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选择性必修1(人教版2019)
第三章·
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
锅炉水垢CaSO4既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。硫酸钙在硫酸、盐酸中的溶解度小，如何除去锅炉水垢呢？
目录
沉淀的生成
01
沉淀的溶解
02
沉淀的转化
03
习
学
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.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题
NO.1
沉淀的生成
1.加入沉淀剂，应用同离子效应，控制溶液的pH，当 时有沉淀生成。
应用：利用生成沉淀来分离或除去某些离子。
化学沉淀法废水处理工艺流程示意图
方法
（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
选择沉淀剂的原则
如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
Cu2＋+S2－= CuS↓ Hg2＋+S2－= HgS↓
CrO42-沉淀完全时的浓度为1.0 ×10-5 mol/L,
故有
开始沉淀：
解：Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42-
Ksp = C2(Ag+) · C(CrO42-)
例1、向1×10-3 mol L-1 的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的C(Ag+ )= CrO42-沉淀完全时, C(Ag+ )= 已知：Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-13
2.调节pH形成氢氧化物沉淀
氢氧化物 开始沉淀时的pH值 (0.1mol/L) 沉淀完全时的pH值
(＜10-5mol/L)
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
根据上表的数据，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2.81≤pH﹤4.67，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
例2：若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol／L, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么 ( Ksp(Fe(OH)3)= 4×10-39 Ksp(Mg(OH)2)= 1.8×10-11)
pOH = 10.8 , pH = 3.2
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Fe3+ 沉淀完全时的c[OH-]为:
Mg2＋开始沉淀的pH值为:
pOH = 4.9, pH =9.1
因此, 只要控制pH值在3.2 ~ 9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。
注：一般浓度小于
10-5mol/L时,就认为该微粒不存在了，即沉淀完全。
3.同离子效应法
硫酸中c(SO42-) 大，使平衡向沉淀的方向移动。
例：为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小？
将足量AgCl分别加入下列溶液中，AgCl溶解度由大到小的顺序是（　　
①20ml0.01mol∕LKCl溶液 ②20ml0.02mol∕LCaCl2溶液
③20ml蒸馏水 ④20ml0.03mol∕LHCl溶液
⑤20ml0.05mol∕L AgNO3溶液
A.①＞②＞④＞③＞⑤ B.③＞①＞④＞②＞⑤
C.⑤＞③＞②＞①＞④ D.③＞④＞⑤＞②＞①
B
用等体积的蒸馏水和0.010mol/L稀硫酸洗涤BaSO4沉淀,用水洗涤
造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量.
答案：先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调pH至3到4使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。
此题可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）
此题可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）
(1)常用氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等
(2)调pH可用:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜
4. 氧化还原法
氢氧化物 开始沉淀时的pH值（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
根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？
Fe3+沉淀完全
2.81
4.67
Cu2+开始沉淀
pH
NO.2
沉淀的溶解
（1）原理：
设法不断移去平衡体系中的相应离子，使平衡向溶解的方向移动。
（2）举例：
如：CaCO3溶于盐酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸（常用试剂）。
①溶于酸中
FeS Fe2+ + S2-
H+
H2S
HNO3
S + NO + H2O
BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：
BaSO4 Ba2＋ ＋ SO42－ Ksp=1.1×10－10 s=2.4 ×10－4
BaCO3 Ba2＋ ＋ CO32－ Ksp=5.1×10－9 s=2.2 ×10－3
由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.9～1.5)，如果服下BaCO3，胃酸会与CO32－反应生成CO2和水，使CO32－浓度降低，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。
BaCO3 Ba2+ + CO32-
+
H+
CO2↑+H2O
所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。
而SO42－不与H＋结合生成硫酸，胃酸中的H＋对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2＋浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4 作“钡餐”。
应用：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”
实验操作 向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。 滴加试剂 蒸馏水 盐酸
实验现象
解释 沉淀不溶解
沉淀溶解
Mg(OH)2难溶于水；
盐酸中的H+与OH-结合生成弱电解质H2O，使Mg(OH)2沉淀溶解平衡体系中的OH-浓度不断减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解
②溶于某些盐溶液
实验3-3
(3) 配位溶解法
如AgCl也可溶于NH3 · H2O溶液中,在有固态AgCl存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：
(4) 氧化还原法
如不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物加热条件下可溶于硝酸中。
例3． 某溶液中含0.10 mol·L－1Cd2＋和0.10 mol·L－1Zn2＋。为使Cd2＋形成CdS沉淀而与Zn2＋分离，S2－离子的浓度应控制在什么范围？(已知：Ksp(CdS)＝3.6×10－29，Ksp(ZnS)＝1.2×10－23)
NO.3
沉淀的转化
步骤 1mLNaCl和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴Na2S溶液
现象
有白色沉淀析出
白色沉淀转化为黄色
黄色沉淀转化为黑色
AgCl
AgI
Ag2S
KI
Na2S
（1）AgNO3 AgCl AgI Ag2S
NaCl
KI
Na2S
AgNO3 + NaCl === AgCl↓ + NaNO3
AgCl + KI === AgI + KCl
2AgI + Na2S === Ag2S + 2NaI
实验3-4
[思考与交流]:从实验中可以得到什么结论？
物质 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
逆向进行，有何现象？
步骤 1mLNa2S 和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴NaCl 溶
现象
有黑色沉淀析出
黑色沉淀没变化
黑色沉淀没变化
结论：一般来说，沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，转化越容易。
沉淀的转化示意图
KI = I- + K+
AgCl(s) Ag+ + Cl-
+
AgI(s)
s(AgCl)=1.5×10-4g
s(AgI)=3.7×10-7g
s(Ag2S)=1.3×10-16g
沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。
AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl-
【规律探究】
特点：溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。
两者差别越大，转化越容易。
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
白色沉淀转变为红褐色
静置
红褐色沉淀析出，溶液变无色
实验3－5
1.沉淀转化的实质
沉淀溶解平衡的移动
2.一般规律
Q与Ksp的相对大小
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当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。
③如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。
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
用盐酸或饱和氯化铵溶液
除去水垢
写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
沉淀转化的应用
①锅炉除水垢
CaCO3 Ca2+ + CO32-
+
H2O+CO2
各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。
2HCO3-
ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+
②自然界中矿物的转化:
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+

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