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第三单元 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
学习目标
1.通过实验了解沉淀的生成、溶解和转化，并能用化学平衡移动原理解释其过程。
2.了解沉淀的生成、溶解与转化在实际生产生活中的应用，并能运用其原理解决实际问题。
3.学会通过比较Q、Ksp 的大小，从定量的角度分析沉淀的生成、溶解和转化。
新课导入
除去不溶性固体杂质后的主要污染物
c(H+)=0.1mol/L
c(Cu2+)=0.05mol/L
国家GB8978-2003
《污水综合排放标准》
中性水（ pH ≈7)
c (Cu2+)≤1x10-7mol/ L
【问题1】假如你是铜矿工程师，你会如何处理含铜酸性废水，使其达到标准排放？
新课导入
市场调研
任务一 沉淀的生成
工业废水的处理——化学沉淀法
工业废水
重金属离子（如Cu2+、Hg2+等）
沉淀
任务一 沉淀的生成
原则: 生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。
Cu2＋+S2－=CuS↓
沉淀Cu2+、Hg2+等，可以用Na2S或H2S做沉淀剂。
Hg2＋+S2－＝HgS↓
一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5 mol/L时,则认为已经沉淀完全。
方法1： 加沉淀剂
任务一 沉淀的生成
选择沉淀剂的原则：
① 要能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用
NaCl作沉淀剂。
②溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，例如，除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好。
③要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好。
任务一 沉淀的生成
方法2： 调pH值
1.工业原料NH4Cl中混有FeCl3:
加氨水,调pH值然后过滤
Fe3＋ + 3NH3 H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋
氢氧化物 开始沉淀时的pH（0.1mol/L） 沉淀完全时的pH值（＜10-5 mol/L）
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
2.根据表中数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？
加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至3～4，促进 Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
任务一 沉淀的生成
方法3： 相同离子法
增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度，使平衡向生成沉淀的方向移动
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42- (aq)
定性：硫酸中c(SO42-) 大，使平衡逆向移动，减小BaSO4的损失。
定量：溶液中c(SO42-)增大，温度不变，Q>Ksp，平衡逆移。
任务一 沉淀的生成
【交流讨论】
已知Fe3+在pH3到4之间开始沉淀，在pH7到8之间沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)3
氧化
调pH
硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等
常见氧化剂
氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）
氧化剂可用
氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜
调pH
氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）
调pH可用
改变离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来
方法4： 氧化还原法
任务二 沉淀的溶解
【思考】水垢含有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等，除水垢的方法有“酸洗”，即用盐酸浸泡。
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
【分析】
核心物质：Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4、HCl
寻找平衡：
Mg(OH)2(s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq)
CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+ (aq)
CaSO4(s) SO42- (aq) + Ca2+ (aq)
任务二 沉淀的溶解
【实验】
滴加几滴酚酞溶液
Mg(OH)2浊液
【分析】
Mg(OH)2(s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq)
平衡
向溶解的方向
移动
c(OH- )
减小
Mg(OH)2
溶解
消耗
OH-
加
盐酸
Q ＜ Ksp
【思考】如何设计实验证明？
任务二 沉淀的溶解
盛有Mg(OH)2
浊液的试管
适量
盐酸
盛有等量
Mg(OH)2浊液
的试管
等体积
蒸馏水
对照实验
实验1
实验2
【实验方案】
加水，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡影响不明显。
任务二 沉淀的溶解
根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地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，就可以使沉淀溶解。使Qc < Ksp
①酸溶解法：
用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸。
(1) 原理
(2) 沉淀溶解的方法
任务二 沉淀的溶解
3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
③氧化还原溶解法：
②配位溶解法:
如Ag2S溶于稀HNO3
如AgCl溶于氨水
④盐溶液溶解法：
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为：
Mg(OH)2＋2NH=== Mg2＋＋2NH3·H2O
(2) 沉淀溶解的方法
任务二 沉淀的溶解
H2CO3 H2O + CO2↑
+ H+
HCO (aq)
CaCO3(s) CO (aq) + Ca2+(aq)
+ H+
CO2气体的生成和逸出，使CO 的浓度不断减小，使Q ＜ Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移动。
只要盐酸足够，沉淀完全溶解。
【小试牛刀】运用沉淀溶解平衡解释稀盐酸除碳酸钙的原理。

3
2
3
2
3
【思考】稀盐酸能除去CaSO4吗？
任务三 沉淀的转化
【问题】 除去水垢中的CaSO4等，需要另一种方法——“碱洗”。 即用Na2CO3溶液等浸泡一段时间，再辅以“酸洗”，可除去CaSO4。
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
【分析】核心物质：CaSO4、Na2CO3、HCl
寻找平衡：
CaSO4(s) SO (aq) + Ca (aq)
2
4
2+
平衡
向溶解的方向
移动
CaSO4
溶解
加Na2CO3
Q ＜ Ksp
生成CaCO3
酸洗
除去
消耗
Ca2+
c(Ca2+ )
减小
对于CaSO4的沉淀溶解平衡， CO 与Ca2+反应，使c(Ca2+)减小，使Q ＜ Ksp，平衡向CaSO4溶解的方向移动。生成的CaCO3 ，可用盐酸除去。
CaSO4 → CaCO3 沉淀的转化
2
3
任务三 沉淀的转化
CaSO4(s) + CO (aq) CaCO3 (s) + SO (aq)
4.9×10-5
3.4×10-9
2
4
2
3
K ＝
c(SO )
2
4
c(CO )
2
3
c(CO )·c (Ca2+)
2
3
＝
c(SO )·c (Ca2+)
2
4
＝
Ksp (CaSO4)
Ksp (CaCO3)
＝
≈
1.4×104
【分析】上述沉淀的转化过程离子方程式可以表示为：
由CaSO4(25 ℃Ksp ＝ 4.9×10-5 )转化为CaCO3(25 ℃ Ksp ＝ 3.4×10-9 )，某同学推测溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀，设计实验验证下列沉淀的转化。请评价是否合理，并说明理由。
AgCl → AgI → Ag2S
任务三 沉淀的转化
NaCl和AgNO3混合
白色沉淀AgCl
向所得固液混合物中滴加KI溶液
黄色沉淀AgI
向新得固液混合物中滴加Na2S溶液
黑色沉淀Ag2S
实验3-4：
Na2S
KI
注意：实验中加入AgNO3溶液的量要少，确保NaCl溶液过量！
任务三 沉淀的转化
AgI(s)
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
白色
黄色
Ksp ＝ 1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中Ag+与I-的离子积—— Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+与I-结合生成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡。
+
I-(aq)
【结论1】
AgCl(s) + I-(aq) AgI(s) + Cl-(aq)
任务三 沉淀的转化
【结论2】
当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，溶液中Ag+与S2-的离子积—— Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此 Ag+与S2-结合生成Ag2S沉淀，导致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新沉淀溶解平衡。
+
S2-(aq)
Ag2S(s)
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
黄色
黑色
Ksp ＝ 6.3×10-50
Ksp ＝ 8.5×10-17
2AgI(s) + S2-(aq) Ag2S(s) + 2I-(aq)
向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液
白色沉淀
向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液
白色沉淀转变为红褐色
静置
红褐色沉淀析出，溶液变无色
溶解度关系：
Mg(OH)2 ＞ Fe(OH)3
FeCl3
注意：实验中加入NaOH溶液的量要少，确保MgCl2溶液过量！
实验3-5：
任务三 沉淀的转化
任务三 沉淀的转化
【结论】 沉淀的转化实质是沉淀溶解平衡的移动。
一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。
AgCl(s) +I-(aq) AgI(s) +Cl-(aq)
2AgI(s) +S2-(aq) Ag2S(s) +2I-(aq)
Cl－＋ Ag＋ = AgCl↓
白色沉淀
黄色沉淀
黑色沉淀
3Mg(OH)2(s) +2Fe3+(aq) 2Fe(OH)3(s) +3Mg2+(aq)
Mg2＋＋2OH－ = Mg(OH)2↓
白色沉淀
红褐色沉淀
物质 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
实验3-4：
实验3-5：
任务三 沉淀的转化
1.沉淀转化的实质与条件
沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。
① 实质
两种沉淀的溶解度不同，溶解度小的沉淀可以转化为溶解度_____的沉淀，两者溶解度相差_____转化越____。
② 条件
更小
越大
容易
任务三 沉淀的转化
2.沉淀转化的应用
锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。
CaSO4 　　 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
水垢成分CaCO3
Mg(OH)2 CaSO4
用饱和Na2CO3
溶液浸泡数天
疏松的水垢
CaCO3 Mg(OH)2
用盐酸或
饱氯化铵液
除去水垢
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+ = Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+ = Mg2++2H2O
①锅炉除水垢
任务三 沉淀的转化
2.沉淀转化的应用
② 自然界中矿物的转化
CuSO4＋ZnS=== CuS＋ZnSO4
CuSO4＋PbS=== CuS＋PbSO4
CuS(铜蓝)
如原生铜硫化物
氧化
淋滤
CuSO4(溶液)
ZnS
PbS
任务三 沉淀的转化
2.沉淀转化的应用
③工业废水处理
工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的离子方程式：
FeS(s)+Hg2+(aq)=== HgS(s)+ Fe2+
思维构建

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