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高二化学 选择性必修一
第三章 水溶液中的离子反应
与平衡
沉淀溶解平衡
第二课时 沉淀溶解平衡的应用
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
【思考讨论】
医院中常用硫酸钡这种钡盐(俗称钡餐)作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入5.0%硫酸钠溶液，为什么?
SO42?+ Ba2+=== BaSO4 ↓
?
SO42?是强酸的酸根离子，在溶液中难以与H+结合成硫酸分子
?
c(SO42? )增大
?
Q(BaSO4) ＞ Ksp(BaSO4)
BaSO4沉淀溶解平衡向沉淀生成的方向移动
所以用5.0% 的Na2SO4溶液可以给钡中毒的患者洗胃
BaSO4 难溶沉淀
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42??(aq) Ksp=1.1×10-10
?
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
1、沉淀的生成
(2)沉淀生成的方法
(1)沉淀生成的应用： 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
①调节pH法：
工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，如何除去其杂质？写出反应离子方程式
问题讨论
将其溶解于水，再加入氨水调节pH，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，
Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+
?
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
1、沉淀的生成
②加沉淀剂法：
如何选择合适的沉淀剂，除去Cu2＋、Hg2＋等某些金属离子？
写出反应离子方程式
问题思考
a.通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
b.加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。
CuS、HgS为极难溶的硫化物
(2)沉淀生成的方法
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
1、沉淀的生成
(2)沉淀生成的方法
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。
如：向AgCl饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。
④氧化还原法：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。
如：过氧化还原反应将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
1、沉淀的生成
利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。
【思考与讨论】
若要除去某溶液中的SO2，你选择加入钙盐还是钡盐? 为什么?
(2) 如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小?
加入钡盐，
因为K(BaSO4)增大所用沉淀剂的浓度
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
例1. 计算298K时使0.010mol·L-1Fe3+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-
(1) 开始沉淀
∵ [Fe3+][OH-]3 ＝Ksp
pOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19
∴ pH = 14-12.19=1.81
[Fe3+] ≤ 10-5 mol·L-1
∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81
(2) 完全沉淀
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值分离金属离子.
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
分步沉淀：溶液中含有几种离子，加入某沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按浓度商大于溶度积的先后顺序沉淀, 叫作分步沉淀。Ksp越小越先沉淀（同类型），且Ksp相差越大分步沉淀越完全; 如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S
例2. 如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol?L-1, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么? 已知Ksp(Fe(OH)3)= 4.0×10-39, Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11
pOH = 11.1 , pH = 2.9
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Ksp = [Fe3+][OH-]3 = 4.0 ×10-39
Fe3+ 沉淀完全时的[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2.9~9.1之间即可使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀。
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
2、沉淀的溶解
锅炉及其管道内的水垢
烧水壶的水垢
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
如何除去这些水垢？
水垢含有Mg(OH)2、CaCO3 、CaSO4等
——“酸洗”(盐酸浸泡）
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
2、沉淀的溶解
CaCO3(s) ? CO32- (aq) + Ca2+ (aq)
?
H2CO3 H2O + CO2↑
+ H+
HCO3- (aq)
+ H+
沉淀溶解平衡解释稀盐酸除CaCO3的原理：
CO2气体的生成和逸出，使CO32- 的浓度不断减小，
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。
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
2、沉淀的溶解
(1)写出实验中有关反应的化学方程式。
(2)应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应。
【实验3-3】
滴加的试剂
水
盐酸
现象
Mg(OH)2+2HCl = MgCl2+2H2O
沉淀不溶解
沉淀溶解
二、沉淀的转化
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
3、沉淀的溶解
【实验3-4】
步骤
（1）
（2）
现象
产生
白色沉淀
（3）
白色沉淀转化为
黄色沉淀
黄色沉淀转化为
黑色沉淀
Ag+ + Cl- = AgCl↓
AgCl(s) + I - ? AgI(s) + Cl -
?
2AgI(s) + S 2- ? Ag2S(s) + 2I-
?
二、沉淀的转化
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
3、沉淀的溶解
【实验3-5】
滴加的试剂
（1）
（2）
现象
产生白色沉淀
白色沉淀转化为
红褐色沉淀
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓
3Mg(OH)2(s) + 2Fe3+ ?
2Fe(OH)3(s) + 3Mg 2+
?
二、沉淀的转化
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
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 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。
二、沉淀的转化
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
? 特别提醒：
沉淀的转化也可以由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。
【思考与讨论】
AgCl可以转化为AgBr，思考AgBr有可能转化为AgCl吗？
提示　有可能。当溶液中c(Ag＋)·c(Br－)之积小于Ksp(AgBr)而c(Cl－)·
c(Ag＋)之积大于Ksp(AgCl)时，就会使AgBr沉淀转化为AgCl沉淀。即向AgBr沉淀溶解的平衡体系中加入浓度足够大的Cl－，就会使AgBr沉淀转化为AgCl沉淀。
二、沉淀的转化
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
【思考与讨论】
稀盐酸能除去CaSO4吗？
不能
CaSO4(s) ? SO42- (aq) + Ca2+(aq)
?
用Na2CO3溶液浸泡一段时间，再辅以“酸洗”
沉淀溶解平衡解释其原理：
CaSO4(s) ? Ca2+(aq) + SO42- (aq)
?
+
CO32- (aq)
CaCO3(s)
平衡向溶解
的方向移动
CaSO4
溶解
Q ＜ Ksp
酸洗
除去
c(Ca2+ )
减小
CaSO4 → CaCO3 沉淀的转化
三、沉淀转化的应用
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
1）锅炉除水垢 ：
（含有CaSO4）
先加Na2CO3溶液，再加稀盐酸
CaSO4(s) + Na2CO3 ? CaCO3(s) + Na2SO4
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
?
2）自然界中
矿物的转化：
原生
铜的硫化物
CuSO4溶液
铜蓝（CuS）
CuSO4 (aq) + ZnS (s) ? CuS(s) + ZnSO4 (aq)
CuSO4 (aq) + PbS(s) ? CuS (s) + PbSO4(s)
?
3）氟化物
预防龋齿：
牙齿表面釉质层的主要成分——难溶的羟基磷灰石
Ca5(PO4)3(OH)(s) + F-(aq) ? Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
?
氟离子与羟基磷灰石反应，生成溶解度更小的氟磷灰石
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
1.往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸去除，下列叙述中正确的是(　　)
A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均会增大
B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4)
C．CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸酸性强于盐酸
D．沉淀转化的离子方程式为CO32-(aq)＋CaSO4(s) ? CaCO3(s)＋SO4 2-(aq)
?
D
导练
3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
导练
A.含有MgCO3固体的溶液中，都有c(Mg2＋)＝c(CO32?)
B.将表中三种物质分别与水混合，加热、灼烧，最终的固体产物相同
C.除去粗盐中含有的MgCl2杂质，最佳除杂试剂为Na2CO3溶液
D.用石灰水处理含有Mg2＋和HCO3?的硬水，发生反应的离子方程式为
Mg2＋＋2HCO3?＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋MgCO3↓＋2H2O
?
2.如表所示是三种物质的溶解度(20 ℃)，下列说法中正确的是
√
物质
MgCl2
Mg(OH)2
MgCO3
溶解度(g/100 g H2O)
54.8
9×10－4
0.01
自我测试
1.下列现象不能用沉淀溶解平衡移动原理解释的是
A.相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度
B.浓FeCl3溶液滴入沸水中继续加热形成红褐色透明液体
C.自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，
慢慢转变为铜蓝(CuS)
D.加入少量AgCl固体可以除去氯化钠溶液中的少量硫化钠杂质
√
1
2
3
4
自我测试
3.(2022·重庆高二期末)某研究小组进行Mg(OH)2的沉淀溶解平衡的实验探究。
[查阅资料] 25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39。
[制备试剂]向2支均盛有1 mL 0.1 mol·L－1 MgCl2溶液的试管中分别加入2滴
2 mol·L－1 NaOH溶液，制得等量Mg(OH)2沉淀。
(1)分别向两支试管中加入不同试剂，请填写下表中的实验现象。
试管编号
加入试剂
实验现象
Ⅰ
2滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
?
Ⅱ
4 mL 2 mol·L－1 NH4Cl溶液
白色沉淀溶解，得无色溶液
白色沉淀转化为红褐色沉淀
1
2
3
4
自我测试
(2)同学们猜想产生试管Ⅱ中现象的主要原因有以下两种。
猜想1：NH4+结合Mg(OH)2电离出的OH－，使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动。
猜想2：________________________________________________________________
_________________________________。
?
铵根离子水解使溶液显酸性，消耗氢氧化镁电离出的氢氧根离子，促进氢氧化镁沉淀溶解平衡正向移动
(3)为验证猜想，同学们取少量相同质量的氢氧化镁固体盛放在两支试管中，一支试管中加入V mL醋酸铵溶液(pH＝7)，另一支试管中加入V mL NH4Cl和氨水混合液(pH＝8)，两支试管中氢氧化镁均溶解。该实验证明(2)中________(填“猜想1”或“猜想2”)正确。
猜想1
1
2
3
4

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