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沉淀溶解平衡的应用
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
锅炉管道内的水垢
Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
受热分解
CaCO3
MgCO3
CaCO3
Mg(OH)2
1.了解沉淀的生成、溶解和转化在工、农业生产中的
应用，能运用化学平衡理论分析沉淀的生成、溶解和转化。
2.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化的条件。
一、沉淀的生成
（1）应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域。
利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
（2）方法：
调节pH法
加沉淀剂法
同离子效应法
氧化还原法
要能生成沉淀(Q＞Ksp)。
沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。
（3）利用生成沉淀分离或除去某些离子的原则
一、沉淀的生成
①调节pH法
工业原料氯化铵中含有杂质氯化铁，除杂流程如下：
Fe3+ + 3NH3·H2O = Fe(OH)3↓ + 3NH4+
原理：
加入氨水调节pH，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。
已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39。
1.调pH除铁时，当溶液中c(Fe3＋)＝10－5 mol·L－1时可认为Fe3＋沉淀完全，计算恰好完全沉淀时溶液的pH＝________。为使Fe3＋完全沉淀，常采取的措施为____________________。
2.7
调节溶液的pH大于2.7
2.调pH时能否用NaOH溶液，简述理由：____________________
不能，引入杂质离子Na＋
一、沉淀的生成
②加沉淀剂法
以Na2S、H2S等作沉淀剂，使废水中Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS沉淀，使废水中Cu2＋、Hg2＋浓度降得很低。
除杂原理:
H2S除去Cu2＋： ；
Na2S除去Hg2＋： 。
H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋
Hg2＋＋S2－===HgS↓
沉淀剂的选择原则
①一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，越难溶(Ksp越小)的越先沉淀。
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。
一、沉淀的生成
一、沉淀的生成
【思考】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。
(1)如果要除去某溶液中的SO42-，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
(1)钡盐，因为Ksp(BaSO4)(2)增大所用沉淀剂的浓度，有利于反应向沉淀生成的方向进行。
3.已知：Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-13
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+ )=
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)
pH值在3.2 ~ 9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。
3×10-5mol L-1 ，
3×10-4mol L-1 。
一、沉淀的生成
③氧化还原法
在粗制CuCl2溶液中含有杂质Fe2+，在提纯时，怎样出去Fe2+？
(溶液中Fe2+ 、Cu2+、Fe3+完全沉淀为氢氧化物，pH分别为9.6、6.4、3.2)
先少量的H2O2（Cl2、O2等），使Fe2+氧化为Fe3+，
然后再加CuO(Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等)至溶液pH
3.2≤pH＜6.4
一、沉淀的生成
④同离子效应
加入硫酸，硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。
用等体积的蒸馏水和0.010mol/L稀硫酸洗涤BaSO4沉淀。
损失量：水洗 > 稀硫酸洗
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
③＞①＞④＞②＞⑤
二、沉淀的溶解
锅炉内结垢不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，严重时还可能引起爆炸，查阅资料可知：水垢主要成分有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4 等。那么应该如何解决水垢问题呢？
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
CaCO3(s) Ca2+ (aq) + CO32-(aq)
CaSO4(s) Ca2+ (aq) + SO42-(aq)
二、沉淀的溶解
（1）原理：不断减少溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就达到使沉淀溶解的目的。
（2）方法：加酸、碱、盐、强氧化剂等
CaCO3为什么能溶于稀盐酸？
使Q ＜ Ksp
①酸溶解法：
CaCO3(s) Ca2+ (aq) + CO32-(aq)
HCO3-(aq)＋H＋
+H＋
H2CO3
H2O＋CO2↑
二、沉淀的溶解
②盐溶解法
原理：加入盐溶液，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子生成弱电解质，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液。
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
Mg(OH)2 + 2NH4+ ＝ Mg2+ +2NH3·H2O
+ 2NH4+
二、沉淀的溶解
③配合物溶解法
原理：加入某试剂，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子形成稳定配合物，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。
如：在有固态AgCl存在的饱和溶液中，加入NH3 ·H2O溶液AgCl溶解。
AgCl + 2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
+ NH3·H2O
二、沉淀的溶解
④氧化还原法
原理：加入氧化剂或还原剂，与沉淀溶解平衡体系中的某种离子发生氧化还原反应，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。
如：不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物，一定条件下可溶于硝酸中。
CuS＋10HNO3(浓) = Cu(NO3)2＋H2SO4＋8NO2↑＋4H2O
CuS(s) Cu2+(aq) + S2-(aq)
+ HNO3
二、沉淀的溶解
实验3-3 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
添加的试剂 蒸馏水 盐酸
现象
沉淀不溶解
沉淀溶解
二、沉淀的溶解
思考：水垢中的CaSO4，能用稀盐酸能除去吗？硫酸钙该如何除去呢？
先加Na2CO3溶液，再加稀盐酸
CaSO4(s) + Na2CO3 CaCO3(s) + Na2SO4
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
CaSO4(s) Ca2+(aq) + SO42- (aq)
+ CO32- (aq)
CaCO3(s)
三、沉淀的转化
在实际应用中，有时需将一种沉淀转化为另一种沉淀，怎样实现沉淀转化呢？
实验3-4
三、沉淀的转化
实验现象
步骤 一 二 三
现象
生成白色沉淀
白色沉淀变为
黄色沉淀
黄色沉淀变为
黑色沉淀
Ag+ + Cl- = AgCl↓
AgCl(s) + I - AgI(s) + Cl -
2AgI(s) + S 2- Ag2S(s) + 2I-
三、沉淀的转化
AgCl(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq)
+I-
AgI(s)
Ag+(aq) + l-(aq)
+S2-
Ag2S(s)
规律：通常，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。两种沉淀的溶解能力差别越大，这种转化的趋势就越大。
已知AgCl、AgI和Ag2S的KSP为1.8×10-10、8.3×10-17、1.6×10-49
三、沉淀的转化
实验3-5
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓
3Mg(OH)2(s) + 2Fe3+ 2Fe(OH)3(s) + 3Mg 2+
三、沉淀的转化
结论：沉淀的转化实质就是沉淀溶解平衡的移动。
溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
两者溶解度差别越大，越容易转化。
Mg(OH)2(s) Mg2+(g) +2OH-(g)
+Fe3+
Fe(OH)3(s)
沉淀转化的应用
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)
氧化
淋滤
闪锌矿
方铅矿
沉淀转化的应用
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)]
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
锅炉管道内的水垢
Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
受热分解
CaCO3
MgCO3
CaCO3
Mg(OH)2
请你解释

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