资源简介

(共55张PPT)
第四节　沉淀溶解平衡
第2课时　沉淀溶解平衡的应用
课前·基础认知
1.沉淀的生成。
利用生成沉淀可达到分离或除去某些离子的目的。常用的方法有调节pH法和加沉淀剂法。
(1)调节pH法。
例如除去氯化铵固体中的杂质氯化铁:将固体溶于水,向溶液中加入氨水调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应的离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3 。
(2)加沉淀剂法。
例如以Na2S作沉淀剂,可除去工业废水中的Cu2+、Hg2+等离子,生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去。反应的离子方程式为Cu2++S2-===CuS↓,Hg2++S2-===HgS↓。
2.沉淀的溶解。
(1)沉淀溶解的原理。
根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子,Q(2)实验探究:Mg(OH)2沉淀溶解。
操作
现象 ①浑浊;②澄清
理论
分析 Mg(OH)2的溶解平衡不断向右移动,使Mg(OH)2完全溶解
(3)沉淀溶解的方法。
①酸溶解法:用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是CaCO3在水中存在
②盐溶液溶解法:Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为
微判断(1)洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好。(　　)
(2)为了减少BaSO4的损失,洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水。(　　)
(3)除去废水中的某些重金属离子,如Cu2+、Hg2+时,常用Na2S等,是因为生成的CuS、HgS极难溶,使废水中Cu2+、Hg2+浓度降得很低。(　　)
(4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应。 (　　)
(5)除去MgCl2溶液中的Fe2+,先加入过氧化氢溶液,再加入MgO即可。(　　)
×
√
√
×
√
3.沉淀的转化。
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化。
实验
操作
实验
现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学
方程式 NaCl+AgNO3===
AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI AgI+KCl 2AgI+Na2S Ag2S+2NaI
实验结论:AgCl沉淀转化为AgI沉淀,AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S理论分析:
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　Ksp=1.8×10-10
AgI(s) Ag+(aq)+I-(aq)　Ksp=8.5×10-17
由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl的溶解度小。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,Q(AgI)>Ksp(AgI)导致AgCl溶解、AgI生成,反应的离子方程式可表示为:I-(aq)+AgCl(s)
反应向正反应方向进行完全,即AgCl沉淀可转化为AgI沉淀。
(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化。
实验
操作
实验现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学
方程式 MgCl2+2NaOH===
Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3 2Fe(OH)3+3MgCl2
实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,说明溶解度:Fe(OH)3(3)沉淀转化的实质与条件。
①实质:沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。
②条件:两种沉淀的溶解度不同。一般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。
(4)应用。
①锅炉除水垢。先用Na2CO3溶液处理水垢,使难溶于盐酸的CaSO4转化为疏松且易溶于盐酸的CaCO3,再用盐酸溶解。有关反应的离子方程式为
②自然界中矿物的转化。CuSO4溶液遇闪锌矿(ZnS)转化为铜蓝(CuS),转化反应的离子方程式为
Cu2+(aq)+ZnS(s) ===CuS(s)+Zn2+(aq) 。
③工业废水处理。工业废水处理过程中,重金属离子(如:Hg2+、Ag+、Pb2+)可利用沉淀转化原理用Na2S、FeS等硫化物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2+的离子方程式:FeS(s)+Hg2+(aq) HgS(s)+Fe2+(aq)。
④水垢的形成。硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,形成的原因(用化学方程式表示):Mg(HCO3)2 MgCO3↓+H2O+CO2↑ , Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑ , MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2↑ 。说明Mg(OH)2比MgCO3难溶。
微思考水垢中含有CaCO3和Mg(OH)2,为什么不是MgCO3和Ca(OH)2
提示:MgCO3和Ca(OH)2属于微溶物,CaCO3和Mg(OH)2属于难溶物,溶解度小。
微判断(1)向CaCl2溶液中通入CO2可生成CaCO3沉淀。(　　)
(2)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。(　　)
×
√
√
微训练已知Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,
Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,解答下列问题。
(1)向等浓度的Na2CO3、Na2SO4的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液,最先出现的沉淀是　　　　　　　　。
(2)某同学设想用下列流程得到BaCl2溶液:
则①的离子方程式为　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　,该反应的平衡常数K=　　　　　　　　。
BaSO4
0.04
课堂·重难突破
一、沉淀反应的应用
问题探究
1.可溶性钡盐(如BaCl2等)误作食盐食用,会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么
提示:中毒后服用5.0%的Na2SO4溶液洗胃, 与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,可缓解Ba2+对人体的毒害。
2.常温下,已知不同金属离子在溶液中沉淀时,溶液的pH不同。
据信息分析除去CuCl2中的FeCl3可选什么试剂,溶液pH的调节范围是多少,原理是什么
提示:因FeCl3发生水解反应:Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,故可选择CuO或CuCO3,消耗Fe3+水解生成的H+,调节溶液pH在3.2~4.2之间,从而促进Fe3+完全以Fe(OH)3形式沉淀出来,并通过过滤除去Fe(OH)3及过量的CuO或CuCO3。
金属离子 Fe3+ Cu2+
开始沉淀时溶液的pH 1.9 4.2
沉淀完全时溶液的pH 3.2 6.7
归纳总结
1.沉淀的生成。
(1)沉淀生成时,沉淀剂的选择原则。
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小,即沉淀溶解度越小越好)。
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。
(2)常用的沉淀方法。
①调节pH法。
通过调节溶液的pH,使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。如用CuO调节CuCl2溶液(含Fe3+)的酸碱性以除去Fe3+。
②直接沉淀法。
通过加入沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。
2.沉淀的溶解。
沉淀溶解的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应,使平衡向沉淀溶解的方向移动。使沉淀溶解的常用方法主要有三种:①生成弱电解质,②发生氧化还原反应,③生成配合物。
3.沉淀的转化。
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。但是,溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。
(2)当一种试剂能与溶液中几种离子生成沉淀时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子的目的。
特别提醒
1.对于化学式中阴、阳离子的个数比相同,且含有相同离子的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,向含有Cl-、Br-、I-的溶液中滴入AgNO3溶液,不一定先析出AgI沉淀,最后析出AgCl沉淀,这要看溶液中Cl-、Br-、I-的浓度大小。
2.计算使某离子沉淀完全时所需溶液的pH。中学化学中一般认为当离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时即沉淀完全,因此可依据金属氢氧化物的Ksp求出当金属离子沉淀完全时溶液的pH。
典型例题
【例1】 为研究沉淀的生成及转化,同学们进行如图所示实验。
下列关于该实验的分析错误的是(　　)。
A.①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN)
B.①中存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq)
C.上述实验能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生
D.③中溶液变红说明Ksp(AgSCN)>Ksp(AgI)
D
解析:Qc>Ksp时有沉淀生成,所以①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN),A项正确。难溶固体存在沉淀溶解平衡,①中有AgSCN固体,存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),B项正确。②中溶液不变红,③中溶液变红,说明③中c(SCN-)增大,存在AgSCN(s)+I-(aq) AgI(s)+SCN-(aq)反应,能证明AgSCN(s)向AgI(s)沉淀转化反应的发生,C项正确。③中溶液变红,说明③中c(SCN-)增大,存在AgSCN(s)+I-(aq) AgI(s)+SCN-(aq)反应,但由于加入KI溶液浓度大于KSCN溶液,c(Ag+)·c(I-)>Ksp(AgI)即可产生碘化银沉淀,不能证明Ksp(AgSCN)>Ksp(AgI),D项错误。
二、沉淀溶解平衡图像分析
问题探究
在T ℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
1.A点是否有沉淀析出 B点是否有沉淀析出
提示:A点:QKsp,溶液过饱和,有沉淀析出。
2.采取什么措施可以使溶液由C点到D点 该过程中Ksp(AgBr)是否变化
提示:增大c(Br-);Ksp(AgBr)不变化。
归纳总结
1.沉淀溶解平衡的曲线图像。
(1)阳离子-阴离子曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子。
图像
展示
由
曲
线
可
知
信
息 ①曲线上任意一点(如a点、c点)都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
②曲线上方区域的点(如b点)均为过饱和溶液,此时Q>Ksp,表示有沉淀生成。
③曲线下方区域的点(如d点)均为不饱和溶液,此时Q④计算Ksp:由c点可以计算出Ksp
点的变化 a→c
b→c 加入1×10-5 mol·L-1Na2SO4溶液(加水不可以)
d→c 加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化)
c→a 曲线上变化,增大c(Ba2+)
溶液蒸发时,离子浓度的变化 原溶液不饱和时,离子浓度都增大;原溶液饱和时,离子浓度都不变
溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同
(2)阴、阳离子浓度-温度曲线图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子,两条曲线对应不同温度。
以BaSO4为例
由曲线可知信息 ①曲线上各点的意义:每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。
T1曲线:a、b点都表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液;
T2曲线:a、b、c点都表示不饱和溶液。
②计算Ksp:由a或b点可以计算出T1温度下的Ksp。
③比较T1和T2大小:因沉淀溶解平衡大部分为吸热过程,可知:T12.沉淀溶解平衡的对数曲线图像。
(1)正对数[lg c(M2+)-lg c(R2-)]图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的正对数。
以CuS、
ZnS为例
可知信息 ①线上各点的意义:每条线上任一点都表示饱和溶液,线上方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出,线下方的任一点均表示不饱和溶液。
ZnS线:a点表示饱和溶液,c点表示不饱和溶液;
CuS线:b点表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液。
②计算Ksp:由线上面给定数据可以计算CuS、ZnS的Ksp。
③比较Ksp大小:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
(2)负对数[-lg c(M2+)--lg c(R2-)]图:横、纵坐标分别为阳离子或阴离子的负对数。
图
像
展
示
函数
关系
可
知
信
息
典型例题
【例2】 (2025·云南师范大学附属中学模拟)Na2S等某些硫化物可与镉(Cd2+)反应生成硫化镉,用于含镉(Cd2+)废水的处理。
已知:ⅰ.一定温度下,硫化镉(CdS)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(T2>T1);
ⅱ.Ksp(FeS)=6.3×10-18, Ksp(CdS)=7.9×10-27。
下列说法正确的是(　　)。
A.Na2S溶液中:2c(Na+)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)
B.向n点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由n沿npm线向m方向移动
C.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)D.含镉废水中加入FeS后,发生反应的离子方程式为Cd2+(aq)+FeS(s)═CdS(s)+Fe2+(aq)
D
成果验收站　
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
解析:B项为胶体的形成,不能用沉淀溶解平衡移动原理解释。
B
B
3.已知25 ℃:
某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性,实验步骤如下:
①向100 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液,立即有白色沉淀生成。
②向上述悬浊液中加入固体Na2CO3 3 g,搅拌,静置沉淀后弃去上层清液。
难溶电解质 CaCO3 CaSO4
Ksp 3.4×10-9 4.9×10-5
大
③再加入蒸馏水搅拌,静置后再弃去上层清液。
④　 。
(1)由题中信息Ksp越大,表示电解质的溶解能力越　　　(填“大”或“小”)。
(2)写出第②步发生反应的化学方程式:
　　 　　　　　　。
(3)设计第③步的目的是　　　　　　　　　　　　　。
大
Na2CO3(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+Na2SO4(aq)
(4)请补充第④步操作及发生的现象:_____________________
　。
(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用:
　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
向沉淀中加入足量的盐酸,沉淀完全溶解,并放出无色无味的气体
将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸除去

展开更多......

收起↑