沉淀溶解平衡的应用

第三章水溶液中的离子反应与平衡第四节沉淀溶解平衡第3课时沉淀溶解平衡的应用

难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，我们可以通过改变条件，使平衡向着需要的方向移动——溶液中的离子转化为沉淀，或沉淀转化为溶液中的离子。因此，沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用。一、沉淀的生成

在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除杂的目的。1、调节pH法如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将其溶于水，再加入氨水调节pH，使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。Fe3＋

+3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋氢氧化物开始沉淀时的pH值（0.1mol/L）沉淀完全时的pH值

(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.76.7Fe(OH)31.32.7Fe(OH)26.38.3在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+，如何除去Fe2+

？将CuSO4·5H2O晶体溶于水：①加入少量H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，②再加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至≤pH＜，过滤除去Fe(OH)3沉淀。③蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。现金属冶炼过程中存在以下三种离子，已知在起始浓度均为mol·L-1时，三种物质的沉淀所需pH如表格所示。请回答以下问题：Fe(OH)3Zn(OH)2Fe(OH)2pH开始沉淀完全沉淀开始沉淀完全沉淀开始沉淀完全沉淀2.34.15.46.57.59.7(1)Fe3+在时，主要以

形式存在。(2)若要分离Fe3+、Zn2+得到Zn2+，应控制pH范围为

。(3)如果需要提纯Zn2+，应如何操作？先将Fe2+氧化为Fe3+，然后加入Zn/ZnO/Zn(OH)2控制：≤Fe(OH)3≤2、加沉淀剂法:

以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下:Cu2＋＋S2－

=CuS↓、Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋、Hg2＋＋S2－=HgS↓、Hg2＋＋H2S=HgS↓＋2H＋。沉淀剂的选择原则：生成沉淀的反应能够发生，且进行得越完全越好。如果想要用沉淀法测定AgNO3溶液的浓度，下列沉淀剂中，效果最好的是(

)A．NaCl溶液B．NaBr溶液

C．Na2SO4溶液D．Na2S溶液D查阅附录Ⅲ（书126页）溶解能力：Ag2SO4>AgCl>AgBr>Ag2S二、沉淀的溶解

根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断移去溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。

1、酸碱溶解法：使沉淀转化为气体或弱电解质例如：用强酸溶解难溶电解质如CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2、Mg(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸。CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32-浓度不断减小，平衡向沉淀溶解的方向移动。

CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq)+H+HCO3-+H+H2CO3H2O+CO2↑【实验3-3】向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。滴加试剂蒸馏水盐酸现象沉淀不溶解沉淀溶解(1)写出有关反应的化学方程式。(2)应用平衡移动原理分析、解释该反应。Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMg(OH)2(s)

Mg2+(aq)+2OH-(aq)，向其中加入盐酸，中和了OH-，使沉淀溶解平衡向正反应方向移动，促进Mg(OH)2(s)的溶解。例如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液：2、用某些盐溶液溶解：Mg(OH)2＋2NH4Cl

=

MgCl2＋2NH3·H2O由于NH3·H2O的生成，使Mg(OH)2溶解体系中的c(OH-)减小，平衡向沉淀溶解的方向移动。

3、配位溶解法：如：AgCl溶于氨水。

AgCl

+

2NH3·H2O=Ag(NH3)2＋

+

Cl－

+

2H2O如：Cu(OH)2溶于氨水。Cu(OH)2

+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋

+2OH－

+4H2OCuS和HgS不溶于HCl、H2SO4，但能溶于硝酸。4、氧化还原法：3CuS+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O三、沉淀的转化

在实际应用中，有时需要将一种沉淀转化为另一种沉淀。那么，在什么条件下能够实现沉淀的转化呢？步骤向盛有2mL0.1mol/LNaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液振荡试管，向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液振荡试管，继续滴加8滴0.1mol/LNa2S溶液现象【实验3-4】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白色沉淀黄色沉淀黑色沉淀AgClAgIAg2Ss(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.0×10-7gs(Ag2S)=1.3×10-16g沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。步骤向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2mol/LNaOH溶液向上述试管中滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液静置现象【实验3-5】生成白色沉淀白色沉淀转变为红褐色红褐色沉淀析出，溶液变无色三、沉淀的转化1、实质：沉淀溶解平衡的移动。2、规律：①一般说来，溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。②通过改变外界条件，利用勒夏特列原理，也可以使溶解度小的沉淀转化为溶解度大的沉淀。1、已知：Ksp(AgCl)=10-7、Ksp(AgI)=10-17AgCl沉淀中加入KI可以转化为AgI，反之可行吗？AgI(s)+

Cl－(aq)=AgCl(s)

+

I－(aq)10-11K<<10-5，反应很难发生。Ksp差异较大的同种类型的难溶物只能是转化成Ksp更小的。2、已知：Ksp(BaCO3)=2.510-9,Ksp(BaSO4)=110-10向BaSO4沉淀中加入饱和Na2CO3溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO4全部转化为BaCO3。发生的反应可表示为：

BaSO4(s)

+

CO32-(aq)

⇌BaCO3(s)

+

SO42-(aq)试从平衡的角度解释BaSO4可转化为BaCO3的原因。=410-2BaSO4中存在沉淀溶解平衡，加入饱和Na2CO3溶液，使得BaCO3的Q>Ksp，生成BaCO3沉淀，c(Ba2+)减小，使BaSO4沉淀向溶解方向移动，BaSO4转化为BaCO3。Ksp差异不大的同种类型的难溶物在一定条件下可以相互转化，需满足Q>Ksp。3、沉淀转化的应用⑴锅炉除水垢水垢成分：CaCO3、Mg(OH)2、CaSO4

用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢：CaCO3、Mg(OH)2用盐酸或饱和氯化铵溶液

除去水垢写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式CaSO4

(s)+CO32-(aq)CaCO3

(s)+SO42-(aq)

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O⑵自然界中矿物的转化原生铜的硫化物

______溶液，

__________。CuSO4深部渗透，遇闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)反应的化学方程式为：铜蓝(CuS)CuSO4(aq)

+ZnS(s)=CuS(s)+ZnSO4(aq)CuSO4(aq)

+PbS(s)

=CuS(s)

+PbSO4(s)

含有CO2的水渗入石灰岩隙缝中，与CaCO3反应生成可溶于水的Ca(HCO3)2，溶有Ca(HCO3)2的水从洞顶上滴下来时，Ca(HCO3)2又变成固体(称为固化)。由上而下逐渐增长而成的，称为“钟乳石”。CaCO3(s)⇌Ca2+

(aq)+CO32-(aq)+CO2+H2O

⇌2HCO3-⑶工业废水处理工业上处理废水时，Na2S和FeS均可除去废水中的Hg2+，试解释原因。（用离子方程式表示）FeS(s)

+

Hg2+(aq)

⇌

HgS(s)

+

Fe2+(aq)用FeS除Hg2+可以利用过滤除去过量的FeS书P87-7S2-+

Hg2+

=

HgS↓+4H+＝5Ca2++3HPO42-+H2O

书P85氟化物防治龋齿的化学原理Ca5(PO4)3OH

牙齿表面的釉质层的主要成分是难溶的羟基磷灰石，细菌分解食物产生的有机酸与釉质层长时间接触，产生的H+使羟基磷灰石溶解，最终导致龋齿：使用含氟牙膏能预防龋齿：氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石的小，而且更能抵抗酸的侵蚀。Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)⇌

Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)氟磷灰石羟基磷灰石1、已知AgCl的溶解平衡：AgCl(s)

⇌

Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，下列说法不正确的是()A．除去溶液中Ag＋加盐酸盐比硫酸盐好B．加入H2O，溶解平衡不移动C．用NaCl溶液代替蒸馏水洗涤AgCl，可以减少沉淀损失D．反应2AgCl(s)＋Na2S

⇌Ag2S(s)＋2NaCl，说明溶解度：

AgCl>Ag2SB2、已知如下物质的溶度积常数：Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。下列说法正确的是(

)A.同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度B.同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，

Ksp(FeS)变小C.向含有等物质的量的