3.3 第2课时 沉淀溶解平衡的应用 学案 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

4.3 第2课时　沉淀溶解平衡的应用

【学习目标】

1.运用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解。

2.能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成和转化进行分析,并能解释一些生活问题。 

【自主预习】

一、沉淀的生成

1.沉淀生成的应用

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　　　　或除去某些离子的目的。 

2.沉淀生成的方法

(1)调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶于水,再加入氨水调节pH至7~8,使Q[Fe(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3],可使Fe3+转变为　　　　沉淀而除去。离子方程式为　。 

(2)加沉淀剂法:如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物　　　　、　　　　等沉淀,即离子积Q　　　　Ksp时,生成沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。 

①通入H2S除去Cu2+的离子方程式: 　                                。 

②加入Na2S除去Hg2+的离子方程式: 　                                。 

二、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,使平衡向　　　　　　　　　的方向移动,就可以使沉淀溶解。 

2.沉淀溶解常用的方法

(1)酸溶解法:如CaCO3溶于盐酸,Al(OH)3、Cu(OH)2溶于　　　　等。 

(2)盐溶解法:如Mg(OH)2可溶于　　　　溶液中。 

(3)生成配合物法:如AgCl可溶于　　　　。 

(4)氧化还原法:如CuS可溶于　　　　中。 

三、沉淀的转化

1.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　　　　　　的过程,其实质是　　　　　　　　的移动。 

(2)条件:两种沉淀的溶解度不同,溶解度小的沉淀可以转化为　　　　更小的沉淀,两者溶解度相差越大转化越　　　。 

2.沉淀转化的应用

(1)锅炉除垢。如将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为                                     　。 

(2)矿物转化。如用饱和Na2CO3溶液处理重晶石(BaSO4)制备可溶性钡盐的离子方程式为　             。 

(3)工业废水处理。工业废水处理过程中,重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2+的离子方程式:                                        　。 

【参考答案】一、1.分离　2.(1)Fe(OH)3　Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N　(2)CuS　HgS　>　①H2S+Cu2+CuS↓+2H+　②Hg2++S2-HgS↓

二、1.沉淀溶解　2.(1)强酸　(2)NH4Cl　(3)氨水

(4)HNO3

三、1.(1)难溶物　沉淀溶解平衡　(2)溶解度　容易

2.(1)CaSO4(s)+C(aq)

CaCO3(s)+S(aq)　(2)BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)、BaCO3+2H+Ba2++H2O+CO2↑

(3)FeS(s)+Hg2+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)

 

【效果检测】

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(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MgCl2溶液中的Fe2+,先加入适量双氧水,再加入过量MgO后过滤即可。 (　　)

(4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的。 (　　)

(5)溶解度小的沉淀不能转化为溶解度比其大的沉淀。 (　　)

(6)可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag+等,是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。 (　　)

(7)向AgCl沉淀中加入KI溶液,由白色沉淀转变成黄色沉淀,是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)。 (　　)

(8)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2,可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中,振荡,可观察到沉淀由白色变为红褐色。              (　　)

【答案】(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)√

2.存在沉淀溶解平衡的难溶物都属于弱电解质吗?

【答案】可以是强电解质(如BaSO4、AgCl等),也可以是弱电解质[如Al(OH)3等]。

3.水垢的主要成分为什么是CaCO3和Mg(OH)2,而不是CaCO3和MgCO3?

【答案】天然水中含Ca2+、Mg2+、HC等,煮沸时分解生成CaCO3和MgCO3,由于Mg(OH)2比MgCO3更难溶,因此MgCO3与C水解生成的OH-结合生成更难溶的Mg(OH)2。

4.用沉淀法除杂能否将杂质离子全部通过沉淀除去?

【答案】不能。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。

【合作探究】

 任务1：沉淀的溶解和生成

情境导入　贵州是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一,一直以其绚丽多彩的喀斯特景观吸引着广大地质爱好者和观光者。2021中国黔南体育旅游欢乐季系列活动之一的洞穴穿越体验赛,展示了世界最大单体天坑、世界最大天坑群,还有天然溶洞里的钟乳石、石笋、石柱……石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后,会形成各种奇形异状的溶洞。你知道它们是如何形成的吗?

问题生成

1.沉淀的溶解与生成可用来解释某些生活现象,如溶洞中石笋、钟乳石的形成,该现象中所涉及的化学反应主要有哪些?

【答案】CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2,Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑。

2.BaCO3和BaSO4都难溶于水,医学上常用BaSO4作钡餐透视剂,不能用BaCO3的原因是什么?

【答案】BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸),反应原理为BaCO3(s)Ba2+(aq)+C(aq),C+2H+CO2↑+H2O。因此,胃酸消耗C,使溶液中c(C)减小,从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,c(Ba2+)增大引起人体重金属中毒。

3.可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用,会造成钡中毒。中毒患者常用5%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么?

【答案】中毒后服用5%的Na2SO4溶液,此时S与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,可减少Ba2+对人体的毒害。

【核心归纳】

1.沉淀生成的方法

(1)调节pH法。如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶于水,再加入氨水调节pH至7~8,可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N。

(2)沉淀剂法。如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的CuS、HgS等沉淀。沉淀剂法是分离、除去杂质常用的方法。反应如下:Cu2++S2-CuS↓,Cu2++H2SCuS↓+2H+,Hg2++S2-HgS↓,Hg2++H2SHgS↓+2H+。

2.沉淀溶解的方法

在难溶电解质的饱和溶液中加入适当试剂使之与组成沉淀的一种离子结合成另一种化合物,从而使之溶解。具体可采用酸碱溶解法、配位溶解法、氧化还原溶解法以及沉淀转化溶解法等。

(1)酸碱溶解法

在实际工作中,常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题。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,就可以使沉淀溶解。例如,难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中:

CaCO3(s)Ca2++C

　　　　　　HCH2CO3H2O+CO2