【化学】沉淀溶解平衡的应用 2023-2024学年高二化学高效备课设计PPT（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年选择性必修1(人教版2019)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2课时沉淀溶解平衡的应用锅炉水垢CaSO4既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。硫酸钙在硫酸、盐酸中的溶解度小，如何除去锅炉水垢呢？目录沉淀的生成01沉淀的溶解02沉淀的转化03习学目标1.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.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题NO.1沉淀的生成1.加入沉淀剂，应用同离子效应，控制溶液的pH，当时有沉淀生成。应用：利用生成沉淀来分离或除去某些离子。化学沉淀法废水处理工艺流程示意图方法（1）要能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag+，可用NaCl作沉淀剂（2）溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，例如，除去SO42-，选择Ba2+比Ca2+好（3）要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg2+沉淀为Mg(OH)2，用NaOH作沉淀剂比用氨水的效果要好

选择沉淀剂的原则

如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－=HgS↓CrO42-沉淀完全时的浓度为1.0×10-5

mol/L,故有开始沉淀：解：Ag2CrO42Ag++CrO42-Ksp=C2(Ag+)·C(CrO42-)例1、向1×10-3mol

L-1

的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的C(Ag+)=?CrO42-沉淀完全时,C(Ag+)=?已知：Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-132.调节pH形成氢氧化物沉淀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)24.676.67Fe(OH)31.482.81根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至2.81≤pH﹤4.67，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。例2：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c[OH-]为: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。注：一般浓度小于10-5mol/L时,就认为该微粒不存在了，即沉淀完全。

3.同离子效应法硫酸中c(SO42-)大，使平衡向沉淀的方向移动。例：为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小？将足量AgCl分别加入下列溶液中，AgCl溶解度由大到小的顺序是（

①20ml0.01mol∕LKCl溶液②20ml0.02mol∕LCaCl2溶液③20ml蒸馏水

④20ml0.03mol∕LHCl溶液⑤20ml0.05mol∕L

AgNO3溶液A.①＞②＞④＞③＞⑤B.③＞①＞④＞②＞⑤C.⑤＞③＞②＞①＞④D.③＞④＞⑤＞②＞①B用等体积的蒸馏水和0.010mol/L稀硫酸洗涤BaSO4沉淀,用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量.答案：先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调pH至3到4使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去沉淀。此题可用：氯气、双氧水、氧气等（不引入杂质）此题可用：氧化铜、碳酸铜等（不引入杂质）(1)常用氧化剂:硝酸、高锰酸钾、氯气、氧气、双氧水等(2)调pH可用:氨水、氢氧化钠、氧化铜、碳酸铜4.氧化还原法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)24.676.67Fe(OH)31.482.81根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？Fe3+沉淀完全2.814.67Cu2+开始沉淀pHNO.2沉淀的溶解（1）原理：设法不断移去平衡体系中的相应离子，使平衡向溶解的方向移动。（2）举例：如：CaCO3溶于盐酸，FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸（常用试剂）。①溶于酸中FeSFe2++S2-H+H2SHNO3S+NO+H2OBaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为：

BaSO4Ba2＋＋SO42－

Ksp=1.1×10－10s=2.4×10－4BaCO3Ba2＋＋CO32－

Ksp=5.1×10－9s=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”。应用：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”?实验操作向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中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实验现象解释沉淀不溶解沉淀溶解Mg(OH)2难溶于水；盐酸中的H+与OH-结合生成弱电解质H2O，使Mg(OH)2沉淀溶解平衡体系中的OH-浓度不断减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解②溶于某些盐溶液实验3-3(3)配位溶解法如AgCl也可溶于NH3·H2O溶液中,在有固态AgCl存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：(4)氧化还原法如不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物加热条件下可溶于硝酸中。例3．某溶液中含0.10mol·L－1Cd2＋和0.10mol·L－1Zn2＋。为使Cd2＋形成CdS沉淀而与Zn2＋分离，S2－离子的浓度应控制在什么范围？(已知：Ksp(CdS)＝3.6×10－29，Ksp(ZnS)＝1.2×10－23)NO.3沉淀的转化步骤1mLNaCl和10滴AgNO3溶液混合向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液向新得固液混合物中滴加10滴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AgClAgIAg2SKINa2S（1）AgNO3AgClAgIAg2SNaClKINa2SAgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3AgCl+KI===AgI+KCl2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI实验3-4[思考与交流]:从实验中可以得到什么结论？物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16逆向进行，有何现象？步骤1mLNa2S和10滴AgNO3溶液混合向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液向新得固液混合物中滴加10滴NaCl溶现象有黑色沉淀析出黑色沉淀没变化黑色沉淀没变化结论：一般来说，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-【规律探究】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。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3－51.沉淀转化的实质沉淀溶解平衡的移动2.一般规律Q与Ksp的相对大小①一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。③如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能实现分步沉淀，从而达到提纯、分离的目的。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+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O沉淀转化的应用①锅炉除水垢CaCO3Ca2++CO32-+H2O+CO2

各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4