資源簡介

(共28張PPT)
第三單元 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 沉淀溶解平衡的應(yīng)用
學習目標
1.通過實驗了解沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化，并能用化學平衡移動原理解釋其過程。
2.了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，并能運用其原理解決實際問題。
3.學會通過比較Q、Ksp 的大小，從定量的角度分析沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化。
新課導(dǎo)入
除去不溶性固體雜質(zhì)后的主要污染物
c(H+)=0.1mol/L
c(Cu2+)=0.05mol/L
國家GB8978-2003
《污水綜合排放標準》
中性水（ pH ≈7)
c (Cu2+)≤1x10-7mol/ L
【問題1】假如你是銅礦工程師，你會如何處理含銅酸性廢水，使其達到標準排放？
新課導(dǎo)入
市場調(diào)研
任務(wù)一 沉淀的生成
工業(yè)廢水的處理——化學沉淀法
工業(yè)廢水
重金屬離子（如Cu2+、Hg2+等）
沉淀
任務(wù)一 沉淀的生成
原則: 生成沉淀的反應(yīng)能發(fā)生，且進行得越完全越好。
Cu2＋+S2－=CuS↓
沉淀Cu2+、Hg2+等，可以用Na2S或H2S做沉淀劑。
Hg2＋+S2－＝HgS↓
一般認為沉淀離子濃度小于1.0×10-5 mol/L時,則認為已經(jīng)沉淀完全。
方法1： 加沉淀劑
任務(wù)一 沉淀的生成
選擇沉淀劑的原則：
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(zhì)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。
任務(wù)一 沉淀的生成
方法2： 調(diào)pH值
1.工業(yè)原料NH4Cl中混有FeCl3:
加氨水,調(diào)pH值然后過濾
Fe3＋ + 3NH3 H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋
氫氧化物 開始沉淀時的pH（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
2.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，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(diào)節(jié)pH至3～4，促進 Fe3+水解，轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。
任務(wù)一 沉淀的生成
方法3： 相同離子法
增大沉淀溶解平衡體系中某種離子的濃度，使平衡向生成沉淀的方向移動
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42- (aq)
定性：硫酸中c(SO42-) 大，使平衡逆向移動，減小BaSO4的損失。
定量：溶液中c(SO42-)增大，溫度不變，Q>Ksp，平衡逆移。
任務(wù)一 沉淀的生成
【交流討論】
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？
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)3
氧化
調(diào)pH
硝酸、高錳酸鉀、氯氣、氧氣、雙氧水等
常見氧化劑
氯氣、雙氧水、氧氣等（不引入雜質(zhì)）
氧化劑可用
氨水、氫氧化鈉、氧化銅、碳酸銅
調(diào)pH
氧化銅、碳酸銅等（不引入雜質(zhì)）
調(diào)pH可用
改變離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)化為溶解度更小的難溶電解質(zhì)，便于分離出來
方法4： 氧化還原法
任務(wù)二 沉淀的溶解
【思考】水垢含有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等，除水垢的方法有“酸洗”，即用鹽酸浸泡。
請運用沉淀溶解平衡的原理解釋原因。
【分析】
核心物質(zhì)：Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4、HCl
尋找平衡：
Mg(OH)2(s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq)
CaCO3(s) CO32- (aq) + Ca2+ (aq)
CaSO4(s) SO42- (aq) + Ca2+ (aq)
任務(wù)二 沉淀的溶解
【實驗】
滴加幾滴酚酞溶液
Mg(OH)2濁液
【分析】
Mg(OH)2(s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq)
平衡
向溶解的方向
移動
c(OH- )
減小
Mg(OH)2
溶解
消耗
OH-
加
鹽酸
Q ＜ Ksp
【思考】如何設(shè)計實驗證明？
任務(wù)二 沉淀的溶解
盛有Mg(OH)2
濁液的試管
適量
鹽酸
盛有等量
Mg(OH)2濁液
的試管
等體積
蒸餾水
對照實驗
實驗1
實驗2
【實驗方案】
加水，對Mg(OH)2的沉淀溶解平衡影響不明顯。
任務(wù)二 沉淀的溶解
根據(jù)平衡移動原理，對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，就可以使沉淀溶解。使Qc < Ksp
①酸溶解法：
用強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。
(1) 原理
(2) 沉淀溶解的方法
任務(wù)二 沉淀的溶解
3Ag2S＋8H＋ ＋ 2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O
AgCl + 2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
③氧化還原溶解法：
②配位溶解法:
如Ag2S溶于稀HNO3
如AgCl溶于氨水
④鹽溶液溶解法：
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中。Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液反應(yīng)的離子方程式為：
Mg(OH)2＋2NH=== Mg2＋＋2NH3·H2O
(2) 沉淀溶解的方法
任務(wù)二 沉淀的溶解
H2CO3 H2O + CO2↑
+ H+
HCO (aq)
CaCO3(s) CO (aq) + Ca2+(aq)
+ H+
CO2氣體的生成和逸出，使CO 的濃度不斷減小，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。
【小試牛刀】運用沉淀溶解平衡解釋稀鹽酸除碳酸鈣的原理。

3
2
3
2
3
【思考】稀鹽酸能除去CaSO4嗎？
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
【問題】 除去水垢中的CaSO4等，需要另一種方法——“堿洗”。 即用Na2CO3溶液等浸泡一段時間，再輔以“酸洗”，可除去CaSO4。
請運用沉淀溶解平衡的原理解釋原因。
【分析】核心物質(zhì)：CaSO4、Na2CO3、HCl
尋找平衡：
CaSO4(s) SO (aq) + Ca (aq)
2
4
2+
平衡
向溶解的方向
移動
CaSO4
溶解
加Na2CO3
Q ＜ Ksp
生成CaCO3
酸洗
除去
消耗
Ca2+
c(Ca2+ )
減小
對于CaSO4的沉淀溶解平衡， CO 與Ca2+反應(yīng)，使c(Ca2+)減小，使Q ＜ Ksp，平衡向CaSO4溶解的方向移動。生成的CaCO3 ，可用鹽酸除去。
CaSO4 → CaCO3 沉淀的轉(zhuǎn)化
2
3
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
CaSO4(s) + CO (aq) CaCO3 (s) + SO (aq)
4.9×10-5
3.4×10-9
2
4
2
3
K ＝
c(SO )
2
4
c(CO )
2
3
c(CO )·c (Ca2+)
2
3
＝
c(SO )·c (Ca2+)
2
4
＝
Ksp (CaSO4)
Ksp (CaCO3)
＝
≈
1.4×104
【分析】上述沉淀的轉(zhuǎn)化過程離子方程式可以表示為：
由CaSO4(25 ℃Ksp ＝ 4.9×10-5 )轉(zhuǎn)化為CaCO3(25 ℃ Ksp ＝ 3.4×10-9 )，某同學推測溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀，設(shè)計實驗驗證下列沉淀的轉(zhuǎn)化。請評價是否合理，并說明理由。
AgCl → AgI → Ag2S
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
NaCl和AgNO3混合
白色沉淀AgCl
向所得固液混合物中滴加KI溶液
黃色沉淀AgI
向新得固液混合物中滴加Na2S溶液
黑色沉淀Ag2S
實驗3-4：
Na2S
KI
注意：實驗中加入AgNO3溶液的量要少，確保NaCl溶液過量！
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
AgI(s)
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(jié)合生成AgI沉淀，導(dǎo)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。
+
I-(aq)
【結(jié)論1】
AgCl(s) + I-(aq) AgI(s) + Cl-(aq)
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
【結(jié)論2】
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(jié)合生成Ag2S沉淀，導(dǎo)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
2AgI(s) + S2-(aq) Ag2S(s) + 2I-(aq)
向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液
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
溶解度關(guān)系：
Mg(OH)2 ＞ Fe(OH)3
FeCl3
注意：實驗中加入NaOH溶液的量要少，確保MgCl2溶液過量！
實驗3-5：
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
【結(jié)論】 沉淀的轉(zhuǎn)化實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。
一般來說，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。兩者的溶解度差別越大，轉(zhuǎn)化越容易。
AgCl(s) +I-(aq) AgI(s) +Cl-(aq)
2AgI(s) +S2-(aq) Ag2S(s) +2I-(aq)
Cl－＋ Ag＋ = AgCl↓
白色沉淀
黃色沉淀
黑色沉淀
3Mg(OH)2(s) +2Fe3+(aq) 2Fe(OH)3(s) +3Mg2+(aq)
Mg2＋＋2OH－ = Mg(OH)2↓
白色沉淀
紅褐色沉淀
物質(zhì) 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgI 9.6×10-9
Ag2S 1.3×10-16
實驗3-4：
實驗3-5：
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
1.沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)與條件
沉淀的轉(zhuǎn)化是指由一種難溶物轉(zhuǎn)化為另一種難溶物的過程，其實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。
① 實質(zhì)
兩種沉淀的溶解度不同，溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度_____的沉淀，兩者溶解度相差_____轉(zhuǎn)化越____。
② 條件
更小
越大
容易
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
2.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
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
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
①鍋爐除水垢
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
2.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
② 自然界中礦物的轉(zhuǎn)化
CuSO4＋ZnS=== CuS＋ZnSO4
CuSO4＋PbS=== CuS＋PbSO4
CuS(銅藍)
如原生銅硫化物
氧化
淋濾
CuSO4(溶液)
ZnS
PbS
任務(wù)三 沉淀的轉(zhuǎn)化
2.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
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+
思維構(gòu)建

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