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選擇性必修1(人教版2019)
第三章·
水溶液中的離子反應與平衡
第四節 沉淀溶解平衡
第2課時
沉淀溶解平衡的應用
鍋爐水垢CaSO4既會降低燃料的利用率，造成能源浪費，也會影響鍋爐的使用壽命，造成安全隱患，因此要定期清除。硫酸鈣在硫酸、鹽酸中的溶解度小，如何除去鍋爐水垢呢？
目錄
沉淀的生成
01
沉淀的溶解
02
沉淀的轉化
03
習
學
目
標
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
NO.1
沉淀的生成
1.加入沉淀劑，應用同離子效應，控制溶液的pH，當 時有沉淀生成。
應用：利用生成沉淀來分離或除去某些離子。
化學沉淀法廢水處理工藝流程示意圖
方法
（1）要能除去溶液中指定的離子，又不能影響其他離子的存在，并且由沉淀劑引入溶液的雜質離子還要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用NaCl作沉淀劑
（2）溶液中沉淀物的溶解度越小，離子沉淀越完全，例如，除去SO42-，選擇Ba2+比Ca2+好
（3）要注意沉淀劑的電離程度，如欲使Mg2+沉淀為Mg(OH)2，用NaOH作沉淀劑比用氨水的效果要好
選擇沉淀劑的原則
如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀劑
Cu2＋+S2－= CuS↓ Hg2＋+S2－= HgS↓
CrO42-沉淀完全時的濃度為1.0 ×10-5 mol/L,
故有
開始沉淀：
解：Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42-
Ksp = C2(Ag+) · C(CrO42-)
例1、向1×10-3 mol L-1 的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求開始有Ag2CrO4沉淀生成時的C(Ag+ )= CrO42-沉淀完全時, C(Ag+ )= 已知：Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-13
2.調節pH形成氫氧化物沉淀
氫氧化物 開始沉淀時的pH值 (0.1mol/L) 沉淀完全時的pH值
(＜10-5mol/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？
加入氫氧化銅或堿式碳酸銅或氧化銅，調節pH至2.81≤pH﹤4.67，促進Fe3+水解，轉化為氫氧化鐵沉淀。
例2：若某溶液中Fe3+和Mg2+的濃度均為0.10 mol／L, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH條件是什么 ( Ksp(Fe(OH)3)= 4×10-39 Ksp(Mg(OH)2)= 1.8×10-11)
pOH = 10.8 , pH = 3.2
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Fe3+ 沉淀完全時的c[OH-]為:
Mg2＋開始沉淀的pH值為:
pOH = 4.9, pH =9.1
因此, 只要控制pH值在3.2 ~ 9.1之間即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。
注：一般濃度小于
10-5mol/L時,就認為該微粒不存在了，即沉淀完全。
3.同離子效應法
硫酸中c(SO42-) 大，使平衡向沉淀的方向移動。
例：為什么硫酸鋇在硫酸中的溶解度比在純水中小？
將足量AgCl分別加入下列溶液中，AgCl溶解度由大到小的順序是（　　
①20ml0.01mol∕LKCl溶液 ②20ml0.02mol∕LCaCl2溶液
③20ml蒸餾水 ④20ml0.03mol∕LHCl溶液
⑤20ml0.05mol∕L AgNO3溶液
A.①＞②＞④＞③＞⑤ B.③＞①＞④＞②＞⑤
C.⑤＞③＞②＞①＞④ D.③＞④＞⑤＞②＞①
B
用等體積的蒸餾水和0.010mol/L稀硫酸洗滌BaSO4沉淀,用水洗滌
造成BaSO4的損失量大于用稀硫酸洗滌的損失量.
答案：先把Fe2+氧化成Fe3+，然后調pH至3到4使Fe3+轉化為Fe(OH)3 沉淀，過濾除去沉淀。
此題可用：氯氣、雙氧水、氧氣等（不引入雜質）
此題可用：氧化銅、碳酸銅等（不引入雜質）
(1)常用氧化劑:硝酸、高錳酸鉀、氯氣、氧氣、雙氧水等
(2)調pH可用:氨水、氫氧化鈉、氧化銅、碳酸銅
4. 氧化還原法
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Fe2+如何除去？
Fe3+沉淀完全
2.81
4.67
Cu2+開始沉淀
pH
NO.2
沉淀的溶解
（1）原理：
設法不斷移去平衡體系中的相應離子，使平衡向溶解的方向移動。
（2）舉例：
如：CaCO3溶于鹽酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于強酸（常用試劑）。
①溶于酸中
FeS Fe2+ + S2-
H+
H2S
HNO3
S + NO + H2O
BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：
BaSO4 Ba2＋ ＋ SO42－ Ksp=1.1×10－10 s=2.4 ×10－4
BaCO3 Ba2＋ ＋ CO32－ Ksp=5.1×10－9 s=2.2 ×10－3
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CO32－反應生成CO2和水，使CO32－濃度降低，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。
BaCO3 Ba2+ + CO32-
+
H+
CO2↑+H2O
所以，不能用BaCO3作為內服造影劑“鋇餐”。
而SO42－不與H＋結合生成硫酸，胃酸中的H＋對BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2＋濃度保持在安全濃度標準下，所以用BaSO4 作“鋇餐”。
應用：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”
實驗操作 向兩支盛有少量Mg(OH)2固體的試管中分別滴加適量的蒸餾水和鹽酸，觀察并記錄現象。 滴加試劑 蒸餾水 鹽酸
實驗現象
解釋 沉淀不溶解
沉淀溶解
Mg(OH)2難溶于水；
鹽酸中的H+與OH-結合生成弱電解質H2O，使Mg(OH)2沉淀溶解平衡體系中的OH-濃度不斷減小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解
②溶于某些鹽溶液
實驗3-3
(3) 配位溶解法
如AgCl也可溶于NH3 · H2O溶液中,在有固態AgCl存在的飽和溶液中，存在著如下平衡：
(4) 氧化還原法
如不溶于鹽酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物加熱條件下可溶于硝酸中。
例3． 某溶液中含0.10 mol·L－1Cd2＋和0.10 mol·L－1Zn2＋。為使Cd2＋形成CdS沉淀而與Zn2＋分離，S2－離子的濃度應控制在什么范圍？(已知：Ksp(CdS)＝3.6×10－29，Ksp(ZnS)＝1.2×10－23)
NO.3
沉淀的轉化
步驟 1mLNaCl和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴Na2S溶液
現象
有白色沉淀析出
白色沉淀轉化為黃色
黃色沉淀轉化為黑色
AgCl
AgI
Ag2S
KI
Na2S
（1）AgNO3 AgCl AgI Ag2S
NaCl
KI
Na2S
AgNO3 + NaCl === AgCl↓ + NaNO3
AgCl + KI === AgI + KCl
2AgI + Na2S === Ag2S + 2NaI
實驗3-4
[思考與交流]:從實驗中可以得到什么結論？
物質 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
逆向進行，有何現象？
步驟 1mLNa2S 和10滴AgNO3溶液混合 向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液 向新得固液混合物中滴加10滴NaCl 溶
現象
有黑色沉淀析出
黑色沉淀沒變化
黑色沉淀沒變化
結論：一般來說，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。
沉淀的轉化示意圖
KI = I- + K+
AgCl(s) Ag+ + Cl-
+
AgI(s)
s(AgCl)=1.5×10-4g
s(AgI)=3.7×10-7g
s(Ag2S)=1.3×10-16g
沉淀從溶解度小的向溶解度更小的方向轉化。
AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl-
【規律探究】
特點：溶解度小的沉淀轉化為溶解度更小的沉淀。
兩者差別越大，轉化越容易。
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
實驗3－5
1.沉淀轉化的實質
沉淀溶解平衡的移動
2.一般規律
Q與Ksp的相對大小
①一般來說，溶解度小的沉淀轉化為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。
②當一種試劑能沉淀溶液中的幾種離子時，生成沉淀時所需試劑離子濃度越小的越先沉淀。
③如果生成各種沉淀所需試劑離子的濃度相差較大，就能實現分步沉淀，從而達到提純、分離的目的。
水垢成分CaCO3
Mg(OH)2 CaSO4
用飽和Na2CO3
溶液浸泡數天
疏松的水垢CaCO3
Mg(OH)2
用鹽酸或飽和氯化銨溶液
除去水垢
寫出除去水垢過程中發生的所有離子方程式
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
沉淀轉化的應用
①鍋爐除水垢
CaCO3 Ca2+ + CO32-
+
H2O+CO2
各種原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)，便慢慢地使之轉變為銅藍(CuS)。
2HCO3-
ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+
②自然界中礦物的轉化:
③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+

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