沉淀溶解平衡的应用2015127剖析

1、（第（第2课时）课时）一、沉淀溶解平衡一、沉淀溶解平衡1 1、概念：、概念：注意：注意：研究对象是难溶电解质的饱和溶液且溶液中有研究对象是难溶电解质的饱和溶液且溶液中有未溶解的固体。未溶解的固体。2 2、表示方法：、表示方法：AgClAgCl（S S） AgAg+ +(aq)+Cl(aq)+Cl- -(aq)(aq)3 3、沉淀溶解平衡的特征：、沉淀溶解平衡的特征：等、动、定、变等、动、定、变4 4、影响沉淀溶解平衡的因素、影响沉淀溶解平衡的因素： a.内因 b.外因 温度温度稀释稀释加入有相同离子物质加入有相同离子物质加入可反应的物质加入可反应的物质沉淀的生成、溶解与转化沉淀的生成、溶解与转

2、化二、沉淀溶解平衡的应用二、沉淀溶解平衡的应用溶液溶液未达饱和未达饱和，无沉淀析出，若加入过量难，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，溶电解质，沉淀继续溶解沉淀继续溶解直至饱和。直至饱和。Q Qc c K Kspsp，Q Qc c K Kspsp，Q Qc c K Kspsp，溶液处于溶液处于过饱和过饱和状态状态, ,平衡向平衡向生成沉淀生成沉淀方向方向移动，生成沉淀。移动，生成沉淀。溶液溶液饱和饱和，沉淀与，沉淀与溶解溶解达到平衡。达到平衡。若用若用Qc表示难溶电解质溶液表示难溶电解质溶液某一时刻某一时刻的的浓度商浓度商： 溶度积规则溶度积规则:沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡生活生活自然界自然界生产

3、生产溶液中的化学反应溶液中的化学反应 重点重点: :运用运用Q Q和和KSP分析沉淀的溶解、生成和转化。分析沉淀的溶解、生成和转化。难点难点: :运用运用K KSPSP 计算溶液中相关离子的浓度。计算溶液中相关离子的浓度。 学会运用平衡移动的观点对沉淀的溶学会运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成、转化过程进行分析，并能够对解、生成、转化过程进行分析，并能够对生产、生活中的一些相关问题进行解释。生产、生活中的一些相关问题进行解释。医院中进行钡餐透视时，用医院中进行钡餐透视时，用BaSOBaSO4 4做内服做内服造影剂，为什么不用造影剂，为什么不用BaCOBaCO3 3做内服造影剂？做内服造影剂？

4、信息：信息：1.Ksp(BaSO1.Ksp(BaSO4 4)=1.1)=1.11010-10-10molmol2 2LL-2-2；Ksp(BaCOKsp(BaCO3 3)=5.1)=5.11010-9-9molmol2 2LL-2-22.Ba2.Ba2+2+有剧毒，；有剧毒，；3.3.胃酸的酸性很强，胃酸的酸性很强，pHpH约为约为0.90.91.51.5； 由于人体内胃酸的酸性较强由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下，如果服下BaCO3,胃酸会与胃酸会与CO32-反应生成反应生成CO2和水，使和水，使CO32-离子浓度降低，离子浓度降低，使使Qc Ksp，使，使BaCO3

5、的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的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。浓度增大而引起人体中毒。BaCO3 Ba2+ + CO32- + 2H+CO2+H2O所以，不能所以，不能用用BaCO3作作为内服造影为内服造影剂剂“钡餐钡餐”。而而SO42-不与不与H+结合生成硫结合生成硫酸，胃酸中的酸，胃酸中的H+对对BaSO4的的溶解平衡没有影响，溶解平衡没有影响，Ba2+浓浓度保持在安全浓度标准下，度保持在安全浓度标准下，所以用所以用BaSO4 作作“钡餐钡餐”。 如果在钡餐透视中误食了如果在钡餐透视中误食了BaCOBaCO3 3或可溶性钡盐，如何急救或可溶性钡盐，如何急救

6、? ? 学以致用学以致用1误食误食BaCOBaCO3 3的解救方法的解救方法 应尽快用应尽快用5.05.0NaNa2 2SOSO4 4的的溶液给中毒患者洗胃，随后溶液给中毒患者洗胃，随后尽快导泻使钡盐排出。尽快导泻使钡盐排出。例例. 用用5%的的Na2SO4溶液能否有效除去误食的溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10mol2L-2 ， 5% 的的Na2SO4溶液中的溶液中的SO42-0.352mol/L。解：解：5% 5% 的的NaNa2 2SOSO4 4溶液中的溶液中的SOSO4 42-2-0.352mol/L,0.352mol/L, Ba Ba2+

7、2+=(1.1=(1.11010-10-10molmol2 2LL-2-2)/ (0.352mol/L)/ (0.352mol/L) =2.9 =2.91010-10-10molmolLL-1-1 因为剩余的因为剩余的BaBa2+2+ 10 Ksp时，离子才能生成沉淀。混合时，离子才能生成沉淀。混合后：后：Ag+=2 10-3mol L-1,Cl-= 2 10-3mol L-1Q=Ag+Cl-=2 10-3mol L-1 2 10-3mol L-1 =4.0 10-6mol2 L-2 1.810-10mol2 L-2QKsp,所以有所以有AgCl沉淀析出。沉淀析出。【合作探究】【合作探究】p9

8、4实验实验（1）以上实验各有什么现象？）以上实验各有什么现象？（2）为什么）为什么ZnS沉淀会转化成为沉淀会转化成为CuS沉淀？用沉淀溶解平沉淀？用沉淀溶解平衡理论解释原因。衡理论解释原因。 ZnS在水中存在沉淀溶解平衡：在水中存在沉淀溶解平衡： CuS在水中存在沉淀溶解平衡：在水中存在沉淀溶解平衡： ZnS与与CuS的阴、阳离子个数比相同，的阴、阳离子个数比相同，Ksp(ZnS) Ksp(CuS),CuS的溶解能力远小于的溶解能力远小于ZnS的溶解能力。的溶解能力。ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.610-24mol2L-2CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(a

9、q) Ksp=1.310-36mol2L-2ZnS(s) Zn2+(aq) + S2-(aq) +Cu2+(aq) CuS(s) 平衡向右移动平衡向右移动ZnS沉淀转化为沉淀转化为CuS沉淀的沉淀的总反应：总反应： ZnS( ZnS(s s) + Cu) + Cu2+2+( (aqaq) = CuS(s) + Zn) = CuS(s) + Zn2+ 2+ ( (aqaq) ) 实验操作实验操作1.取一支试管，向其中滴加取一支试管，向其中滴加2mL硝酸硝酸银溶液，然后向其中逐滴加入氯化银溶液，然后向其中逐滴加入氯化钠溶液。钠溶液。2.向向1中滴加碘化钾溶液。中滴加碘化钾溶液。3.向实验向实验2的

10、试管中滴加硫化钠溶液。的试管中滴加硫化钠溶液。请设计实验验证请设计实验验证溶解度：溶解度： AgCl AgBr AgI提供试剂：提供试剂：AgNO3溶液、溶液、Na2S溶液、溶液、kI溶液溶液 NaCl溶液溶液沉淀的转化沉淀的转化填写实验填写实验(一一)各步的实验现象和离子方程式。各步的实验现象和离子方程式。 实验现象实验现象 离子方程式离子方程式 实验实验1 实验实验2 实验实验3 白色沉淀产生白色沉淀产生Ag+Cl-=AgCl白色沉淀转化为黄色白色沉淀转化为黄色AgCl+I- AgI+Cl-黄色沉淀转化为黑色黄色沉淀转化为黑色2AgI+S2- Ag2S+2I-活动活动现现 象：象： 白色白

11、色浅黄色浅黄色黄色黄色沉淀转化方向：沉淀转化方向： AgCl AgBr AgI AgCl AgBr AgI（1）已知）已知25时时AgCl、 AgI、Ag2S 的溶的溶解度分别是解度分别是1.510-4 g 、 2.110-7 g 、1.310-16 g ，分析上述实验现象的产生原，分析上述实验现象的产生原因。因。 溶解度：溶解度： AgCl AgBr AgI（2）已知）已知AgCl、 AgI和和Ag2S的的KSP分别为分别为1.810-10mol2L-2、8.310-17mol2L-2 、1.610-49mol3L-3 ，分析沉淀转化的方向。，分析沉淀转化的方向。 讨讨 论论 【原理分析】【

12、原理分析】沉淀的转化沉淀的转化物质物质溶解度溶解度/g 25AgCl1.51.510-4AgI2.12.110-7Ag2S1.310-16一般来说，溶解能力相对较强的物质易转化一般来说，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。为溶解能力相对较弱的物质。应用：应用：利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用程中，常用FeS(s)、 MnS(s)等难溶物作为沉淀剂等难溶物作为沉淀剂除去废水中的除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。 Ksp(FeS)=6.310-18mol2L-2 Ksp(CuS)=1.310-36

13、mol2L-2 Ksp(HgS)=6.410-53mol2L-2 Ksp(PbS)=3.410-28mol2L-2工业废水工业废水FeSFeS等难溶物质等难溶物质重金属离子（如重金属离子（如CuCu2+2+、HgHg2+ 2+ 、 PbPb2+2+等）转化成沉淀等）转化成沉淀三、沉淀的转化三、沉淀的转化沉淀转化的实质：沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，两种一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，两种难溶物的溶解能力相差越大，这种转化难溶物的溶解能力相差越大，这种转化的趋势就越大。的趋势就越大。(1) (1) 牙齿表面由一层硬的组成为牙齿表面由一层硬的组成

14、为CaCa5 5(PO(PO4 4) )3 3OHOH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：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，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这时牙齿就会受到腐蚀Ca5(PO4)3OH（s） 5Ca2+(aq) +3PO43- (aq) +OH-(aq) KSP=6.810-37mol9/L9学以致用学以致用3龋齿的形成及防治龋齿的形成及防治Ca5（PO4）3OH（S）5Ca2+（aq）+3PO43- （aq） +OH- （aq）发酵生成的有机酸能中和发酵生成的有机酸能中和OHOH- -, ,使平衡向脱矿

15、方向移动。使平衡向脱矿方向移动。加速了加速了牙齿的牙齿的腐蚀腐蚀 多进食一些含多进食一些含CaCa2+2+丰富的食物。丰富的食物。脱矿脱矿矿化矿化（2）已知）已知Ca5(PO4)3F的的KSP=2.810-61，比，比Ca5(PO4)3OH更难溶，牙膏里的氟离子会与更难溶，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因用含氟牙膏防止龋齿的原因 。 CaCa5 5(PO(PO4 4) )3 3OH(s)+ FOH(s)+ F- - = Ca= Ca5 5（POPO4 4) )3 3F(s) + OHF(s) + OH- - 锅

16、炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患（锅炉爆炸），因此要定期清除。隐患（锅炉爆炸），因此要定期清除。学以致用学以致用4水垢的形成及清除水垢的形成及清除水垢中的水垢中的Mg(OH)Mg(OH)2 2是怎样生成的是怎样生成的? ? 天然水中含有天然水中含有Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2、Mg(HCOMg(HCO3 3) )2 2、MgSOMgSO4 4、CaSOCaSO4 4、CaClCaCl2 2、MgClMgCl2 2等钙盐和镁盐。等钙盐和镁盐。加热时：加热时：Ca

17、(HCO3)2 CaCO3 +CO2 + H2O Mg(HCO3)2 MgCO3 +CO2 + H2O 而水垢的主要成分是而水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2。MgCO3沉淀溶解平衡：沉淀溶解平衡：MgCO3(s) Mg2+ + CO32-CO32-水解平衡：水解平衡：CO32- + H2O OH- + HCO3- 使水中的使水中的OHOH- -浓度增大，浓度增大，Q KQ Kspsp(Mg(OH)(Mg(OH)2 2) )，所以有，所以有Mg(OH)Mg(OH)2 2沉淀析出。即加热后，沉淀析出。即加热后，MgCOMgCO3 3沉淀转化为更难溶的沉淀转化

18、为更难溶的Mg(OH)Mg(OH)2 2。 因此水垢的主要成分是因此水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2CaCOCaCO3 3+2CH+2CH3 3COOH = (CHCOOH = (CH3 3COO)COO)2 2Ca +COCa +CO2 2 +H+H2 2O O Mg(OH)Mg(OH)2 2+2CH+2CH3 3COOH = (CHCOOH = (CH3 3COO)COO)2 2Mg+2HMg+2H2 2O O MgCO3+ H2O Mg(OH)2 +CO2 洗涤水垢的方法：洗涤水垢的方法：用酸洗（如食醋）用酸洗（如食醋）锅炉水垢中除了含有锅炉水垢中

19、除了含有CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2外，还含有难溶于水和酸的外，还含有难溶于水和酸的CaSOCaSO4 4，如何清除？，如何清除？难溶物难溶物CaSOCaSO4 4CaCOCaCO3 3溶解度溶解度/g/g2.12.110101 11.5 1.5 10103 3想一想想一想CaSO4 (s) SO42- + Ca2+ +CO32-CaCO3 锅炉中水垢中含有锅炉中水垢中含有CaSOCaSO4 4 ，可先用，可先用NaNa2 2COCO3 3溶液处理，溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的使之转化为疏松、易溶于酸的CaCOCaCO3 3。沉淀转化的沉淀转化的实质：实质：

20、沉淀转化的沉淀转化的条件：条件：沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡的移动的移动难溶电解质转化成更难溶电解质转化成更加难溶的物质加难溶的物质溶解度大的沉淀：溶解度大的沉淀：溶度积常数大的沉淀溶度积常数大的沉淀溶解度小的沉淀：溶解度小的沉淀：溶度积常数小的沉淀溶度积常数小的沉淀【思考】【思考】BaSO4（Ksp=1.110-10）比）比BaCO3（Ksp=5.110-9） 的溶解度小，为什么在饱的溶解度小，为什么在饱和和Na2CO3溶液中，能发生溶液中，能发生BaSO4BaCO3的转的转化？化？在工业上该转化有什么意义？在工业上该转化有什么意义？ 重晶石（主要成分是重晶石（主要成分是BaSOBaSO4 4）

21、是制备钡化）是制备钡化合物的重要原料合物的重要原料 : :BaSOBaSO4 4不溶于酸，但可以不溶于酸，但可以用饱和用饱和NaNa2 2COCO3 3溶液处理转化为易溶于酸的溶液处理转化为易溶于酸的BaCOBaCO3 3BaSOBaSO4 4 BaBa2+2+ + + SOSO4 42 2- - + +BaCOBaCO3 3(s)(s)BaSOBaSO4 4 + + COCO3 32 2- - BaCOBaCO3 3 + +SOSO4 42 2- - NaNa2 2COCO3 3 COCO3 32 2- - + + 2Na2Na+ + 饱和饱和NaNa2 2COCO3 3溶液溶液移走上层溶液

22、移走上层溶液H H+ +（重复（重复操作）操作）BaSOBaSO4 4 、BaCOBaCO3 3BaBa2+2+BaSOBaSO4 4BaCOBaCO3 31、 BaSO4的的ksp比比 BaCO3小，为小，为什么可以转化？什么可以转化？2、饱和、饱和Na2CO3溶液的作用是什么？溶液的作用是什么？3、如何操作才能保证绝大多数、如何操作才能保证绝大多数BaSO4 转化为转化为BaCO3？写出写出FeS(s)与废水中的与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。的反应离子方程式。 FeS+ CuFeS+ Cu2+2+ = CuS+ Fe = CuS+ Fe2+ 2+ FeS+ PbF

23、eS+ Pb2+2+= PbS+ Fe= PbS+ Fe2+ 2+ FeS+ HgFeS+ Hg2+2+= HgS+ Fe= HgS+ Fe2+ 2+ 2.用用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工作沉淀剂都能除去工业废水中的业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。等重金属离子。 CuCu2+2+ + MnS = CuS+Mn + MnS = CuS+Mn2+2+ Cu Cu2+2+ + H + H2 2S = CuSS = CuS + 2H+ 2H+ + Cu Cu2+2+ + S + S2-2- = CuS = CuS Cu Cu2+2+ + HS

24、 + HS- - = CuS = CuS + H + H+ + Cu Cu2+2+ + S + S2-2- = CuS = CuS 应用：写出上述沉淀剂分别与应用：写出上述沉淀剂分别与Cu2+反应的离子方程式。反应的离子方程式。 某溶液中某溶液中ClCl- -和和I I- -的浓度均为的浓度均为0.01 mol0.01 mol L L-1-1, ,逐滴加入逐滴加入AgNOAgNO3 3溶液时，通过计算回答：溶液时，通过计算回答： （1 1）ClCl- - 、I I- -谁先沉淀？谁先沉淀？ （2 2）当）当AgClAgCl开始沉淀时，开始沉淀时，I I- -离子是否沉淀完全？离子是否沉淀完全？

25、（设混合溶液在反应中体积不变）（设混合溶液在反应中体积不变）已知已知:AgCl:AgCl的的K Kspsp=1.56=1.561010-10-10,AgI,AgI的的K Kspsp=1.56=1.561010-16-16学以致用学以致用5离子的分离与提纯离子的分离与提纯（1 1）ClCl- -开始沉淀所需开始沉淀所需AgAg+ +离子最低浓度为离子最低浓度为: :AgAg+ +=1.56=1.561010-10-10/0.01=1.56/0.01=1.561010-8-8(molL(molL-1-1) ) I I- -开始沉淀所需开始沉淀所需AgAg+ +离子最低浓度为：离子最低浓度为：AgA

26、g+ +=1.5=1.51010-16-16/0.01=1.5/0.01=1.51010-14-14(molL(molL-1-1) ) 生成生成AgIAgI沉淀所需沉淀所需AgAg+ +离子浓度少，所以先沉淀。离子浓度少，所以先沉淀。（2 2）当）当AgClAgCl开始沉淀时开始沉淀时 溶液中溶液中AgAg+ +=1.56=1.561010-8-8molLmolL-1-1 此时此时II- -=1.5=1.51010-16-16/1.56/1.561010-8-8=9.6=9.61010-9-9(molL(molL-1-1) ) 1 11010-5-5(molL(molL-1-1) I) I-

27、-离子早已沉淀完全离子早已沉淀完全 所以利用此原理可以分离两种离子且所以利用此原理可以分离两种离子且两种沉淀的溶度积相两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完全。差越大，分离越完全。112353933Lmol104 . 7101100 . 4FeOHspKpH = 2.9解解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Ksp = Fe3+OH-3 = 4.0 10-39 Fe3+ 沉淀完全时的沉淀完全时的OH-为为: 【练习】【练习】某溶液中某溶液中FeFe3+3+和和MgMg2+2+的浓度均为的浓度均为0.10 mol0.10 mol L L-1-1, , 能否能否通过加碱调通过加碱调pHpH的方

28、法将的方法将FeFe3+3+和和MgMg2+2+完全分离完全分离? ? 已知：已知：K Ksp(Fe(OH)sp(Fe(OH)3 3)=4.0)=4.01010-39-39，K Ksp(Mg(OH)sp(Mg(OH)2 2)=1.8)=1.81010-11-11MgMg2+2+开始沉淀的开始沉淀的pHpH值为值为: :152111212Lmol103 . 1)1 . 0108 . 1()Mg(OHspK pH = 9.1 只要控制只要控制pHpH值在值在2.9 9.12.9 9.1之间，即可使之间，即可使FeFe3+3+沉淀完全而沉淀完全而MgMg2+2+不沉淀，从而将不沉淀，从而将FeFe3

29、+3+和和MgMg2+2+完全分离。完全分离。 由此可见由此可见: :氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；氢氧化物沉淀不一定在碱性环境； 不同氢氧化物的不同氢氧化物的K Kspsp值不同，沉淀的值不同，沉淀的pHpH也不同。也不同。因此可通过控制因此可通过控制pHpH分离金属离子。分离金属离子。 我的收获、启示、发我的收获、启示、发现现 我的问题、成因、解决办我的问题、成因、解决办法法专题三第四单元专题三第四单元1.沉淀的溶解沉淀的溶解2.沉淀的生成沉淀的生成3.沉淀的转化沉淀的转化沉淀溶解平衡原理的应用沉淀溶解平衡原理的应用解决沉淀溶解平衡问题的基本思路：解决沉淀溶解平衡问题的基本思路：沉淀沉淀平

30、衡平衡移动移动沉淀溶解沉淀溶解沉淀生成沉淀生成沉淀转化沉淀转化沉淀溶解：沉淀溶解：Q Ksp沉淀转化：沉淀转化：一般是一般是难溶难溶的物质转化成的物质转化成更加难溶更加难溶的物质的物质开始沉淀开始沉淀沉淀完全沉淀完全小于小于110-5mol/L 沉淀溶解平衡的应用沉淀溶解平衡的应用 1、意义：在物质的检验、提纯及工、意义：在物质的检验、提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义。厂废水的处理等方面有重要意义。 2、方法、方法（1）调）调PH （2）加沉淀剂）加沉淀剂 3、原则：生成沉淀的反应能发生，、原则：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。且进行得越完全越好。一、沉淀的生成一、沉淀的生成QcKsp，生成沉淀，生成沉淀 （1）调）调pH 如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，如：工业原料氯化铵中混有氯化铁， 加氨水调加氨水调PH至至78 Fe3+ + 3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4+ （2）加沉淀剂：如沉淀）加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以等，以Na2S、H2S做沉淀剂做沉淀剂 Cu2+S2- =CuS Hg2+S2-HgS二、沉淀的溶解二、沉淀的溶解1、实质：沉淀溶解平衡的移动、实质：沉淀溶解平衡的移动Qc Ksp , 沉淀溶解沉淀溶解2、方法、方法a 、酸碱溶解法、酸碱溶解法 如：如：CaCO3溶于盐酸，溶