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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
沉淀溶解平衡的应用
沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
(1)应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。
(2)方法
a.加沉淀剂:如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
Cu2＋+S2－=CuS↓ Hg2＋+S2－＝HgS↓
b.调pH
如:工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水增大pH使Fe3+转化Fe(OH)3为除去。
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
思考与交流
2. 判断完全分离或除去某些离子的标准是什么？
这种物质的离子浓度小于10-5mol/L时，沉淀完全。
1.利用沉淀生成的方法来除去或者分离某种离子的理论依据是什么？
难溶电解质的溶解平衡及其移动。
3. 如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？如何使剩余SO42-浓度尽可能小？
难点突破：金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算
已知Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20，298K时，2mol/L氯化铜溶液中含有0.010mol/L的FeCl3杂质。
（1）计算Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH。
（2）计算Cu2+开始沉淀的pH。
（3）若要除去上述溶液中的Fe3+，该如何操作？
【归纳】①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；
②不同氢氧化物的Ksp不同，金属离子沉淀的pH也不同，因此可通过控制pH分离金属离子。
③调节pH可选择氨水、氢氧化钠或者金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐等。
难点突破：金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算
常见金属氢氧化物沉淀的溶度积(291K)
氢氧化物 溶度积 pH值 开始沉淀（金属离子浓度0.1mol/L） 沉淀完成（金属离子浓度0.1mol/L）
Fe(OH)3 1.1×10-36 2.3 3.7
Al(OH)3 2×10-33 3.4 4.8
Cr(OH)2 7×10-31 4.3 5.6
Cu(OH)2 5.6×10-20 4.9 6.9
Ni(OH)2 4.8×10-16 6.8 8.8
Fe(OH)2 1.64×10-14 7.6 9.6
Mn(OH)2(298K) 4×10-14 7.8 9.8
Mg(OH)2 1.2×10-11 9.0 11.0
【思考】若要除去0.1mol/LMnCl2溶液中的Fe3+，该如何操作？
难点突破：金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算
练：腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol·L-1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤
①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;
②加入CuO调节溶液的pH至3.2≦PH<4.7
③过滤［除去Fe（OH）3］
氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+ Fe2+ Cu2+ 1.9 7.0 4.7 3.2
9.0
6.7
提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu 二、沉淀的溶解
①某些难溶于水的盐能溶于酸中
如：CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于盐酸。
原理：设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子，使Q二、沉淀的溶解
滴加试剂 蒸馏水 盐酸 氯化氨溶液
现象
固体无明显
溶解现象
迅速溶解
逐渐溶解
②加入某些盐促进沉淀溶解
【实验3-3】
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
NH4＋结合OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，使Mg(OH)2溶解。
【思考】用平衡移动的原理分析Mg(OH)2溶于盐酸和NH4Cl溶液的原因。
【思考】沉淀溶解平衡对于定量分离沉淀时如何选择洗涤剂具有指导作用。例如，现制得0.1 g BaSO4沉淀，常温下如果用100 mL蒸馏水洗涤该沉淀以除掉杂质，将损失2.4×10-4 g BaSO4 ；如果改用100 mL0.01 mol/L硫酸洗涤该沉淀，仅损失2.6×10-7 g BaSO4，与用等体积的蒸馏水洗涤相比，BaSO4损失少得多。请解释原因。
二、沉淀的溶解
三、沉淀的转化
【实验3-4】
步骤 向2mL0.1mol/L NaCl溶液加2滴0.1mol/LAgNO3溶液 再滴加4滴0.1mol/LKI溶液 再滴加8滴0.1mol/LNa2S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
【思考】1.写出上述反应的离子方程式，并利用平衡移动原理解释。
2.已知：AgCl、AgI、Ag2S的Ksp分别为：1.8×10-10、8.5×10-17、6.3×10-50，
试从定量角度解释上述转化发生的可能性。
三、沉淀的转化
三、沉淀的转化
【思考3】结合下表和相关实验，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
沉淀转化规律：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。反之则很难进行。
三、沉淀的转化
【实验3-5】
向2ml0.1mol/L氯化镁溶液中加入2-4滴2mol/LNaOH溶液；再滴加4滴0.1mol/L氯化铁溶液观察现象，试写出相关方程式，并用平衡移动原理解释。
随堂训练
1.将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合，再加入足量浓AgNO3溶液，发生的反应为（ ）
A.只有AgBr沉淀生成 B. AgCl和AgBr沉淀等量生成
C.AgCl沉淀少于AgBr沉淀 D.AgCl沉淀多于AgBr沉淀
2.向等浓度的NaCl与NaBr液等体积混合，再加入足量AgNO3溶液，发生的反应为（ ）
A.只有AgBr沉淀生成 B.AgCl和AgBr沉淀等量生成
C.AgCl沉淀少于AgBr沉淀 D.AgCl沉淀多于AgBr沉淀
随堂训练
3.已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.3×10-36。计算反应ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数K值大小。
4.已知Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。碘化银可以转化为氯化银沉淀吗 若可以,计算将碘化银饱和溶液转化为氯化银沉淀,溶液中氯离子的最低浓度(保留计算过程)。若不可以,则不用计算。
5.已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9，BaSO4能否转化为BaCO3？
【归纳】计算结果表明，当Ksp比较接近或者离子浓度满足一定要求时，较难溶的电解质也能转化为较易溶电解质。
三、沉淀的转化
CaSO4 　　 SO42－ + Ca2＋
+
CO32－
CaCO3
应用1：锅炉除水垢：锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。
三、沉淀的转化
应用2：原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用变成硫酸铜溶液，再经一系列转化变成硫化铜。
氧化、淋滤
CuSO4
CuS
原生铜硫化物
ZnS、PbS等
试写出生成硫化铜的离子方程式。
三、沉淀的转化
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，其原因是：________。
Ca5(PO4)3OH(S) 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
食物发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿
应用3：龋齿的形成原因及防治方法
①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：
三、沉淀的转化
5Ca2+ + 3PO43- + F- = Ca5(PO4)3F
②已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因。
Ca5(PO4)3OH(S) 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
随堂训练
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)＋SO42-(aq)
D
随堂训练
2.在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液，发生的反应为(　　)
A．只有AgCl沉淀生成
B．只有AgI沉淀生成
C．生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀
D．两种沉淀都有，但以AgI为主
D
随堂训练
3.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有少量Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是(　　)
A．具有吸附性 B．溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C．溶解度大于CuS、PbS、CdS D．溶解度小于CuS、PbS、CdS
C

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