3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 课件（共31张PPT）
文档属性
| 名称 | 3.4.2 沉淀溶解平衡的应用 课件（共31张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 807.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-17 22:55:23 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
Q1
Q2
了解沉淀反应的应用
知道沉淀转化的本质
学习目标
沉淀反应的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
工业废水
硫化物等
重金属离子(如Cu2+、Hg2+等)转化成沉淀
(2) 生成沉淀的方法
①饱和溶液析出晶体：
根据同离子效应，加入相同离子，使平衡向沉淀方向进行
如：NaCl溶液，通入HCl气体，有NaCl晶体析出
②升温溶解或降温沉淀：
升高温度，溶解度变大，晶体溶解
降低温度，溶解度变小，晶体沉淀
如：工艺流程题中常出现：蒸发浓缩，冷却结晶的操作
③调节pH沉淀法：
如：除去氯化铵中的氯化铁，加氨水调pH值
加氨水，OH－浓度上升，平衡左移有利于生成沉淀
Fe(OH)3(s) Fe3+ (aq) +3OH- (aq)
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
如：除去氯化镁中的氯化铁，加碳酸镁、氧化镁等调pH值
消耗H+，平衡右移，有利于生成沉淀
如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。
加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物或气体时，平衡向溶解
方向移动。但 Ksp 不变。
如：AgCl 中加入 KI(s)，AgCl 溶解，生成AgI.
④加沉淀剂：
如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
⑤同离子效应：
⑥沉淀转换：
例1 计算298 K时使0.010 mol·L-1 Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。(已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39)。
解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-
⑴ 开始沉淀
∵ c平(Fe3+)c平(OH-)3 ＝Ksp
pOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19
金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算示例
∴ pH = 14-12.19=1.81
由此可见：①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；
②不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过
控制pH值使金属离子沉淀或分离。
c平(Fe3+) ≤ 10-5 mol·L-1
∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81
(2) 完全沉淀
例2：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol L-1, 使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么 (已知Ksp(Fe(OH)3)=4.0×10-39，Ksp((Mg(OH)2)=1.8×10-11)
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Ksp = c平( Fe3+) c平(OH-)3 = 4.0 ×10-39
Fe3+ 沉淀完全时的c平(OH-)为
pOH = 11.1 , pH =14- pOH= 2.9
Mg2+开始沉淀的pH值为
pOH = 4.9, pH =9.1
因此, 只要控制pH值在2.9 ~ 9.1之间即可使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀。
(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
强酸是常用于溶解难溶性电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。
2. 沉淀的溶解
(2)使沉淀溶解的方法
①加水：加水促进溶解
②升温：升温促进溶解(氢氧化钙除外)
③使沉淀转化为气体：CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
④使沉淀转化为更弱电解质：
Mg(OH)2 + 2HCl === MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2NH4Cl === MgCl2 + 2NH3·H2O
⑤使沉淀转化为更难溶的物质 (原沉淀在转化过程中溶解)
2AgCl(s)+Na2S(aq) Ag2S(s)+2NaCl(aq)
滴加试剂 蒸馏水 盐酸
现象
固体无明显溶解现象
迅速溶解
用平衡移动的原理分析 Mg(OH)2 溶于盐酸的原因
思考与交流
解释
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
沉淀溶解原理：根据平衡移动原理，对于处在水中难溶电解质，只要不断降低溶解平衡体系中的相应离子浓度，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。
② 生成弱电解质：
a. 生成弱酸
CaCO3(s) +2H+ === Ca2+ +
H2O + CO2↑
b. 生成弱酸盐
PbSO4(s) + 2Ac-
Pb(Ac)2 + SO42-
① 生成易挥发性物质：
FeS + 2H+ === Fe2+ + H2S
(3)沉淀的溶解方法举例
加入的试剂能与沉淀所产生的离子发生反应，生成挥发性物质或弱电解质(弱酸、弱碱或水)使溶解平衡向溶解的方向移动，则沉淀就会溶解。
③ 发生氧化还原反应：
3CuS + 8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
④ 生成络合物：
AgCl + 2NH3 === [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O
d. 生成水
Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3·H2O
c. 生成弱碱
练习：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_____________________________________________________。
生成的有机酸能中和OH-，使平衡正向移动，加速腐蚀牙齿
3. 沉淀的转化
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。
CaSO4 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
应用：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
向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液
生成白色沉淀
实验3－4：
向所得固液混合物中滴加KI溶液
白色沉淀转变为黄色
KI
向新得固液混合物中滴加Na2S溶液
黄色沉淀转变为黑色
Na2S
步骤 向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液 向所得固体混合物中滴加KI溶液 向新得固体混合物中滴加Na2S溶液
现象
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
步骤 Na2S 和AgNO3 溶液混合 向所得固液混合物中滴加KI溶液 向新得固液混合物中滴加NaCl 溶液
现象
正向操作
反向操作
黑色沉淀没变化
黑色沉淀没变化
有黑色沉淀析出
化学式 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgBr 8.4×10-6
Ag2S 1.3×10-16
AgCl在水中存在沉淀溶解平衡：
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl—(aq) Ksp=1.8×10-10
沉淀转化（以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例）
AgI在水中存在沉淀溶解平衡：
AgI(s) Ag+(aq)+I—(aq) Ksp=8.5×10-17
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl—(aq)
+
I—(aq)
AgI(s)
说明：浓度相近的条件下，沉淀只能向溶解度(溶度积)更小的方向转换，而不能逆向转换。
结论： 沉淀一般从溶解度较大的向溶解度更小的方向转化，使平衡沉淀溶解方向移动，这叫沉淀的转化。两者差别越大，转化越容易。
Mg(OH)2向Fe(OH)3的转化
FeCl3
静置
Mg(OH)2↓
Fe(OH)3↓
物质 溶解度/g
Mg(OH)2 9×10-4
Fe(OH)3 3×10-9
3Mg(OH)2(s)+2FeCl3(aq) 2Fe(OH)3(s)+3MgCl2(aq)
注意方程式书写
实验3－5：
(2)沉淀转化的方法 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。
(1)沉淀的转化的实质 使溶液中的离子浓度更小
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢:
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。
②溶液除杂：不同金属离子在溶液中完全沉淀时，所需pH不同。例如：完全沉淀所需pH, Fe3＋为 ≥3.7，Cu2＋为≥4.4，则除去CuCl2中的FeCl3应选选择CuO或CuCO3，调节溶液3.7≤pH<4.4之间，从而促进Fe3＋完全以Fe(OH)3形式沉淀出来，并通过过滤除去Fe(OH)3及过量的CuO或CuCO3。
①沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶 解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(4)沉淀转化的注意问题
②当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所 需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉 淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
③溶解度小，先沉淀的规则只针对离子浓度相差不大 时，若离子浓度相差较大时，先达到溶度积的物质先沉淀(通过计算得到)。
1. 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
练 习
2. 现金属冶炼过程中存在以下三种离子，已知在起始浓度均为0.1 mol·L-1时，三种物质的沉淀所需pH如表格所示。请回答以下问题：
Fe(OH)3 Zn(OH)2 Fe(OH)2 开始沉淀pH 完全沉淀pH 开始沉淀pH 完全沉淀pH 开始沉淀pH 完全沉淀pH
2.3 4.1 5.4 6.5 7.5 9.7
(1)Fe3+在pH=3.5时，主要以 形式存在
(2)如果需要分离Fe3+ 、Zn2+得到Zn2+ ，应控制pH范围为
。
(3)如果需要提纯Zn2+，应如何操作
先将Fe2+ 氧化为Fe3+，然后控制：4.1≤pH<5.4
Fe(OH)3
4.1≤pH<5.4
3. 下列各组离子，在水溶液中能以较高浓度大量共存的是 ( )
①I－ ClO－ NO3－ H＋ ②K＋ NH4＋ HCO3－ OH－
③ SO42－ SO32- Cl－ OH－ ④Fe3+ Cu2+ SO42－ Cl －
⑤H＋ K＋ AlO2－ HSO3－ ⑥Ca2＋ Na＋ SO42- CO32-
A．①⑥ B．③④
C．②⑤ D．①④
B
4. 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
本节内容结束
Q1
Q2
了解沉淀反应的应用
知道沉淀转化的本质
学习目标
沉淀反应的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
工业废水
硫化物等
重金属离子(如Cu2+、Hg2+等)转化成沉淀
(2) 生成沉淀的方法
①饱和溶液析出晶体：
根据同离子效应，加入相同离子，使平衡向沉淀方向进行
如：NaCl溶液，通入HCl气体，有NaCl晶体析出
②升温溶解或降温沉淀：
升高温度，溶解度变大，晶体溶解
降低温度，溶解度变小，晶体沉淀
如：工艺流程题中常出现：蒸发浓缩，冷却结晶的操作
③调节pH沉淀法：
如：除去氯化铵中的氯化铁，加氨水调pH值
加氨水，OH－浓度上升，平衡左移有利于生成沉淀
Fe(OH)3(s) Fe3+ (aq) +3OH- (aq)
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
如：除去氯化镁中的氯化铁，加碳酸镁、氧化镁等调pH值
消耗H+，平衡右移，有利于生成沉淀
如硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小。
加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物或气体时，平衡向溶解
方向移动。但 Ksp 不变。
如：AgCl 中加入 KI(s)，AgCl 溶解，生成AgI.
④加沉淀剂：
如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂
⑤同离子效应：
⑥沉淀转换：
例1 计算298 K时使0.010 mol·L-1 Fe3+开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH值。(已知Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39)。
解： Fe(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH-
⑴ 开始沉淀
∵ c平(Fe3+)c平(OH-)3 ＝Ksp
pOH = 13﹣lg 6.42 = 12.19
金属氢氧化物沉淀的生成和溶解计算示例
∴ pH = 14-12.19=1.81
由此可见：①氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；
②不同氢氧化物的Ksp值不同，沉淀的pH值也不同，因此可通过
控制pH值使金属离子沉淀或分离。
c平(Fe3+) ≤ 10-5 mol·L-1
∴ pH = 14﹣(12﹣lg6.42) =2.81
(2) 完全沉淀
例2：如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度均为0.10 mol L-1, 使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀的pH条件是什么 (已知Ksp(Fe(OH)3)=4.0×10-39，Ksp((Mg(OH)2)=1.8×10-11)
解: Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
Ksp = c平( Fe3+) c平(OH-)3 = 4.0 ×10-39
Fe3+ 沉淀完全时的c平(OH-)为
pOH = 11.1 , pH =14- pOH= 2.9
Mg2+开始沉淀的pH值为
pOH = 4.9, pH =9.1
因此, 只要控制pH值在2.9 ~ 9.1之间即可使Fe3+沉淀而使Mg2+不沉淀。
(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
强酸是常用于溶解难溶性电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物，难溶碳酸盐、某些难溶硫化物等。
2. 沉淀的溶解
(2)使沉淀溶解的方法
①加水：加水促进溶解
②升温：升温促进溶解(氢氧化钙除外)
③使沉淀转化为气体：CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
④使沉淀转化为更弱电解质：
Mg(OH)2 + 2HCl === MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2NH4Cl === MgCl2 + 2NH3·H2O
⑤使沉淀转化为更难溶的物质 (原沉淀在转化过程中溶解)
2AgCl(s)+Na2S(aq) Ag2S(s)+2NaCl(aq)
滴加试剂 蒸馏水 盐酸
现象
固体无明显溶解现象
迅速溶解
用平衡移动的原理分析 Mg(OH)2 溶于盐酸的原因
思考与交流
解释
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
沉淀溶解原理：根据平衡移动原理，对于处在水中难溶电解质，只要不断降低溶解平衡体系中的相应离子浓度，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。
② 生成弱电解质：
a. 生成弱酸
CaCO3(s) +2H+ === Ca2+ +
H2O + CO2↑
b. 生成弱酸盐
PbSO4(s) + 2Ac-
Pb(Ac)2 + SO42-
① 生成易挥发性物质：
FeS + 2H+ === Fe2+ + H2S
(3)沉淀的溶解方法举例
加入的试剂能与沉淀所产生的离子发生反应，生成挥发性物质或弱电解质(弱酸、弱碱或水)使溶解平衡向溶解的方向移动，则沉淀就会溶解。
③ 发生氧化还原反应：
3CuS + 8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+ 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
④ 生成络合物：
AgCl + 2NH3 === [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O
d. 生成水
Mg(OH)2(s) + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3·H2O
c. 生成弱碱
练习：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_____________________________________________________。
生成的有机酸能中和OH-，使平衡正向移动，加速腐蚀牙齿
3. 沉淀的转化
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。
CaSO4 SO42- + Ca2+
+
CO32-
CaCO3
应用：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
向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液
生成白色沉淀
实验3－4：
向所得固液混合物中滴加KI溶液
白色沉淀转变为黄色
KI
向新得固液混合物中滴加Na2S溶液
黄色沉淀转变为黑色
Na2S
步骤 向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液 向所得固体混合物中滴加KI溶液 向新得固体混合物中滴加Na2S溶液
现象
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
步骤 Na2S 和AgNO3 溶液混合 向所得固液混合物中滴加KI溶液 向新得固液混合物中滴加NaCl 溶液
现象
正向操作
反向操作
黑色沉淀没变化
黑色沉淀没变化
有黑色沉淀析出
化学式 溶解度/g
AgCl 1.5×10-4
AgBr 8.4×10-6
Ag2S 1.3×10-16
AgCl在水中存在沉淀溶解平衡：
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl—(aq) Ksp=1.8×10-10
沉淀转化（以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例）
AgI在水中存在沉淀溶解平衡：
AgI(s) Ag+(aq)+I—(aq) Ksp=8.5×10-17
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl—(aq)
+
I—(aq)
AgI(s)
说明：浓度相近的条件下，沉淀只能向溶解度(溶度积)更小的方向转换，而不能逆向转换。
结论： 沉淀一般从溶解度较大的向溶解度更小的方向转化，使平衡沉淀溶解方向移动，这叫沉淀的转化。两者差别越大，转化越容易。
Mg(OH)2向Fe(OH)3的转化
FeCl3
静置
Mg(OH)2↓
Fe(OH)3↓
物质 溶解度/g
Mg(OH)2 9×10-4
Fe(OH)3 3×10-9
3Mg(OH)2(s)+2FeCl3(aq) 2Fe(OH)3(s)+3MgCl2(aq)
注意方程式书写
实验3－5：
(2)沉淀转化的方法 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。
(1)沉淀的转化的实质 使溶液中的离子浓度更小
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢:
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。
②溶液除杂：不同金属离子在溶液中完全沉淀时，所需pH不同。例如：完全沉淀所需pH, Fe3＋为 ≥3.7，Cu2＋为≥4.4，则除去CuCl2中的FeCl3应选选择CuO或CuCO3，调节溶液3.7≤pH<4.4之间，从而促进Fe3＋完全以Fe(OH)3形式沉淀出来，并通过过滤除去Fe(OH)3及过量的CuO或CuCO3。
①沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶 解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(4)沉淀转化的注意问题
②当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所 需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉 淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
③溶解度小，先沉淀的规则只针对离子浓度相差不大 时，若离子浓度相差较大时，先达到溶度积的物质先沉淀(通过计算得到)。
1. 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
练 习
2. 现金属冶炼过程中存在以下三种离子，已知在起始浓度均为0.1 mol·L-1时，三种物质的沉淀所需pH如表格所示。请回答以下问题：
Fe(OH)3 Zn(OH)2 Fe(OH)2 开始沉淀pH 完全沉淀pH 开始沉淀pH 完全沉淀pH 开始沉淀pH 完全沉淀pH
2.3 4.1 5.4 6.5 7.5 9.7
(1)Fe3+在pH=3.5时，主要以 形式存在
(2)如果需要分离Fe3+ 、Zn2+得到Zn2+ ，应控制pH范围为
。
(3)如果需要提纯Zn2+，应如何操作
先将Fe2+ 氧化为Fe3+，然后控制：4.1≤pH<5.4
Fe(OH)3
4.1≤pH<5.4
3. 下列各组离子，在水溶液中能以较高浓度大量共存的是 ( )
①I－ ClO－ NO3－ H＋ ②K＋ NH4＋ HCO3－ OH－
③ SO42－ SO32- Cl－ OH－ ④Fe3+ Cu2+ SO42－ Cl －
⑤H＋ K＋ AlO2－ HSO3－ ⑥Ca2＋ Na＋ SO42- CO32-
A．①⑥ B．③④
C．②⑤ D．①④
B
4. 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
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