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高二化學 選擇性必修一
第三章 水溶液中的離子反應
與平衡
沉淀溶解平衡
第二課時 沉淀溶解平衡的應用
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
【思考討論】
醫院中常用硫酸鋇這種鋇鹽(俗稱鋇餐)作為內服造影劑。醫院搶救鋇離子中毒患者時除催吐外，還需要向中毒者胃中灌入5.0%硫酸鈉溶液，為什么?
SO42?+ Ba2+=== BaSO4 ↓
?
SO42?是強酸的酸根離子，在溶液中難以與H+結合成硫酸分子
?
c(SO42? )增大
?
Q(BaSO4) ＞ Ksp(BaSO4)
BaSO4沉淀溶解平衡向沉淀生成的方向移動
所以用5.0% 的Na2SO4溶液可以給鋇中毒的患者洗胃
BaSO4 難溶沉淀
BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42??(aq) Ksp=1.1×10-10
?
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1、沉淀的生成
(2)沉淀生成的方法
(1)沉淀生成的應用： 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
①調節pH法：
工業原料氯化銨中含雜質氯化鐵，如何除去其雜質？寫出反應離子方程式
問題討論
將其溶解于水，再加入氨水調節pH，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，
Fe3＋轉變為Fe(OH)3沉淀而除去。
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+
?
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1、沉淀的生成
②加沉淀劑法：
如何選擇合適的沉淀劑，除去Cu2＋、Hg2＋等某些金屬離子？
寫出反應離子方程式
問題思考
a.通入H2S除去Cu2＋的離子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
b.加入Na2S除去Hg2＋的離子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。
CuS、HgS為極難溶的硫化物
(2)沉淀生成的方法
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1、沉淀的生成
(2)沉淀生成的方法
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。
如：向AgCl飽和溶液中加入飽和食鹽水可繼續生成AgCl沉淀。
④氧化還原法：改變離子的存在形式，促使其轉化為溶解度更小的難溶電解質，
便于分離出來。
如：過氧化還原反應將Fe2＋氧化為Fe3＋，從而生成更難溶的Fe(OH)3沉淀。
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1、沉淀的生成
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。
【思考與討論】
若要除去某溶液中的SO2，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?
加入鋇鹽，
因為K(BaSO4)增大所用沉淀劑的濃度
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
例1. 計算298K時使0.010mol·L-1Fe3+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-
(1) 開始沉淀
∵ [Fe3+][OH-]3 ＝Ksp
pOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19
∴ pH = 14-12.19=1.81
[Fe3+] ≤ 10-5 mol·L-1
∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81
(2) 完全沉淀
由此可見:
① 氫氧化物沉淀不一定在堿性環境；
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值分離金屬離子.
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
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濃度商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（同類型），且Ksp相差越大分步沉淀越完全; 如AgCl、AgBr、AgI、Ag2S
例2. 如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度均為0.10 mol?L-1, 使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH條件是什么? 已知Ksp(Fe(OH)3)= 4.0×10-39, Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11
pOH = 11.1 , pH = 2.9
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Ksp = [Fe3+][OH-]3 = 4.0 ×10-39
Fe3+ 沉淀完全時的[OH-]為:
Mg2+開始沉淀的pH值為:
pOH = 4.9, pH =9.1
因此, 只要控制pH值在2.9~9.1之間即可使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀。
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
2、沉淀的溶解
鍋爐及其管道內的水垢
燒水壺的水垢
請運用沉淀溶解平衡的原理解釋原因。
如何除去這些水垢？
水垢含有Mg(OH)2、CaCO3 、CaSO4等
——“酸洗”(鹽酸浸泡）
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
2、沉淀的溶解
CaCO3(s) ? CO32- (aq) + Ca2+ (aq)
?
H2CO3 H2O + CO2↑
+ H+
HCO3- (aq)
+ H+
沉淀溶解平衡解釋稀鹽酸除CaCO3的原理：
CO2氣體的生成和逸出，使CO32- 的濃度不斷減小，
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。
一、沉淀的生成和溶解
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
2、沉淀的溶解
(1)寫出實驗中有關反應的化學方程式。
(2)應用平衡移動原理分析、解釋實驗中發生的反應。
【實驗3-3】
滴加的試劑
水
鹽酸
現象
Mg(OH)2+2HCl = MgCl2+2H2O
沉淀不溶解
沉淀溶解
二、沉淀的轉化
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
3、沉淀的溶解
【實驗3-4】
步驟
（1）
（2）
現象
產生
白色沉淀
（3）
白色沉淀轉化為
黃色沉淀
黃色沉淀轉化為
黑色沉淀
Ag+ + Cl- = AgCl↓
AgCl(s) + I - ? AgI(s) + Cl -
?
2AgI(s) + S 2- ? Ag2S(s) + 2I-
?
二、沉淀的轉化
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
3、沉淀的溶解
【實驗3-5】
滴加的試劑
（1）
（2）
現象
產生白色沉淀
白色沉淀轉化為
紅褐色沉淀
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓
3Mg(OH)2(s) + 2Fe3+ ?
2Fe(OH)3(s) + 3Mg 2+
?
二、沉淀的轉化
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1）實質：
2）條件：
3）規律：
沉淀溶解平衡的移動
兩種沉淀的溶解度不同
① 一般來說，溶解度小的沉淀轉化為溶解度更小的沉淀
容易實現。兩者的溶解度差別越大，轉化越容易。
② 當一種試劑能沉淀溶液中的幾種離子時，生成沉淀時
所需試劑離子濃度越小的越先沉淀。
二、沉淀的轉化
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
? 特別提醒：
沉淀的轉化也可以由溶解度小的沉淀轉化為溶解度較大的沉淀。
【思考與討論】
AgCl可以轉化為AgBr，思考AgBr有可能轉化為AgCl嗎？
提示　有可能。當溶液中c(Ag＋)·c(Br－)之積小于Ksp(AgBr)而c(Cl－)·
c(Ag＋)之積大于Ksp(AgCl)時，就會使AgBr沉淀轉化為AgCl沉淀。即向AgBr沉淀溶解的平衡體系中加入濃度足夠大的Cl－，就會使AgBr沉淀轉化為AgCl沉淀。
二、沉淀的轉化
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
【思考與討論】
稀鹽酸能除去CaSO4嗎？
不能
CaSO4(s) ? SO42- (aq) + Ca2+(aq)
?
用Na2CO3溶液浸泡一段時間，再輔以“酸洗”
沉淀溶解平衡解釋其原理：
CaSO4(s) ? Ca2+(aq) + SO42- (aq)
?
+
CO32- (aq)
CaCO3(s)
平衡向溶解
的方向移動
CaSO4
溶解
Q ＜ Ksp
酸洗
除去
c(Ca2+ )
減小
CaSO4 → CaCO3 沉淀的轉化
三、沉淀轉化的應用
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1）鍋爐除水垢 ：
（含有CaSO4）
先加Na2CO3溶液，再加稀鹽酸
CaSO4(s) + Na2CO3 ? CaCO3(s) + Na2SO4
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
?
2）自然界中
礦物的轉化：
原生
銅的硫化物
CuSO4溶液
銅藍（CuS）
CuSO4 (aq) + ZnS (s) ? CuS(s) + ZnSO4 (aq)
CuSO4 (aq) + PbS(s) ? CuS (s) + PbSO4(s)
?
3）氟化物
預防齲齒：
牙齒表面釉質層的主要成分——難溶的羥基磷灰石
Ca5(PO4)3(OH)(s) + F-(aq) ? Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
?
氟離子與羥基磷灰石反應，生成溶解度更小的氟磷灰石
Ca5(PO4)3OH（S） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq)
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
1.往鍋爐注入Na2CO3溶液浸泡，將水垢中的CaSO4轉化為CaCO3，再用鹽酸去除，下列敘述中正確的是(　　)
A．溫度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均會增大
B．CaSO4能轉化為CaCO3，說明Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4)
C．CaCO3溶解于鹽酸而CaSO4不溶，是因為硫酸酸性強于鹽酸
D．沉淀轉化的離子方程式為CO32-(aq)＋CaSO4(s) ? CaCO3(s)＋SO4 2-(aq)
?
D
導練
3.4.2 沉淀溶解平衡的應用
導練
A.含有MgCO3固體的溶液中，都有c(Mg2＋)＝c(CO32?)
B.將表中三種物質分別與水混合，加熱、灼燒，最終的固體產物相同
C.除去粗鹽中含有的MgCl2雜質，最佳除雜試劑為Na2CO3溶液
D.用石灰水處理含有Mg2＋和HCO3?的硬水，發生反應的離子方程式為
Mg2＋＋2HCO3?＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋MgCO3↓＋2H2O
?
2.如表所示是三種物質的溶解度(20 ℃)，下列說法中正確的是
√
物質
MgCl2
Mg(OH)2
MgCO3
溶解度(g/100 g H2O)
54.8
9×10－4
0.01
自我測試
1.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
√
1
2
3
4
自我測試
3.(2022·重慶高二期末)某研究小組進行Mg(OH)2的沉淀溶解平衡的實驗探究。
[查閱資料] 25 ℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39。
[制備試劑]向2支均盛有1 mL 0.1 mol·L－1 MgCl2溶液的試管中分別加入2滴
2 mol·L－1 NaOH溶液，制得等量Mg(OH)2沉淀。
(1)分別向兩支試管中加入不同試劑，請填寫下表中的實驗現象。
試管編號
加入試劑
實驗現象
Ⅰ
2滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
?
Ⅱ
4 mL 2 mol·L－1 NH4Cl溶液
白色沉淀溶解，得無色溶液
白色沉淀轉化為紅褐色沉淀
1
2
3
4
自我測試
(2)同學們猜想產生試管Ⅱ中現象的主要原因有以下兩種。
猜想1：NH4+結合Mg(OH)2電離出的OH－，使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動。
猜想2：________________________________________________________________
_________________________________。
?
銨根離子水解使溶液顯酸性，消耗氫氧化鎂電離出的氫氧根離子，促進氫氧化鎂沉淀溶解平衡正向移動
(3)為驗證猜想，同學們取少量相同質量的氫氧化鎂固體盛放在兩支試管中，一支試管中加入V mL醋酸銨溶液(pH＝7)，另一支試管中加入V mL NH4Cl和氨水混合液(pH＝8)，兩支試管中氫氧化鎂均溶解。該實驗證明(2)中________(填“猜想1”或“猜想2”)正確。
猜想1
1
2
3
4

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