資源簡介

(共29張PPT)
第四節 沉淀溶解平衡
第二課時
沉淀溶解平衡的應用
第三章 水溶液中的離子反應與平衡
學習目標
1.通過實驗了解沉淀的生成、溶解與轉化，能應用化學平衡理論解釋沉淀的生成、溶解和轉化。
2.學會通過比較Q與Ksp的大小判斷難溶電解質的沉淀與溶解，學會從定量的角度分析沉淀的生成與轉化。
牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH的難溶物質保護著，它在唾液中存在下列平衡：
（1）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，試從化學平衡移動的原理來進行解釋。
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
氟化物預防齲齒的化學原理
（2）研究表明Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，而且更能抵抗酸的侵蝕。牙膏里添加氟離子能夠有效預防蛀牙，請分析原因。
發酵生成的有機酸能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動，加速腐蝕牙齒
閱讀課本P85頁——科學 技術 社會
Ca5(PO4)3OH（S）+4H+ 5Ca2+(aq) +3HPO42- (aq) +H2O(l)
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5（PO4）3F
結論：難溶電解質的沉淀溶解平衡是動態平衡，我們可以通過改變條件，使平衡向著需要的方向移動----溶液中的離子轉化為沉淀，或沉淀轉化為溶液中的離子。因此，沉淀溶解平衡在生產、科研和環保等領域具有廣泛的應用。
Ca5(PO4)3OH（S）+F- (aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
一、沉淀的生成
1、應用：在無機物的制備和提純、廢水處理等領域，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。
進水
預處理設備
混合
投藥
藥劑設備
部分回流
沉淀物處理設備
沉淀物排除
反應沉淀
補充處理
出水
化學沉淀法廢水處理工藝流程示意圖
閱讀課本P81頁
問題：1.工業原料氯化銨中常含雜質氯化鐵，該如何除去？
2.工業廢水中常含有Cu2+、Hg2+等重金屬離子，該如何除去？
H2S + Cu2+ ＝ CuS↓+ 2H+
S2- + Hg2+ ＝ HgS↓
Fe3+ + 3NH3 H2O ＝ Fe(OH)3↓+ 3NH4+
原理：控制溶液的pH，加入沉淀劑，應用同離子效應，當 Q>Ksp 時有沉淀生成。
2、方法
（1）調節溶液的pH
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)
Fe2+ 6.95 8.95
Cu2+ 4.67 6.67
Fe3+ 1.87 3.2
課堂練習1：CuCl2溶液中混有FeCl2，如何除雜？
方法：向溶液加入少量的H2O2，使Fe2+氧化成Fe3+，然后再加入Cu(OH)2或CuO或Cu2(OH)2CO3調節pH；至3 ~ 4范圍；再將生成的Fe(OH)3沉淀過濾除去。
利用生成沉淀分離或除去某種離子，首先要使生成沉淀的反應能夠發生;其次希望沉淀反應完成后，溶液中剩余離子的濃度能夠盡量小。
(1)如果要除去某溶液中的SO42-，你選擇加入鈣鹽還是鋇鹽 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
鋇鹽，因為Ksp(BaSO4)增大所用沉淀劑的濃度，有利于反應向沉淀生成的方向進行
【思考與討論】P82
（2）加沉淀劑
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。
④當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。
課堂練習2：、己知Ksp(AgCl)= 1.56 ×10-10，Ksp(AgBr)=7.7 ×10-13 ， Ksp(Ag2CrO4)= 9.0 ×10-12 。某溶液含有Cl-, Br-和CrO42-, 濃度均為0.010mo1·L-1,向該溶液中逐滴加入0.010mo1·L-1的AgNO3溶液時，
三種陰離子產生沉淀的先后順序為（ ）
Cl— 、Br—、CrO42—
CrO42—、Br—、Cl—
Br—、Cl—、CrO42—
Br— 、CrO42—、Cl—
C
二、沉淀的溶解
1、原理：
2、方法
（1）酸溶解法：
用強酸溶解的難溶電解質有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸。
CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq)
H+
H2CO3
H+
2HCO3-
CO2↑+ H2O
對于在水中難溶的電解質，只要設法不斷地移去平衡體系中相應的離子，使Q【實驗3-3】分別向氫氧化鎂沉淀中加入蒸餾水、鹽酸，根據實驗現象，得出結論。
滴加試劑 蒸餾水 鹽酸
現 象
固體無明顯溶解現象
迅速溶解
加入鹽酸時，H＋中和OH－，使c(OH－)減小，平衡右移，從而使Mg(OH)2溶解。
（2）Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)+2OH－(aq)
P82思考與討論：
（1）Mg(OH)2 + 2HCl ＝ MgCl2 + H2O
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溶液反應的離子方程式為：
Mg(OH)2＋2NH4+=== Mg2＋＋2NH3·H2O
用平衡移動原理去解釋下列事實：
實驗制得的BaSO4含有雜質，實驗員用0.010mol/L硫酸洗滌BaSO4沉淀，而不用蒸餾水洗滌。請應用平衡移動原理分析。
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42- (aq),用水洗滌使BaSO4的溶解平衡向右移動，造成BaSO4質量的損失；而用H2SO4洗滌，H2SO4= SO42-+ 2H+， SO42-促進BaSO4的沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移動， 故BaSO4的損失量少。
課堂練習3：課本P87頁第5題
三、沉淀的轉化
【實驗3-4】
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
Ag+ + Cl- =AgCl↓
【實驗3-5】
實驗操作
實驗現象
MgCl2＋2NaOH= Mg(OH)2↓＋2NaCl
3Mg(OH)2＋2FeCl3=2Fe(OH)3＋3MgCl2
有白色沉淀析出
白色沉淀轉化為紅褐色沉淀
【討論】為什么沉淀能夠轉化呢 請以AgCl沉淀轉化為AgI沉淀為例進行說明。
I-
AgCl(s) Ag+ + Cl-
+
AgI(s)
AgCl(s)+I- AgI(s) + Cl-
沉淀的轉化：
包含了沉淀的生成和沉淀的溶解兩個過程
【微觀分析】
為什么能生成AgI(s)？為什么AgCl(s)會溶解？
滴加一定濃度的KI時，使得
Q(AgI)>Ksp(AgI)，故會生成AgI沉淀；c（Ag+ ）減小，導致AgCl的溶解平衡向溶解的方向移動。
【符號表征】
物質 溶解度/g
AgCl 1.5×10—4
AgI 9.6×10—9
Ag2S 1.3×10—16
參考數據
Mg(OH)2 9×10-4
Fe(OH)3 3×10-9
1、沉淀的轉化實質
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會轉化生成溶解度更小的沉淀。但是，溶解度較小的沉淀在一定條件下也可以轉化成溶解度較大的沉淀。如：BaSO4遇到飽和碳酸鈉溶液也能轉化為碳酸鋇
課堂練習4：4.已知：25°C時Ksp(Mg(OH)2) =5.6×10-12，Ksp(MgF2) =7.42×10-11 下列說法正確的是（ ）
A．25 ℃時，飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2+)大
B．25 ℃時，在Mg(OH)2的懸濁液加入少量的NH4Cl固體，c(Mg2+)增大
C．25 ℃時，Mg(OH)2固體在20mL0.01 mol·L-1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L-1 NH4Cl溶液中Ksp的小
D．25 ℃時，在Mg(OH)2的懸濁液加入NaF溶液后，不可能轉化成為 MgF2
B
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。
CaSO4 　　 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
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
2、沉淀的轉化應用
② 自然界中礦物的轉化
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
課堂練習5：已知BaCO3和BaSO4均為難溶電解質，其溶度積分別為Ksp(BaCO3) =5.1×10-9，Ksp(BaSO4) =1.1×10-10 ，則下列說法中正確的是（　?。?br/>A.BaSO4可做鋇餐而BaCO3不能是因為Ksp(BaSO4) ＜Ksp(BaCO3)
B.在制腈綸纖維的1 L溶液中含SO42-為1.0×10-3 mol，則加0.01 mol BaCl2不能使SO42-完全沉淀
C.在清理有關儀器的BaSO4沉淀時，常加入飽和Na2CO3溶液，使BaSO4轉化為BaCO3再用酸處理
D.用稀H2SO4洗滌BaSO4效果比用水好，BaCO3也能用此法處理
C
課堂小結
課堂達標
1、要想除去廢水中的Pb2＋，最好選用下列哪種試劑[已知：Ksp(PbCl2)＝1.9×10－14；Ksp(PbSO4)＝1.06×10－8；Ksp(PbCO3)＝3.3×10－14；
Ksp(PbS)＝3.4×10－28](　　)A．NaCl　　　　　　　 B．Na2SC．Na2SO4 D．Na2CO3
C
2．下列現象不能用沉淀溶解平衡移動原理解釋的是(　　)A．相同溫度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化鈉溶液中的溶解度B．濃FeCl3溶液滴入沸水中繼續加熱形成紅褐色透明液體C．自然界地表層原生銅礦變成CuSO4溶液向下層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉變為銅藍(CuS)D．加入少量AgCl固體可以除去氯化鈉溶液中的少量硫化鈉雜質
B
3．已知在pH為4～5的環境中，Cu2＋、Fe2＋幾乎不水解，而Fe3＋幾乎完全水解。工業上制CuCl2溶液是將濃鹽酸用蒸氣加熱到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化銅(含少量雜質FeO)，充分攪拌使之溶解。欲除去溶液中的雜質離子，下述方法中可行的是 (　　)A．向溶液中通入Cl2，再加入純凈的CuO粉末調節pH為4～5B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，調節pH為4～5D．加入純Cu將Fe2＋還原為Fe
A
4、已知：Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(MnS)＝2.6×10－13。工業生產中常用MnS作為沉淀劑除去工業廢水中的Cu2＋：
Cu2＋(aq)＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列說法錯誤的是(　　)A．反應達平衡后，繼續加入MnS，廢水中的Cu2＋的去除率增加B．該反應可將工業廢水中的Cu2＋沉淀完全C．往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Mn2＋)變大D．該反應的平衡常數K＝2.0×1023
A
C
5．常溫下，幾種物質的溶度積常數見下表：
物質 Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI
Ksp 2.2×10－20 2.6×10－39 1.7×10－7 1.3×10－12
(1)某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3，為制得純凈CuCl2溶液，宜加入____________________________________調至溶液pH＝4，使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中的c(Fe3＋)＝_________________。
(2)過濾后，將所得濾液經過_______________，_______________操作，可得到CuCl2·2H2O晶體。
蒸發濃縮 　冷卻結晶
CuO[或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3]　
　2.6×10－9mol·L－1

展開更多......

收起↑