選用下列哪種試劑[已知:Ksp(PbCl2)=1.9×10-14,Ksp(PbSO4)=1.06×10-8,Ksp(PbCO3)=3.3×10-14,Ksp(PbS)=8.0×10-28](

)。A.NaCl B.Na2SC.Na2SO4 D.Na2CO3答案:B解析:由題意可知PbS的溶解度最小,用S2-沉淀廢水中的Pb2+最完全。二、沉淀溶解平衡圖像分析重難歸納1.曲線上任一點均為飽和溶液,線外的點為非飽和溶液,可根據(jù)Q與Ksp的大小判斷。2.求Ksp時可找曲線上合適的一點確定離子濃度進行計算,曲線上任一點的Ksp相同。3.當(dāng)坐標(biāo)表示濃度的對數(shù)時,要注意離子濃度的換算,如lgc(X)=a,則c(X)=10a。4.當(dāng)坐標(biāo)表示濃度的負對數(shù)(-lgX=pX)時,pX越大,c(X)越小,c(X)=10-pX。在T

℃時,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。

1.A點是否有沉淀析出?B點是否有沉淀析出?提示:A點:Q<Ksp,溶液不飽和,故無沉淀析出;B點:Q>Ksp,溶液過飽和,有沉淀析出。2.采取什么措施可以使溶液由C點到D點?該過程中Ksp(AgBr)是否變化?提示:增大c(Br-);Ksp(AgBr)不變化。典例剖析已知p(Ba2+)=-lgc(Ba2+)、p(X2-)=-lgc(X2-),常溫下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解平衡曲線如圖所示,下列敘述中正確的是(

)。C解析:由圖像信息知Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),當(dāng)p(Ba2+)=a時,兩者的飽和溶液中c()>c(),A項錯誤,C項正確;M點時,Q(BaCO3)<Ksp(BaCO3),故無法形成BaCO3沉淀,B項錯誤;因兩種鹽的Ksp相差不大,故在一定條件下兩者之間可能相互轉(zhuǎn)化,D項錯誤。學(xué)以致用在T

℃時,鉻酸銀(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法中不正確的是(

)。A.T

℃時,在Y點和Z點,Ag2CrO4的Ksp相等B.向飽和Ag2CrO4溶液中加入固體K2CrO4不能使溶液由Y點變?yōu)閄點C.T

℃時,Ag2CrO4的Ksp為1×10-8D.圖中a=×10-4C解析:一定溫度下溶度積是常數(shù),所以T

℃時,Y點和Z點Ag2CrO4的Ksp相等,A項正確;在飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固體仍為飽和溶液,點仍在曲線上,不能使溶液由Y點變?yōu)閄點,B項正確;曲線上的點都是沉淀溶解平衡點,Ag2CrO4隨堂訓(xùn)練1.下列現(xiàn)象不能用沉淀溶解平衡移動原理解釋的是(

)。A.相同溫度下,AgCl在水中的溶解度大于在氯化鈉溶液中的溶解度B.濃FeCl3溶液滴入沸水中繼續(xù)加熱形成紅褐色透明液體C.自然界地表層原生銅礦變成CuSO4溶液向下層滲透,遇到難溶的ZnS或PbS,慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(CuS)D.加入少量AgCl固體可以除去氯化鈉溶液中的少量硫化鈉雜質(zhì)答案:B解析:B項為膠體的形成,不能用沉淀溶解平衡移動原理解釋。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汽加熱到80℃左右,再慢慢加入粗氧化銅(含少量雜質(zhì)FeO),充分?jǐn)嚢枋怪芙?。欲除去溶液中的雜質(zhì)離子,下述方法中可行的是(

)。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解析:根據(jù)題干信息,A項中的操作可將Fe2+先轉(zhuǎn)化為Fe3+再轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去,A項正確;在酸性溶液中H2S與Fe2+不反應(yīng),而H2S與Cu2+生成CuS沉淀,B項錯誤;C項中的操作會引入新的雜質(zhì)

,C項錯誤;由金屬的活動性Fe>Cu知,D項錯誤。3.實驗:①0.1mol·L-1MgCl2溶液和0.2mol·L-1NaOH溶液等體積混合得到懸濁液a,取少量懸濁液a過濾得到濾液b和白色沉淀c;②向懸濁液a中滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀。下列分析不正確的是(

)。A.濾液b的pH=7B.②中顏色變化說明Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3C.濾液b的pH>7D.懸濁液a中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)A4.某溫度時,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(

)。A.加入AgNO3,可以使溶液由Y點變到Z點B.加入少量水,平衡右移,Cl-濃度減小C.Z點沒有AgCl沉淀生成D.Y點對應(yīng)的Ksp等于X點對應(yīng)的KspD解析:A項,加入AgNO3,c(Ag+)增大,c(Cl-)減小,而Y、Z點c(Cl-)相同,錯誤;B項,加入少量水,平衡右移,但c(Cl-)不變,錯誤;C項,Z點處c(Ag+)大,此時c(Ag+)和c(Cl-)乘積大于溶度積,有氯化銀沉淀生成,錯誤;D項,溫度不變,Ksp不變,X、Y點是相同溫度下的溶解沉淀平衡曲線上的點,Ksp相同,正確。5.已知25℃時Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=6.3×10-36。下列說法中正確的是(

)。A.25℃時,CuS的溶解度大于FeS的溶解度B.25℃時,向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體后,Ksp(FeS)變小C.向含有等物質(zhì)的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出現(xiàn)的沉淀是FeSD.除去工業(yè)廢水中的Cu2+,