第3章第4节沉淀溶解平衡(第2课时-沉淀溶解平衡)(教师版)

第三章水溶液中离子反应与平衡第四节沉淀溶解平衡第2课时沉淀溶解平衡的应用一．沉淀生成1．沉淀生成的应用：常利用生成沉淀来达到分离或除去溶液中某些离子的目的。2．原理：当Q＞Ksp时，难溶电解质的溶解平衡向左移动，生成沉淀。3．生成沉淀方法沉淀方法调节pH法加沉淀剂法应用除去氯化铵中的杂质氯化铁除去废水中Cu2＋、Hg2＋离子措施加入氨水调节溶液的pH加入Na2S通入H2S气体离子方程式Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)Cu2＋＋S2－CuS↓Hg2＋＋S2－HgS↓Cu2＋＋H2SCuS↓＋2H＋Hg2＋＋H2SHgS↓＋2H＋【思考讨论】利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。（1）如果要除去某溶液中的SOeq\o\al(2－,4)，你选择加入钙盐还是钡盐?为什么?（2）如何使沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小?4．化学沉淀法废水处理工艺流程：二．沉淀的溶解1．原理：对于在水中难溶的电解质，如果设法不断移去平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向进行，从而使沉淀溶解。例如CaCO3溶于盐酸的过程：CaCO3(s)COeq\o\al(2－,3)(aq)+Ca2+(aq)+H+HCOeq\o\al(－,3)H2CO3eq\o(→)H2O+CO2↑〔分析〕CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的COeq\o\al(2－,3)浓度不断减小，使得离子积Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，导致平衡向沉淀溶解的方向移动。溶解的离子方程式：_CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O_。2．实验探究实验操作实验现象无明显现象固体逐渐溶解实验分析Mg(OH)2难溶于水Mg(OH)2在水中存在溶解平衡，加入盐酸使c(OH－)减小，溶解平衡向沉淀溶解的方向移动反应离子方程式Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O三．沉淀的转化：在实际应用中，有时需要将一种沉淀转化为另一种沉淀。那么，在什么条件下能够实现沉淀的转化呢?1．实验探究（1）Ag＋沉淀转化的实验探究。实验步骤实验现象A生成白色沉淀

B生成黄色沉淀

C生成黑色沉淀

离子方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓AgCl＋I－=AgI↓＋Cl2AgI＋S2－=Ag2S↓＋2I－实验结论AgCl沉淀转化为AgI沉淀，AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀，说明：①溶解度(S)：S(AgCl)＞S(AgI)＞S(Ag2S)②溶度积(Ksp)：Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)＞Ksp(Ag2S)理论解释AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)Ksp＝1.8×10－10AgI(s)Ag＋(aq)＋I－(aq)Ksp＝8.5×10－17由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl小得多。当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，Q(AgI)＞Ksp(AgI)导致AgCl溶解，AgI生成，离子方程式可表示为：I－(aq)＋AgCl(s)AgI(s)＋Cl－(aq)，K＝eq\f(cCl－,cI－)＝eq\f(cAg＋·cCl－,cAg＋·cI－)＝eq\f(1.8×10－10,8.5×10－17)≈2.1×106＞1×105。可以判断该反应的平衡常数很大，AgCl容易转化为AgI沉淀。（2）Mg(OH)2与Fe(OH)3转化的实验探究。实验步骤实验现象①中产生白色沉淀②中变为红褐色沉淀离子方程式Mg2＋＋2OH－Mg(OH)2↓3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq)=3Mg2＋(aq)＋2Fe(OH)3(s)实验结论Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明：溶度积：Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Fe(OH)3]2．沉淀转化的实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解度小的沉淀易转化为溶解度更小的沉淀。溶解度差别越大，转化越容易。3．沉淀转化的应用应用转化过程化学方程式（标明状态）锅炉除水垢水垢中CaSO4(s)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(盐酸))Ca2＋(aq)CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑自然界中矿物的转化原生铜硫化物eq\o(→,\s\up11(氧化),\s\do6(淋滤))CuSO4(溶液)eq\o(→,\s\up11(ZnS),\s\do6(PbS))CuS(铜蓝)ZnS(s)＋CuSO4(aq)CuS(s)＋ZnSO4(aq)PbS(s)＋CuSO4(aq)CuS(s)＋PbSO4(s)【科学·技术·社会】氟化物预防龋齿的化学原理牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2＋(aq)＋3POeq\o\al(3－,4)(aq)＋OH－(aq)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－，使平衡向右移动，加速牙齿腐蚀。已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因：Ca5(PO4)3OH＋F－Ca5(PO4)3F＋OH－。【预习检验】1．某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4，在调节溶液pH时，应选用的试剂是()A．NaOHB．ZnOC．Na2CO3 D．NH3·H2O【答案】B〔解析〕加入的物质应该能消耗溶液中的H＋而促使Fe3＋成为沉淀，过滤除去，但同时要注意不能引入新的杂质离子，故选B。2．已知同温度下的溶解度：Zn(OH)2>ZnS，MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电离出S2－的能力而言，FeS>H2S>CuS。则下列离子方程式错误的是()A．Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)＋2Ca2＋＋4OH－=Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2OB．Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋C．Zn2＋＋S2－＋2H2O=Zn(OH)2↓＋H2S↑D．FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑【答案】C〔解析〕就溶解度而言，反应向着生成溶解度更小的方向进行；就电离而言，反应向着难电离的方向进行。3．下列事实不能用平衡移动原理解释的是()A．Mg(OH)2不溶于水，但能溶于浓NH4Cl溶液中B．水垢中含有的CaSO4，先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，再用酸除去C．除去Fe2＋溶液中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂(Ksp＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝1.3×10－36)D．FeCl3溶液中混有FeCl2，常加入少量的H2O2，使Fe2＋氧化为Fe3＋【答案】D〔解析〕Mg(OH)2存在溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，NH4Cl提供的NHeq\o\al(＋,4)与OH－结合生成NH3·H2O，故可以使溶解平衡正向移动，A不符题意；水垢中含有的CaSO4，在溶液中存在沉淀溶解平衡：CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，若先用Na2CO3溶液处理，Ca2＋就会与溶液中的COeq\o\al(2－,3)结合形成难溶性的CaCO3沉淀，发生沉淀的转化，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，再加入稀盐酸，发生反应：CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O，转化为可溶性的物质，可以用平衡移动原理解释，B不符题意；依据沉淀的转化，溶度积大的FeS可以转化为溶度积小的CuS，C不符题意；FeCl3溶液中混有FeCl2，常加入少量的H2O2，会发生反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，达到了除杂的目的，与化学平衡无关，D符合题意。4．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是()A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－=CuS↓D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应【答案】D〔解析〕CuSO4与PbS反应可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS，A错误；硫化物中硫的化合价为－2，具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS，D正确。5．常温下几种阳离子浓度与溶液pH的关系如图所示。据图判断下列说法正确的是（）A．CuSO4溶液含有杂质Fe2＋，可已通过加入CuO调节溶液的pH除去Fe2＋B．Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-21C．a点可表示Fe(OH)3的不饱和溶液，Cu(OH)2的饱和溶液D．Fe3+浓度为0.01mol/L溶液中，调节pH=3.2，可认为Fe3+沉淀完全【答案】D〔解析〕A项，根据图像，Fe2+水解的酸性弱，不能和CuO反应，错误；B项，当pH=8时，-lgc(Fe2+)=5，即溶液中c(Fe2+)=1.0×10-5mol•L-1，则Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)×c2(OH-)=1.0×10-5×(eq\f(10－14,10－8))2=1.0×10-17，错误；C项，a点在c(Fe3+)曲线上方，纵坐标-lgc(Fe3+)数值小，说明c(Fe3+)浓度大，a点表示Fe(OH)3的饱和溶液，而在c(Cu2+)曲线下方，纵坐标-lgc(Cu2+)数值大，说明c(Cu2+)浓度小，a点表示Cu(OH)2的不饱和溶液，错误；D项，pH=3.2时，溶液中，-lgc(Fe3+)＞5，即c(Fe3+)＜1.0×10-5mol•L-1，说明此时Fe3+全部除去，正确。6．已知Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9，解答下列问题：（1）试用平衡移动原理解释下列事实：①BaCO3不溶于水，为什么不能作钡餐？②BaCO3难溶于稀H2SO4，却能溶于醋酸中？（2）向等浓度的碳酸钠、硫酸钠的混合溶液中逐滴加入氯化钡溶液，最先出现的沉淀是________。（3）某同学设想用下列流程得到BaCl2溶液，BaSO4eq\o(→,\s\up7(饱和Na2CO3溶液),\s\do7(①))BaCO3eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do7(②))BaCl2则①的离子方程式为________________________________，该反应的平衡常数K＝________。【答案】（1）①BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，胃液中的盐酸电离出的H＋与BaCO3产生的COeq\o\al(2－,3)结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2＋)增大，会引起人体中毒。②CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，在稀H2SO4中，因为生成的CaSO4溶解度较小，会附在CaCO3的表面，阻止平衡的右移。醋酸钙易溶于水，当醋酸电离出H＋与COeq\o\al(2－,3)结合生成CO2和H2O时，CaCO3的溶解平衡右移。（2）BaSO4（3）BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)0.04〔解析〕（3）BaSO4转化为BaCO3的离子方程式为BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)。平衡常数K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspBaSO4,KspBaCO3)＝eq\f(1.0×10－10,2.5×10－9)＝0.04。7．向少量Mg(OH)2悬浊液中加入适量的饱和NH4Cl溶液，结果固体完全溶解。对此甲、乙两同学各自作了自己的解释：甲：Mg(OH)2(s)Mg2++2OH－①，NH4++H2ONH3·H2O+H+②，H++OH-=H2O③，由于③反应的发生，使平衡①右移，Mg(OH)2溶解。乙：Mg(OH)2(s)Mg2++2OH－①，NH4++OH-NH3·H2O②，由于②反应的发生，使平衡①右移，沉淀溶解。（1）丙同学不能肯定哪位同学的解释合理，于是用下面的一种试剂重做了该实验，证明甲、乙的解释只有一种正确。他用的试剂是________。A．NH4NO3B．CH3COONH4C．(NH4)2SO4D．氨水（2）丙同学将所选试剂滴入Mg(OH)2的浊液中，Mg(OH)2溶解；由此推知，甲和乙哪位同学的解释更合理____（填“甲”或“乙”）；完成NH4Cl饱和溶液使Mg(OH)2悬浊溶解的离子方程式：_________________________________________________。（3）验证Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀采用下列两种实验方案。①向2mL2mol/L的NaOH溶液中加入几滴0.1mol/LMgCl2溶液，生成白色沉淀，再加入几滴0.1mol/LFeCl3溶液。②向2mL0.1mol/L的MgCl2溶液中加入几滴2mol/LNaOH溶液，生成白色沉淀，再加入几滴0.1mol/LFeCl3溶液。试比较，说明哪一种方案合理?【答案】（1）B（2）乙Mg(OH)2+2NH4+=Mg2++2NH3·H2O（3）②〔解析〕（1）甲的解释是氢氧化镁电离出来的氢氧根和铵根离子水解生成的氢离子发生中和，使沉淀溶解，也就是氯化铵水解生成的酸把氢氧化镁溶解；乙的解释是铵根离子结合氢氧化镁电离产生的氢氧根，使沉淀溶解；所以只要加入一种含有铵根离子但溶液呈中性的物质即可，答案是B；（2）将所选试剂滴入Mg（OH）2的浊液中，Mg（OH）2溶解，可说明乙同学的解释正确；则NH4Cl饱和溶液使Mg（OH）2悬浊溶解的离子方程式为2NH4++Mg（OH）2=2NH3•H2O+Mg2+。（3）①方案中NaOH过量，FeCl3与过量的NaOH直接反应，无法证明是沉淀转化。8．某小组同学用下列试剂研究将AgCl转化为AgI。(已知：Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17)（1）实验操作(试剂：0.1mol/LNaCl溶液，0.1mol/LAgNO3溶液，0.1mol/LKI溶液)：向盛有2mL0.1mol/LNaCl溶液的试管中(将操作补充完整)。（2）实验现象：_，上述实验中的现象可证明AgCl转化为AgI。（3）实验分析及讨论：①该沉淀转化反应的离子方程式是_。②由上述沉淀转化反应的化学平衡常数表达式可推导：K＝(列式即可，不必计算结果)。可得出结论：对于组成形式相同的沉淀，Ksp小的沉淀转化为Ksp更小的沉淀容易实现。【答案】（1）滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，充分振荡后，再向其中加入4滴0.1mo/LKI溶液（2）沉淀的颜色由白色变为黄色（3）①AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl－(aq)②eq\f(KspAgCl,KspAgI)〔解析〕（1）将AgCl转化为AgI。需要先制得AgCl沉淀，再将AgCl转化为AgI。故答案为：滴加2滴0.1mol/LAgNO3溶液，充分振荡后，再向其中加入4滴0.1mo/LKI溶液。（2）上述实验中若观察到沉淀的颜色由白色变为黄色的现象，即可证明AgCl转化为AgI，故答案为：沉淀的颜色由白色变为黄色；（3）①该沉淀转化反应的离子方程式为AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl