3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 第2课时 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1）

第2讲 沉淀溶解平衡的应用 新人教版 化学 选择性必修一 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四节 沉淀溶解平衡 一、沉淀的生成 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.沉淀生成的原理 2.沉淀生成的方法 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，使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。 Fe3++3NH3·H2O = Fe(OH)3↓+3NH4+ 2）加沉淀剂法 如以Na2S、H2S等作沉淀剂， 使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS沉淀。 如：除去CuCl2或MgCl2中混有氯化铁，使其溶解于水，再加CuO或MgO等调 pH，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。 例：已知：Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20；当溶液中各离子浓度幂的乘积大于溶度积时，产生沉淀，反之沉淀溶解。常温下，某CuSO4溶液里c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，若要生成Cu(OH)2沉淀，应调节溶液的pH，使之大于__________。 【解析】(1)由Cu(OH)2(s)⇌Cu2＋(aq)＋2OH－(aq) 知：Qc＝c(Cu2＋)·[c(OH－)]2，当Qc＝Ksp， 即c(Cu2＋)·[c(OH－)]2＝2.0×10－20时，开始出现沉淀 则c(OH－)＝1.0×10－9 mol·L－1， 则常温下，c(H＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，故pH＝5， 即应调节溶液pH，使之大于5才能生成Cu(OH)2沉淀。 5 一 例如，Fe2+，Cu2+在8到9之间开始沉淀，11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？ 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，氢氧化铜，碳酸铜等（不引入杂质） 3）氧化还原法：改变某粒子的存在形式，使其转变为溶解度更小的难溶电解质而便于分离。 方法：通过加入氧化剂将Fe2+ 转化为Fe3+ ，从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。 练习：金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/(mol/L)]如图。 (1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为____。 A．<1 B．4左右 C．>6 (3)在Ni(OH)2溶液中含的少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_____________。 Cu2＋ B 不能 Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小 3.废水的处理 4.沉淀剂的选择原则 如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好 1）要能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用NaCl作沉淀剂 例如，除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好 2）溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全， 3）要注意沉淀剂的电离程度 一、沉淀的生成 答：(1)加入钡盐。因为K(BaSO4)<K(CaSO4),向溶液中分别加入等物质的量的钡盐和钙盐，钡盐使溶液中剩余的c(SO42-)较小。 (2)可以增大所用沉淀剂的浓度。 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。 即Q< Ksp 时，沉淀发生溶解 2.方法 CaCO3(s) ⇌CO32-(aq) + Ca2+(aq) +H+ HCO3-(aq) +H+ H2CO3 CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑　 1）酸溶法 强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物（如CaCO3、FeS、Al(OH)3、 Mg(OH)2、 Cu(OH)2）等。 例：CaCO3溶于盐酸 H2O + CO2↑ 实验3-3 试管编号 ① ② ③ 对应试剂 少许Mg(OH)2 少许Mg(OH)2 少许Mg(OH)2 滴加试剂 2ml蒸馏水，滴加酚酞溶液 2ml盐酸 3ml饱和NH4Cl溶液 现象 固体无明显溶解现象，溶液变浅红 迅速溶解 逐渐溶解 Mg(OH)2 + 2HCl ＝ MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O 说明溶解 【实验3-3】分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、盐，根据实验现象，得出结论。 在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡： Mg(OH)2(s) ⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq) 加入盐酸时，H＋中和OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。 加入NH4Cl时，NH4＋与OH－结合，生成弱电解质NH3·H2O（它在水中比Mg(OH)2更难电离出OH-），使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。 例如：Ag2S溶于稀HNO3 AgCl + 2NH3·H2O ===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O 例如：AgCl溶于氨水，Cu(OH)2溶于氨水 3）生成配合物（络合物）溶解法： 发生络合反应也能使某些沉淀溶解，如 3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3- = 6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O Cu(OH)2 + 4NH3·H2O == [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- + 4H2O 4）氧化还原溶解法：有些沉淀溶解度太小，且不溶于盐酸等非氧化性酸，可用硝酸溶解。如CuS、HgS等。 如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 2）盐溶液溶解法 三、沉淀的转化 实验3-4 三、沉淀的转化 实验3-4 步骤 1mLNaCl和10滴AgNO3溶混合(均为0.1mol／L) 向所得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LKI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴0.1mol／L Na2S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 向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液 生成白色沉淀 向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液 白色沉淀转变为红褐色 静置 红褐色沉淀析出 【实验3-5】 FeCl3 静置 思考与交流 1.根据你所观察到的现象，写出所发生的反应。 2.如果将上述两个实验中的沉淀生成和转化的步骤颠倒顺序，会产生什么结果？并找出这类反应发生的特点。 AgCl(s)+I- (aq) AgI(s) + Cl- (aq) 2AgI(s) + S2- (aq) Ag2S (s) + 2I- (aq) 3Mg(OH)2 (s) + 2Fe3+ (aq) 2Fe(OH)3(s) + 3Mg2+ (aq) 沉淀不易转化。沉淀易从溶解度小的向溶解度更小的方向转化 三、沉淀的转化 1.实质 沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。 2.原则 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。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)如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。 3.常见的转化 AgCl↓（白） AgBr↓(浅黄色) AgI↓(黄色) Ag2S↓(黑色) Ag2CrO4 ↓（砖红色） Fe(OH)3↓（红褐色） Mg(OH)2 ↓（白色） Fe3+ 【思维提升】溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀,而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化。这种说法是否正确? 提示:不对。只要离子积Q>Ksp,溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。如在BaSO4饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成Ksp较大的BaCO3。 CaSO4 　　 SO42－ + Ca2＋ + CO32－ CaCO3 1）锅炉除水垢 锅炉的水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。 4.沉淀转化的应用 化学法除锅炉水垢的流程图 CaSO4(s)+ CO32- CaCO3+SO42- CaCO3+2H+ == Ca2++CO2↑+H2O Mg(OH)2+2H+ == Mg2++2H2O 水垢成分CaCO3 Mg(OH)2 CaSO4 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天 疏松的水垢CaCO3 Mg(OH)2 写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式 用盐酸或 饱氯化铵液 除去水垢 各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。 2）自然界中溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物。 ZnS(s) Zn2+(aq) + S2-(aq) + Cu2+(aq) CuS(s) ZnS(s) + Cu2+ (aq) CuS(s) + Zn2+(aq) ZnS与CuS是同类难溶物，CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。 3）龋齿的形成原因及防治方法 牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH（羟磷灰石）的物质保护着，它在唾液中存在下列溶解平衡： 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) Ksp=2.5×10-59 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 在饮用水、食物、牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用。牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应生成Ca5(PO4)3F（氟磷灰石），Ksp=2.8×10-61。 Ca5(PO4)3OH(s) + F - (aq) ⇌ Ca5(PO4)3F(s) + OH- (aq) 上述反应使牙齿釉质层的组成发生了变化，氟磷灰石比羟基磷灰石溶解度更小且更能抵抗酸的侵蚀。此外 MgCO3 Mg(OH)2 4）水垢的生成：硬水中 Mg(HCO3)2 1.可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒BaSO4作为内服造影剂。医院抢救钡中毒者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入Na2SO4溶液。已知：25 ℃时，Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。下列推断正确的是(　　) A．不用BaCO3作为内服造影剂，是因为BaCO3比BaSO4更难溶B．可以用0.36 mol·L－1Na2SO4溶液给钡中毒者洗胃 C．抢救钡中毒者时，若没有Na2SO4溶液也可以用Na2CO3溶液代替D．误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液时，会造成钡中毒 B 2．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　) A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，说明AB2的溶解度小于CD的溶解度 B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大C．已知25 ℃时，Ksp(AgCl)大于Ksp(AgI)，若向氯化银沉淀溶解平衡体系中，加入足量碘化钾固体，则有黄色沉淀生成 D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，平衡不移动 C 3．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析一定正确的是(　　) A．溶解度：PbS<CuS B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性 C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 D 4．已知25 ℃时，Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10－11，MgF2的Ksp＝7.4×10－11。下列说法正确的是(　　) A．25 ℃时，Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大B．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者c(Mg2＋)大C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在同体积同浓度的氨水和NH4Cl溶液中的Ksp比较，前者小 D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入饱和NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成MgF2 A Lavf58.20.100 $$