沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用

沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用鎮(zhèn)海中學(xué)化學(xué)組夏華東1假設(shè)用Qc表示某難溶電解質(zhì)溶液某一時(shí)刻的離子積，下面三個(gè)關(guān)系式分別能得出哪些結(jié)論呢？沉淀的生成和溶解這兩個(gè)相反的過程相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，可以使反響向所需要的方向轉(zhuǎn)化。以上規(guī)那么稱為溶度積規(guī)那么。AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-

(aq)Qc=cm(An+)·cn(Bm-)Qc>KspQc=KspQc<Ksp溶液未飽和，無沉淀析出或沉淀溶解溶液飽和，沉淀與溶解平衡溶液過飽和，平衡向生成沉淀方向移動(dòng)，有沉淀析出一、沉淀的溶解與生成21.為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐〞，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐〞?由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH=0.9-1.5)，如果服下BaCO3，胃酸會(huì)與CO32-反響生成CO2和水，使CO32-離子濃度降低，使Qc<Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。所以，不能用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐〞。而SO42-不與H+結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H+對BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2+濃度保持在平安濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4作“鋇餐〞。BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為：BaSO4Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10BaCO3Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9BaCO3Ba2++CO32-+CO2+H2OH+1、沉淀的溶解3BaCO3(s)

等難溶鹽溶解在強(qiáng)酸溶液中：BaCO3(s)

+2H+=CO2↑+H2O+Ba2+；FeS(s)+2H+=Fe2++H2S↑沉淀溶解的方法使Qc減小的方法有：①參加足量的水；Qc<Ksp時(shí)，沉淀發(fā)生溶解。FeS(s)+4HNO3=Fe(NO3)3

+S↓

+NO↑+2H2ONH3·H2OAg(NH3)2+AgOH(s)

OH－+Ag+④利用氧化復(fù)原方法降低某一離子的濃度⑤生成絡(luò)合物，如銀氨溶液的配制③使沉淀轉(zhuǎn)化為弱電解質(zhì)；難溶于水的氫氧化物溶解在酸或堿中：Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2OAl(OH)3(s)

+OH-=AlO2-+2H2O或Al(OH)4-Mg(OH)2(s)溶解在氯化銨等酸性的鹽溶液中：Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++2NH3·H2O②使沉淀轉(zhuǎn)化為氣體；4例1：將4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液與4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等體積混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)=1.8×10-10解：只有當(dāng)Qc>Ksp時(shí)，離子才能生成沉淀?；旌虾螅篶(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】當(dāng)剩余離子即平衡離子濃度≤10-5mol/L時(shí)，認(rèn)為離子已沉淀完全或離子已有效除去。2、用5%的Na2SO4溶液給誤食的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?yàn)槭Ｓ嗟腸(Ba2+)<10-5mol/L，所以有效除去了誤食的Ba2+。2、沉淀的生成5CuSO4(aq)(含F(xiàn)e3+)CuO或Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3調(diào)節(jié)溶液pH=3~4Cu2+Fe(OH)3↓除去Fe3+①將硫酸銅溶液的pH調(diào)節(jié)到3~4，就可以除去溶液中的鐵離子，為什么不形成氫氧化銅沉淀？3.除去硫酸銅溶液中混有少量鐵離子的流程圖同理：可求出0.010mol·L-1Cu2+開始沉淀的故：0.010mol·L-1Cu2+和0.010mol·L-1Fe3+的混合溶液，假設(shè)要使Fe3+沉淀完全而Cu2+不沉淀，應(yīng)控制的溶液pH值為：2.82≤pH＜【拓展計(jì)算】計(jì)算使0.010mol·L-1Fe3+開始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH值?！睰sp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20〕Fe3+開始沉淀時(shí)，c(Fe3+)=0.010mol·L-1c(OH-)=6.4×10-13mol·L-1pOHpHminc(OH-)≥6.4×10-12mol·L-1Fe3+完全沉淀時(shí)，c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1解：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)6②為什么不用NaOH、NH3·H2O、Na2CO3等物質(zhì)調(diào)節(jié)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：參加沉淀劑、應(yīng)用同離子效應(yīng)、控制溶液的pH。2、沉淀的生成：Qc>Ksp時(shí)，有沉淀生成7(1)取一支試管，向其中滴加2mL硝酸銀溶液，然后向其中逐滴參加氯化鈉溶液。(2)向?qū)嶒?yàn)1的試管中滴加碘化鉀溶液。(3)向?qū)嶒?yàn)2的試管中滴加硫化鈉溶液。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論和化學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)3AgClAgIAg2SI-S2-二、沉淀的轉(zhuǎn)化8AgCl、AgI和Ag2S的Ksp分別為：1.8×10-10、8.3×10-17、1.6×10-49，分析上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，歸納沉淀轉(zhuǎn)化的方向。KSP(AgCl)=1.8×10-10KSP(AgI)=8.3×10-17AgClAgIAg2SI-S2-例：在ZnS沉淀參加的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沉淀中的硫離子濃度為：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?yàn)椋篞c(CuS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為CuS沉淀9沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)：

一般說來，溶解能力相對較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較弱的物質(zhì)。沉淀的轉(zhuǎn)化〔1〕參加可與體系中某些離子發(fā)生反響生成更難溶電解質(zhì)的離子，平衡會(huì)向溶解的方向移動(dòng)，同時(shí)生成另一種溶解度更小的沉淀。沉淀溶解平衡的移動(dòng)沉淀轉(zhuǎn)化的條件：

溶解度大的沉淀：溶度積常數(shù)大的沉淀溶解度小的沉淀：溶度積常數(shù)小的沉淀〔2〕分步沉淀溶液中含有幾種離子，參加某種沉淀劑均可生成沉淀，沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀，叫作分步沉淀。對同一類型的沉淀，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)參加Na2CO3溶液可轉(zhuǎn)化為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溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。(1)請分析將水垢中含有的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的原理。(2)除去水垢中含有的CaSO4的化學(xué)方程式和離子方程式。(3)除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2可用食醋，寫出化學(xué)方程式和離子方程式。(1)CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4(2)CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-三、沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用112.分析化學(xué)上將難溶強(qiáng)酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶弱酸鹽+BaCO3Na2CO3=CO32-+2Na+BaCl2HClHNO3Ba(NO3)2資料：BaSO4+4C====BaS+4CO↑高溫如：重晶石BaSO4(不溶于酸)Ksp=1.07×10-10BaCO3(易溶于酸)Ksp=2.58×10-9BaSO4Ba2++SO42-123.利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用FeS(s)、MnS(s)等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。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練習(xí)：寫出FeS(s)與廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反響離子方程式。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作沉淀劑都能除去工業(yè)廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。13【生活常識】齲齒和含氟牙膏(2)存在的溶解平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)

+OH-(aq)4.吃糖為何會(huì)出現(xiàn)齲齒？(4)含氟牙膏的使用Ca5(PO4)3OH(s)+F-=Ca5(PO4)3F(s)+OH-沉淀轉(zhuǎn)化：氟磷酸鈣更能抵抗酸的侵蝕，使牙齒更鞏固注：氟過量會(huì)導(dǎo)致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量較高的地區(qū)的人，不宜使用含氟牙膏(3)殘留在牙齒上的糖發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生乳酸。H+使上述平衡向溶解方向移動(dòng)，使釉質(zhì)破損，細(xì)菌趁虛而入。(1)牙齒外表的牙釉質(zhì)起著保護(hù)牙齒的作用，其主要成分為Ca5(PO4)3OH(羥基磷酸鈣)，它是一種難溶電解質(zhì)，Ksp=2.5×10-5914硬水：含有較多Ca2+、Mg2+及HCO3-、Cl-和SO42-的水。加熱時(shí)：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2OMg2++2HCO3-=MgCO3↓+CO2↑

+H2OMgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2↑為什么在水垢中鎂主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比較它們飽和時(shí)c(Mg2+)的大小。5.水垢中的Mg(OH)2是怎樣生成的?15【學(xué)以致用】鍋爐水垢的主要成分