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第三章 水溶液中的離子反應與平衡
第四節 沉淀溶解平衡 課時2
1.能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成、沉淀轉化的實質。
2.學會用沉淀溶解平衡的移動解決生產、生活中的實際問題，并設計實驗探究方案，進行沉淀轉化等實驗探究。
一、沉淀的生成
1.應用：生成難溶電解質的沉淀，是工業生產、環保工程和科學研究中除雜或提純物質的重要方法之一。
預處理設備
混合
藥劑制備
反應沉淀
補充處理
沉淀物
處理設備
進水
出水
投藥
沉淀物排除
部分回流
化學沉淀法廢水處理工藝流程示意圖
2.原則: 生成沉淀的反應能發生，且進行得越完全越好
3.方法：
(1) 加沉淀劑
①除去NaCl溶液中的 ，選擇加 入CaCl2還是BaCl2做沉淀劑？為什么？
②如何使沉淀反應完成后，溶液中剩余離子的濃度能夠盡量小？
加入過量的BaCl2，使 濃度小于10－5mol/L。
加入鋇鹽，因為BaSO4比CaSO4更難溶，使用鋇鹽可使 沉淀更完全。
氫氧化物 開始沉淀時的pH值（0.1mol/L） 沉淀完全時的pH值
(＜10-5 mol/L)
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
根據上表的數據，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？
(2) 調節pH形成氫氧化物沉淀
加入氫氧化銅或堿式碳酸銅或氧化銅，調節pH至3～4，促進 Fe3+水解，轉化為氫氧化鐵沉淀。
(3) 同離子效應法
硫酸中硫酸根濃度大，使平衡左移有利于沉淀生成。
BaSO4(s) Ba2+(aq)+ (aq)
已知Fe3+在pH在3到4之間開始沉淀，在pH在7到8之間沉淀完全，而Fe2+，Cu2+在8到9之間開始沉淀11到12之間沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？
先把Fe2+氧化成Fe3+，然后調pH至7到8使Fe3+轉化為Fe(OH)3 沉淀，過濾除去沉淀。
【交流討論】
若使Fe3＋（當c(Fe3＋) ≤ 10－5mol·L－1 時認為已完全沉淀）完全沉淀，pH至少應為多少？
Fe (OH)3（s） Fe3＋＋3OH－
Ksp＝c(Fe3＋)c3(OH－)＝2.6×10－39
pH＝2.8
【練一練】
4.分步沉淀
溶液中含有幾種離子，加入某沉淀劑均可生成沉淀，沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀，叫作分步沉淀。
Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S
二、沉淀的溶解
1.原理
根據平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質，如果能設法不斷地移去溶解平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。使Qc < Ksp
HCO3-
+H+
+H+
H2CO3
H2O + CO2↑
2.沉淀溶解的方法
（1）酸溶解法：用強酸溶解的難溶電解質有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Mg(OH)2等。如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸。
CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑　
例：CaCO3(s) (aq) + Ca2+(aq)
運用沉淀溶解平衡解釋稀鹽酸除氫氧化鎂的原理
對于Mg(OH)2的沉淀溶解平衡，H+與OH-反應，使c(OH-)減小，使Q ＜Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移動。只要鹽酸足夠，沉淀完全溶解。
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
+H+
H2O
AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
（4）鹽溶液溶解法：
（3）氧化還原溶解法：
（2）配位溶解法：
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
如Ag2S溶于稀HNO3
（如AgCl溶于氨水）
Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O
3Ag2S＋8H＋ ＋ 2 =6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
思考1：為什么醫學上常用BaSO4作為內服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3作為內服造影劑“鋇餐”
由于人體內胃酸的酸性較強(pH=0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸會與
反應生成CO2和水，使 離子濃度降低，使Qc < Ksp，使BaCO3的
沉淀溶解平衡向右移動，使體內的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。
我們可以用其他方法除去嗎？
思考2：稀鹽酸能除去鍋爐水垢中的CaSO4嗎？
CaSO4(s) (aq) + Ca2+ (aq)
加入鹽酸，不能使CaSO4溶解。
三、沉淀的轉化
白色沉淀（AgCl）
黃色沉淀（AgI）
黑色沉淀（Ag2S）
KI
Na2S
Ksp ＝ 1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
Ksp ＝ 6.3×10-50
反應向正反應方向進行完全，即AgCl可轉化為AgI沉淀。
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
白色
黃色
Ksp ＝ 1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
當向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中Ag+與I-的離子積—— Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+與I-結合生成AgI沉淀，導致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，直至建立新沉淀溶解平衡。
AgI(s)
+
I-(aq)
如果加入足量的KI溶液，上述過程會繼續進行，直到絕大部分AgCl沉淀轉化為AgI沉淀。
AgCl(s) + I-(aq) AgI(s) + Cl-(aq)
當向AgI沉淀中滴加Na2S溶液時，溶液中Ag+與S2-的離子積—— Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此 Ag+與S2-結合生成Ag2S沉淀，導致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，直至建立新沉淀溶解平衡。
+
S2-(aq)
Ag2S(s)
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
黃色
黑色
Ksp ＝ 6.3×10-50
Ksp ＝ 8.5×10-17
如果加入足量的Na2S溶液，上述過程會繼續進行，直到絕大部分AgI沉淀轉化為Ag2S沉淀。
2AgI(s) + S2-(aq) Ag2S(s) + 2I-(aq)
實驗說明：沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉化，兩者差別越大，轉化越容易。
實驗結論：Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解能力小。
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
白色沉淀轉變為紅褐色
靜置
紅褐色沉淀析出，溶液變無色
1.沉淀轉化的實質
沉淀轉化的實質是沉淀溶解平衡的移動。一般是溶解度小的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀容易實現。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉化越容易。
反常：當兩種難溶物溶解能力差別不大時, 溶解能力相對較弱的物質在一定條件下能轉化為溶解能力相對較強的物質。
鍋爐中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉化為疏松、易溶于酸的CaCO3。
2.沉淀轉化的應用
①鍋爐除水垢（CaSO4 ）
CaSO4
用飽和Na2CO3
溶液浸泡數天
疏松的水垢CaCO3
用鹽酸或
飽氯化銨液
除去水垢
CaSO4+ CaCO3+
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
+
CaCO3
CaSO4 　　 + Ca2+
②工業廢水處理
工業廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉化原理用FeS等難溶物轉化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的離子方程式：
FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+ Fe2+
牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質保護著，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+ + 3 + OH- ，進食后，細菌和酶作用于食物，產生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是： 。
生成的有機酸能中和OH-，使平衡向右移動，加速腐蝕牙齒表面這層硬的物質。
解釋使用含氟牙膏（含氟離子）能防止齲齒的原因。
信息提示：Ca5(PO4)3OH：Ksp=2.5×10-59；Ca5(PO4)3F的
Ksp=2.8×10-61，
注：氟過量會導致氟斑牙，故生活在水中含氟量較高的地區的人，不宜使用含氟牙膏。
Ca5(PO4)3OH＋F－ Ca5(PO4)3F＋OH－
③
【練一練】
1.已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和的濃度均為0.010 mol·L－1，向該溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液時，三種陰離子產生沉淀的先后順序為（ ）
A.Cl－、Br－、 B.、Br－、Cl－
C.Br－、Cl－、 D.Br－、、Cl－
C
2.化工生產中常用MnS作為沉淀劑除去工業廢水中的Cu2＋：
Cu2＋(aq)＋MnS(s) ? CuS(s)＋Mn2＋(aq)，下列說法正確的是（ ）
A.相同溫度時，MnS的Ksp比CuS的Ksp小
B.該反應達到平衡時c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)
C.向平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Cu2＋)減小，c(Mn2＋)增大
D.設該反應的平衡常數為K，則K·Ksp(CuS)＝Ksp(MnS)
D
沉淀溶解平衡的應用
沉淀的轉化
沉淀的生成
沉淀的溶解
在無機物的制備、提純工藝的生產、科研、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。
不斷移去溶解平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就達到使沉淀溶解的目的。
沉淀轉化的實質就是沉淀溶解平衡移動。一般來說，溶解度小的沉淀轉化成溶解度更小的沉淀容易實現。兩者的溶解度差別越大，轉化越容易。
一定條件下溶解能力小的物質也可以轉化成溶解能力相對較大物質

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