第二课时沉淀反应的应用

第二课时沉淀反应的应用第1页，共50页，2023年，2月20日，星期一二、沉淀反应的应用1、沉淀的生成（1）应用：生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。第2页，共50页，2023年，2月20日，星期一（2）沉淀的方法①调pH值如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，使其溶解于水，再加氨水调

pH值至7~8，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。Fe3＋

+3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋

②加沉淀剂如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－=HgS↓第3页，共50页，2023年，2月20日，星期一化学沉淀法废水处理工艺流程示意图第4页，共50页，2023年，2月20日，星期一思考与交流1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全2、以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪些方面考虑？是否可能使要除去的离子通过沉淀反应全部除去？说明原因。从溶解度方面可判断沉淀能否生成；不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去，因为不溶是相对的，沉淀物在溶液中存在溶解平衡。第5页，共50页，2023年，2月20日，星期一2.沉淀的溶解根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法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，就可使沉淀溶解。⑴强酸溶液中沉淀的溶解:例如，难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中，其溶解过程可用方程式表示为：盐酸溶解平衡体系中的沉淀溶解相应离子第6页，共50页，2023年，2月20日，星期一①CaCO3Ca2++CO32-

②CO32-+H+HCO3-

③HCO3-+H+H2CO3

④H2CO3H2O+CO2↑总方程式：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑由此可见，沉淀的溶解过程也就是溶解平衡的移动过程。CaCO3Ca2++CO32-

CO32-+H+HCO3-

HCO3-+H+H2CO3

H2CO3H2O+CO2↑CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑第7页，共50页，2023年，2月20日，星期一【思考与交流】①人们都知道水滴石穿的道理，你能用化学方程表示其原理吗？

CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2②写出用强酸(非强氧化性酸)溶解FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质的离子方程式:FeS+2H+=Fe2++H2S↑Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OCu(OH)2+2H+=Cu2++2H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2FeS+2H+=Fe2++H2S↑Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OCu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O第8页，共50页，2023年，2月20日，星期一实验探究试管编号①②③对应试剂少许Mg(OH)2少许Mg(OH)2少许Mg(OH)2滴加试剂2ml蒸馏水，滴加酚酞溶液2ml盐酸3ml饱和NH4Cl溶液现象固体无明显溶解现象，溶液变浅红迅速溶解逐渐溶解[实验3-3]

分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、盐酸和氯化铵，根据实验现象，得出结论。第9页，共50页，2023年，2月20日，星期一在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：

Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)2）加入盐酸时，H＋中和OH－，使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2溶解。3）加入NH4Cl时，NH4＋与OH－结合，生成弱电解质NH3·H2O（它在水中比Mg(OH)2更难电离出OH-），使c(OH－)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。【思考与交流】

应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。【解释】1）说明有溶解第10页，共50页，2023年，2月20日，星期一[思考]：白色的氢氧化镁沉淀加入氯化铁溶液后，为什么会有红褐色沉淀生成？Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)+2OH－(aq)，FeCl3静置Mg(OH)2↓Fe(OH)3↓3、沉淀的转化第11页，共50页，2023年，2月20日，星期一向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液生成白色沉淀向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液白色沉淀转变为红褐色静置红褐色沉淀析出，溶液变无色【实验3-5】第12页，共50页，2023年，2月20日，星期一AgClAgIAg2S【实验3-4】步骤NaCl和AgNO3溶混合向所得固液混合物中滴加KI溶液向新得固液混合物中滴加Na2S溶液现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色黄色沉淀转化为黑色KI

Na2S第13页，共50页，2023年，2月20日，星期一（实验3－4、3－5沉淀转化）AgClAgIAg2SKINa2SFeCl3静置Mg(OH)2Fe(OH)3第14页，共50页，2023年，2月20日，星期一[讨论]:从实验中可以得到什么结论？实验说明：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，转化越容易。沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16第15页，共50页，2023年，2月20日，星期一沉淀的转化示意图KI=I-+K+AgCl(s)Ag++Cl-+AgI(s)s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7gs(Ag2S)=1.3×10-16g沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。AgCl(s)+I-AgI(s)+Cl-第16页，共50页，2023年，2月20日，星期一思考与交流1.根据你所观察到的现象，写出所发生的反应。2.如果将上述两个实验中的沉淀生成和转化的步骤颠倒顺序，会产生什么结果？试用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释，找出这类反应发生的特点。溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。两者差别越大，转化越容易。AgCl+I-=AgI+Cl-2AgI+S2-=Ag2S+2I-3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+转化不会发生第17页，共50页，2023年，2月20日，星期一CaSO4

SO42－+

Ca2＋

+CO32－CaCO3

应用1：锅炉除水垢：P—64锅炉的水垢中含有CaSO4

，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。第18页，共50页，2023年，2月20日，星期一用盐酸或饱氯化铵液化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O水垢成分CaCO3

Mg(OH)2

CaSO4

用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式除去水垢第19页，共50页，2023年，2月20日，星期一应用2：一些自然现象的解释第20页，共50页，2023年，2月20日，星期一ZnS沉淀转化为CuS沉淀(1).在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。(2).静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。(3).向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？观察思考第21页，共50页，2023年，2月20日，星期一ZnS沉淀转化为CuS沉淀ZnS(s)Zn2+(aq）+S2-(aq)

+Cu2+(aq)CuS(s)

平衡向右移动总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+

ZnS与CuS是同类难溶物，CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。第22页，共50页，2023年，2月20日，星期一

BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：

BaSO4Ba2＋＋SO42－

s=2.4×10－4BaCO3Ba2＋＋CO32－

s=2.2×10－3应用3：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－反应生成CO2和水，使CO32－浓度降低，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。第23页，共50页，2023年，2月20日，星期一应用3：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”?BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：

BaSO4Ba2＋＋SO42－

s=2.4×10－4BaCO3Ba2＋＋CO32－

s=2.2×10－3

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－反应生成CO2和水，使CO32－浓度降低，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。BaCO3Ba2++CO32-

+

H+CO2↑+H2O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＋浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4作“钡餐”。第24页，共50页，2023年，2月20日，星期一思考：

如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0％的Na2SO4溶液给患者洗胃，为什么？能用Na2CO3溶液吗？第25页，共50页，2023年，2月20日，星期一【小结】：沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程，其基本依据主要有：①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。第26页，共50页，2023年，2月20日，星期一三、溶度积KSP对于溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)

+nAm-(aq)有：KSP=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n在一定温度下，

KSP是一个常数。1、溶度积（Ksp）：难溶电解质的溶解平衡中，离子浓度幂的乘积。第27页，共50页，2023年，2月20日，星期一三、溶度积KSPQCKSP=QCKSP>QCKSP<溶液过饱和，有沉淀析出溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态溶液未饱和，可继续溶解该难溶电解质2、溶液中有关离子浓度幂的乘积—离子积QC（任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积）。第28页，共50页，2023年，2月20日，星期一例1：在100mL0.01mol/LKCl溶液中，加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列说法正确的是(AgClKsp=1.8×10-10)（）

A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀C.无法确定D.有沉淀但不是AgClAc(Cl-)=(0.01×0.1)÷0.101=9.9×10-3mol/Lc(Ag+)=(0.01×0.001)÷0.101=9.9×10-5mol/LQC=9.9×10-3×9.9×10-5=9.8×10-7>KSP解析第29页，共50页，2023年，2月20日，星期一例2：在1L含1.0×10-3mol˙L-1

的SO42-溶液中，注入0.01molBaCl2溶液（假设溶液体积不变）能否有效除去SO42-?已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2˙L-2解：c(Ba2+)=0.01mol/L,c(SO42-)=0.001mol/L,生成BaSO4沉淀后，Ba2+过量，剩余的即[Ba2+]=0.01-0.001=0.009mol/L.[SO42-]=Ksp/[Ba2+]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8(mol/L)

因为，剩余的即[SO42-]=1.2×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L

所以，SO42-已沉淀完全，即有效除去了SO42-。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。第30页，共50页，2023年，2月20日，星期一例3：若某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10mol／L,使Fe3+完全沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么?(Ksp(Fe(OH)3)=4×10-39Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11)pOH=10.8,pH=3.2解:Fe(OH)3Fe3++3OH-Fe3+

沉淀完全时的[OH-]为:第31页，共50页，2023年，2月20日，星期一Mg2＋开始沉淀的pH值为:pOH=4.9,pH=9.1因此,只要控制pH值在3.2~9.1之间即可使Fe3+定量沉淀而使Mg2+不沉淀。Ksp(Mg(OH)2)=1.8×10-11第32页，共50页，2023年，2月20日，星期一【练习】1.向盛有0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LNaCl溶液，至不再有白色沉淀生成为止。取其中澄清溶液，逐滴加入饱和Na2S溶液，有无沉淀生成？如果先向AgNO3溶液中加Na2S溶液至沉淀完全，再向上层清液中滴加NaCl，情况又如何？试解释原因。是否可以用Na2SO4代替Na2S？没有沉淀生成。Ag2S饱和溶液中Ag＋太少，不能生成AgCl沉淀。有黑色沉淀生成。第33页，共50页，2023年，2月20日，星期一不可以，设c(SO42-)=0.1mol/L，为使而之沉淀，c(Ag+)=(1.4×10-5/0.1)1/2=1.18×10-2mol/L。而在AgCl饱和溶液中c(Ag+)=(1.8×10-10)1/2=1.34×10-5mol/L第34页，共50页，2023年，2月20日，星期一2.在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+

。在提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，然后再加少量碱到溶液pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。试解释原因。溶解性：Fe(OH)2>Cu(OH)2>Fe(OH)3。3.小结Ksp的大小与沉淀转化的关系。对于同类型的难溶电解质，Ksp的大小与溶解度的大小一致，Ksp较大的沉淀可以转化为Ksp较小的沉淀。第35页，共50页，2023年，2月20日，星期一交流与讨论阅读P66氟化物防治龋齿的化学原理+F-氟磷灰石难溶物溶解度(25℃)Ca5(PO4)3(OH)1.5×10-10gCa5(PO4)3F9.5×10-11g羟基磷灰石第36页，共50页，2023年，2月20日，星期一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：Ca5(PO4)3OH（s）5Ca2++3PO43-+OH-

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

。已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：因

。

生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿5Ca2＋＋3PO43－＋F－＝Ca5(PO4)3F↓

思考：第37页，共50页，2023年，2月20日，星期一例1：已知25℃时，AgCl的溶解度是1.92×10-3g/L，求它的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.5g/mol。解

：依题意可知25℃时AgCl饱和溶液中

c(Ag+)=c(Cl-)=0.00192/143.5mol/L=1.34×10-5mol/L则KSP,AgCl=c(Ag+).c(Cl-)=(1.34×10-5)2=1.8×10-103.溶度积与溶解度之间的换算第38页，共50页，2023年，2月20日，星期一例2：已知25℃时KSP(AgCl)=1.8×10-10,把足量的AgCl放入1L

1.0mol／L的盐酸溶液中溶解度是多少？（g/L）解：设AgCl在盐酸中的溶解度为S（mol／L),AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

平衡SS＋11AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小。第39页，共50页，2023年，2月20日，星期一例3：已知Ksp,AgCl＝1.810-10，Ksp,Ag2CrO4＝9.010-12，试求AgCl和Ag2CrO4的溶解度（用g/L表示）解：（1）设AgCl的溶解度为S1（mol／L),则：

AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

平衡S1S1

(2)设Ag2CrO4的溶解度为S2（mol/L),则：

Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)

平2S2S2在水中：AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度第40页，共50页，2023年，2月20日，星期一由以上例题的结果可得到如下结论：

①同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。

②不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。第41页，共50页，2023年，2月20日，星期一课堂练习练习1：下列说法中正确的是（）

A.不溶于水的物质溶解度为0B.绝对不溶解的物质是不存在的

C.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0D.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水B第42页，共50页，2023年，2月20日，星期一练习2：在饱和澄清石灰水中加入生石灰反应后，恢复至原来温度下列说法正确的是()A.溶液中钙离子浓度变大B.溶液中氢氧化钙的质量分数增大C.溶液的PH不变D.溶液中钙离子的物质的量减少.CD第43页，共50页，2023年，2月20日，星期一练习3：为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，下列不宜选用的试剂是（）

A.NaOHB.MgCO3

C.氨水D.MgOE.Mg(OH)2AC第44页，共50页，2023年，2月20日，星期一

同离子效应硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移，不利于沉淀溶解练习4：硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小？第45页，共50页，2023年，2月20日，星期一练习5：以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是（）

A.具有吸附性

B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同

C.溶解度大于CuS、PbS、CdSD.溶解度小于CuS、PbS、CdSC第46页，共50页，2023年，2月20日，星期一练习6：已知KSP【Ca(OH)2】=5.5×10-6mol3.L3

则其饱和溶液的PH值是多少？解：设Ca(OH)2的溶解度为S（mol／L),则：

Ca(OH)2Ca2++2OH-

平衡S2SKSP=S●(2S)2=4S3=5.5×10-6S=1.1×10-2

即c(OH-)=2.2×10-2mol/Lc(H+)=10-14/2.2×10-2=