3.4.2沉淀溶解平衡的應(yīng)用（課件）高二化學(xué)（人教版2019選擇性必修1）

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(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實驗了解沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化，并能用化學(xué)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(xué)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/Lc(Cu2+)=0.05mol/L國家GB8978-2003《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(rèn)為沉淀離子濃度小于1.0×10-5mol/L時,則認(rèn)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（＜10-5mol/L）Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.812.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?！痉治觥亢诵奈镔|(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

<Ksp①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↑＋4H2OAgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O③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H2CO3H2O

+

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?！拘≡嚺５丁窟\用沉淀溶解平衡解釋稀鹽酸除碳酸鈣的原理。?32?32?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?42+平衡向溶解的方向移動CaSO4溶解加Na2CO3Q

＜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?42?3K＝c(SO

)2?4c(CO

)2?3c(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(xué)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：Na2SKI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

＝

1.8×10-10Ksp＝8.5×10-17當(dāng)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(dāng)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＝6.3×10-50Ksp＝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)3FeCl3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。

Cl－＋Ag＋

=AgCl↓白色沉淀黃色沉淀黑色沉淀

Mg2＋＋2OH－

=Mg(OH)2↓白色沉淀紅褐色沉淀物質(zhì)溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16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