沉淀反应及其应用

第7讲沉淀反应及其应用
1．沉淀反应
有沉淀生成是化学反应过程中伴随的一种常见现象，是我们判断反应发生的常用方法，沉淀物组成不同，颜色也不一样。

初中化学中常见沉淀大多为白色沉淀，如AgCl、BaSO4、CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2、Al(OH)3等，而Cu(OH)2 、CuCO3为蓝色沉淀，Fe(OH)3为红褐色沉淀。

请分别写出一个生成上述沉淀的化学反应方程式：
_______________________________________________________________________ _
_______________________________________________________________________ _
_______________________________________________________________________ _。

溶液中Cl－的检验方法___________________________________________________。

溶液中SO2－4的检验方法__________________________________________________。

知识卡片常见不溶性物质
盐酸盐中除(亚)汞银(盐酸盐里除氯化银和氯化亚汞外都溶)，硫酸盐中除钡铅(硫酸盐中不溶的是硫酸钡和硫酸铅)，钾钠铵钡碱可溶(氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡和一水合氨均可溶)，钾钠硝铵盐均溶(钾盐、钠盐、硝酸盐和铵盐都溶于水)。

微溶物：Ca(OH)2 MgCO 3 CaSO 4 Ag 2SO 4
2．利用沉淀反应检验或推断物质
【例题1】 一澄清透明的溶液中可能含有下列离子中的一种或几种：K ＋、 Ba 2＋、
Cl －、NO －3、CO 2－3、SO 2－4。

现依次做以下实验：
(1)取少量溶液，加入用稀盐酸酸化的BaCl 2溶液，只观察到产生白色沉淀；
(2)将(1)过滤，向滤液中加入硝酸银溶液，又产生白色沉淀。

由此可以推断：
溶液中肯定存在的离子有________________；溶液中肯定不存在的离子有
________________；溶液中还不能确定是否存在的离子有________________。

3．利用沉淀反应进行物质的提纯
【例题2】 海水晒盐得到的固体，经过重结晶后得到粗制食盐，但其中仍含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等可溶性杂质，通常利用沉淀反应来除去这些杂质以获得纯净的食盐。

其净化工艺流程如下：
――→①过量BaCl 2 ――→②过量Na 2CO 3 ――→③过量NaOH 粗盐溶液―→ ―→ ――→④足量盐酸――→过滤
――→蒸发精盐NaCl
(1)请分别写出加入过量氯化钡、碳酸钠和烧碱溶液所发生反应的方程式，并说明除去对象的化学式。

①________________________________________________________________________，目的是除去( )
②________________________________________________________________________，目的是除去( )
③________________________________________________________________________，目的是除去( )
以上三步中，所加试剂为何要过量？原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)①②③三步中试剂加入顺序是否可调整为②①③？原因是
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________ _，
还有其他顺序么，有则请排出顺序(若无，此空不用作答)__________________。

(3)过滤后的滤液中存在的溶质有____________________________，向其中加入盐酸所发生的反应是__________________________________________，过量盐酸是如何除去的？_____________________。

(4)过滤实验中使用的主要玻璃仪器有______________________________________。

总之，利用化学反应将溶液中可溶性杂质转化为沉淀，借助过滤方法是除去杂质的一种重要方法，为了保证杂质离子被完全除去，添加沉淀剂一般要过量。

过量试剂在除去目标对象后，其多余部分必然又会成为新的杂质，必须在后续步骤中除去，若不能利用物理方法除去，就需要再通过化学方法将其转化为易从体系中分离出去的物质。

在提纯过程中，如果使用两种以上试剂的话，必然会存在一个最佳顺序的问题，分析原则就是要保证每一种试剂最后都能除去。

4．利用过滤将沉淀物从溶液中分离
(1)仪器：铁架台、铁圈、烧杯、滤纸、________。

(2)原理：把液体与________液体的固体进行分离。

(3)操作：①一贴：滤纸紧贴__________；②二低：滤纸边沿低于____________；滤液面低于________。

③三靠：玻璃棒末端紧靠________；烧杯尖嘴部紧靠________；漏斗颈部紧靠________。

(4)作用：除去液体中____________杂质或用于混合物的分离提纯
(5)经多次过滤后，滤液仍然浑浊的原因可能是
①滤纸____________，②液面高于____________，③仪器不干净等。

根据是否产生沉淀以及沉淀的颜色可以定性判断一些离子或物质的存在，这属于定性判断，也可以利用沉淀反应除去溶液中一些可溶性杂质。

在定性判断中，我们可以根据实验现象判断有什么离子，没有什么离子，但不能确定该物质的具体质量。

要确定某物质的含量，通常是利用化学反应将其转化为沉淀、气体等易测量物，最
方便的是通过测量沉淀的质量，借助化学反应方程式的质量比就可以推断被沉淀物质的含量。

为使定量实验误差尽量的小，对过滤实验就会有更高的要求，要求沉淀反应尽可能完全进行，沉淀剂就必须足量；沉淀物表面不能吸附其他杂质，因此对沉淀就需要洗涤；需要根据沉淀本身及其附着物的性质选择恰当的洗涤剂，以保证能溶解杂质而沉淀物本身损失又尽量小；还要根据沉淀物吸附离子的性质，选择恰当方法快速检验沉淀是否洗涤干净。

家庭实验用一个碗配制一碗浓的食盐水，然后放入一个干净的黑色石块，片刻后取出，晾干。

观察石块表面是否有白色晶体附着。

大家有这样的生活经验，一把勺子从浓的盐水中拿出来不冲洗，直接晾干，勺子表面会有一层白色的固体附着。

其实白色固体是氯化钠，当勺子从氯化钠溶液中取出时，表面附着了溶液中的Na＋、Cl－，同样沉淀从溶液中过滤出来以后，也会附着溶液中可溶性的离子，如果不除去沉淀上附着的这些离子，会使沉淀不纯。

在夏天多汗的时候，衬衫衣领上经常会产生很多盐霜，其实是人体排放出汗水中的氯化钠等电解质，水分蒸发后，结晶附着在纤维组织上。

同样道理，在硫酸钠与氯化钡反应产生的硫酸钡沉淀表面，也会吸附溶液中可溶性物质，如钠离子、氯离子，所不同的是，这些离子我们肉眼是无法察觉的。

生活中，我们常将脏衣服投入水中，让衣服上附着的可溶性物质溶解而除去，查看衣服上是否还有附着物或洗涤水是否干净，就可检验衣服是否洗干净。

滤纸表面沉淀物的洗涤不可能像衣服一样，也将其投入大量水中去洗涤。

只要我们改变一下方向，将水缓慢滴在沉淀物表面，让水因重力而自然流过沉淀物，在水的自然下降过程中，溶解沉淀表面附着的可溶性离子，从而达到洗涤目的。

也可以将蒸馏水沿玻璃棒引流至滤纸表面沉淀物，至刚好没过沉淀，待水滤出后重复2～3次。

同样，我们也不可能像检查衣服是否洗净一样，去检查沉淀物表面是否还吸附离子，只能把重点放在检查洗涤所用滤液中是否存在其他离子，如果不含有其他离子，说明流过沉淀物的水是纯水，也就是洗净了。

如洗涤硫酸钠与氯化钡反应产生的硫酸钡沉淀，就是检查最后一次洗涤水(滤液)中是否含有Na＋、Cl－，通常可以选择证明其中是否存在氯离子的方法来设计实验。

在最后的洗涤液中滴加少量硝酸银溶液，如果没有白色浑浊物出现就证明洗净了；如果有，就没洗净。

我们知道，衣服上粘附不同类型的污渍，需要选用不同性能的洗涤剂，对于吸附灰尘、泥浆等水溶性物质的衣服，一般只需要用清水就可洗涤；对于吸附食用油、脂肪等有机物的衣服，就需要使用汽油、酒精等有机溶剂类洗涤剂。

现代日用化工，
已为家庭主妇们开发了针对血迹、机油、色素等各种性质污渍的专用洗涤剂。

真丝类衣服表面上吸附的食用油，我们不能选用汽油作洗涤剂，因为你不能在溶解污渍的同时，也溶解真丝衣服材料本身。

和此道理一样，不同性质的沉淀物吸附不同类型的杂质，洗涤剂只能溶解杂质，沉淀物本身在其中的溶解度要尽量的小。

对于难溶性沉淀物表面吸附的可溶性杂质离子一般可用蒸馏水洗涤。

对于易溶性沉淀物表面吸附的可溶性杂质离子，当沉淀本身溶解度随温度升高而增大时，最好用冰水洗涤，从而减少沉淀物本身的溶解。

如洗涤CuSO4·5H2O晶体可以用冰水或酒精洗涤；当沉淀物的溶解度随温度的升高而减小时，最好用热水洗涤，以减少沉淀物本身的损耗，如洗涤氢氧化钙表面吸附离子时，热水效果要好于冷水。

总之，我们要根据沉淀物本身及其附着物的溶解特点，选择恰当的洗涤剂，控制恰当的温度，尽量使吸附物在其中溶解度要大，沉淀物在其中溶解度要小。

【例题3】向含Na2CO3、NaNO3的混合溶液中加入BaCl2使CO2－3完全沉淀，以测定碳酸钠和硝酸钠混合物中碳酸钠的质量分数。

如何判断沉淀反应中BaCl2已经足量？
实验室判断沉淀反应是否完成时，一般是向静置后的上层清液中继续小心滴加沉淀剂溶液，若不再产生沉淀则原来沉淀剂已过量。

【例题4】实验室有一含有硝酸钠和硫酸钠的混合物，现通过实验测定其中硫酸钠的百分含量，实验步骤如下：(1)称取样品W1克，(2)将样品溶解配成溶液，(3)
在溶液中加入过量的氯化钡溶液，(4)静置一段时间后，过滤和洗涤沉淀，(5)烘干沉淀，恢复到室温后称得质量为W2克，(6)计算样品中硫酸钠的质量分数．
试回答以下问题：
(1)过滤实验用到的主要玻璃仪器名称是________。

(2)洗涤沉淀的原因是________________________。

若不洗涤沉淀，最后测得的硫酸钠的质量分数将________(“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

洗涤沉淀的方法是_______________________________________________________________________ _。

判断沉淀已经洗涤干净的方法是
____________________________________________。

(3)硫酸钠的质量分数表达式是
_____________________________________________。

(满分50分 限时30 min)
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分，每题只有1个正确答案)
1.某学生发现滴瓶中的溶液有悬浮物，拟用如图所示操作进行过滤，
操作中错误的地方有( )
A ．0处
B ．1处
C ．2处
D ．3处
2．只用一种试剂就能将Na 2CO 3、Ba(OH)2、NaOH 三种溶液区别开来，这种试剂是
( )
A ．H 2SO 4
B ．HCl
C ．CaCl 2
D ．NH 4Cl
3．测定一定质量硫酸铵和氯化铵混合物中氯化铵的质量分数，一般是通过加入一种试剂，发生反应形成沉淀或气体，然后通过测量沉淀或气体的量完成实验目的。

完成这一任务最好的试剂是( )
A ．NaCl
B ．BaCl 2
C ．AgNO 3
D ．NaOH
4．上题实验基本流程之一是：称量样品→溶解→加过量试剂→过滤出沉淀→洗涤沉淀→烘干沉淀→称量沉淀→处理数据。

若过滤所得沉淀未经洗涤即烘干称量，测定结果“氯化铵的质量分数”将( )
A ．偏高
B ．偏低
C ．无影响
D ．无法确定
5．Ag 2O 2是银锌碱性电池的正极活性物质，用如下方法制备：在过量KOH 溶液中加入适量AgNO 3溶液，生成Ag 2O 沉淀；保持反应温度为80 ℃，再边搅拌边将一定量K 2S 2O 8溶液缓慢加到上述混合物中。

反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥就可得到固体样品。

整个制备过程可用下列化学反应方程式描述：2AgNO 3＋4KOH ＋K 2S 2O 8=====△
Ag 2O 2↓＋2KNO 3 ＋2K 2SO 4＋2H 2O 。

在上述制备过程中，沉淀表面吸附物质不含有( )
A ．KNO 3
B ．K 2SO 4
C ．KOH
D ．AgNO 3
二、填空题(本题包括3小题，共30分)
6．(6分)有一包固体粉末，可能含有碳酸钙、硫酸铜、硝酸钾、硫酸钠、氯化钡中的一种或几种。

为确定其组成，进行了如下实验：
(1)取该固体粉末少量加入足量水中，搅拌，静置，得到白色沉淀，上层为无色溶液；
(2)过滤，在白色沉淀中加入足量稀盐酸，白色沉淀不溶解。

根据以上实验可推断原固体粉末成分，还不能确定的物质是________________。

(3)为确定这包固体粉末的组成，小华同学称取了原固体粉末7.00 g，加足量水充分溶解后过滤，将沉淀洗涤、干燥，称得质量为4.66 g。

通过计算确定这包固体粉末的组成是
_______________________________________________________________________ _。

7．(14分)某NaOH固体中含有Na2CO3杂质。

老师安排第一小组同学除去NaOH中的Na2CO3；第二小组同学测定固体混合物中的Na2CO3的质量分数。

Ⅰ.第一小组同学取一定量固体溶于水，得到混合溶液，为了除去溶液中的Na2CO3杂质，甲、乙、丙、丁四位同学分别选择下列试剂进行实验，其中合理的是________。

甲：适量稀盐酸乙：过量KOH溶液
丙：适量Ba(OH)2溶液丁：适量CaCl2溶液
Ⅱ.第二组同学测定NaOH和Na2CO3混合物(质量为a g)中Na2CO3的质量分数的操作流程如下：
错误!错误!溶液错误!CaCO3错误!质量为c g
(1)如果A是两种元素组成的盐，则A是________(填化学式)。

(2)B操作的名称是________，该操作中用到的玻璃仪器是________。

实验要求加入的A溶液必须过量，以保证反应物完全进行。

检查原溶液中被反应对象已经反应完的方法是
_______________________________________________________________。

(3)实验中洗涤碳酸钙沉淀的方法是__________________________________。

检验沉淀已经洗涤干净的方法是
_____________________________________________________________。

(4)混合物中Na2CO3的质量分数为______________用a、c的代数式表示)。

8．(10分)为了测定由NaCl和Na2SO4组成混合物中Na2SO4的质量分数，某同学设计了如下实验步骤：①称取a克样品，加水溶解；②加入过量试剂A；③将所得的沉淀过滤、洗涤、干燥；④称量所得沉淀的质量为b克。

请回答下列问题：
(1)所选择的试剂A最好是________(请从下列选项中选择)。

A．AgNO3B．BaCl2
C．CaCl2D．前三种都不好
(2)试剂A必须过量，以保证反应物完全沉淀。

判断试剂A已经过量的方法是
_______________________________________________________________________ _
_______________________________________________________________________ _。

(3)实验过程中洗涤沉淀的方法是________(请从下列选项中选择)。

A．将滤纸上的沉淀转移至烧杯中，加水后用玻璃棒充分搅拌，然后再次过滤B．直接在过滤器中加水淋洗，并用玻璃棒不断搅拌，静置，重复此操作三次C．向置于过滤器上的沉淀加蒸馏水至完全淹没，静置，重复此操作三次
(4)实验过程中判断沉淀已经洗涤干净的方法是
_______________________________。

(5)根据上述数据计算Na2SO4的质量分数为______(用a、b表示)。

答案精析
1．AgNO3＋NaCl===NaNO3＋AgCl↓
H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
BaCl2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaCl
MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl
AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl
CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
CuSO4＋Na2CO3===CuCO3↓＋Na2SO4
FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
向溶液中加稀硝酸和AgNO3溶液，有白色沉淀产生
先向溶液中加入足量稀盐酸，再加入BaCl2溶液，产生白色沉淀
【例题1】K＋、SO2－4Ba2＋、CO2－3Cl－、NO－3。

Ba2＋和SO2－4因解析根据实验(1)中产生白色沉淀的现象，可推出溶液中有SO2－
4
生成沉淀而不能大量共存，则无Ba2＋。

其他现象表明溶液中也无CO2－3。

(2)中有白色沉淀生成，说明所取溶液中有Cl－。

所取溶液并非为原样品，而是来自(1)中过滤后的滤液，(1)使用了“盐酸”、“BaCl2溶液”，必然带入氯离子，从而干扰判断，所以无法确定原溶液中是否含Cl－。

溶液中不可能只存在阴离子，有阴离子就一定要有阳离子，Ba2＋已不可能存在，那么溶液中就只能存在K＋了。

【例题2】(1)①Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl
Na2SO4
②Na2CO3＋CaCl2 ===CaCO3↓＋2NaCl，Na2CO3＋BaCl2 ===BaCO3↓＋2NaCl
CaCl2和过量的BaCl2
③2NaOH＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋2NaCl MgCl2确保每一种杂质都被完全除去
(2)不可以。

从(1)的反应中可以看出，Na2CO3有两个作用，一是除去原有的CaCl2，二是除去上一反应中过量的BaCl2。

若改为②①③，则过量的BaCl2无法除去，由此可知Na2CO3必须放在BaCl2的后面，即①②③①②或①③②
(3)NaCl，Na2CO3，NaOH NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2CO3＋2HCl===2NaCl ＋CO2↑＋H2O过量的盐酸在加热蒸发时除去
(4)漏斗、烧杯、玻璃棒
解析这是目前江苏高考题最流行的化工流程题，首先要读懂各种图示所表达的意思，其次要弄清各反应器中发生的化学反应，确认从该容器中流出的物质，也就是判断流入下一反应容器中的原料。

一般方框相当于反应容器，方框内的物质表示反应物，进入的箭头表示添加反应物，出来的箭头表示生成物。

4．(1)漏斗、玻璃棒(2)不溶于(3)①漏斗内壁②漏斗边缘滤纸边缘③滤纸三层处玻璃棒烧杯内壁(4)不溶性(5)①破损②滤纸边缘
【例题3】先滴加一定量的氯化钡溶液，后静置一段时间，再向上层清液中继续加氯化钡溶液，若不再产生沉淀，则原来氯化钡已过量。

解析Na2CO3＋BaCl2===2NaCl＋BaCO3↓，如果氯化钡不足，溶液中就存在多余的CO2－3；如果氯化钡过量，溶液中就无多余的CO2－3。

由此可见，判断沉淀反应中BaCl2是否足量，其实就是判断溶液中是否存在CO2－3。

理论上，氯化钡过量时溶液中就存在多余的Ba2＋；如氯化钡未过量，溶液中就无多余的Ba2＋。

因此也有同学认为，检验沉淀反应中BaCl2是否足量，也可以通过检查Ba2＋是否存在实现，如向原溶液中滴加碳酸钠或硫酸钠溶液。

如果是定性实验，这一方案是可行的，但如果涉及定量计算，这一方案就不可行。

因为，若Ba2＋过量，则沉淀会比实际多，导致结果偏高；若Ba2＋不过量，为检查所滴加的碳酸钠或硫酸钠也会变成沉淀，沉淀还是比实际多，同样导致结果偏高。

【例题4】(1)漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)除去附着在沉淀表面的可溶性杂质偏高沿玻璃棒向过滤器中的沉淀物加蒸
馏水，至刚好没过沉淀，待水滤出后重复2～3次(因硫酸钡不溶于水，故可用水洗涤)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸银溶液，若无沉淀产生，则洗涤干净
(3)142W2
233W1×100%
解析(3)Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl
142 233
a W 2
142a ＝233W 2 a ＝142W 2233
硫酸钠的质量分数＝142W 2233W 1
×100% 限时作业
1．D [未使用玻璃棒引流，会造成过滤时液体溅出；漏斗下端管口未紧靠烧杯内壁，会使液体溅出；倾倒液体时，标签应向着手心，图中标签没有向着手心，容易腐蚀标签。

共有3处错误，所以选D 。

]
2．A [选择试剂须与被鉴别对象产生不同反应现象，这是鉴别的思维基点。

选项A 中H 2SO 4与Na 2CO 3反应产生气体、与Ba(OH)2反应产生沉淀、与NaOH 虽然反应但无明显现象，显然现象各不相同。

]
3．B [从原理上看，选择的试剂要与样品反应形成沉淀或气体，这是混合物纯度测量实验的思维基点之一。

A 项中氯化钠不反应，不符合要求。

B 项氯化钡只与硫酸铵反应形成沉淀，满足要求。

C 项AgNO 3既可与NH 4Cl 反应生成AgCl 白色沉淀，又可与(NH 4)2SO 4反应生成微溶的Ag 2SO 4，微溶性的硫酸银不能保证硫酸铵完全被转化为沉淀，不符合要求。

D 项NaOH 既可与氯化铵又可与硫酸铵反应生成氨气，通过测量氨气的量，结合混合物总质量，也可以计算出各自组成的质量，完成要求，但测量气体不如测量质量方便，从操作简单角度看，D 项不如B 项。

]
4．B [沉淀表面吸附最多的物质是NH 4Cl ，若不洗涤，最后测出的硫酸钡沉淀质量会偏大，由此计算出的硫酸铵质量也偏大，导致氯化铵质量偏小。

]
5．D [从反应方程式中可以看出，析出沉淀后的溶液中有大量的K 2SO 4和KNO 3可溶性物质，反应物KOH 也是过量的，所以沉淀从溶液中析出过程中会附着大量的KOH 、K 2SO 4和KNO 3。

AgNO 3作为反应物，已被完全转化为沉淀Ag 2O 2，所以沉淀表面也就不可能吸附有AgNO 3。

]
6．(1)硝酸钾 (2)硫酸钠和氯化钡
解析由(1)的上层为无色溶液，可首先确定没有硫酸铜，因为溶液中的铜离子一般会呈现蓝色。

由(2)白色沉淀不溶解在稀盐酸中，可说明没有碳酸钙，那就一定含有硫酸钠和氯化钡，显然不能确定的物质只有硝酸钾了。

由(3)Na2SO4＋BaCl2===2NaCl＋BaSO4↓
142208233
x y 4.66 g
x＝2.84 g y＝4.16 g
x＋y＝7.00 g，生成硫酸钡沉淀所需反应物质量刚好和原样品质量相等，说明原样品中不可能再有其他成分。

7．Ⅰ.丙
Ⅱ.(1)CaCl2
(2)过滤漏斗、玻璃棒、烧杯向上层清液中继续滴加CaCl2溶液，如无沉淀产生，则原溶液中Na2CO3已经反应完
(3)沿玻璃棒向过滤器滤纸上的沉淀引流蒸馏水，至沉淀物刚好被浸没，待水滤出后再重复2～3次取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加AgNO3溶液，若不出现浑浊，则已洗涤干净
(4)106c a%
8．(1)B
(2)加入一定量的BaCl2后，静置，在上层清液中继续加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀产生，证明所加BaCl2已过量，反应物已完全沉淀
(3)C
(4)取少量洗涤液于试管中，加入适量的硝酸银溶液，如果没有沉淀产生，说明已经洗涤干净
(5)142b
233a×100%
解析(1)AgNO3既可与NaCl反应生成AgCl沉淀，又可与(NH4)2SO4反应生成微溶的Ag2SO4，微溶性的硫酸银不能保证硫酸钠完全被转化为沉淀，也就无法定量表示出硫酸钠的量，硝酸银无法完成要求。

氯化钡只与硫酸钠反应形成沉淀，通过测量硫酸钡沉淀质量就可获知硫酸钠的质量，氯化钡满足测定要求。

氯化钙与硫酸钠
反应形成硫酸钙，但硫酸钙是微溶性物质，过滤得到的沉淀质量并不一定能表示所有硫酸钠的质量，氯化钙不满足要求。

(5)Na2SO4＋CaCl2===2NaCl＋BaSO4↓
142233
x b g
x＝142b 233g
硫酸钠的质量分数为142b
233a×100%。