沉淀溶解平衡的應(yīng)用第2課時(shí)課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

第2講

沉淀溶解平衡的應(yīng)用新人教版化學(xué)選擇性必修一第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第四節(jié)沉淀溶解平衡一、沉淀的生成通過加入沉淀劑，或應(yīng)用同離子效應(yīng)，或控制溶液的pH，使Q>Ksp，生成溶解度小的電解質(zhì)（沉淀），越小越好。1.沉淀生成的原理

2.沉淀生成的方法

1）調(diào)節(jié)pH法如加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8，可除去氯化銨中的雜質(zhì)氯化鐵，使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。Fe3++3NH3·H2O

=

Fe(OH)3↓+3NH4+

2）加沉淀劑法如以Na2S、H2S等作沉淀劑，

使Cu2+、Hg2+等生成極難溶的硫化物CuS、HgS沉淀。如：除去CuCl2或MgCl2中混有氯化鐵，使其溶解于水，再加CuO或MgO等調(diào)pH，可使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。例：已知：Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20；當(dāng)溶液中各離子濃度冪的乘積大于溶度積時(shí)，產(chǎn)生沉淀，反之沉淀溶解。常溫下，某CuSO4溶液里c(Cu2＋)＝0.02mol·L－1，若要生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH，使之大于__________?！窘馕觥?1)由Cu(OH)2(s)?Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)知：Qc＝c(Cu2＋)·[c(OH－)]2，當(dāng)Qc＝Ksp，即c(Cu2＋)·[c(OH－)]2＝2.0×10－20時(shí)，開始出現(xiàn)沉淀則c(OH－)＝1.0×10－9mol·L－1，則常溫下，c(H＋)＝1.0×10－5mol·L－1，故pH＝5，即應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH，使之大于5才能生成Cu(OH)2沉淀。5一例如，F(xiàn)e2+，Cu2+在8到9之間開始沉淀，11到12之間沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？氧化劑可用：氯氣、雙氧水、氧氣等（不引入雜質(zhì)）調(diào)pH可用：氧化銅，氫氧化銅，碳酸銅等（不引入雜質(zhì)）3）氧化還原法：改變某粒子的存在形式，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀〉碾y溶電解質(zhì)而便于分離。方法：通過加入氧化劑將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，從而生成更難溶的Fe(OH)3沉淀。練習(xí)：金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質(zhì)，控制溶液的pH，達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度[S/(mol/L)]如圖。(1)pH＝3時(shí)溶液中銅元素的主要存在形式是__________。(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應(yīng)該控制溶液的pH為____。A．<1 B．4左右C．>6(3)在Ni(OH)2溶液中含的少量的Co2＋雜質(zhì)，______(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去，理由是_____________。Cu2＋B不能Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小3.廢水的處理

4.沉淀劑的選擇原則

如欲使Mg2+沉淀為Mg(OH)2，用NaOH作沉淀劑比用氨水的效果要好1）要能除去溶液中指定的離子，又不能影響其他離子的存在，并且由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子還要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用NaCl作沉淀劑例如，除去SO42-，選擇Ba2+比Ca2+好2）溶液中沉淀物的溶解度越小，離子沉淀越完全，3）要注意沉淀劑的電離程度一、沉淀的生成答：(1)加入鋇鹽。因?yàn)镵(BaSO4)<K(CaSO4),向溶液中分別加入等物質(zhì)的量的鋇鹽和鈣鹽，鋇鹽使溶液中剩余的c(SO42-)較小。(2)可以增大所用沉淀劑的濃度。二、沉淀的溶解1.原理

不斷減少溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)，就達(dá)到使沉淀溶解的目的。即Q<Ksp時(shí)，沉淀發(fā)生溶解2.方法

CaCO3(s)?CO32-(aq)+Ca2+(aq)

+H+HCO3-(aq)+H+H2CO3CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑

1）酸溶法強(qiáng)酸是常用的溶解難溶電解質(zhì)的試劑。如可溶解難溶氫氧化物，難溶碳酸鹽、某些難溶硫化物（如CaCO3、FeS、Al(OH)3、Mg(OH)2、

Cu(OH)2）等。例：CaCO3溶于鹽酸H2O+CO2↑實(shí)驗(yàn)3-3試管編號(hào)①②③對(duì)應(yīng)試劑少許Mg(OH)2少許Mg(OH)2少許Mg(OH)2滴加試劑2ml蒸餾水，滴加酚酞溶液2ml鹽酸3ml飽和NH4Cl溶液

現(xiàn)象固體無明顯溶解現(xiàn)象，溶液變淺紅迅速溶解逐漸溶解Mg(OH)2+2HCl＝MgCl2+2H2OMg(OH)2+2NH4Cl＝MgCl2+2NH3·H2O說明溶解【實(shí)驗(yàn)3-3】分別向氫氧化鎂沉淀中加入蒸餾水、酸、鹽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：

Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)+2OH－(aq)

加入鹽酸時(shí)，H＋中和OH－，使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解。

加入NH4Cl時(shí)，NH4＋與OH－結(jié)合，生成弱電解質(zhì)NH3·H2O（它在水中比Mg(OH)2更難電離出OH-），使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng)。例如：Ag2S溶于稀HNO3AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O例如：AgCl溶于氨水，Cu(OH)2溶于氨水3）生成配合物（絡(luò)合物）溶解法：

發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)也能使某些沉淀溶解，如3Ag2S＋8H＋＋2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2OCu(OH)2+4NH3·H2O==[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O4）氧化還原溶解法：有些沉淀溶解度太小，且不溶于鹽酸等非氧化性酸，可用硝酸溶解。如CuS、HgS等。如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液2）鹽溶液溶解法三、沉淀的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)3-4三、沉淀的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)3-4步驟1mLNaCl和10滴AgNO3溶混合(均為0.1mol／L)向所得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LKI溶液向新得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LNa2S溶液現(xiàn)象有白色沉淀析出白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色黃色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液生成白色沉淀向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色靜置紅褐色沉淀析出【實(shí)驗(yàn)3-5】FeCl3靜置思考與交流1.根據(jù)你所觀察到的現(xiàn)象，寫出所發(fā)生的反應(yīng)。2.如果將上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中的沉淀生成和轉(zhuǎn)化的步驟顛倒順序，會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？并找出這類反應(yīng)發(fā)生的特點(diǎn)。AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-(aq)

3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)2Fe(OH)3(s)

+3Mg2+(aq)沉淀不易轉(zhuǎn)化。沉淀易從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化三、沉淀的轉(zhuǎn)化1.實(shí)質(zhì)

沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。

2.原則

1)一般來說，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。兩者的溶解度差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。2)當(dāng)一種試劑能沉淀溶液中的幾種離子時(shí)，生成沉淀時(shí)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(shí)現(xiàn)分步沉淀，從而達(dá)到提純、分離的目的。3.常見的轉(zhuǎn)化

AgCl↓（白）AgBr↓(淺黃色)AgI↓(黃色)Ag2S↓(黑色)Ag2CrO4↓（磚紅色）Fe(OH)3↓（紅褐色）Mg(OH)2

↓（白色）Fe3+【思維提升】溶解度較小的沉淀易轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀,而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀轉(zhuǎn)化。這種說法是否正確?提示:不對(duì)。只要離子積Q>Ksp,溶解度小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化為溶解度大的沉淀。如在BaSO4飽和溶液中加入高濃度的Na2CO3溶液,也可以轉(zhuǎn)化成Ksp較大的BaCO3。CaSO4

SO42－+

Ca2＋

+CO32－CaCO3

1）鍋爐除水垢鍋爐的水垢中含有CaSO4

，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。4.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用

化學(xué)法除鍋爐水垢的流程圖CaSO4(s)+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+==Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+==Mg2++2H2O水垢成分CaCO3

Mg(OH)2

CaSO4

用飽和Na2CO3溶液浸泡數(shù)天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2寫出除去水垢過程中發(fā)生的所有離子方程式用鹽酸或飽氯化銨液除去水垢

各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)，便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。2）自然界中溶解度小的礦物轉(zhuǎn)化為溶解度更小的礦物。ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)

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

ZnS與CuS是同類難溶物，CuS的溶解度遠(yuǎn)小于ZnS的溶解度。3）齲齒的形成原因及防治方法牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH（羥磷灰石）的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列溶解平衡：進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是：

。Ca5(PO4)3OH（S）?5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)Ksp=2.5×10-59

發(fā)酵生成的有機(jī)酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動(dòng)，加速腐蝕牙齒

在飲用水、食物、牙膏中添加氟化物能起到預(yù)防齲齒的作用。牙膏里的氟離子會(huì)與Ca5(PO4)3OH反應(yīng)生成Ca5(PO4)3F（氟磷灰石），Ksp=2.8×10-61。

Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)?Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)上述反應(yīng)使牙齒釉質(zhì)層的組成發(fā)生了變化，氟磷灰石比羥基磷灰石溶解度更小且更能抵抗酸的侵蝕。此外

MgCO3Mg(OH)24）水垢的生成：硬水中Mg(HCO3)21.可溶性鋇鹽有毒，醫(yī)院中常用無毒BaSO4作為內(nèi)服造影劑。醫(yī)院搶救鋇中毒者時(shí)，除催吐外，還需要向中毒者胃中灌入Na2SO4溶液。已知：25℃時(shí)，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。下列推斷正確的是(

)A．不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑，是因?yàn)锽aCO3比BaSO4更難溶B．可以用0.36mol·L－1Na2SO4溶液給鋇中毒者洗胃C．搶救鋇中毒者時(shí)，若沒有Na2SO4溶液也可以用Na2CO3溶液代替D．誤飲c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液時(shí)，會(huì)造成鋇中毒B2．下列有關(guān)沉淀溶解平衡的說法正確的是(

)A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，說明AB2的溶解度小于CD的溶解度B．在氯化銀的沉淀溶解平衡體系中，加入蒸餾水，氯化銀的Ksp增大C．