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第四节 难溶电解质的沉淀 溶解平衡
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
授课人：
课时2 沉淀溶解平衡的移动
学习目标
1．能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。
2．通过学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。
难溶电解质的沉淀溶解平衡会因离子浓度的变化而发生移动。
根据某温度下溶度积Ksp与溶液中离子积Q 的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。
Q ＞ Ksp，溶液中有沉淀析出；
Q ＝ Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态；
Q ＜ Ksp，溶液中无沉淀析出。
一、沉淀溶解平衡的移动原理
二、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
工业废水
硫化物等
重金属离子(如Cu2+、Hg2+等)转化成沉淀
二、沉淀溶解平衡的应用
(2) 生成沉淀的方法
①饱和溶液析出晶体：
根据同离子效应，加入相同离子，使平衡向沉淀方向进行
如：NaCl溶液，通入HCl气体，有NaCl晶体析出
②升温溶解或降温沉淀：
升高温度，溶解度变大，晶体溶解
降低温度，溶解度变小，晶体沉淀
如：工艺流程题中常出现：蒸发浓缩，冷却结晶的操作
二、沉淀溶解平衡的应用
③调节pH沉淀法：
如：除去氯化铵中的氯化铁，加氨水调pH值
加氨水，OH－浓度上升，平衡左移有利于生成沉淀
Fe(OH)3(s) Fe3+ (aq) +3OH- (aq)
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
如：除去氯化镁中的氯化铁，加碳酸镁、氧化镁等调pH值
消耗H+，平衡右移，有利于生成沉淀
二、沉淀溶解平衡的应用
如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。
加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物或气体时，平衡向溶解
方向移动。但 Ksp 不变。
如：AgCl 中加入 KI(s)，AgCl 溶解，生成AgI.
④加沉淀剂：
如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
⑤同离子效应：
⑥沉淀转换：
典例解析
例1 计算298 K时使0.010 mol·L-1 Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。(已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39)。
解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-
⑴ 开始沉淀
∵ c平(Fe3+)c平(OH-)3 ＝Ksp
pOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19
∴ pH = 14-12.19=1.81
典例解析
由此可见：①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；
②不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过
控制pH值使金属离子沉淀或分离。
c平(Fe3+) ≤ 10-5 mol·L-1
∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81
(2) 完全沉淀
二、沉淀溶解平衡的应用
(1)原理
设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动
强酸是常用于溶解难溶性电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。
2. 沉淀的溶解
二、沉淀溶解平衡的应用
(2)使沉淀溶解的方法
①加水：加水促进溶解
②升温：升温促进溶解(氢氧化钙除外)
③使沉淀转化为气体：CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
④使沉淀转化为更弱电解质：
Mg(OH)2 + 2HCl === MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2NH4Cl === MgCl2 + 2NH3·H2O
⑤使沉淀转化为更难溶的物质 (原沉淀在转化过程中溶解)
2AgCl(s)+Na2S(aq) Ag2S(s)+2NaCl(aq)
沉淀反应还被广泛应用于废水处理、物质提纯等领域，常通过某个离子生成沉淀来实现与其他物质分离的目的。
二、沉淀溶解平衡的应用
二、沉淀溶解平衡的应用
二、沉淀溶解平衡的应用
部分金属离子沉淀物的颜色
根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是：
理论分析
AgCl＞AgI＞Ag2S
向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。AgI转化为Ag2S的原理相同。
二、沉淀溶解平衡的应用
KI I- + K+
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
+
AgI(s)
AgCl(s)＋I－ AgI(s)＋Cl－；
沉淀转化的离子方程式：
二、沉淀溶解平衡的应用
Na2S S2- + 2Na+
2AgI(s) 2Ag+(aq) + 2I-(aq)
+
Ag2S(s)
2AgI(s)＋S2- Ag2S(s)＋2I－；
沉淀转化的离子方程式：
二、沉淀溶解平衡的应用
在特殊情况下，控制反应条件，也可使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质。
沉淀转化的实质
沉淀溶解平衡的移动
沉淀转化的条件
溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp
一般是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
1
2
二、沉淀溶解平衡的应用
(1)一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，Ksp越小的越先沉淀。(2)当离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，认为已完全沉淀。
注意事项
二、沉淀溶解平衡的应用
①沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
沉淀转化的注意问题
②当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所 需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉 淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
③溶解度小，先沉淀的规则只针对离子浓度相差不大 时，若离子浓度相差较大时，先达到溶度积的物质先沉淀(通过计算得到)。
二、沉淀溶解平衡的应用
龋齿与含氟牙膏
龋齿的成因可能是食物在口腔细菌和酶的作用下产生的有机酸（例如糖类分解产生的乳酸）穿透牙釉质表面，使牙齿表面的矿物质羟基磷灰石［Ca5(PO4)3(OH)］溶解。由于细菌在牙齿表面形成一层黏膜——齿斑（或称菌斑），有机酸能够长时间与牙齿表面密切接触，羟基磷灰石持续溶解，最终形成龋齿。
二、沉淀溶解平衡的应用
沉淀转化的应用
含氟牙膏中少量的氟离子能与羟基磷灰石发生反应，生成更难溶解的氟磷灰石［Ca5(PO4)3F］。
氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并且氟离子还能抑制口腔细菌产生有机酸。含氟牙膏的使用显著降低了龋齿的发生率，使人们的牙齿更健康。
二、沉淀溶解平衡的应用
典例解析
例2. 现金属冶炼过程中存在以下三种离子，已知在起始浓度均为0.1 mol·L-1时，三种物质的沉淀所需pH如表格所示。请回答以下问题：
Fe(OH)3 Zn(OH)2 Fe(OH)2 开始沉淀pH 完全沉淀pH 开始沉淀pH 完全沉淀pH 开始沉淀pH 完全沉淀pH
2.3 4.1 5.4 6.5 7.5 9.7
(1)Fe3+在pH=3.5时，主要以 形式存在
(2)如果需要分离Fe3+ 、Zn2+得到Zn2+ ，应控制pH范围为 。
(3)如果需要提纯Zn2+，应如何操作
先将Fe2+ 氧化为Fe3+，然后控制：4.1≤pH<5.4
Fe(OH)3
4.1≤pH<5.4
课堂小结
沉淀溶解平衡的移动原理
沉淀溶解平衡的应用
不良反应
沉淀溶解平衡移动原理
沉淀的生成及应用
沉淀的溶解及应用
沉淀的转化及应用
随堂练习
1.25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝1.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6 ×10－24。下列关于常温时的有关叙述正确的是（ ）
A.硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大
B.将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最
大只能达到1.6×10－23 mol·L－1
C.除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂
D.向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)变大、c(S2－)
变小，但Ksp(FeS)变大
C
2.下列应用或现象主要体现的是沉淀溶解平衡原理的有( )
①热纯碱溶液洗涤油污的能力强　②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒　③溶洞的形成　④碳酸钡不能作“钡餐”但硫酸钡能　⑤泡沫灭火器灭火
A.仅②③④ B.仅①②③
C.仅③④⑤ D.全部
A
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