高中化学第3章物质在水溶液中的行为3.3.2沉淀溶解平衡的应用课件

＋
的条件下， 选用 MgCO3， 过量的 MgCO3 可 一起 过滤除 去。 也可选用 MgO 、 Mg(OH)2 等试剂。
学以致用
2．AgCl的Ksp＝1.80×10－10，将0.001 mol· L－1NaCl 和0.001 mol· L－1 AgNO3溶液等体积混合，是否有 AgCl沉淀生成？
(2)静置后倾去上层清液， 并用蒸馏水洗涤沉淀 2～3 次， 然后向白色沉淀中滴加适量的 0.1 mol· L 的 CuSO4 溶液，振荡试管。观察到的现象是 白色沉淀变为黑色沉淀
Zn2＋＋S2－===ZnS ↓
(3)上述实验中发生反应的离子方程是 ① 。②
ZnS(s)＋Cu2＋===CuS(s)＋Zn2＋
22 ＋ BaSO4(s)Ba (aq)＋SO4 (aq)，
2BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量：
用水洗涤使BaSO4 的溶解平衡向正反应方向移动，造成 BaSO4的损失； 而用H2SO4洗涤，H2SO4===2H＋＋SO4 ，SO4 的存在抑制了BaSO4的溶 解，故BaSO4的损失量少 解析 根据勒· 夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移动，则促进溶 解，反之固体量增加。
答案 两溶液等体积混合后， Ag＋和Cl－ 浓度
都减小到原来的 1/2 c(Ag＋)＝c(Cl－)＝1/2×0.001 mol· L－1 ＝0.000 5 mol· L－ 1 在混合溶液中，则Q=c(Ag＋)· c(Cl－)＝(0.000 5)2 ＝ 2.5×10－7。
这是根据 Ksp 和溶液中的离子积 I Qc 比较大小来判断沉淀溶解平 衡进行的方向。Ksp>Q，不产生 沉淀。Ksp＝Q，沉淀与溶解处于 平衡状态。Ksp<Q，向着产生沉 淀的方向进行。
交流研讨
2．沉淀转化在生活中的应用 (1)工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、 Ag2S、PbS等沉淀。写出用FeS除去Hg2＋的离子方程式。
答案 FeS(s)＋Hg2＋(aq)===HgS(s)＋Fe2＋(aq)
(2)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，它们是怎样形成的？
①溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。
②Ksp大小反映难溶电解质的溶解能力，Ksp越小说明难溶物越难溶解。 ③ AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq) Ksp＝[An＋]m[Bm－]n
探究活动一 ：沉淀的溶解与生成
1．根据沉淀溶解平衡，分析回答下列问题： (1)BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的 原因是什么？
－ － 2－ 2－ I S I S AgAg AgCl ――→ AgI ――→ CaSO CaCO ZnS 转化为 CuS 等。 AgCl ――→ AgI ――→ CaSO CaCO ZnS 转化为 CuS 等。 2S， 4 转化为 3， 2S， 4 转化为 3，
－ －
(3)(3) 两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。 两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
2-Βιβλιοθήκη 学以致用4.牙齿表面由一层硬的组成为 Ca5(PO4)3OH 的物质保 护着，它在唾液中存在下列平衡： 脱矿 －－ 2＋ 33 Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca ＋ 3PO 4 ＋ OH +OH 4 矿化 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙 齿就会受到腐蚀，其原因是______________________
学以致用
1． 为除去 MgCl2 酸性溶液中的 Fe3 ，可在加热搅拌
＋
Fe3 ＋ 3H2OFe(OH)3 ＋ 3H ，调节
＋ ＋
的条件下加入的一种试剂是 A．NH3· H 2O C．Na2CO3
( B．NaOH D．MgCO3
D)
pH，可使 Fe3 转化为 Fe(OH)3 沉淀后除
＋
去。在①不引入新杂质，②Mg2 不沉淀
使平衡向右移动，破坏釉质 __________________________________ 。 H＋＋OH－===H2O，
已知 Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小， 质地更坚硬。请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟
2＋ 3－ 5Ca ＋ 3PO +4OH 4 化物添加剂后能防止龋齿的原因：_______________ ＋F－===Ca5(PO4)3F↓ ____________________。根据以上原理，请你提出一
＋ － ＋ －
(× ) ( √) ( √) (√ ) (× ) (× )
温故知新
2．25 ℃时，AgCl的溶解度是0.001 92 g· L－1，求它的溶度积。 解析 AgCl的相对分子质量为143.5，AgCl饱和溶液物质的量浓度为
0.001 92 g· L－1/143.5 g· mol－1≈1.34×10－5 mol· L－1 根据AgCl在溶液中的溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) 溶液中应有[Ag＋]＝[Cl－]＝1.34×10－5 mol· L－1 所以AgCl的Ksp＝[Ag＋][Cl－]＝(1.34×10－5 mol· L-1)2＝1.80×10－10 mol2· L-2。 知 识 点 拨
写出有关反应的化学方程式。
答案 CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4;CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
归纳总结
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。 (1)(1) 沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。 一般而言， K较大的难溶电解质能转化为 K更小的难溶电解质，如 (2)(2) 一般而言， Ksp Ksp sp 较大的难溶电解质能转化为 sp 更小的难溶电解质，如
因为c(Ag＋)· c(Cl－)>Ksp，所以有 AgCl 沉淀生成。
探究活动二 ：沉淀的转化
1. 按下列要求完成实验 (1)在一支试管中加入 2 mL 0.1 mol· L 1 的 ZnSO4 溶液，再滴加 1 mol· L 1 的 Na2S 溶液可观察到
－ －
的现象是 有白色沉淀生成
－1
。 。 。
石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成
各种奇形异状的溶洞。你知道它们是如何形成的吗？
学习目标
1.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀 转化的实质。 2.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际 问题。
学习重点 沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质 学习难点 沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质
答案 原因是 BaCO3 能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为 BaCO3(s) Ba2 (aq)＋CO2 3 (aq)
＋ － － －
CO2 3 ＋2H ===CO2↑＋H2O
－ ＋
2 可见，胃酸消耗 CO2 3 ，使溶液中[CO3 ]降低，从而使 BaCO3 的沉淀溶解平衡向右移动，
[Ba2 ]增大引起人体重金属中毒。
答案 水垢的形成过程涉及到沉淀转化，加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 分别分解生
2 成 CaCO3、MgCO3 沉淀。但 MgCO3 又与 CO3 水解生成的 OH 结合为更难溶的 Mg(OH)2，
－ －
故水垢的主要成分不是 CaCO3、MgCO3，而是 CaCO3、Mg(OH)2。 Na2CO3 盐酸 2＋ (3)锅炉形成的水垢中常含有 CaSO4，除去方法是 CaSO4(s) ――→ CaCO3(s)――→Ca (aq)，
Fe(OH)3 __沉淀而除去。反应如下： ____ + 3＋＋3NH · Fe H O===Fe(OH) ↓ ＋ 3NH 。 3 2 3 4 ________________________________________________
(2)加沉淀剂法：如以 Na2S、H2S 等作沉淀剂，使某些金属 ＋ ＋ 硫化物CuS、HgS 等 离子， 如 Cu2 、 Hg2 等生成极难溶的 沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。 写出下列反应的离子方程式： 2＋ H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋ ①用 H S 除去 Cu ：
2＋ 3－ 加 Ca ( 或加 PO 4 等) 。 种其他促进矿化的方法：______________________
人体牙齿表面主要的无机成分是羟基磷灰 石 [Ca5(PO4)3(OH)]，是一种难溶的磷酸钙 类沉积物。在口腔中，牙齿表面的羟基磷 灰石存在着沉淀溶解平衡,口腔中残留的食 物在酶的作用下，会分解产生有机酸—— － 乳酸。乳酸是酸性物质，能与 OH 反应， 使羟基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的方 向移动，从而导致龋齿的发生。但如果饮 － － 用水或者牙膏中含有 F ，F 能与牙齿表面 ＋ － Ca2 和 PO3 4 反应生成更难溶的氟磷灰石 [Ca5(PO4)3F]，沉积在牙齿表面。氟磷灰石 比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并能抑 制口腔细菌产生酸。因而能有效保护我们 的牙齿，降低龋齿的发生率。这是通过添 － 加 F 使难溶的羟基磷灰石转化为更难溶的 氟磷灰石，实质就是发生了沉淀的转化。
学以致用
3. 试利用平衡移动原理解释下列事实：
2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀盐 FeS(s) Fe (1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中： 酸后，S2－＋2H＋===H2S↑，破坏了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正 方向移动，故FeS溶解
(2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol· L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成：
2＋＋S2－===HgS↓ Hg ②用 Na2S 除去 Hg ：
2＋ 2
。 。
归纳总结
1.沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程相互转化的条件是离子浓度， 控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。
2.根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去 溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使 沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电 解质。
归纳总结
当堂检测
1． 除去 NaCl 中的 FeCl3 需加入的试剂是 A．NaOH B．石灰水 C．铜片 D．氨水 (
A
)
c(Ba2+)/(mol·L-1)
2.某温度时，BaSO4在水中的 沉淀溶解平衡曲线如图所示。 下列说法正确的是（ C ） A．加入Na2SO4可以使溶液由a点变
温故知新
1． 判断下列结论的正误 (1)难溶电解质的 Ksp 数值越大，在水中的溶解能力越强 (2)Ksp 只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀量无关 (3)改变溶液中的离子浓度，会使沉淀溶解平衡移动，但 Ksp 不变 (4)当离子浓度商 Q 等于溶度积 Ksp 时，沉淀处于平衡状态，溶液为饱和溶液 (5)BaSO4 溶液的导电性很弱，所以 BaSO4 为弱电解质 (6)沉淀溶解平衡 PbI2(s)Pb2 (aq)＋2I (aq)的 Ksp＝[Pb2 ]+[I ] 2
＋
(2)可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的 Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？
2－ 答案 中毒后服用 Na2SO4 溶液(5.0%)洗胃，SO4 与 Ba2＋结合生成 BaSO4 沉淀，可缓解
Ba2 对人体的毒害。
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交流研讨
2．沉淀生成的应用主要涉及无机制备、提纯工艺的生产、科 研、废水处理等领域，常利用 生成沉淀 达到分离或除去 某些离子的目的。常用的方法有 (1)调节 pH 法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其 溶解于水，再加入氨水调节 pH 至 7～8，可使 Fe3＋转变为
(4)试用沉淀溶解平衡的原理分析解释(2)中实验现象的变化。
答案 第一次生成的白色沉淀为ZnS，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)Zn2＋ (aq)＋S2－(aq)，Ksp＝1.6×10－24 mol2· L－2。此时Q＝Ksp。加入CuSO4溶液后，Cu2＋、 S2－的浓度商Q大于Ksp(CuS)。[Ksp(CuS)＝1.3×10－36 mol2· L－2]；故Cu2＋、S2－结合生 成CuS沉淀，即ZnS白色沉淀转化为溶度积更小的CuS黑色沉淀。