第二课时--沉淀反应的应用.ppt

第三章水溶液中的离子平衡,第四节难溶电解质的溶解平衡,第二课时沉淀反应的应用,二、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）沉淀的方法,调pH值,如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，使其溶解于水，再加氨水调pH值至78，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。,Fe3+3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4,加沉淀剂如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2+S2=CuSHg2+S2=HgS,化学沉淀法废水处理工艺流程示意图,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些方面考虑？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。,2.沉淀的溶解根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法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，就可使沉淀溶解。强酸溶液中沉淀的溶解:例如，难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中，其溶解过程可用方程式表示为：,盐酸,溶解平衡体系中的,沉淀溶解,相应离子,CaCO3Ca2+CO32-CO32-+H+HCO3-HCO3-+H+H2CO3H2CO3H2O+CO2总方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2由此可见，沉淀的溶解过程也就是溶解平衡的移动过程。,CaCO3Ca2+CO32-,CO32-+H+HCO3-,HCO3-+H+H2CO3,H2CO3H2O+CO2,CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2,【思考与交流】人们都知道水滴石穿的道理，你能用化学方程表示其原理吗？CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2写出用强酸(非强氧化性酸)溶解FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质的离子方程式:FeS+2H+=Fe2+H2SAl(OH)3+3H+=Al3+3H2OCu(OH)2+2H+=Cu2+2H2O,CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,FeS+2H+=Fe2+H2SAl(OH)3+3H+=Al3+3H2OCu(OH)2+2H+=Cu2+2H2O,实验探究,固体无明显溶解现象，溶液变浅红,迅速溶解,逐渐溶解,实验3-3分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、盐酸和氯化铵，根据实验现象，得出结论。,在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2(aq)+2OH(aq),2）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。,3）加入NH4Cl时，NH4与OH结合，生成弱电解质NH3H2O（它在水中比Mg(OH)2更难电离出OH-），使c(OH)减小，平衡右移，从而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。,【思考与交流】应用平衡移动原理分析、解释实验中发生的反应，并试从中找出使沉淀溶解的规律。,【解释】,1）说明有溶解,思考：白色的氢氧化镁沉淀加入氯化铁溶液后，为什么会有红褐色沉淀生成？,Mg(OH)2(s)Mg2(aq)+2OH(aq)，,3、沉淀的转化,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3-5】,AgCl,AgI,Ag2S,【实验3-4】,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,KI,Na2S,（实验34、35沉淀转化）,AgCl,AgI,Ag2S,Mg(OH)2,Fe(OH)3,讨论:从实验中可以得到什么结论？,实验说明：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。沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,沉淀的转化示意图,KI=I-+K+,+,AgI(s),s(AgCl)=1.510-4g,s(AgI)=3.710-7g,s(Ag2S)=1.310-16g,沉淀从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。,思考与交流,1.根据你所观察到的现象，写出所发生的反应。2.如果将上述两个实验中的沉淀生成和转化的步骤颠倒顺序，会产生什么结果？试用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释，找出这类反应发生的特点。,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。,AgCl+I-=AgI+Cl-,2AgI+S2-=Ag2S+2I-,3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+,转化不会发生,CaSO4SO42+Ca2,+CO32,CaCO3,应用1：锅炉除水垢：P64锅炉的水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。,用盐酸或饱氯化铵液,化学法除锅炉水垢的流程图,CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O,水垢成分CaCO3Mg(OH)2CaSO4,用饱和Na2CO3溶液浸泡数天,疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2,写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式,除去水垢,应用2：一些自然现象的解释,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沉淀转化为CuS沉淀,总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+,ZnS与CuS是同类难溶物，CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。,应用3：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(pH=0.91.5)，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。,应用3：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(pH=0.91.5)，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。,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”。,思考：如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0的Na2SO4溶液给患者洗胃，为什么？能用Na2CO3溶液吗？,【小结】：沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程，其基本依据主要有：浓度：加水，平衡向溶解方向移动。温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。,三、溶度积KSP,对于溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)有：KSP=c(Mn+)mc(Am-)n在一定温度下，KSP是一个常数。,1、溶度积（Ksp）：难溶电解质的溶解平衡中，离子浓度幂的乘积。,三、溶度积KSP,溶液过饱和，有沉淀析出,溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态,溶液未饱和，可继续溶解该难溶电解质,2、溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积QC（任意时刻溶液中离子浓度幂的乘积）。,例1：在100mL0.01mol/LKCl溶液中，加入1mL0.01mol/LAgNO3溶液，下列说法正确的是(AgClKsp=1.810-10)（）A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀C.无法确定D.有沉淀但不是AgCl,A,c(Cl-)=(0.010.1)0.101=9.910-3mol/L,c(Ag+)=(0.010.001)0.101=9.910-5mol/L,QC=9.910-39.910-5=9.810-7KSP,解析,例2：在1L含1.010-3molL-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)=1.110-10mol2L-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+=1.110-10/9.010-3=1.210-8(mol/L)因为，剩余的即SO42-=1.210-8mol/LCu(OH)2Fe(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。,交流与讨论,阅读P66氟化物防治龋齿的化学原理,+F-,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，其原因是。已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：因。,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,5Ca23PO43FCa5(PO4)3F,思考：,例1：已知25时，AgCl的溶解度是1.9210-3g/L，求它的溶度积。已知AgCl的摩尔质量为143.5g/mol。,解：依题意可知25时AgCl饱和溶液中c(Ag+)=c(Cl-)=0.00192/143.5mol/L=1.3410-5mol/L则KSP,AgCl=c(Ag+).c(Cl-)=(1.3410-5)2=1.810-10,3.溶度积与溶解度之间的换算,例2：已知25时KSP(AgCl)=1.810-10,把足量的AgCl放入1L1.0molL的盐酸溶液中溶解度是多少？（g/L）,解：设AgCl在盐酸中的溶解度为S（molL),AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡SS11,AgCl在盐酸溶液中溶解度比在水中的小。,例3：已知Ksp,AgCl1.810-10，Ksp,Ag2CrO49.010-12，试求AgCl和Ag2CrO4的溶解度（用g/L表示）,解：（1）设AgCl的溶解度为S1（molL),则：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡S1S1,(2)设Ag2CrO4的溶解度为S2（mol/L),则：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平2S2S2,在水中：AgCl溶解度小于Ag2CrO4的溶解度,由以上例题的结果可得到如下结论：同种类型的难溶电解质，在一定温度下，Ksp越大则溶解度越大。不同类型则不能用Ksp的大小来比较溶解度的大小，必须经过换算才能得出结论。,课堂练习,练习1：下列说法中正确的是（）A.不溶于水的物质溶解度为0B.绝对不溶解的物质是不存在的C.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0D.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水,B,练习2：在饱和澄清石灰水中加入生石灰反应后，恢复至原来温度下列说法正确的是()A.溶液中钙离子浓度变大B.溶液中氢氧化钙的质量分数增大C.溶液的PH不变D.溶液中钙离子的物质的量减少.,CD,练习3：为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，下列不宜选用的试剂是（）A.NaOHB.MgCO3C.氨水D.MgOE.Mg(OH)2,AC,同离子效应,硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移，不利于沉淀溶解,练习4：硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小？,练习5：以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是（）A.具有吸附性B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同C.溶解度大于CuS、PbS、CdSD.溶解度小于CuS、PbS、CdS,C,练习6：已知KSP【Ca(OH)2】=5.510-6mol3.L3则其饱和溶液的PH值是多少？,解：设Ca(OH)2的溶解度为S（molL),则：Ca(OH)2Ca2+2OH-平衡S2SKSP=S(2S)2=4S3=5.510-6S=1.110-2即c(OH-)=2.210-2mol/Lc(H+)=10-14/2.210-2=4.510-13mol/LPH=12,练习7：现将足量AgCl固体分别放入下列物质中，AgCl溶解度由大到小的排列顺序为（）,20ml0.01mol/LKCl溶液30ml0.02mol/LCaCl2溶液40ml0.03mol/LHCl溶液10ml蒸馏水50ml0.05mol/LAgNO3溶液A、B、C、D、,B,练习8：将足量BaCO3