3.4.2 沉淀溶解平衡的應(yīng)用 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第三章

第四節(jié)沉淀溶解平衡第2課時

沉淀溶解平衡的應(yīng)用水溶液中的離子反應(yīng)與平衡PART01沉淀溶解平衡的應(yīng)用01沉淀溶解平衡的應(yīng)用難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡是動態(tài)平衡，我們可以通過改變條件，使平衡想著需要的方向移動——溶液中的離子轉(zhuǎn)化為沉淀，或沉淀轉(zhuǎn)化為溶液中的離子。因此，沉淀溶解平衡在生產(chǎn)、科研和環(huán)保等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成生成難溶電解質(zhì)的沉淀，是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保工程和科學(xué)研究中除雜或提純物質(zhì)的重要方法之一。1.應(yīng)用含Cu2+、Hg2+工業(yè)廢水Na2SCuS、HgS01沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成2.沉淀方法①加沉淀劑法如要除去溶液中的Cu2+、Hg2+等重金屬離子，可以用Na2S作沉淀劑；要除去溶液中的Ca2+、Mg2+離子，可以可以用NaF作沉淀劑。一般認(rèn)為當(dāng)溶液中的某種離子的濃度小于1.0×10-5mol/L時，可以認(rèn)為這種離子不存在，即完全沉淀。Ca2++2F-══CaF2↓Mg2++2F-══MgF2↓01沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成2.沉淀方法①加沉淀劑法例1.常溫下，已知Ksp(CaF2)=6.4×10-10，Ksp(MgF2)=3.2×10-11，某工業(yè)廢水中含有一定量的Ca2+和Mg2+，通過加入NaF固體除去兩種離子，要使兩種離子完全沉淀，溶液中F-濃度至少為______mol/L，當(dāng)Ca2+和Mg2+均完全沉淀后，溶液中c(Ca2+)/c(Mg2+)=_____。0.0082001沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成2.沉淀方法②調(diào)pH法例2.常溫下，已知Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，某工業(yè)廢水中含有1mol/L的Cu2+和0.01mol/L的Fe3+，現(xiàn)欲除去廢水中的Fe3+，回收其中的Cu2+并得到膽礬，根據(jù)已知條件回答：(1)為了除去Fe3+，可以加入_______________，該物質(zhì)可除去Fe3+的原因是__________________________________________________________（從平衡移動角度回答）。消耗溶液中的H+，使Fe3+的水解平衡正向移動，——使金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，應(yīng)用廣泛CuO或Cu(OH)2生成Fe(OH)3沉淀01沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成2.沉淀方法②調(diào)pH法例2.常溫下，已知Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，某工業(yè)廢水中含有1mol/L的Cu2+和0.01mol/L的Fe3+，現(xiàn)欲除去廢水中的Fe3+，回收其中的Cu2+并得到膽礬，根據(jù)已知條件回答：——使金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，應(yīng)用廣泛(2)當(dāng)溶液的pH=_____時，F(xiàn)e3+開始沉淀。(3)要使Fe3+完全沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為____________。（已知lg2=0.3）23≤pH＜4.1501沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成常見金屬氫氧化物沉淀pH表氫氧化物開始沉淀的pH(1mol/L)完全沉淀的pH(10-5mol/L)Fe(OH)31.143.0Fe(OH)25.858.35Al(OH)33.04.7Zn(OH)25.58.0Mg(OH)28.410.87Cu(OH)24.26.7注意：在工業(yè)上產(chǎn)中，調(diào)pH法一般多用于Fe(OH)3及Al(OH)3的沉淀。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用一、沉淀的生成常見金屬氫氧化物沉淀pH表氫氧化物開始沉淀的pH(1mol/L)完全沉淀的pH(10-5mol/L)Fe(OH)31.143.0Fe(OH)25.858.35Al(OH)33.04.7Zn(OH)25.58.0Mg(OH)28.410.87Cu(OH)24.26.7思考：若要除去CuSO4溶液中的Fe2+，應(yīng)采用什么辦法？先將Fe2+氧化為Fe3+，再調(diào)pH生成Fe(OH)3沉淀。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用二、沉淀的溶解在實際應(yīng)用中，常常會遇到需要使難溶物質(zhì)溶解的問題。根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。1.應(yīng)用01沉淀溶解平衡的應(yīng)用二、沉淀的溶解2.常見的沉淀溶解方法①酸堿溶解法通過加入酸或堿的方法，使沉淀溶解。如難溶于水的CaCO3沉淀可以溶于鹽酸中：CaCO3(s)?Ca2+(aq)+CO32-(aq)HCO3-(aq)?H2CO3?H2O+CO2↑?+H++H+氫離子不斷消耗CO32-，使其濃度不斷減小，溶液中CO32-與Ca2+的離子積Q(CaCO3)小于Ksp(CaCO3)，溶解平衡正向移動。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用二、沉淀的溶解2.常見的沉淀溶解方法②鹽溶解法通過加入鹽溶液的方法，使沉淀溶解。如Mg(OH)2沉淀可以溶于飽和NH4Cl溶液中：Mg(OH)2+2NH4Cl?MgCl2+2NH3·H2O01沉淀溶解平衡的應(yīng)用二、沉淀的溶解2.常見的沉淀溶解方法③氧化還原溶解法通過氧化還原反應(yīng)，使沉淀溶解。如CuS沉淀可以溶于稀硝酸中：3CuS+8HNO3(稀)?3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O01沉淀溶解平衡的應(yīng)用二、沉淀的溶解2.常見的沉淀溶解方法④配位溶解法通過與某種離子形成配合物，使沉淀溶解。如AgCl沉淀可以溶于氨水中：AgCl+2NH3·H2O(稀)?[Ag(NH3)2]++Cl-↑+2H2O01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化在實際應(yīng)用中，有時需要將一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀。那么，在什么條件下能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化呢？01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化在實際應(yīng)用中，有時需要將一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀。那么，在什么條件下能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化呢？NaCl溶液白色沉淀（AgCl）黃色沉淀（AgI）黑色沉淀（Ag2S）少量AgNO3溶液KI溶液Na2S溶液為什么沉淀之間能發(fā)生以上轉(zhuǎn)化呢？01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化AgCl、AgI、Ag2S在水中均存在溶解平衡：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10AgI(s)?Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17Ag2S(s)?2Ag+(aq)+S2-(aq)Ksp=6.3×10-50由Ksp可知，溶解度大小順序為Ag2S?AgI?AgCl①當(dāng)向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中Ag+與I-的離子積Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+與I-結(jié)合生成AgI沉淀，Ag+濃度減小，AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化AgCl、AgI、Ag2S在水中均存在溶解平衡：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10AgI(s)?Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17Ag2S(s)?2Ag+(aq)+S2-(aq)Ksp=6.3×10-50由Ksp可知，溶解度大小順序為Ag2S?AgI?AgCl②同理，當(dāng)向AgI沉淀中滴加Na2S溶液時，溶液中Ag+與S2-的離子積Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此，Ag+與S2-結(jié)合生成Ag2S沉淀，Ag+濃度減小，AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化AgCl、AgI、Ag2S在水中均存在溶解平衡：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10AgI(s)?Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17Ag2S(s)?2Ag+(aq)+S2-(aq)Ksp=6.3×10-50總反應(yīng)①：AgCl(s)+I-(aq)?AgI(s)+Cl-(aq)總反應(yīng)②：2AgI(s)+S2-(aq)?Ag2S(s)+2I-(aq)01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化AgCl、AgI、Ag2S在水中均存在溶解平衡：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10AgI(s)?Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17Ag2S(s)?2Ag+(aq)+S2-(aq)Ksp=6.3×10-50總反應(yīng)①：AgCl(s)+I-(aq)?AgI(s)+Cl-(aq)總反應(yīng)②：2AgI(s)+S2-(aq)?Ag2S(s)+2I-(aq)01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化AgCl、AgI、Ag2S在水中均存在溶解平衡：AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10AgI(s)?Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17Ag2S(s)?2Ag+(aq)+S2-(aq)Ksp=6.3×10-50總反應(yīng)①：AgCl(s)+I-(aq)?AgI(s)+Cl-(aq)總反應(yīng)②：2AgI(s)+S2-(aq)?Ag2S(s)+2I-(aq)由于AgCl、AgI、Ag2S的溶解度差別極大，使得以上兩個反應(yīng)的平衡常數(shù)也極大，反應(yīng)趨于完全。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化思考：已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，向Mg(OH)2沉淀中加入FeCl3溶液，會有什么現(xiàn)象？白色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化1.沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。一般溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。那么溶解度小的沉淀有沒有可能轉(zhuǎn)化為溶解度更大的沉淀呢？01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化1.沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)例3.已知Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9，現(xiàn)有23.3gBaSO4固體，每次用500mL2mol/LNa2CO3溶液進(jìn)行處理，且每次處理完畢后，都將沉淀過濾、足量鹽酸洗滌、烘干，經(jīng)過若干次后，有無沉淀剩余？___，若有，剩余沉淀的化學(xué)式為_______；若無，則需處理___次。（忽略溶液體積變化）無三注意：當(dāng)兩種難溶物溶解度差別不大時,溶解能力相對較弱的物質(zhì)在一定條件下也可能轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較強(qiáng)的物質(zhì)。01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化1.沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)例4.判斷以下實驗結(jié)論是否正確實驗操作：向2mL1mol/LNaOH溶液中，先加入5滴0.1mol/LMgSO4溶液，充分反應(yīng)后，再加入5滴0.1mol/LCuSO4溶液實驗現(xiàn)象：先產(chǎn)生白色沉淀，后產(chǎn)生藍(lán)色沉淀實驗結(jié)論：Ksp[Cu(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]錯誤在通過沉淀的轉(zhuǎn)化實驗比較Ksp的題型中，要注意以下兩點(diǎn)：①沉淀劑必須少量；②被沉淀的兩種(或多種)離子濃度差別不大用飽和Na2CO3溶液浸泡數(shù)天01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化2.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用水垢成分CaCO3

Mg(OH)2

CaSO4

疏松的水垢CaCO3

Mg(OH)2用鹽酸或飽氯化銨液除去水垢鍋爐中水垢中含有CaSO4

，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。①鍋爐除水垢01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化2.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用②工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水中常含有Hg2+、Ag+、Pb2+等重金屬離子，可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，加入難溶的FeS使重金屬離子轉(zhuǎn)化為更難溶的HgS、Ag2S、PbS沉淀從而過濾除去。用FeS除去Hg2＋的離子方程式：FeS(s)+Hg2+(aq)══HgS(s)+

Fe2+01沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化3.自然界及生活中的沉淀轉(zhuǎn)化①自然界中礦物的轉(zhuǎn)化自然界中，各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)，便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。Ksp(ZnS)=1.6×10-24Ksp(PbS)=8.0×10-28Ksp(CuS)=6.3×10-3601沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化3.自然界及生活中的沉淀轉(zhuǎn)化②水垢的形成硬水中主要的離子為Mg2+、Ca2+、HCO3-，加熱煮沸后會形成水垢，相關(guān)物質(zhì)的Ksp如上表所示，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，說明水垢的主要成分為原因Mg(OH)2和CaCO3的原因。物質(zhì)MgCO3Mg(OH)2CaCO3Ca(OH)2Ksp5.0×10-65.6×10-123.4×10-95.5×10-601沉淀溶解平衡的應(yīng)用三、沉淀的轉(zhuǎn)化3.