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第一章
化学反应的热效应
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
本节重点
沉淀溶解 生成和转化的原理
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
溶度积Ksp和离子积Q——溶度积规则
①表达式：
????????????????????????????????????+（????????)+?????????????(????????)
?
平衡状态c
溶度积
离子积 Q
任意时刻c
②溶度积规则
Q＜Ksp时
溶液不饱和，无沉淀析出，还可继续溶解直到饱和。
Q = Ksp时
溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态
Q＞Ksp时
溶液过饱和，有沉淀析出，直到溶液饱和达到平衡。
【思考】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?
BaSO4(s) ?Ba2+(aq)+??????????????????(aq) Ksp=1.1×10-10
?
?????????????????是强酸的酸根离子，在溶液中难以与H+结合成硫酸分子
?
?????????????????+ Ba2+=== BaSO4 ↓
?
Q(BaSO4) ＞ Ksp(BaSO4)
c(????????????????? )增大
?
BaSO4 难溶沉淀
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
一、沉淀的生成
主题1: 沉淀的收成与溶解

1、原理：通过加入沉淀剂，或应用同离子效应，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。
（1）调节pH法：如加入氨水调节pH至7~8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。
练习.根据下表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}氢氧化物
开始沉淀时的pH值
沉淀完全时的pH值
(＜10-5mol/L)
Cu(OH)2
4.4
6.4
Fe(OH)3
1.4
3.2
加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至3.2≤pH<4.4，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。
Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
一、沉淀的生成
主题1: 沉淀的收成与溶解

例：常温下若某溶液中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)
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。
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Fe3+ 沉淀完全时的c[OH-]为:
pOH = 10.8 , pH = 3.2
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。
主题1: 沉淀的收成与溶解

CuCl2溶液中混有FeCl2，如何除杂？
（2）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)
Fe2+
6.95
8.95
Cu2+
4.42
6.67
Fe3+
1.87
3.2
氧化剂可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）
调pH可用：氧化铜，碳酸铜等（不引入杂质）
方法：向溶液加入少量的H2O2，使Fe2+氧化成Fe3+，然后再加入Cu(OH)2或CuO或Cu2(OH)2CO3调节pH至3.2≤pH<4.42，再将生成的Fe(OH)3沉淀过滤除去。
一、沉淀的生成
主题1: 沉淀的收成与溶解

(3)加沉淀剂法:
以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下:
Cu2＋＋S2－===CuS↓、Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋、
Hg2＋＋S2－===HgS↓、Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。
沉淀剂选择的基本要求:
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(即沉淀溶解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，应选择沉淀剂使废水中的Cu2＋转化成溶解度最小的CuS。
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
沉淀Cu2+、Hg2+等，可以用Na2S或H2S做沉淀剂
一、沉淀的生成
主题1: 沉淀的收成与溶解

（4）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。
硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小
BaSO4(s) ? Ba2+(aq)+SO42- (aq)
硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。
一、沉淀的生成
主题1: 沉淀的收成与溶解

2、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。
原则: 生成沉淀反应能发生,且进行得越完全越好。
工业废水的处理
进水
预处理设备
混合
投药
药剂设备
部分回流
沉淀物
处理设备
沉淀物排除
反应沉淀
补充处理
出水
一、沉淀的生成
主题1: 沉淀的收成与溶解

课堂检测
1.正误判断
(1)要除去溶液中的 ，选择加入可溶性钙盐比钡盐效果好
(2)向MgCl2溶液、AlCl3溶液中分别滴加NaOH溶液至过量，
前者生成白色沉淀，后者先生成沉淀，后沉淀溶解
(3)纳米铁粉可用于除去工业废水中的Hg2＋、Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋等重金属离子
(4)除去MgCl2溶液中的Fe2＋，可直接加入氨水调pH即可
×
√
√
课堂检测
2．要使工业废水中的重金属离子Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好是(　　)
A．硫化物　　B．硫酸盐 C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
A
课堂检测
3．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝6.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列关于常温时的有关叙述正确的是(　　)
A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大
B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23 mol·L－1
C．除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂
D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)变大、c(S2－)变小，但Ksp(FeS)变大
C
二、沉淀的溶解
1、原理：设法不断地减小溶解平衡体系中的相应离子，使Qc < Ksp
平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。
2、方法:加酸、碱、盐、强氧化剂等
(1)酸溶法：
+ H+
HCO3- (aq)
CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+(aq)
+ H+
H2CO3 H2O + CO2↑
CO2气体的生成和逸出，使CO32- 的浓度不断减小，使Q c＜ 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。
FeS、Al(OH)3、 Mg(OH)2、 Cu(OH)2也可溶于强酸
主题1: 沉淀的收成与溶解

二、沉淀的溶解
(2)碱溶法:
用NaOH能溶解H2SiO3、Al(OH)3等物质
实验探究：Mg(OH)2沉淀溶解
A 操作 B 现象 C 理论分析
①浑浊；
②缓慢澄清；
③澄清
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
(3)盐溶法：
(4)氧化还原溶解法：
如Ag2S溶于稀HNO3
Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O
Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)＋2OH- (aq)
2HCl === 2Cl-＋2H+
2NH4Cl===2Cl-＋2????????????+
?
2NH3·H2O
＋
?
＋
2H2O
?
主题1: 沉淀的收成与溶解

二、沉淀的溶解
思考：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”?
BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：
BaSO4?Ba2++SO42- Ksp=1.1×10-10
BaCO3?Ba2++CO32- Ksp=5.1×10-9
人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc < Ksp，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。
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”。
主题1: 沉淀的收成与溶解

【思考】水垢沉积会影响后续工业生产过程。锅炉水垢的主要成分为CaCO3、CaSO4， 其中CaSO4难溶于酸，不易除去。工业处理方法如下：
CaCO3
CaSO4
用饱和Na2CO3
溶液浸泡数天
疏松的水垢CaCO3
用盐酸溶液
除去水垢
加入饱和Na2CO3溶液后，水垢的成分由CaSO4转化为CaCO3
CaSO4 (s)? Ca2+(aq)+SO42-(aq)
+
CO32-(aq)
?
CaCO3(s)
Ksp(CaCO3)=3.4×10-9
Ksp(CaSO4)=4.9×10-5
K ＝
c(SO )
2?
4
c(CO )
2?
3
＝
Ksp (CaSO4)
Ksp (CaCO3)
≈
1.4×104
一般地，溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀。
主题2: 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
KI
AgCl
AgI
Na2S
Ag2S
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
AgNO3 + NaCl === AgCl↓ + NaNO3
AgCl + KI === AgI + KCl
2AgI + Na2S === Ag2S + 2NaI
物质
溶解度/g
AgCl
1.5×10-4
AgI
9.6×10-9
Ag2S
1.3×10-16
实验说明：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。
主题2: 沉淀的转化
步骤
向2mL 0.1 mol/L MgCl2溶液中滴2~4滴2mol/LNaOH溶液
向有白色沉淀的浊液中滴加4滴0.1 mol/L FeCl3溶液
静置
现象
生成白色沉淀
白色沉淀转变为红褐色
红褐色沉淀析出，溶液变无色
Mg(OH)2
FeCl3
Fe(OH)3
静置
结论：Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度： 。
Fe(OH)3 主题2: 沉淀的转化
1、原理：由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，
实质是沉淀溶解平衡的移动 （使溶液中的离子浓度更小）。
2、规律：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。而且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反常：当两种难溶物溶解能力Ksp差别不大时，一定条件下，溶解能力小的物质也可以转化成溶解能力相对较大物质。
BaSO4＋CO32－ BaCO3＋SO42－
BaSO4 Ba2＋＋SO42－
+
CO32－
（浓度较大）
BaCO3
BaSO4(Ksp=1.07×10-10)
BaCO3(Ksp=2.58×10-9)
主题2: 沉淀的转化
沉淀转化在工、农业生产中有广泛的应用。
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)，常温下CaCO3、CaSO4的Ksp分别为3.4×10－9、4.9×10－5，处理流程如下。
①写出沉淀转化Ⅰ的离子方程式：______________________________________，该温度下转化的平衡常数K＝________。
②沉淀溶解Ⅱ的主要化学方程式为________________________________。
1.4×104
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
主题2: 沉淀的转化
(2)自然界中矿物的转化：各种原生铜的硫化物
CuSO4溶液 铜蓝(CuS)。
氧化、淋滤
渗透、遇闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)
上述沉淀转化的方程式为 、
。
(3)难溶性的FeS可用于处理工业废水中的Hg2＋等重金属离子，处理Hg2＋的离子方程式为 。
CuSO4＋ZnS CuS＋ZnSO4
CuSO4＋PbS CuS＋PbSO4
FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq)
主题2: 沉淀的转化
课堂检测
C
1.工业废水中常含有Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子，可通过加入过量的难溶电解质?FeS、MnS，使这些金属离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实可知FeS、MnS具有的相关性质是（　　）
A.在水中的溶解能力大于CuS、CdS、PbS
B.在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbS
C.在水中的溶解能力与CuS、CdS、PbS相同
D.二者均具有较强的吸附性
A
课堂检测
C
课堂检测
C
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)
课堂检测
4.计算当CO32-的浓度达到SO42-浓度的多少倍数时，才能实现由BaSO4转化成BaCO3沉淀
KSP(BaSO4) =1.1×10-10 KSP(BaCO3) =2.58×10-9
解:
BaSO4 + CO32- ) ? BaCO3 +SO42-
则该反应的平衡常数
K ＝
c(SO )
2?
4
c(CO )
2?
3
KSP(BaSO4)
KSP(BaCO3)
=
当QC＜K ，反应向正方向进行
c(SO )
2?
4
c(CO )
2?
3
1.1×10-10
2.58×10-9
＜
c(CO32-)
c(SO42-)
>
2.58×10-9
1.1×10-10
=23.5
课堂小结

沉淀溶解平衡
应用
沉淀的
生成
沉淀的
溶解
沉淀的
转化
向沉淀
生成方向
进行
向沉淀
溶解方向
进行
核心物质
寻找平衡
改变条件
比较Q、Ksp
Thank you for watching

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