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第四节 沉淀溶解平衡
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
教学目标
1.能描述沉淀溶解平衡，知道溶解平衡的特征。
2.根据化学平衡理论，分析沉淀溶解平衡的影响因素。
3.知道离子积和溶度积的概念及其关系，并能判断
溶解平衡进行的方向
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
第四节 沉淀溶解平衡
根据本节课所学内容，请思考如何使沉淀反应完成后，溶液中的Ag+浓度能够尽量小？
你能想出几种办法？
【看一看】查阅教科书122页常见难溶电解质的溶度积常数（25 ℃），能否给你一些启示呢？
任务一 如何使沉淀反应后溶液中Ag+的浓度尽量小？
一.沉淀的生成
【分析】根据 Ksp ＝ c(Ag+)·c(Cl-)
①保持Ksp不变，使c(Cl-)变大。
可以降低反应温度，使AgCl的Ksp数值变小。
②保持c(Cl-)不变，使Ksp变小。
可以增大加入的NaCl溶液的浓度。
③选择生成Ksp更小的物质。 可以用含硫化合物沉淀Ag+。
＝
Ksp
6.3×10-50
c 2(Ag+) ＝
c(S2-)
＝
6.3×10-46
c(Ag+)≈
1.0×10-4
2.5×10-23 mol/L
答：此时剩余溶液中的Ag+的浓度为
2.5×10-23 mol/L。
【算一算】
用Na2S溶液沉淀AgNO3溶液中的Ag+，充分反应后，测得剩余溶液中的S2- 的浓度为1.0×10-4 mol/L，此时剩余溶液中Ag+的浓度为多少？（ 25 ℃ ）
【解】
Ksp ＝ c2(Ag+)·c(S2-)
用SO42-沉淀Ag+，如果反应后剩余溶液中的SO42-浓度是0.1 mol/L，经计算，剩余溶液中Ag+的浓度约为0.01 mol/L。达不到沉淀完全的标准。
微溶
在工业废水处理过程中，以Na2S作沉淀剂，使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+等，成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去，是分离、除去杂质常用的方法。
用Cl- 用S2-
原料易得 沉淀Ag+的选择性好 引入过量的Cl- …… 沉淀更完全
能同时沉淀多种金属离子
引入过量的S2-
……
【想一想】
用Cl-、S2-除去水中Ag+，各有什么优缺点？
除了沉淀法，除去废水中Ag+的方法还有：
电解法、离子交换法、吸附法、膜分离法……
实际处理废水时，是根据废水的成分、离子浓度、排放标准、工艺时长、能源消耗、成本等选择合适的方法，或者联合使用多种方法。
工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH，可使 Fe3+生成 Fe(OH)3 沉淀而除去。
请运用所学知识分析加氨水的优点有哪些？
若使Fe3+沉淀完全需要调节溶液的pH至少为多少？
学以致用
除去氯化铵中的氯化铁，可以将Fe3+转化为沉淀，与氯化铵溶液分离。查阅教科书122页表格，25 ℃难溶电解质Fe(OH)3 的Ksp ＝ 2.8×10-39。需要选择使溶液中OH-浓度增大的试剂。
【分析】
Fe3+ + 3NH3·H2O ＝ Fe(OH)3↓ + 3NH
NH4Cl
FeCl3
溶解
氨水
NH4Cl溶液
Fe(OH)3沉淀
沉淀除杂原则：选择生成Ksp 尽量小的沉淀
不引入新的粒子，不消耗其他原料
6.5×10-12 mol/L
【分析】
Fe(OH)3(s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq)
Ksp ＝ c(Fe3+)·c3(OH-)
根据
当溶液中Fe3+的浓度为1×10-5 mol/L时：
＝
Ksp
2.8×10-39
c(Fe3+)
＝
2.8×10-34
1.0×10-5
c3(OH-) ＝
c(OH-) ＝
pH ≈ 2.8
调节溶液的pH＞2.8，可认为完全沉淀了Fe3+。
工业处理含Cu2+、Fe3+等的混合溶液时，常利用不同金属离子生成氢氧化物所需的pH不同，来分离金属离子。
Cu2+
Fe3+
Cu2+
Fe(OH)3
调节pH
约为4.0
化学式 Ksp
Cu(OH)2 2.2×10-20
Fe(OH)3 2.8×10-39
(3)应用。①分离离子：同一类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI，溶度积小的物质先析出，溶度积大的物质后析出。②控制溶液的pH来分离物质，如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质，将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去。
一.沉淀的生成
(1)调节pH法。例如，除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8，离子方程式为　Fe3＋＋3NH3·H2O == Fe(OH)3↓＋3NH4+　。
(2)沉淀剂法。例如，用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为：　
H2S＋Cu2＋== CuS↓＋2H＋　。
采暖
发电
二.沉淀的溶解
锅炉管道内的水垢
任务二
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)
CaSO4(s) SO42- (aq) + Ca2+ (aq)
CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+ (aq)
H2CO3 H2O + CO2↑
+ H+
HCO3- (aq)
CO2气体的生成和逸出，使CO32- 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。
【试一试】
运用沉淀溶解平衡解释稀盐酸除碳酸钙的原理。
CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+(aq)
类似可用强酸溶解的难溶电解质还有
FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2和Mg(OH)2
【思考与讨论】
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
Mg(OH)2(s) 2OH-(aq)+ Mg2+ (aq)
（1）写出实验3-3中有关反应多化学方程式。
（2）应用平衡移动原理分析解释实验3-3中发生的反应。
+ H+
H2O
只要盐酸足够，沉淀完全溶解。
(4)配位溶解法。例如，AgCl溶于氨水，离子方程式为　
AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O　。
二.沉淀的溶解
(1)酸溶解法。例如，CaCO3溶于盐酸，离子方程式为　
CaCO3＋2H＋ == Ca2＋＋H2O＋CO2↑　。
(2)盐溶液溶解法。例如，Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为　
Mg(OH)2＋2NH4＋===Mg2＋＋2NH3·H2O　。
(3)氧化还原溶解法。例如，不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸。
【思考】稀盐酸能除去CaSO4吗？
加入盐酸，不能使CaSO4溶解。
CaSO4(s) SO42- (aq) + Ca2+(aq)
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。
任务三 探究沉淀的转化
【分析】 核心物质：CaSO4、Na2CO3、HCl
寻找平衡：
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
CaSO4(s) Ca2+(aq) + SO42- (aq)
CO32-
CaCO3
4.9×10-5
3.4×10-9
上述沉淀的转化过程离子方程式可以表示为：
K ＝
c(SO42-)
c(CO32-)
c(CO32-)·c (Ca2+)
＝
c(SO42-)·c (Ca2+)
＝
Ksp (CaSO4)
Ksp (CaCO3)
＝
≈
1.4×104
【分析】
CaSO4(s) + CO32- (aq) CaCO3 (s) + SO42- (aq)
任务3
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
过量
0.1 mol/L
NaCl溶液
预期
生成
白色
沉淀
几滴
0.1 mol/L
KI溶液
预期
白色沉淀
转化为
黄色沉淀
AgCl沉淀
AgI沉淀
预期
黄色沉淀
转化为
黑色沉淀
几滴
0.1 mol/L
Na2S溶液
Ag2S沉淀
Ksp ＝ 6.3×10-50
Ksp ＝ 1.8×10-10
Ksp ＝ 8.5×10-17
几滴
0.1 mol/L
AgNO3溶液
保证Ag+不过量
会与过量Ag+生成沉淀，无法证明平衡移动。
过量
0.1 mol/L
NaCl溶液
预期
生成
白色
沉淀
几滴
0.1 mol/L
AgNO3溶液
几滴
0.1 mol/L
KI溶液
预期
白色沉淀
转化为
黄色沉淀
预期
黄色沉淀
转化为
黑色沉淀
几滴
0.1 mol/L
Na2S溶液
【小结】
AgI(s)
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。若KI溶液足量绝则大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀
+
I-(aq)
AgCl(s) + I-(aq) AgI(s) + Cl-(aq)
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
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。若Na2S溶液足量绝则大部分AgI沉淀转化为Ag2S沉淀
+
S2-(aq)
Ag2S(s)
黄色
黑色
Ksp ＝ 6.3×10-50
Ksp ＝ 8.5×10-17
【小结】
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
2AgI(s) + S2-(aq) Ag2S(s) + 2I-(aq)
步骤 （1） （2） （3）
现象
生成白色
沉淀
生成黄色
沉淀
生成黑色
沉淀
【实验验证】
步骤 （1） （2）
现象
生成白色
沉淀
白色沉淀逐渐变成红褐色
【自我诊断】
①将0.1 mol/L MgCl2 溶液和0.5 mol/L NaOH 溶液等体积混
合得到浊液；
②取少量①中浊液，滴加0.1 mol/L FeCl3 溶液，出现红褐
色沉淀；
③将①中浊液过滤，取少量白色沉淀，滴加0.1 mol/L FeCl3
溶液，白色沉淀变为红褐色；
根据上述实验，下列说法不正确的是（ ）
A．将①中所得浊液过滤，所得滤液中含少量Mg2+
B．浊液中存在沉淀溶解平衡：
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH－(aq)
C．实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
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。
溶解度更小的沉淀也可以向溶解度小的沉淀转化
三.沉淀的转化
应用：锅炉除垢、矿物转化等。
学以致用
自然界中，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)，便慢慢地使它们转化为铜蓝(CuS)。
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
【分析】
闪锌矿(ZnS)存在沉淀溶解平衡：
+
Cu2+(aq)
CuS(s)
ZnS(s) S2-(aq) + Zn2+(aq)
Ksp ＝ 6.3×10-36
Ksp ＝ 1.6×10-24
ZnS(s) + Cu2+(aq) CuS(s) + Zn2+(aq)
③向Mg(HCO3)2溶液中加入足量NaOH溶液，生成的沉淀是
Mg(OH)2而不是MgCO3，[原因是Mg(OH)2的溶解度比
MgCO3的小]。
沉淀先后顺序的判断
向溶液中加入沉淀剂，当可能有多种沉淀生成时，哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp表达式相同时，Ksp越小，沉淀的溶解度越小)，则最先生成该沉淀。
①向含等浓度Cl－、Br－、I－的混合液中加入AgNO3溶液，
最先生成的沉淀是AgI。
②向含等浓度CO32－、OH－、S2－的混合液中加入CuSO4溶液，
最先生成的沉淀是CuS。
课堂小结
应用
沉淀的
生成
沉淀溶解平衡
沉淀的
溶解
沉淀的
转化
核心物质
寻找平衡
比较Q、Ksp
改变条件
向沉淀
生成方向
进行
向沉淀
溶解方向
进行

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