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第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的沉淀 溶解平衡
第三章 水溶液中的離子反應(yīng)與平衡
授課人：
課時2 沉淀溶解平衡的移動
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成、沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)。
2．通過學(xué)會用沉淀溶解平衡的移動解決生產(chǎn)、生活中的實際問題，并設(shè)計實驗探究方案，進行沉淀轉(zhuǎn)化等實驗探究。
難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡會因離子濃度的變化而發(fā)生移動。
根據(jù)某溫度下溶度積Ksp與溶液中離子積Q 的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)的沉淀或溶解情況。
Q ＞ Ksp，溶液中有沉淀析出；
Q ＝ Ksp，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；
Q ＜ Ksp，溶液中無沉淀析出。
一、沉淀溶解平衡的移動原理
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的應(yīng)用
在涉及無機制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。
工業(yè)廢水
硫化物等
重金屬離子(如Cu2+、Hg2+等)轉(zhuǎn)化成沉淀
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(2) 生成沉淀的方法
①飽和溶液析出晶體：
根據(jù)同離子效應(yīng)，加入相同離子，使平衡向沉淀方向進行
如：NaCl溶液，通入HCl氣體，有NaCl晶體析出
②升溫溶解或降溫沉淀：
升高溫度，溶解度變大，晶體溶解
降低溫度，溶解度變小，晶體沉淀
如：工藝流程題中常出現(xiàn)：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶的操作
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
③調(diào)節(jié)pH沉淀法：
如：除去氯化銨中的氯化鐵，加氨水調(diào)pH值
加氨水，OH－濃度上升，平衡左移有利于生成沉淀
Fe(OH)3(s) Fe3+ (aq) +3OH- (aq)
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
如：除去氯化鎂中的氯化鐵，加碳酸鎂、氧化鎂等調(diào)pH值
消耗H+，平衡右移，有利于生成沉淀
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
如硫酸鋇在硫酸中的溶解度比在純水中小。
加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶物或氣體時，平衡向溶解
方向移動。但 Ksp 不變。
如：AgCl 中加入 KI(s)，AgCl 溶解，生成AgI.
④加沉淀劑：
如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀劑
⑤同離子效應(yīng)：
⑥沉淀轉(zhuǎn)換：
典例解析
例1 計算298 K時使0.010 mol·L-1 Fe3+開始沉淀和沉淀完全時溶液的pH值。(已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39)。
解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-
⑴ 開始沉淀
∵ c平(Fe3+)c平(OH-)3 ＝Ksp
pOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19
∴ pH = 14-12.19=1.81
典例解析
由此可見：①氫氧化物沉淀不一定在堿性環(huán)境；
②不同氫氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通過
控制pH值使金屬離子沉淀或分離。
c平(Fe3+) ≤ 10-5 mol·L-1
∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81
(2) 完全沉淀
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(1)原理
設(shè)法不斷移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動
強酸是常用于溶解難溶性電解質(zhì)的試劑。如可溶解難溶氫氧化物，難溶碳酸鹽、某些難溶硫化物等。
2. 沉淀的溶解
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(2)使沉淀溶解的方法
①加水：加水促進溶解
②升溫：升溫促進溶解(氫氧化鈣除外)
③使沉淀轉(zhuǎn)化為氣體：CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
④使沉淀轉(zhuǎn)化為更弱電解質(zhì)：
Mg(OH)2 + 2HCl === MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2NH4Cl === MgCl2 + 2NH3·H2O
⑤使沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì) (原沉淀在轉(zhuǎn)化過程中溶解)
2AgCl(s)+Na2S(aq) Ag2S(s)+2NaCl(aq)
沉淀反應(yīng)還被廣泛應(yīng)用于廢水處理、物質(zhì)提純等領(lǐng)域，常通過某個離子生成沉淀來實現(xiàn)與其他物質(zhì)分離的目的。
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
部分金屬離子沉淀物的顏色
根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)可知三種沉淀溶解能力從大到小的順序是：
理論分析
AgCl＞AgI＞Ag2S
向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中的Ag＋和I－結(jié)合生成了更難溶解的AgI，溶液中Ag＋濃度減小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移動，最終AgCl完全轉(zhuǎn)化為AgI。AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S的原理相同。
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
KI I- + K+
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
+
AgI(s)
AgCl(s)＋I－ AgI(s)＋Cl－；
沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式：
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
Na2S S2- + 2Na+
2AgI(s) 2Ag+(aq) + 2I-(aq)
+
Ag2S(s)
2AgI(s)＋S2- Ag2S(s)＋2I－；
沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式：
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
在特殊情況下，控制反應(yīng)條件，也可使溶解能力相對較弱的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較強的物質(zhì)。
沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)
沉淀溶解平衡的移動
沉淀轉(zhuǎn)化的條件
溶液中的離子濃度冪之積大于Ksp
一般是溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。
1
2
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(1)一般來說，當(dāng)溶液中有多種可以沉淀的離子且生成相同類型的沉淀時，Ksp越小的越先沉淀。(2)當(dāng)離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時，認(rèn)為已完全沉淀。
注意事項
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
①沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。一般是溶解度小的沉淀會轉(zhuǎn)化生成溶解度更小的沉淀。
沉淀轉(zhuǎn)化的注意問題
②當(dāng)一種試劑能沉淀溶液中幾種離子時，生成沉淀所 需試劑離子濃度越小的越先沉淀；如果生成各種沉 淀所需試劑離子的濃度相差較大，就能分步沉淀，從而達到分離離子的目的。
③溶解度小，先沉淀的規(guī)則只針對離子濃度相差不大 時，若離子濃度相差較大時，先達到溶度積的物質(zhì)先沉淀(通過計算得到)。
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
齲齒與含氟牙膏
齲齒的成因可能是食物在口腔細(xì)菌和酶的作用下產(chǎn)生的有機酸（例如糖類分解產(chǎn)生的乳酸）穿透牙釉質(zhì)表面，使牙齒表面的礦物質(zhì)羥基磷灰石［Ca5(PO4)3(OH)］溶解。由于細(xì)菌在牙齒表面形成一層黏膜——齒斑（或稱菌斑），有機酸能夠長時間與牙齒表面密切接觸，羥基磷灰石持續(xù)溶解，最終形成齲齒。
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
含氟牙膏中少量的氟離子能與羥基磷灰石發(fā)生反應(yīng)，生成更難溶解的氟磷灰石［Ca5(PO4)3F］。
氟磷灰石比羥基磷灰石更能抵抗酸的侵蝕，并且氟離子還能抑制口腔細(xì)菌產(chǎn)生有機酸。含氟牙膏的使用顯著降低了齲齒的發(fā)生率，使人們的牙齒更健康。
二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用
典例解析
例2. 現(xiàn)金屬冶煉過程中存在以下三種離子，已知在起始濃度均為0.1 mol·L-1時，三種物質(zhì)的沉淀所需pH如表格所示。請回答以下問題：
Fe(OH)3 Zn(OH)2 Fe(OH)2 開始沉淀pH 完全沉淀pH 開始沉淀pH 完全沉淀pH 開始沉淀pH 完全沉淀pH
2.3 4.1 5.4 6.5 7.5 9.7
(1)Fe3+在pH=3.5時，主要以 形式存在
(2)如果需要分離Fe3+ 、Zn2+得到Zn2+ ，應(yīng)控制pH范圍為 。
(3)如果需要提純Zn2+，應(yīng)如何操作
先將Fe2+ 氧化為Fe3+，然后控制：4.1≤pH<5.4
Fe(OH)3
4.1≤pH<5.4
課堂小結(jié)
沉淀溶解平衡的移動原理
沉淀溶解平衡的應(yīng)用
不良反應(yīng)
沉淀溶解平衡移動原理
沉淀的生成及應(yīng)用
沉淀的溶解及應(yīng)用
沉淀的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
隨堂練習(xí)
1.25 ℃時，已知下列三種金屬硫化物的溶度積常數(shù)(Ksp)分別為Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝1.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6 ×10－24。下列關(guān)于常溫時的有關(guān)敘述正確的是（ ）
A.硫化鋅、硫化銅、硫化亞鐵的溶解度依次增大
B.將足量的ZnSO4晶體加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的濃度最
大只能達到1.6×10－23 mol·L－1
C.除去工業(yè)廢水中含有的Cu2＋，可采用FeS固體作為沉淀劑
D.向飽和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)變大、c(S2－)
變小，但Ksp(FeS)變大
C
2.下列應(yīng)用或現(xiàn)象主要體現(xiàn)的是沉淀溶解平衡原理的有( )
①熱純堿溶液洗滌油污的能力強　②誤將鋇鹽[BaCl2、Ba(NO3)2]當(dāng)作食鹽食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒　③溶洞的形成　④碳酸鋇不能作“鋇餐”但硫酸鋇能　⑤泡沫滅火器滅火
A.僅②③④ B.僅①②③
C.僅③④⑤ D.全部
A
謝謝觀看
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