沉淀溶解平衡原理的应用

沉淀溶解平衡原理的应用镇海中学化学组夏华东1假设用Qc表示某难溶电解质溶液某一时刻的离子积，下面三个关系式分别能得出哪些结论呢？沉淀的生成和溶解这两个相反的过程相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反响向所需要的方向转化。以上规那么称为溶度积规那么。AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-

(aq)Qc=cm(An+)·cn(Bm-)Qc>KspQc=KspQc<Ksp溶液未饱和，无沉淀析出或沉淀溶解溶液饱和，沉淀与溶解平衡溶液过饱和，平衡向生成沉淀方向移动，有沉淀析出一、沉淀的溶解与生成21.为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐〞，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐〞?由于人体内胃酸的酸性较强(pH=0.9-1.5)，如果服下BaCO3，胃酸会与CO32-反响生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。所以，不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐〞。而SO42-不与H+结合生成硫酸，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在平安浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐〞。BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：BaSO4Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10BaCO3Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9BaCO3Ba2++CO32-+CO2+H2OH+1、沉淀的溶解3BaCO3(s)

等难溶盐溶解在强酸溶液中：BaCO3(s)

+2H+=CO2↑+H2O+Ba2+；FeS(s)+2H+=Fe2++H2S↑沉淀溶解的方法使Qc减小的方法有：①参加足量的水；Qc<Ksp时，沉淀发生溶解。FeS(s)+4HNO3=Fe(NO3)3

+S↓

+NO↑+2H2ONH3·H2OAg(NH3)2+AgOH(s)

OH－+Ag+④利用氧化复原方法降低某一离子的浓度⑤生成络合物，如银氨溶液的配制③使沉淀转化为弱电解质；难溶于水的氢氧化物溶解在酸或碱中：Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2OAl(OH)3(s)

+OH-=AlO2-+2H2O或Al(OH)4-Mg(OH)2(s)溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中：Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++2NH3·H2O②使沉淀转化为气体；4例1：将4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10解：只有当Qc>Ksp时，离子才能生成沉淀。混合后：c(Ag+)=2×10-3mol·L-1，c(Cl-)=2×10-3mol·L-1Qc=c(Ag+)·c(Cl-)=2×10-3×2×10-3×10-6×10-10Qc>Ksp，所以有AgCl沉淀析出。【注意】当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，认为离子已沉淀完全或离子已有效除去。2、用5%的Na2SO4溶液给误食的Ba2+的患者洗胃，能否有效除去?：Ksp(BaSO4)=1.1×10-10解：5%的Na2SO4溶液中的c(SO42-)≈0.352mol/L,c(Ba2+)=(1.1×10-10×10-10mol·L-1因为剩余的c(Ba2+)<10-5mol/L，所以有效除去了误食的Ba2+。2、沉淀的生成5CuSO4(aq)(含Fe3+)CuO或Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3调节溶液pH=3~4Cu2+Fe(OH)3↓除去Fe3+①将硫酸铜溶液的pH调节到3~4，就可以除去溶液中的铁离子，为什么不形成氢氧化铜沉淀？3.除去硫酸铜溶液中混有少量铁离子的流程图同理：可求出0.010mol·L-1Cu2+开始沉淀的故：0.010mol·L-1Cu2+和0.010mol·L-1Fe3+的混合溶液，假设要使Fe3+沉淀完全而Cu2+不沉淀，应控制的溶液pH值为：2.82≤pH＜【拓展计算】计算使0.010mol·L-1Fe3+开始沉淀及沉淀完全时的pH值。〔Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20〕Fe3+开始沉淀时，c(Fe3+)=0.010mol·L-1c(OH-)=6.4×10-13mol·L-1pOHpHminc(OH-)≥6.4×10-12mol·L-1Fe3+完全沉淀时，c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1解：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)6②为什么不用NaOH、NH3·H2O、Na2CO3等物质调节溶液pH值？③CuSO4(aq)中混有少量Fe2+可完全沉淀)，如何除去？使Qc增大的方法有：参加沉淀剂、应用同离子效应、控制溶液的pH。2、沉淀的生成：Qc>Ksp时，有沉淀生成7(1)取一支试管，向其中滴加2mL硝酸银溶液，然后向其中逐滴参加氯化钠溶液。(2)向实验1的试管中滴加碘化钾溶液。(3)向实验2的试管中滴加硫化钠溶液。实验现象结论和化学方程式实验1实验2实验3AgClAgIAg2SI-S2-二、沉淀的转化8AgCl、AgI和Ag2S的Ksp分别为：1.8×10-10、8.3×10-17、1.6×10-49，分析上述实验现象的产生原因，归纳沉淀转化的方向。KSP(AgCl)=1.8×10-10KSP(AgI)=8.3×10-17AgClAgIAg2SI-S2-例：在ZnS沉淀参加的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成？：Ksp(ZnS)=1.6×10-24，Ksp(CuS)=1.3×10-36解：ZnS沉淀中的硫离子浓度为：c(S2-)=c(Zn2+)=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L)Qc=c(Cu2+)·c(S2-)=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L=1.26×10-15因为：Qc(CuS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀9沉淀转化的实质：

一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。沉淀的转化〔1〕参加可与体系中某些离子发生反响生成更难溶电解质的离子，平衡会向溶解的方向移动，同时生成另一种溶解度更小的沉淀。沉淀溶解平衡的移动沉淀转化的条件：

溶解度大的沉淀：溶度积常数大的沉淀溶解度小的沉淀：溶度积常数小的沉淀〔2〕分步沉淀溶液中含有几种离子，参加某种沉淀剂均可生成沉淀，沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀，叫作分步沉淀。对同一类型的沉淀，Ksp越小越先沉淀，且Ksp相差越大分步沉淀越完全，如AgCl、AgBr、AgI。如：在CaSO4(s)参加Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。10(3)CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O、CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-

+Ca2++CO2↑+H2O、Mg(OH)2+2CH3COOH=(CH3COO)2Mg+2H2O、Mg(OH)2+2CH3COOH=2CH3COO-

+

Mg2++2H2O。1.水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。(1)请分析将水垢中含有的CaSO4转化为CaCO3的原理。(2)除去水垢中含有的CaSO4的化学方程式和离子方程式。(3)除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2可用食醋，写出化学方程式和离子方程式。(1)CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4(2)CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-三、沉淀转化的应用112.分析化学上将难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐+BaCO3Na2CO3=CO32-+2Na+BaCl2HClHNO3Ba(NO3)2资料：BaSO4+4C====BaS+4CO↑高温如：重晶石BaSO4(不溶于酸)Ksp=1.07×10-10BaCO3(易溶于酸)Ksp=2.58×10-9BaSO4Ba2++SO42-123.利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用FeS(s)、MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(MnS)=2.5×10-13、Ksp(CuS)=1.3×10-36Ksp(HgS)=6.4×10-53、Ksp(PbS)=3.4×10-28练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反响离子方程式。FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+Cu2++MnS(s)=CuS(s)+Mn2+、Cu2++H2S=CuS↓+2H+、Cu2++S2-=CuS↓、Cu2++HS-=CuS↓+H+用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。13【生活常识】龋齿和含氟牙膏(2)存在的溶解平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)

+OH-(aq)4.吃糖为何会出现龋齿？(4)含氟牙膏的使用Ca5(PO4)3OH(s)+F-=Ca5(PO4)3F(s)+OH-沉淀转化：氟磷酸钙更能抵抗酸的侵蚀，使牙齿更巩固注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏(3)残留在牙齿上的糖发酵会产生乳酸。H+使上述平衡向溶解方向移动，使釉质破损，细菌趁虚而入。(1)牙齿外表的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3OH(羟基磷酸钙)，它是一种难溶电解质，Ksp=2.5×10-5914硬水：含有较多Ca2+、Mg2+及HCO3-、Cl-和SO42-的水。加热时：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2OMg2++2HCO3-=MgCO3↓+CO2↑

+H2OMgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2↑为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时c(Mg2+)的大小。5.水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?15【学以致用】锅炉水垢的主要成分