高中化學化學反應原理學案332沉淀溶解平衡的應用

第2課時沉淀溶解平衡的應用[學習目標定位]1.能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成、沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)。2.學會用沉淀溶解平衡的移動解決生產(chǎn)、生活中的實際問題。一沉淀的溶解與生成1．根據(jù)沉淀溶解平衡及溶度積規(guī)則，分析回答下列問題：(1)BaCO3和BaSO4都難溶于水，在醫(yī)學上常用BaSO4作鋇餐透視，而不能用BaCO3的原因是什么？(2)可溶性鋇鹽(如BaCl2等)當做食鹽食用，會造成鋇中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？2．沉淀生成的應用主要涉及無機制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領域，常利用________________達到分離或除去某些離子的目的。常用的方法有(1)調(diào)節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7～8，可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)開_______沉淀而除去。反應如下：______________________________。(2)加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物____________等沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。寫出下列反應的離子方程式：①用H2S除去Cu2＋：______________________________________________________。②用Na2S除去Hg2＋：_____________________________________________________。沉淀的溶解與生成(1)沉淀的生成和溶解這兩個方向相反的過程相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度，控制離子濃度，可以使反應向我們需要的方向轉(zhuǎn)化。(2)根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設法不斷地移去溶解平衡體系中的________________，使平衡向________________的方向移動，就可以使沉淀溶解。如常用強酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等難溶電解質(zhì)。(3)不可能使要除去的離子全部通過沉淀除去。一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，雜質(zhì)離子已除盡。1．為除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加熱攪拌的條件下加入的一種試劑是()A．NH3·H2O B．NaOHC．Na2CO3 D．MgCO32．試利用平衡移動原理解釋下列事實：(1)FeS不溶于水，但能溶于稀鹽酸中________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)分別用等體積的蒸餾水和0.010mol·L－1硫酸洗滌BaSO4沉淀，用水洗滌造成BaSO4的損失量大于用稀硫酸洗滌造成的損失量：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二沉淀的轉(zhuǎn)化1．按下列要求完成實驗：(1)在一支試管中加入2mL0.1mol·L－1的ZnSO4溶液，再滴加1mol·L－1的Na2S溶液，可觀察到的現(xiàn)象是__________________________。(2)靜置后傾去上層清液，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，然后向白色沉淀中滴加適量的0.1mol·L－1的CuSO4溶液，振蕩試管。觀察到的現(xiàn)象是_____________________________。(3)上述實驗中發(fā)生反應的離子方程式是①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。(4)試用沉淀溶解平衡的原理分析解釋(2)中實驗現(xiàn)象的變化。2．沉淀轉(zhuǎn)化在生活中的應用(1)工業(yè)廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。寫出用FeS除去Hg2＋的離子方程式。(2)硬水煮沸過程中形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，它們是怎樣形成的？(3)鍋爐形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(鹽酸))Ca2＋(aq)，寫出有關反應的化學方程式。沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)就是________________________________。(2)一般說來，溶解能力小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解能力更小的沉淀容易實現(xiàn)；兩者差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。①組成類型相同的難溶電解質(zhì)，Ksp較大的難溶電解質(zhì)能轉(zhuǎn)化為Ksp較小的難溶電解質(zhì)。②Ksp相差不大的難溶電解質(zhì)，Ksp較小的難溶電解質(zhì)在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為Ksp較大的難溶電解質(zhì)。3．實驗：①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等體積混合得到懸濁液a，過濾得到濾液b和白色沉淀c；②向濾液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出現(xiàn)渾濁；③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀變?yōu)辄S色。下列說法不正確的是()A．懸濁液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．濾液b中不含有Ag＋C．③中顏色變化說明AgCl轉(zhuǎn)化為AgID．實驗可以證明AgI比AgCl更難溶4．牙齒表面由一層硬的組成成分為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護著，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(固)eq\o(,\s\up7(脫礦),\s\do5(礦化))5Ca2＋＋3POeq\o\al(3－,)4＋OH－進食后，細菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________。已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅硬。請用離子方程式表示，當牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因：___________________________________________________________________________________________________。根據(jù)以上原理，請你提出一種其他促進礦化的方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2，Ksp(AgI)＝1.0×10－16mol2·L－2。下列說法錯誤的是()A．AgCl不溶于水，不能轉(zhuǎn)化為AgIB．在含有濃度均為0.001mol·L－1的Cl－、I－的溶液中緩慢加入AgNO3稀溶液，首先析出AgI沉淀C．AgI比AgCl更難溶于水，所以，AgCl可以轉(zhuǎn)化為AgID．常溫下，AgCl若要在NaI溶液中開始轉(zhuǎn)化為AgI，則NaI的濃度必須不低于eq\f(1,\r(1.8))×10－11mol·L－12．已知如下物質(zhì)的溶度積常數(shù)：Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝6.3×10－36mol2·L－2。下列說法正確的是()A．同溫度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度B．同溫度下，向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體后，Ksp(FeS)變小C．向含有等物質(zhì)的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出現(xiàn)的沉淀是FeSD．除去工業(yè)廢水中的Cu2＋，可以選用FeS做沉淀劑3．常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)依次為Ksp(Ag2SO4)＝7.7×10－5mol3·L－3、Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2、Ksp(AgI)＝8.3×10－17mol2·L－2。下列有關說法中錯誤的是()A．常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中溶解能力依次減小B．在AgCl飽和溶液中加入NaI固體，有AgI沉淀生成C．Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)之比等于它們飽和溶液的物質(zhì)的量濃度之比D．在Ag2SO4飽和溶液中加入Na2SO4固體有Ag2SO4沉淀析出4．下列結論正確的是________。①向AgCl懸濁液中加入NaI溶液時出現(xiàn)黃色沉淀，證明Ksp(AgCl)<Ksp(AgI)②向濃度均為0.1mol·L－1NaCl和NaI混合溶液中滴加AgNO3溶液，首先產(chǎn)生黃色沉淀，可推斷Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)③由于Ksp(BaSO4)＝1.08×10－10mol2·L－2，Ksp(BaCO3)＝8.1×10－9mol2·L－2，因此BaSO4沉淀不可能轉(zhuǎn)化為BaCO3沉淀④將FeCl3溶液加入Mg(OH)2沉淀中，振蕩、可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色，驗證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的⑤向BaSO4飽和溶液中加入飽和Na2CO3溶液有白色沉淀生成，說明Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)⑥ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀的原因是溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化⑦將H2S氣體通入AgNO3與AgCl的懸濁液中產(chǎn)生黑色沉淀，說明Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)5．已知25℃時：電解質(zhì)Mg(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3溶度積1.8×10－11mol3·L－32.2×10－20mol3·L－38.0×10－16mol3·L－34.0×10－38mol4·L－4完全沉淀時的pH9.76.75.53.2在物質(zhì)的提純中，常利用難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡原理除去某些離子。例如：①為了除去氯化銨晶體中的氯化鐵雜質(zhì)，先將混合物溶于水，再加入一定量的試劑a進行反應，過濾結晶即可：②為了除去氯化鎂晶體中的氯化鐵雜質(zhì)，先將混合物溶于水，再加入足量的氫氧化鎂充分反應，過濾結晶即可；③為了除去硫酸銅晶體中的硫酸亞鐵雜質(zhì)，先將混合物溶于水，再加入一定量的雙氧水，將亞鐵離子氧化，然后加入試劑b調(diào)節(jié)溶液的pH＝3.2，過濾結晶即可。(1)上述三種除雜方案都將Fe2＋、Fe3＋轉(zhuǎn)化為__________________________________(填化學式)而除去。(2)試劑a為__________。(3)寫出②中除雜所發(fā)生的總反應的離子方程式：____________________________________________________________________________________________________。(4)下列與方案③有關的敘述正確的是________(填字母)。A．H2O2是綠色氧化劑，在氧化過程中不引入雜質(zhì)，不產(chǎn)生污染B．將亞鐵離子氧化的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀較難過濾C．調(diào)節(jié)溶液pH＝3.2的試劑b是氫氧化銅或氧化銅D．在pH大于3.2的溶液中Fe3＋已完全不存在

答案精析一新知導學1．(1)原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分為鹽酸)，反應原理為BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O可見，胃酸消耗COeq\o\al(2－,3)，使溶液中COeq\o\al(2－,3)的濃度降低，則Q<Ksp，從而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動，使Ba2＋濃度增大而引起人體重金屬中毒。(2)中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，此時Q>Ksp(BaSO4)，故SOeq\o\al(2－,4)與Ba2＋結合生成BaSO4沉淀，可緩解Ba2＋對人體的毒害。2．生成沉淀(1)Fe(OH)3Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)(2)CuS、HgS①H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋②Hg2＋＋S2－=HgS↓歸納總結(2)相應離子沉淀溶解活學活用1．D2．(1)FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀鹽酸后，S2－＋2H＋=H2S↑，破壞了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正方向移動，故FeS溶解(2)BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，用水洗滌使BaSO4的溶解平衡向正反應方向移動，造成BaSO4的損失；而用H2SO4洗滌，H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，SOeq\o\al(2－,4)濃度增大抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的損失量少解析根據(jù)勒·夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移動，則促進溶解，反之固體量增加。二新知導學1．(1)有白色沉淀生成(2)白色沉淀變?yōu)楹谏恋?3)①Zn2＋＋S2－=ZnS↓②ZnS(s)＋Cu2＋=CuS(s)＋Zn2＋(4)第一次生成的白色沉淀為ZnS，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)Zn2＋(aq)＋S2－(aq)，Ksp＝1.6×10－24mol2·L－2。此時Q＝Ksp。加入CuSO4溶液后，Cu2＋、S2－的濃度商Q大于Ksp(CuS)[Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2]。故Cu2＋、S2－結合生成CuS沉淀，即ZnS白色沉淀轉(zhuǎn)化為溶度積更小的CuS黑色沉淀。2．(1)FeS(s)＋Hg2＋(aq)=HgS(s)＋Fe2＋(aq)(2)水垢的形成過程涉及沉淀轉(zhuǎn)化，加熱硬水時，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分別分解生成CaCO3、MgCO3沉淀。但MgCO3又與COeq\o\al(2－,3)水解生成的OH－結合為更難溶的Mg(OH)2，故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。(3)CaSO4＋Na2CO3=CaCO3＋Na2SO4CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑歸納總結(1)沉淀溶解平衡的移動活學活用3．B4．H＋＋OH－=H2O，使平衡向右移動，破壞釉質(zhì)5Ca2＋＋3POeq\o\al(3－,4)＋F－=Ca5(PO4)3F↓加Ca2＋(或加POeq\o\al(3－,4)等)解析人體牙齒表面主要的無機成分是羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]，是一種難溶的磷酸鈣類沉積物。在口腔中，牙齒表面的羥基磷灰石存在著這樣的沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)eq\o(,\s\up7(溶解),\s\do5(沉淀))5Ca2＋＋3POeq\o\al(3－,4)＋OH－口腔中殘留的食物在酶的作用下，會分解產(chǎn)生有機酸——乳酸。乳酸是酸性物質(zhì)，能與OH－反應，使羥基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的