第3章 第3节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用

第2课时沉淀溶解平衡的应用

[核心素养发展目标] 1.变化观念与平衡思想：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.科学探究与创新意识：学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。

一、沉淀的溶解与生成

1．沉淀的溶解

(1)沉淀溶解的原理

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。

(2)实例辨析：医疗上用BaSO4而不用BaCO3做“钡餐”的原因

物质BaSO4BaCO3沉淀溶解平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq) BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO2－3(aq) K sp(25 ℃) 1.1×10－10 mol2·L－2 5.1×10－9 mol2·L－2

服用后情况分析SO2－4难以和胃酸中H＋结合生成分

子，BaSO4溶解平衡不变，Ba2＋浓

度小，低于使人中毒的危险值

BaCO3Ba2＋＋CO2－3

―――→

平衡右移

＋2H＋

CO2＋H2O

c(Ba2＋)增大，高于使人中毒的危

险值，使人中毒

(3)沉淀溶解的方法

方法实例

酸溶解法CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是：CaCO3在水中存在溶解平衡为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO2－3(aq)，当加入盐酸后发生反应：CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(CO2－3)降低，溶解平衡向溶解方向移动

盐溶液溶解法Mg(OH)2难溶于水，能溶于NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2NH＋4===Mg2＋＋2NH3·H2O

2.沉淀的生成(1)沉淀生成的原理

当溶液中电解质对应离子的浓度商(Q)大于溶度积(K sp)时，则有沉淀生成。

(2)实例辨析：误食可溶性钡盐[如BaCl2、Ba(NO3)2]可用5%的Na2SO4溶液洗胃解毒

物质BaCl2Na2SO4

服用后BaCl2===Ba2＋＋2Cl－Na2SO4===2Na＋＋SO2－4

解毒原因

由于Q(BaSO4)＝c(Ba2＋)·c(SO2－4)＞K sp(BaSO4)，Ba2＋

和SO2－4会生成BaSO4沉淀，c(Ba2＋)小于使人中毒的危险值，从而解毒

(3)沉淀生成的方法

方法实例

调节pH法

加入氨水调节pH至4左右，可除去氯化铵溶液中的氯化铁。

反应的离子方程式为：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4加沉淀剂法

用Na2S、H2S等做沉淀剂，使Cu2＋、Hg2＋等生成难溶硫化物沉淀。

①通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。

②加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓

(1)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好()

(2)为了减少BaSO4的损失，洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水()

(3)除去废水中某些重金属离子如Cu2＋、Hg2＋时，常用Na2S等，是因为生成的CuS、HgS极难溶，使废水中Cu2＋、Hg2＋浓度降得很低()

(4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸，是因为稀硫酸不与CaCO3反应()

(5)化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，该反应达平衡时c平(Mn2＋)＝c平(Cu2＋) ()

答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×

1．溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹，请从沉淀溶解平衡的角度解释这一现象？

提示石灰岩中的CaCO3和H2O、CO2反应生成Ca(HCO3)2，存在下列平衡：CaCO3＋CO2＋H2O Ca(HCO3)2，溶有Ca(HCO3)2的水从洞顶滴落时，水分蒸发，压强减小，温度升高，CO2的溶解度减小，导致上述平衡向逆向移动而析出CaCO3，日积月累就形成了这些奇迹。2．已知三种化合物的溶解度：PbSO4 1.03×10－4 g，PbCO3 1.81×10－7 g，PbS 1.84×

10－14 g，为了除去工业废水中的重金属离子Pb2＋，应选用哪种沉淀剂？理由是什么？

答案应选用硫化物作为沉淀剂，因为生成的PbS更难溶，可以更好地除去Pb2＋。

沉淀反应的应用

(1)沉淀的生成和溶解是两个方向相反的过程，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。

(2)利用生成沉淀除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生，其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。

(3)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 等难溶电解质。

二、沉淀的转化

1．实验探究沉淀的转化

ZnS沉淀转化为CuS沉淀

实验步骤

实验现象有白色沉淀有黑色沉淀

离子方程式S2－(aq)＋Zn2＋(aq) ===ZnS(s) ZnS(s)＋Cu2＋(aq) ===CuS(s)＋Zn2＋(aq) 实验结论溶解能力小的沉淀可以转化成溶解能力更小的沉淀

2.沉淀转化的实质和条件

(1)实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，即将溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀。

(2)条件：对于沉淀的转化，关键是满足一个条件，即两种沉淀的溶解度不同，一般说来，溶解能力小的沉淀转化为溶解能力更小的沉淀容易实现；两者差别越大，沉淀转化越容易。3．沉淀转化的应用

应用原理分析反应方程式