鲁科版高中化学选择性必修1第3章物质在水溶液中的行为3.3.2沉淀溶解平衡的应用课件（18张）

(共18张PPT)
沉淀溶解
平衡的应用
沉淀的生成
沉淀的转化
沉淀的溶解
Q ＞ Ksp
Q ＜ Ksp
第3章 物质在水溶液中的行为
第3节 沉淀溶解平衡
沉淀的溶解
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”
BaSO4(s) Ba2+ + SO42- BaCO3(s) Ba2+ + CO32-
+
2H+
CO2+H2O
c(Ba2+)增大导致人体中毒。
不能用BaCO3作“钡餐”。
SO42-是强酸酸根，不与H+结合，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范围内，因此用BaSO4 作“钡餐”。
Q =c(Ba2+)c(CO32-)↓＜ Ksp
沉淀的溶解
如： CaCO3 、FeS、Al(OH)3、 Mg(OH)2、 Cu(OH)2等
① 酸溶解法：
沉淀溶解的方法
③盐溶液溶解法：
②配位溶解法:
如——AgCl溶于氨水
AgCl + 2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O
如：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3·H2O
Mg(OH)2(s)??Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)
NH4＋＋OH－==NH3·H2O，c(OH－)减小，
Q沉淀的生成
思考：如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用___________给患者洗胃？
c(Ba2+)
Ksp(BaSO4)
c(SO42—)
=
1.1×10－10
0.35
=
= 3.1 10-10 mol/L
已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 mol2·L－2
可充分将Ba2+转化为BaSO4沉淀。
计算：5.0％的Na2SO4溶液（c≈0.35mol/L）能否使钡离子浓度降到10-5 mol/L以下？
Na2SO4溶液
沉淀的转化
【实验3-4】
步骤
现象
产生AgCl白色沉淀
AgCl白色沉淀
转化为
AgI黄色沉淀
AgI黄色沉淀
转化为
Ag2S黑色沉淀
Ag+ + Cl- = AgCl↓
结论
注意：
Ag+少量
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
Na2S = S2- + 2Na+
KI = I- + K+
AgI
＋
Ag2S
＋
溶解度/g： 1.5×10-4 2.1×10-7 1.3×10-16
沉淀转化方向：AgCl (白)→ AgI (黄)→ Ag2S(黑)
实质：
沉淀溶解平衡的移动
沉淀转化的定性分析
通常，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀；两种难溶物的溶解能力差别越大，这种转化的趋势就越大。
Q(AgI)＞Ksp(AgI)
Q(AgCl)＜Ksp(AgCl)
Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)
Q(AgI)＜Ksp(AgI)
判断正误：
1. 向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)
√
2. 向盛有2 mL 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液 的试管中滴加2滴0.1 mol·L－1 NaCl溶液，产生白色沉淀；振荡后再滴加4滴 0.1 mol·L－1 KI溶液，生成黄色沉淀。因此Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)
×
Ag+ + I- = AgI↓
溶液中有大量Ag+
Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2 L-2 ，Ksp(AgI)=8.3×10-17mol2·L-2
沉淀转化的定量分析
平衡常数K
c(Cl—)
c(I —)
=
c(Ag+)
c(Ag+)
Ksp(AgCl)
Ksp(AgI)
=
= 4.6 107
组成类型相同的难溶电解质，Ksp较大的难溶电解质容易转化为Ksp较小的难溶电解质。
＞ 105
AgCl Ag+ + Cl-
I-
AgI
＋
c(Ag+)≈10-5mol L-1
满足Q＞Ksp
c(I—)近似＞10-12 mol L-1
Ksp相差不大的难溶电解质，Ksp较小的难溶电解质在一定条件下(满足Q＞Ksp)可以转化为Ksp较大的难溶电解质。
Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 mol2·L－2，Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9 mol2·L－2
平衡常数K
c(SO42—)
c(CO32 —)
=
c(Ba2+)
c(Ba2+)
Ksp(BaSO4)
Ksp(BaCO3)
=
= 4.4 10—2
10—5 ~ 105
沉淀转化的定量分析
BaSO4 Ba2+ + SO42—
CO32 —
BaCO3
＋
c(Ba2+)≈10-5 mol L-1
满足Q＞Ksp
c(CO32—)近似＞10-4 mol L-1
Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2 L-2 ，Ksp(AgI)=8.3×10-17mol2·L-2
平衡常数K
c(I—)
c(Cl —)
=
c(Ag+)
c(Ag+)
Ksp(AgI)
Ksp(AgCl)
=
＜ 10-5
AgI Ag+ + I-
Cl-
AgCl
＋
c(Ag+)≈10-8 mol L-1
满足Q＞Ksp
c(Cl—)近似＞102 mol L-1
Ksp相差很大的难溶电解质，Ksp较小的难溶电解质很难转化为Ksp较大的难溶电解质。
很难实现
如何除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子呢？
Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20mol3·L-3
Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2
要使生成沉淀的反应能够发生;
沉淀反应完成后，剩余离子的浓度尽量小。
【思考与讨论】
常利用生成沉淀来分离或除去某些离子。
你选择将重金属离子转化为什么沉淀 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
增大所用沉淀剂的浓度
硫化物，
生成的CuS、HgS等极难溶，使废水中Cu2＋、Hg2＋浓度很低
Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2·L-2
Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2·L-2
① 直接沉淀法：以Na2S、H2S做沉淀剂
Cu2+ + S2- = CuS↓黑色 Hg2+ + S2- = HgS↓
Cu2+ + H2S = CuS↓ + 2H+
如何除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子呢？
② 沉淀转化法：以FeS(s)、MnS(s)等难溶物作沉淀剂
FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+(aq)
FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+(aq)
FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+(aq)
Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2
Ksp(MnS)=2.5×10-13mol2·L-2
Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2
Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2·L-2
Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2·L-2
思考：哪种方法好？
水垢的生成与去除
水垢含有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等
1）水垢的生成 ：
硬水中含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、CaSO4等盐
CaCO3
Mg(OH)2
MgCO3
Ksp(MgCO3)=6.8×10-6 mol2·L-2
Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12 mol3·L-3
Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
Mg(HCO3)2===MgCO3↓＋H2O＋CO2↑
△
△
Mg(OH)2比MgCO3更难溶
c(Mg2+)≈10-3 mol·L-1
c(Mg2+)≈10-4 mol·L-1
CO32—水解产生OH—
MgCO3＋H2O====Mg(OH)2＋CO2↑
△
水垢的生成与去除
水垢含有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等
1）水垢的去除 ：
Mg(OH)2+ 2CH3COOH = (CH3COO)2Mg + 2H2O
CaCO3 + 2CH3COOH= (CH3COO)2Ca + H2O + CO2↑
稀盐酸能除去CaSO4吗？
【思考】
用Na2CO3溶液浸泡一段时间
再辅以“酸洗”
沉淀转化: CaSO4 → CaCO3
4）氟化物
预防龋齿：
牙齿表面釉质层主要成分——难溶羟基磷灰石
氟离子与羟基磷灰石反应，生成溶解度更小的氟磷灰石
Ca5(PO4)3(OH)
3）自然界中
矿物的转化：
原生
铜的硫化物
CuSO4溶液
铜蓝（CuS）
沉淀溶解
平衡的应用
沉淀的生成
沉淀的转化
沉淀的溶解
调节pH法
加沉淀剂法
① 酸溶解法
③盐溶液溶解法
②配位溶解法
实质：
沉淀溶解平衡的移动
规律：
溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀
容易实现。
如何除去CuSO4溶液中含有少量的Fe3+杂质？
氢氧化物 沉淀开始时的pH值
（0.1mol/L） 沉淀完全时的pH值
(10-5 mol/L)
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
信息：由于Cu2+和Fe3+的水解，溶液的pH≈1。
要求：不引入杂质
加过量CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3
思路：调节溶液的pH值在[2.81～4.67) 。
Q≥Ksp[Fe(OH)3]，Fe3+完全沉淀
Q＜Ksp[Cu(OH)2]，Cu2+不沉淀
Fe3++3H2O Fe(OH)3+ 3H+
如何除去CuSO4中混有少量Fe2+杂质？
氢氧化物 开始沉淀时的pH值（0.1mol/L） 沉淀完全时的pH值 (＜10-5 mol/L)
Fe(OH)2 6.34 8.34
Cu(OH)2 4.67 6.67
Fe(OH)3 1.48 2.81
氧化剂：H2O2，氧气 【若CuCl2(aq)(含Fe2+)，可选Cl2】
要求:不引入杂质
CuSO4(aq)
(含Fe2+)
调节溶液pH
[2.81～4.67)
Fe(OH)3↓　
(过滤除去)
CuSO4(aq)
(含Fe3+)
氧化剂
调节pH：加过量CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3