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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第一节 沉淀溶解平衡
第3课时 沉淀溶解平衡的应用
任务一 沉淀的生成
工业废水的处理
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
沉淀生成原理：通过加入沉淀剂，或控制溶液的pH，使Q>Ksp，生成溶解度小的电解质（沉淀），越小越好。
任务一 沉淀的生成
1. 加沉淀剂法：
如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子（如Cu2+、Hg2+）等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。
Cu2+ + S2- ＝ CuS↓ Hg2+ + S2- ＝ HgS↓
Cu2+ + H2S ＝ CuS↓+ 2H+ Hg2+ + H2S ＝ HgS↓+ 2H+
金属硫化物溶解性：硫化碱金属溶于水，其余不溶于水
练习：常温下，已知Ksp(CaF2)=6.4×10-10，Ksp(MgF2)=3.2×10-11某工业废水中含有一定量的Ca2+和Mg2+，通过加入NaF固体除去两种离子，要使两种离子完全沉淀，溶液中F-浓度至少为______mol/L，当Ca2+和Mg2+均完全沉淀后，溶液中c(Ca2+)/c(Mg2+)=_____。
0.008
20
通过调节溶液的pH、使金属阳离子转化为氢氧化物沉淀
任务一 沉淀的生成
2. 调pH法：
氢氧化物 开始沉淀时的pH (0.1 mol/L) 沉淀完全时的pH(＜10-5 mol/L)
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
Fe(OH)2 5.8 8.8
练习：根据表中数据，分析除杂方法
①如何除去CuCl2中混有的少量Fe3+？ ②如何除去CuCl2中混有的少量Fe2+？
Fe3+ 完全沉淀
Cu2+完好无缺
2.81
PH
4.67
5.8
8.8
Fe2+ 开始沉淀
Cu2+也沉淀
Fe2+ 完全沉淀
Cu2+早已完全沉淀
①加Cu(OH)2或CuO或CuCO3，调节pH至2.81～4.67，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀
②先将Fe2+氧化为Fe3+，再加Cu(OH)2或CuO或CuCO3，调节pH至2.81～4.67，沉淀Fe3+
氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等(不引入杂质)
课堂练习
已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO42－的浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A.Cl－、Br－、CrO42－ B.CrO42－、Br－、Cl－
C.Br－、Cl－、CrO42－ D.Br－、CrO42－、Cl－
C
任务二 沉淀的溶解
1. 原理：对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断移去平衡体系中的相应离子，使Q＜Ksp，平衡向溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。
2. 实验探究：Mg(OH)2沉淀溶解
滴加试剂 蒸馏水 盐酸 NH4Cl溶液
现　象
无明显现象
沉淀迅速溶解
沉淀逐渐溶解
盐酸:
H＋中和OH-,使c(OH－)减小，平衡向右移动，从而使Mg(OH)2溶解
溶解度太小, 必须加入大量的水才能看到明显的溶解
蒸馏水:
NH4Cl：NH4+水解产生的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-反应，平衡向右移动，从而使Mg(OH)2溶解
任务二 沉淀的溶解
3. 沉淀溶解方法
① 难溶于水的沉淀溶于酸中;
如:Cu(OH)2、Al(OH)3 、CaCO3 、FeS 溶于盐酸。
② 难溶电解质溶于某些盐溶液中;
如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液中。
③ 利用氧化还原方法降低某一离子的浓度;
H2S
FeS Fe2+ + S2-
S + NO + H2O
④ 利用生成络合物使沉淀溶解 。
如：难溶于水的氯化银可以溶解于氨水中。
任务三 沉淀的转化
KI 溶液
Na2S溶液
生成白色沉淀
（AgCl）
生成黄色沉淀
（AgI）
生成黑色沉淀
（Ag2S）
Ksp＝6.3×10-50
Ksp＝1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
结论：一般沉淀可以从溶解度小的向更小的方向转化,差别越大,转化越容易。
现
象
任务三 沉淀的转化
结论：Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度：
Fe(OH)3现
象
任务三 沉淀的转化
1. 实质：
2. 条件：
3. 规律：
沉淀溶解平衡的移动
两种沉淀的溶解度不同
① 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。
②一定条件下溶解度小的物质也可以转化成溶解度大的物质。
问题：向BaSO4的饱和溶液中加入Na2CO3溶液，能否使BaSO4沉淀转化为BaCO3沉淀？[已知Ksp(BaSO4)＝1.07×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.58×10－9]
BaSO4(s)+ (aq) BaCO3(aq) + (aq)
K＝
c(SO42-)
c(CO32-)
Ksp(BaSO4)
Ksp(BaCO3)
＝
＝
1.07×10-10
2.58×10-9
＝
1
25
当Q＜K时，平衡正向移动
c(SO42－)
c(CO32－)
即
＜
1
25
c(CO32－)
c(SO42－)
即
＞25
任务三 沉淀的转化
4. 沉淀转化的应用：
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
水垢的主要成分：
CaSO4
Mg(OH)2 CaCO3
饱和 Na2CO3 溶液浸泡
(坚硬密实)
Mg(OH)2
CaCO3
盐酸
得到可溶的 Ca2+ Mg2+ 除去水垢
CaSO4 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
（Ksp=3.4x10-9）
（Ksp=4.9x10-5）
应用1：锅炉除水垢
任务三 沉淀的转化
4. 沉淀转化的应用：
应用2：自然界中矿物的转化
ZnS(s)＋CuSO4(aq) CuS(s)＋ZnSO4(aq)
PbS(s)＋CuSO4(aq) CuS(s)＋PbSO4(s)
原生铜的硫化物
CuSO4溶液
CuS(铜蓝，黑)
氧化、淋滤
ZnS、PbS
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。
FeS(s) + Hg2+(aq) HgS(s) + Fe2+(aq)
任务三 沉淀的转化
4. 沉淀转化的应用：
应用4：防治龋齿
牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：
a.进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，试从化学平衡移动的原理来进行解释。
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
b.研究表明Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，而且更能抵抗酸的侵蚀。牙膏里添加氟离子能够有效预防蛀牙，请分析原因。
Ca5(PO4)3(OH)(s) + F-(aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
课堂练习
已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。
下列说法正确的是
A.25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大
B.25 ℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
C.25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D.25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加NaF溶液，Mg(OH)2不可能转化为MgF2
B

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