資源簡介

(共37張PPT)
章
三
第
水溶液中的離子反應(yīng)與平衡
第四節(jié)
沉淀溶解平衡
第2課時(shí)
沉淀溶解平衡的應(yīng)用
1、沉淀的生成
（1）應(yīng)用：生成難溶電解質(zhì)的沉淀，是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保工程和科學(xué)研究中除雜或提純物質(zhì)的重要方法之一。
講授新課
工業(yè)廢水的處理
工業(yè)廢水
硫化物等
重金屬離子（如Cu2+、Hg2+等）轉(zhuǎn)化成沉淀
講授新課
原則: 生成沉淀的反應(yīng)能發(fā)生，且進(jìn)行得越完全越好
方法：
(1) 加沉淀劑
Cu2＋+S2－=CuS↓
沉淀Cu2+、Hg2+等，可以用Na2S或H2S做沉淀劑
Hg2＋+S2－＝HgS↓
一般認(rèn)為沉淀離子濃度小于1.0×10-5 mol/L時(shí),則認(rèn)為已經(jīng)沉淀完全。
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在NaCl溶液中含有少量的Na2S，欲將S2－除去，可加入 (　　)
A．CuCl2　　　　　 B．AgCl
C．NaOH D．Ag2S
B
隨堂小練
氫氧化物 開始沉淀時(shí)的pH值（0.1mol/L） 沉淀完全時(shí)的pH值
(＜10-5 mol/L)
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？
(2) 調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)pH至3～4，促進(jìn) Fe3+水解，轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。
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(3) 同離子效應(yīng)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)+SO42- (aq)
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若使Fe3+當(dāng)c(Fe3+) ≤ 10-5mol·L-1 時(shí)認(rèn)為已完全沉淀）完全沉淀，pH至少應(yīng)為多少？
Fe (OH)3（s） Fe3+ + 3OH –
pH = 2.8
Ksp = c(Fe3+ )c3(OH–) = 2.6×10-39
隨堂小練
已知Fe3+在pH3到4之間開始沉淀，在pH7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(diào)pH至7到8使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3 沉淀，過濾除去沉淀。
氧化劑可用：氯氣、雙氧水、氧氣等（不引入雜質(zhì)）
調(diào)pH可用：氧化銅、碳酸銅等（不引入雜質(zhì)）
常見氧化劑:硝酸、高錳酸鉀、氯氣、氧氣、雙氧水等
調(diào)pH:氨水、氫氧化鈉、氧化銅、碳酸銅
交流討論
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
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思考與交流
1、如果要除去某溶液中的SO42-，你選擇加入鋇鹽還是鈣鹽？為什么？
加入鋇鹽，因?yàn)锽aSO4比CaSO4更難溶，使用鋇鹽可使SO42-沉淀更完全
2、以你現(xiàn)有的知識(shí)，你認(rèn)為判斷沉淀能否生成可從哪些方面考慮？是否可能使要除去的離子通過沉淀反應(yīng)全部除去？說明原因。
從溶解度方面可判斷沉淀能否生成；不可能使要除去的離子通過沉淀完全除去，因?yàn)椴蝗苁窍鄬?duì)的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。
2. 沉淀的溶解
(1)原理
根據(jù)平衡移動(dòng)原理，對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地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(dòng)，就可以使沉淀溶解。使Qc < Ksp
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例：CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq)
HCO3-
+H+
+H+
H2CO3
H2O + CO2↑
(2)沉淀溶解的方法
①酸溶解法：用強(qiáng)酸溶解的難溶電解質(zhì)有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸。
CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑　
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3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
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
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試管編號(hào) ① ② ③
對(duì)應(yīng)試劑 少許Mg(OH)2 少許Mg(OH)2 少許Mg(OH)2
滴加試劑 2ml蒸餾水，滴加酚酞溶液 2ml鹽酸 3ml飽和NH4Cl溶液
現(xiàn)象
固體無明顯溶解現(xiàn)象，溶液變淺紅
迅速溶解
逐漸溶解
Mg(OH)2 + 2HCl ＝ MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2NH4Cl ＝ MgCl2 + 2NH3·H2O
完成實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
說明溶解
實(shí)驗(yàn)方案：分別向氫氧化鎂沉淀中加入蒸餾水、酸、鹽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。
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在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：
Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
加入鹽酸時(shí)，H＋中和OH－，使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解。
加入NH4Cl時(shí)，NH4＋與OH－結(jié)合，生成弱電解質(zhì)NH3·H2O（它在水中比Mg（OH）2更難電離出OH-），使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng)。
應(yīng)用平衡移動(dòng)原理分析、解釋實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的反應(yīng)，并試從中找出使沉淀溶解的規(guī)律。
【解釋】
思考與交流
思考：為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”
BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：
BaSO4 Ba2++SO42- Ksp=1.1×10-10mol2 L-2
BaCO3 Ba2++CO32- Ksp=5.1×10-9mol2 L-2
由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃酸會(huì)與CO32-反應(yīng)生成CO2和水，使CO32-離子濃度降低，使Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。
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BaCO3 Ba2+ + CO32-
+
H+
CO2↑+H2O
所以，不能用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”。
而SO42－不與H＋結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H＋對(duì)BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2＋濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4 作“鋇餐”。

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【實(shí)驗(yàn)3-4】：沉淀的轉(zhuǎn)化一（教材P83）
（1）向盛有2mL0.1mol/L NaCl 溶液的試管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。
（2）振蕩試管，然后向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液，觀察并記錄現(xiàn)象；
（3）振蕩試管，然后再向其中滴加8滴0.1mol/L的Na2S溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。
3.沉淀轉(zhuǎn)化
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AgCl
AgI
Ag2S
KI
Na2S
根據(jù)下列圖示實(shí)驗(yàn)，將觀察到的現(xiàn)象填在空格內(nèi)：
白色
沉淀
黃色
沉淀
黑色
沉淀
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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
AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl-
沉淀的轉(zhuǎn)化示意圖
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沉淀的轉(zhuǎn)化示意圖
Na2S = S2- + 2Na+
AgI(s) Ag+ + I-
+
Ag2S(s)
s(AgCl)=1.5×10-4g
s(AgI)=3.7×10-7g
s(Ag2S)=1.3×10-16g
2AgI(s)+S2- Ag2S(s) +2I-
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[討論]:從實(shí)驗(yàn)中可以得到什么結(jié)論？
實(shí)驗(yàn)說明：沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化，兩者差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。
物質(zhì) 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
講授新課
【實(shí)驗(yàn)3-5】：探究沉淀的轉(zhuǎn)化二（教材P83）
(1) 向盛有2mL0.1mol/L MgCl2溶液的試管中滴加2-4滴2mol/LNaOH溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。
（2）向上述試管中滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液，靜置，觀察并記錄現(xiàn)象。
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實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色
靜置
紅褐色沉淀析出，溶液變無色
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（3）沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)：
沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。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(shí)現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。
反常：當(dāng)兩種難溶物溶解能力差別不大時(shí), 溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)在一定條件下能轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)。
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鍋爐中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。
CaSO4 　　 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
(4)沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
①鍋爐除水垢
水垢成分CaCO3
Mg(OH)2 CaSO4
用飽和Na2CO3
溶液浸泡數(shù)天
疏松的水垢CaCO3 Mg(OH)2
用鹽酸或
飽氯化銨液
除去水垢
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
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② 自然界中礦物的轉(zhuǎn)化
③工業(yè)廢水處理
工業(yè)廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)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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自然界也發(fā)生著溶解度小的礦物轉(zhuǎn)化為溶解度更小的礦物的現(xiàn)象。
各種原生銅的硫化物經(jīng)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(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。
ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+
PbS+Cu2+=CuS+Pb2+
ZnS(s) Zn2+(aq) + S2-(aq)
+
Cu2+(aq)
CuS(s)
平衡向右移動(dòng)
ZnS與CuS是同類難溶物，CuS的溶解度遠(yuǎn)小于ZnS的溶解度。
講授新課
④水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，說明它形成的原因(用化學(xué)方程式表示)。
講授新課
石灰乳中存在下列平衡：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入下列溶液，可使Ca(OH)2減少的是（ ）
A.Na2CO3溶液 　B.KCl溶液
C.NaOH溶液 D.CaCl2溶液
A
隨堂一練
已知25℃時(shí)，AgCl的溶度積Ksp＝1.8×10－10，則下列說法正確的是 (　　)
A．向飽和AgCl水溶液中加入鹽酸，Ksp值變大
B．AgNO3溶液與NaCl溶液混合后的溶液中，一定有c(Ag＋)＝c(Cl－)
C．溫度一定時(shí)，當(dāng)溶液中c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp時(shí)，此溶液中必有AgCl的沉淀析出
D．將AgCl加入到較濃的KI溶液中，部分AgCl轉(zhuǎn)化為AgI，因?yàn)锳gCl溶解度大于AgI
D
隨堂一練
練習(xí)：齲齒的形成原因及防治方法
(1) 牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：
進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是
Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) KSP=2.5×10-59
發(fā)酵生成的有機(jī)酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動(dòng)，加速腐蝕牙齒
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(2)已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61，比Ca5(PO4)3OH更難溶，牙膏里的氟離子會(huì)與Ca5(PO4)3OH反應(yīng)。請(qǐng)用離子方程式表示使用含氟牙膏防止齲齒的原因
5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5（PO4）3F
講授新課
沉淀溶解平衡的應(yīng)用
沉淀的轉(zhuǎn)化
沉淀的生成
沉淀的溶解
總結(jié)歸納
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