資源簡介

(共14張PPT)
第三章 水溶液中的離子反應與平衡
第一節 沉淀溶解平衡
第3課時 沉淀溶解平衡的應用
任務一 沉淀的生成
工業廢水的處理
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。
沉淀生成原理：通過加入沉淀劑，或控制溶液的pH，使Q>Ksp，生成溶解度小的電解質（沉淀），越小越好。
任務一 沉淀的生成
1. 加沉淀劑法：
如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子（如Cu2+、Hg2+）等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。
Cu2+ + S2- ＝ CuS↓ Hg2+ + S2- ＝ HgS↓
Cu2+ + H2S ＝ CuS↓+ 2H+ Hg2+ + H2S ＝ HgS↓+ 2H+
金屬硫化物溶解性：硫化堿金屬溶于水，其余不溶于水
練習：常溫下，已知Ksp(CaF2)=6.4×10-10，Ksp(MgF2)=3.2×10-11某工業廢水中含有一定量的Ca2+和Mg2+，通過加入NaF固體除去兩種離子，要使兩種離子完全沉淀，溶液中F-濃度至少為______mol/L，當Ca2+和Mg2+均完全沉淀后，溶液中c(Ca2+)/c(Mg2+)=_____。
0.008
20
通過調節溶液的pH、使金屬陽離子轉化為氫氧化物沉淀
任務一 沉淀的生成
2. 調pH法：
氫氧化物 開始沉淀時的pH (0.1 mol/L) 沉淀完全時的pH(＜10-5 mol/L)
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
Fe(OH)2 5.8 8.8
練習：根據表中數據，分析除雜方法
①如何除去CuCl2中混有的少量Fe3+？ ②如何除去CuCl2中混有的少量Fe2+？
Fe3+ 完全沉淀
Cu2+完好無缺
2.81
PH
4.67
5.8
8.8
Fe2+ 開始沉淀
Cu2+也沉淀
Fe2+ 完全沉淀
Cu2+早已完全沉淀
①加Cu(OH)2或CuO或CuCO3，調節pH至2.81～4.67，使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀
②先將Fe2+氧化為Fe3+，再加Cu(OH)2或CuO或CuCO3，調節pH至2.81～4.67，沉淀Fe3+
氧化劑可用：氯氣、雙氧水、氧氣等(不引入雜質)
課堂練習
已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO42－的濃度均為0.010 mol·L－1，向該溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液時，三種陰離子產生沉淀的先后順序為
A.Cl－、Br－、CrO42－ B.CrO42－、Br－、Cl－
C.Br－、Cl－、CrO42－ D.Br－、CrO42－、Cl－
C
任務二 沉淀的溶解
1. 原理：對于在水中難溶的電解質，如果能設法不斷移去平衡體系中的相應離子，使Q＜Ksp，平衡向溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。
2. 實驗探究：Mg(OH)2沉淀溶解
滴加試劑 蒸餾水 鹽酸 NH4Cl溶液
現　象
無明顯現象
沉淀迅速溶解
沉淀逐漸溶解
鹽酸:
H＋中和OH-,使c(OH－)減小，平衡向右移動，從而使Mg(OH)2溶解
溶解度太小, 必須加入大量的水才能看到明顯的溶解
蒸餾水:
NH4Cl：NH4+水解產生的H+與Mg(OH)2溶解產生的OH-反應，平衡向右移動，從而使Mg(OH)2溶解
任務二 沉淀的溶解
3. 沉淀溶解方法
① 難溶于水的沉淀溶于酸中;
如:Cu(OH)2、Al(OH)3 、CaCO3 、FeS 溶于鹽酸。
② 難溶電解質溶于某些鹽溶液中;
如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液中。
③ 利用氧化還原方法降低某一離子的濃度;
H2S
FeS Fe2+ + S2-
S + NO + H2O
④ 利用生成絡合物使沉淀溶解 。
如：難溶于水的氯化銀可以溶解于氨水中。
任務三 沉淀的轉化
KI 溶液
Na2S溶液
生成白色沉淀
（AgCl）
生成黃色沉淀
（AgI）
生成黑色沉淀
（Ag2S）
Ksp＝6.3×10-50
Ksp＝1.8×10-10
Ksp＝8.5×10-17
結論：一般沉淀可以從溶解度小的向更小的方向轉化,差別越大,轉化越容易。
現
象
任務三 沉淀的轉化
結論：Mg(OH)2沉淀轉化為Fe(OH)3沉淀，說明溶解度：
Fe(OH)3現
象
任務三 沉淀的轉化
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。
②一定條件下溶解度小的物質也可以轉化成溶解度大的物質。
問題：向BaSO4的飽和溶液中加入Na2CO3溶液，能否使BaSO4沉淀轉化為BaCO3沉淀？[已知Ksp(BaSO4)＝1.07×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.58×10－9]
BaSO4(s)+ (aq) BaCO3(aq) + (aq)
K＝
c(SO42-)
c(CO32-)
Ksp(BaSO4)
Ksp(BaCO3)
＝
＝
1.07×10-10
2.58×10-9
＝
1
25
當Q＜K時，平衡正向移動
c(SO42－)
c(CO32－)
即
＜
1
25
c(CO32－)
c(SO42－)
即
＞25
任務三 沉淀的轉化
4. 沉淀轉化的應用：
CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
水垢的主要成分：
CaSO4
Mg(OH)2 CaCO3
飽和 Na2CO3 溶液浸泡
(堅硬密實)
Mg(OH)2
CaCO3
鹽酸
得到可溶的 Ca2+ Mg2+ 除去水垢
CaSO4 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
（Ksp=3.4x10-9）
（Ksp=4.9x10-5）
應用1：鍋爐除水垢
任務三 沉淀的轉化
4. 沉淀轉化的應用：
應用2：自然界中礦物的轉化
ZnS(s)＋CuSO4(aq) CuS(s)＋ZnSO4(aq)
PbS(s)＋CuSO4(aq) CuS(s)＋PbSO4(s)
原生銅的硫化物
CuSO4溶液
CuS(銅藍，黑)
氧化、淋濾
ZnS、PbS
應用3：工業廢水處理
工業廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉化原理用FeS等難溶物轉化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
FeS(s) + Hg2+(aq) HgS(s) + Fe2+(aq)
任務三 沉淀的轉化
4. 沉淀轉化的應用：
應用4：防治齲齒
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：
a.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)
b.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。
Ca5(PO4)3(OH)(s) + F-(aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
課堂練習
已知：25 ℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，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，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20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D.25 ℃時，在Mg(OH)2的懸濁液中加NaF溶液，Mg(OH)2不可能轉化為MgF2
B

展開更多......

收起↑