高中化学 3.4.2 沉淀反应的应用课件 新人教版选修4.ppt

第3章水溶液中的离子平衡第四节难溶电解质的溶解平衡第2课时沉淀反应的应用 沉淀反应的应用 1 沉淀的生成 1 应用 生成难溶电解质的沉淀 是工业生产 环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一 2 方法 调ph值 如 工业原料氯化铵中混有氯化铁 加氨水调ph值至7 8 fe3 3nh3 h2o fe oh 3 3nh4 加沉淀剂如 沉淀cu2 hg2 等 以na2s h2s做沉淀剂 cu2 s2 cus hg2 s2 hgs 同离子效应法 氧化还原法 硫酸中硫酸根浓度大 使平衡向沉淀方向移动 有利于沉淀的生成 例 已知fe3 在ph3到4之间开始沉淀 在ph7到8之间沉淀完全 而fe2 cu2 在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全 cucl2中混有少量fe2 如何除去 例 为什么硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小 先把fe2 氧化成fe3 然后调ph至7到8使fe3 转化为fe oh 3沉淀 过滤除去沉淀 氧化剂可用 氯气 双氧水 氧气等 不引入杂质 调ph可用 氧化铜 碳酸铜等 不引入杂质 氧化剂 硝酸 高锰酸钾 氯气 氧气 双氧水等 调ph 氨水 氢氧化钠 氧化铜 碳酸铜 思考与交流 1 如果要除去某溶液中的so42 你选择加入钡盐还是钙盐 为什么 加入钡盐 因为baso4比caso4更难溶 使用钡盐可使so42 沉淀更完全 2 以你现有的知识 你认为判断沉淀能否生成可从哪方面考虑 是否可能使要除去的离子通过沉淀反应全部除去 说明原因 从溶解度方面可判断沉淀能否生成 不可能使要除去的离子通过沉淀完全除去 因为不溶是相对的 沉淀物在溶液中存在溶解平衡 生成沉淀的离子反应的本质 反应生成沉淀使溶液中某些离子浓度变得更小 认识1 生成沉淀的离子反应之所以能够发生 在于生成物的溶解度很小 认识2 难溶电解质的溶解度尽管很小 但不会为0 认识3 溶解度小于0 01g的电解质称为难溶电解质 残留在溶液中的离子浓度小于1x10 5mol l 就认为反应完全了 沉淀的生成小结 例1 在1l含1 0 10 3mol l 1的so42 溶液中 注入0 01molbacl2溶液 假设溶液体积不变 能否有效除去so42 已知 ksp baso4 4 10 10mol2 l 2 解 c ba2 0 01mol l c so42 0 001mol l 生成baso4沉淀后 ba2 过量 剩余的即 ba2 0 01 0 001 0 009mol l so42 ksp ba2 1 1 10 10 9 0 10 3 1 2 10 8 mol l 因为 剩余的即 so42 1 2 10 8mol l 1 0 10 5mol l所以 so42 已沉淀完全 即有效除去了so42 注意 当剩余离子即平衡离子浓度 10 5mol l时 认为离子已沉淀完全或离子已有效除去 例2 用5 的na2so4溶液能否有效除去误食的ba2 已知 ksp baso4 1 1 10 10mol2 l 2 解 5 的na2so4溶液中的 so42 0 352mol l ba2 1 1 10 10mol2 l 2 0 352mol l 2 9 10 10mol l 1因为剩余的 ba2 10 5mol l所以有效除去了误食的ba2 要除去mgcl2酸性溶液中少量的fecl3 不宜选用的试剂是 a mgob mgco3c naohd mg oh 2 c 课堂练习 练习 2 向0 1mol lagno3溶液的试管中滴加0 1mol lnacl溶液 至不再有白色沉淀生成为止 取其中澄清溶液 逐滴加入饱和na2s溶液 有无沉淀生成 如果先向agno3溶液中加na2s溶液至沉淀完全 再向上层清液中滴加nacl 情况又如何 试解释原因 是否可以用na2so4代替na2s 没有沉淀生成 ag2s饱和溶液中ag 太少 不能生成agcl沉淀 有黑色沉淀生成 不可以 设c so42 0 1mol l 为使而之沉淀 c ag 1 4 10 5 0 1 1 2 1 18 10 2mol l 而在agcl饱和溶液中c ag 1 8 10 10 1 2 1 34 10 5mol l 练习 3 在粗制cuso4 5h2o晶体中常含有杂质fe2 在提纯时 为了除去fe2 常加入少量h2o2 使fe2 氧化为fe3 然后再加少量碱到溶液ph 4 可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的 试解释原因 溶解性 fe oh 2 cu oh 2 fe oh 3 3 小结ksp的大小与沉淀转化的关系 对于同类型的难溶电解质 ksp的大小与溶解度的大小一致 ksp较大的沉淀可以转化为ksp较小的沉淀 注意 分步沉淀溶液中含有几种离子 加入某沉淀剂均可生成沉淀 沉淀生成的先后顺序按离子积大于溶度积的先后顺序沉淀 叫作分步沉淀 对同一类型的沉淀 ksp越小越先沉淀 且ksp相差越大分步沉淀越完全 如agcl agbr agi对不同类型的沉淀 其沉淀先后顺序要通过计算才能确定 如agcl和ag2cro4一般认为沉淀离子浓度小于1 0 10 5mol l时 则认为已经沉淀完全 例1 如果溶液中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 poh 10 8 ph 3 2 解 fe oh 3fe3 3oh ksp fe3 oh 3 4 0 10 39fe3 沉淀完全时的 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 ksp mg oh 2 1 8 10 11 强化练习 已知25 agi的饱和溶液中c ag 为1 22 10 8mol l 1 agcl的饱和溶液中c ag 为1 25 10 5mol l 1 若在5ml含有kcl和ki各为0 01mol l 1的溶液中 加入8ml0 01mol l 1agno3溶液 这时溶液中所含溶质的离子浓度由大到小的次序是 答案 c k c no3 c cl c ag c i 3 沉淀的溶解 1 原理 设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子 使平衡向沉淀溶解的方向移动 2 举例 a 难溶于水的盐溶于酸中如 caco3溶于盐酸 fes al oh 3 cu oh 2溶于强酸 b 难溶于水的电解质溶于某些盐溶液如 mg oh 2溶于nh4cl溶液 思考与交流 用平衡移动的原理分析mg oh 2溶于盐酸和nh4cl溶液的原因 解释 在溶液中存在mg oh 2的溶解平衡 mg oh 2 s mg2 aq 2oh aq 加入盐酸时 h 中和oh 使c oh 减小 平衡右移 从而使mg oh 2溶解 加入nh4cl时 1 nh4 直接结合oh 使c oh 减小 平衡右移 从而使mg oh 2溶解 2 nh4 水解 产生的h 中和oh 使c oh 减小 平衡右移 从而使mg oh 2溶解 思考 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 由于人体内胃酸的酸性较强 ph0 9 1 5 如果服下baco3 胃酸会与co32 反应生成co2和水 使co32 离子浓度降低 使qc ksp 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 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 练习试用qc与ksp的关系解释以下问题 1 fes能溶于浓硝酸或盐酸 2 cus能溶于浓硝酸 3 agcl能溶于氨水 解析 1 h2sfesfe2 s2 s no h2o 小结 难溶电解质溶解的规律 不断减小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 从难溶电解质溶解平衡移动的角度来解释石灰岩溶洞的形成 caco3ca2 co32 co2 co32 h2o 2hco3 cahco3可溶 ca hco3 2 caco3 h2o co2 课堂练习 3 在agno3溶液中逐滴加入氨水 先生成难溶于水的agoh沉淀 继续加入氨水 agoh沉淀溶解 请从溶解平衡移动的角度解释沉淀溶解的过程 课堂练习 信息 cu2 和ag 更易与nh3生成 cu nh3 4 2 和 ag nh3 2 3 沉淀的转化 演示实验3 4 3 5 注意 记录现象 写出相应的方程式 问题 如果将上述两个实验中沉淀生成和转化的操作步骤颠倒顺序 会产生什么结果 沉淀不会转化 沉淀只是从溶解度小的向溶解度更小的方向转化 沉淀转化的实质 沉淀转化的条件 动脑思考 平衡体系中离子浓度改变 沉淀溶解平衡发生移动一般是难溶的物质转化成更加难溶的物质 两者溶解度差别越大 转化越容易 溶解度大的沉淀 溶度积常数大的沉淀 溶解度小的沉淀 溶度积常数小的沉淀 沉淀转化的应用 锅炉除水垢 caso4 对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀 可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀 锅炉中水垢中含有caso4 可先用na2co3溶液处理 使之转化为疏松 易溶于酸的caco3 caso4so42 ca2 一些自然现象的解释 caco3ca2 co32 2hco3 练习3 龋齿的形成原因及防治方法 1 牙齿表面由一层硬的组成为ca5 po4 3oh的物质保护着 它在唾液中存在下列平衡 进食后 细菌和酶作用于食物 产生有机酸 这时牙齿就会受到腐蚀 其原因是 发酵生成的有机酸能中和oh 使平衡向脱矿方向移动 加速腐蚀牙齿 2 已知ca5 po4 3f的ksp 2 8 10 61 比ca5 po4 3oh更难溶 牙膏里的氟离子会与ca5 po4 3oh反应 请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因 实验3 4 3 5沉淀转化 agcl agi ag2s mg oh 2 fe oh 3 练习 4 试用平衡移动原理解释下列事实caco3不溶于水 但却能溶于稀盐酸中 5 石灰乳中存在下列平衡 ca oh 2 s ca2 aq 2oh aq 加入下列溶液 可使ca oh 2减少的是 a na2co3溶液b alcl3溶液c naoh溶液d cacl2溶液 ab caco3 s co32 aq ca2 aq h hco3 h2co3 h2o co2 caco3 s co32 aq ca2 aq zns沉淀转化为cus沉淀 1 在1试管中加入znso4溶液 再滴入na2s溶液 观察现象 2 静置后倾去上层清液 蒸馏水洗涤沉淀2 3次 3 向沉淀中滴加适量的cuso4溶液 观察现象 实验现象 有白色沉淀出现 白色沉淀转化成为黑色沉淀 为什么白色的zns沉淀会转化成为黑色的cus沉淀 zns在水中存在沉淀溶解平衡 cus在水中存在沉淀溶解平衡 zns与cus是同类难溶物 ksp zns ksp cus cus的溶解度远小于zns的溶解度 当向zns沉淀上滴加cuso4溶液时 zns溶解产生的s2 与cuso4溶液中的cu2 足以满足qc ksp cus 的条件 s2 与cu2 结合产生cus沉淀并建立沉淀溶解平衡 cus沉淀的生成 使得s2 的浓度降低 导致s2 与zn2 的qc ksp zns 使得zns不断的溶解 结果是zns沉淀逐渐转化成为cus沉淀 1 zns沉淀转化为cus沉淀的定性解释 zns沉淀转化为cus沉淀的总反应 zns s cu2 aq cus s zn2 探究活动 agcl能和ki溶液反应吗 实验演示 向盛有10滴0 1mol lagno3溶液的试管中滴加0 1mol lnacl溶液 至不再有白色沉淀生成 向其中滴加0 1mol lki溶液 观察实验现象 实验现象 白色沉淀渐渐转化为黄色 请从平衡移动的角度分析沉淀从白色转变成黄色的可能原因 信息 ksp agcl 1 8 10 10ksp agi 8 3 10 17 1 求溶液中c ag 有多大 2 向该溶液加入ki 使i 浓度达到0 1mol l ksp c ag 平 c cl 平 c ag 平 溶液中c ag c i 1 34 10 5 10 1 1 34 10 6 ksp agi 8 3 10 17 c ag c i ksp agi 有agi析出 agcl i agi cl 改变条件 原沉淀溶解平衡发生移动 遵循勒沙特列原理 沉淀的转化是 沉淀的转化实质是 的移动 通常 一种沉淀可转化为更难溶的沉淀 两种难溶物的 差别越大 这种转化的趋势就越大 沉淀溶解平衡 溶解能力 一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程 锅炉中水垢中含有caso4 可先用na2co3溶液处理 使之转化为疏松 易溶于酸的caco3 caso4so42 ca2 co32 caco3 沉淀转化的应用举例1 思考 1 在工业废水中常含有cu2 hg2 pb2 等重金属离子 处理时通常投入fes固体以除去这些离子 试解释其原因 牙齿表面由一层硬的 组成为ca5 po4 3oh的物质保护着 它在唾液中存在下列平衡 ca5 po4 3oh s 5ca2 3po43 oh 进食后 细菌和酶作用于食物 产生有机酸 这时牙齿就会受到腐蚀 其