第三章物质在水溶液中的行为第3节沉淀溶解平衡第2课时2 笃学二沉淀溶解平衡的应用1 溶度积规则 1 Q Ksp时 溶液中的离子 直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到状态 2 Q Ksp时 沉淀溶解与离子生成沉淀处于状态 3 Q Ksp时 若体系中有足量的固体存在 则固体 直至沉淀溶解与离子生成沉淀达到状态 2 沉淀的生成 1 欲使某物质析出沉淀必须使其浓度商溶度积 填 大于 小于 或 等于 这就要增大 使反应向生成沉淀的方向进行 2 控制溶液的 可使某些难溶的弱酸盐和氢氧化物沉淀或溶解 生成沉淀 平衡 平衡 溶解 平衡 大于 离子浓度 pH 沉淀的生成 问题1 钡离子是有毒的重金属离子 如果误食可溶性钡盐 应采取什么措施 可以用碳酸钠或硫酸钠洗胃吗 应想办法使钡离子沉淀 生成的沉淀既不溶于水也不溶于酸 因此 应选用硫酸钠将钡离子沉淀 1 沉淀的生成在难溶电解质的溶液中 如果有关离子浓度系数幂的乘积 以Q表示 大于该难溶物的Ksp 就会生成沉淀 为使沉淀更完全 必须创造条件 促进平衡向生成沉淀的方向移动 如 加沉淀剂使Q Ksp 从而析出沉淀 在AgNO3溶液中加入适量K2CrO4溶液 当溶液中 Ag 2 CrO42 Ksp时 就会产生Ag2CrO4沉淀 这里K2CrO4是沉淀剂 据此 可加入沉淀剂而析出沉淀 是分离 除杂常用的方法 如以Na2S H2S等作沉淀剂 使某些金属离子如Cu2 Hg2 等生成极难溶的硫化物CuS HgS等沉淀 一 沉淀的生成 2 欲使某物质沉淀析出的条件 离子积 Ksp a 加沉淀剂 如沉淀Ba2 Cu2 Hg2 等 以Na2SO4 Na2S H2S做沉淀剂 Cu2 S2 CuS Hg2 S2 HgS Ba2 SO42 BaSO4 3 方法 1 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 水垢中的Mg OH 2是怎样生成的 硬水 是含有较多Ca2 Mg2 HCO3 Cl 和SO42 的水 加热时 Ca2 2HCO3 CaCO3 CO2 H2OMg2 2HCO3 MgCO3 CO2 H2OMgCO3 H2O Mg OH 2 CO2 为什么在水垢中镁主要以Mg OH 2沉淀形式存在 而不是以MgCO3沉淀的形式存在 比较它们饱和时 Mg2 的大小 因为Qc Ksp Mg OH 2 所以有Mg OH 2沉淀析出 即加热后 MgCO3沉淀转化为Mg OH 2 因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg OH 2而不是CaCO3和MgCO3 洗涤水垢的方法 除出水垢中的CaCO3和Mg OH 2用食醋 CaCO3 2CH3COOH CH3COO 2Ca CO2 H2OMg OH 2 2CH3COOH CH3COO 2Mg 2H2O 3 沉淀的溶解要使沉淀溶解 必须该难溶盐饱和溶液中某一离子的浓度 降低 3 沉淀的溶解根据溶度积规则 当Q Ksp时 沉淀溶解平衡就向溶解的方向进行 因此 使沉淀溶解的总原则是 设法使构成该晶体的离子的浓度减小 使之满足Q Ksp 常用的方法有 1 酸碱溶解法 加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应 降低离子浓度 使平衡向溶解方向移动 如难溶于水的BaCO3可溶于酸中 2 发生氧化还原反应使沉淀溶解 有些金属硫化物如CuS HgS等 其溶度积特别小 在其饱和溶液中c S2 特别小 不溶于非氧化性强酸 只溶于氧化性酸 如硝酸 王水等 S2 被氧化以减小其浓度 而达到沉淀溶解的目的 此法适用于那些具有明显氧化性或还原性的难溶物 3 生成络合物使沉淀溶解向沉淀溶解平衡体系中加入适当的络合剂 使溶剂中某种离子生成稳定的络合物 以减小其离子浓度 从而使沉淀溶解 如溶解AgCl可加入氨水以生成 Ag NH3 2 而使AgCl溶解 4 沉淀的转化 1 在含有沉淀的溶液中 加入适当试剂 与某一离子结合成为的物质 2 沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的 更难溶 移动 沉淀的转化沉淀转化实质就是沉淀溶解平衡的移动 一般说来 溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现 1 沉淀转化包括两个过程 一是沉淀的溶解 二是沉淀的生成 第一个过程必须满足QKsp 例如 Ksp AgCl 1 8 10 10mol2 L 2 Ksp AgI 9 3 10 17mol2 L 2 因此 可实现从AgCl到AgI的转化 2 应用 锅炉除水垢 锅炉中的水垢含有CaSO4 较难清除 可用Na2CO3溶液处理 使CaSO4转化为疏松可溶于酸的CaCO3沉淀 这样锅垢就易于清除 对一些自然现象的解释 在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象 工业上处理重晶石 在重晶石中存在平衡 BaSO4 s Ba2 aq SO42 aq 在溶液中加入过量Na2CO3 难溶的BaSO4就转化成较易溶的BaCO3 然后用盐酸处理得到了易溶的钡盐 氟化物防治龋齿 沉淀剂的选择和使用1 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 其次希望沉淀生成反应进行得越完全越好 如要除去溶液中的Mg2 应使用NaOH等使之转化为溶解度较小的Mg OH 2 2 不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去 一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1 10 5mol L 1时 沉淀就达完全 由Ksp的表达式可知 要使除去的离子在溶液中残留的浓度尽可能地小 要加入过量的沉淀剂 工业废水的处理 工业废水 硫化物等 重金属离子 如Cu2 Hg2 等 转化成沉淀 b 调PH值 例 如何除去酸性硫酸铜溶液中的Fe3 c 同离子效应法 例 硫酸钡在硫酸中的溶解度比在纯水中小 硫酸中硫酸根浓度大 使平衡左移有利于沉淀生成 糖吃多了易患龋齿 请大家完成教科书问题解决 问题1 1 钙 磷在骨骼牙齿中的存在形式 2 存在的溶解平衡 3 吃糖为何会出现龋齿 4 含氟牙膏的使用 龋齿和含氟牙膏 1 钙 磷在骨骼牙齿中的存在形式 Ca5 PO4 3OH 羟基磷灰石 2 存在的溶解平衡 3 吃糖为何会出现龋齿 沉淀溶解平衡理论 4 含氟牙膏的使用 使用含氟牙膏 可以使难溶物转化为更难溶物质 氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀 使牙齿更坚固 注 氟过量会导致氟斑牙 因此 生活在水中含氟量较高的地区的人 不宜使用含氟牙膏 提示 糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸 实验一 取一支试管 向盛有2mL0 1mol LNaCl溶液的试管中加入几滴AgNO3 0 1mol L 溶液 观察现象并记录 实验二 将所得悬浊液分成两份 向其中一份悬浊液中滴加KI溶液对比 观察滴加KI溶液前后沉淀颜色的变化并纪录 实验三 向实验2的试管中滴加硫化钠溶液 有人认为 盐与盐在溶液中发生复分解反应的条件之一是两种盐均为可溶性盐 请你利用下面的实验验证这一结论是否正确 并利用沉淀溶解平衡的相关知识和所提供的信息对实验现象进行解释 产生白色沉淀 Ag Cl AgCl 沉淀由白色转化为黄色 沉淀由黄色转化为黑色 AgCl I AgI Cl 2AgI S2 Ag2S 2I 结论 实验告诉我们不同的沉淀之间在一定的条件下是可以相互转化的 沉淀转化的实质 沉淀溶解平衡的移动 沉淀转化的条件 一般而言 难溶电解质转化成更加难溶的物质 说明硫化银的溶解度小于碘化银 碘化银的溶解度小于氯化银 二 沉淀的转化 1 实质是沉淀溶解平衡的移动 一般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 即Ksp大的沉淀可以向Ksp小的沉淀转化 2 沉淀转化的类型 二 沉淀的转化 两种同类难溶强电解质的Ksp相差不大时 通过控制离子浓度 Ksp小的沉淀也可以向Ksp大的沉淀转化 如 将难溶物转化为能够易于处理的沉淀 适用于不易被酸或碱所溶解 不易形成离子 也无明显氧化性 还原性的难溶盐 2 沉淀转化的类型 BaSO4 BaCO3 Ba2 BaSO4 BaCO3 问题3 锅炉的水垢中除了CaCO3和Mg OH 2外 还有CaSO4使得水垢结实 用酸很难快速除去 要快速除去水垢 可以用饱和Na2CO3溶液处理 使之转化为易溶于酸的CaCO3 而快速除去 分步沉淀 如何除去混在NaCl溶液中的铜离子 如何除去硫酸铜溶液中的铁离子 提示 虽然加碱 两种离子均会沉淀 但溶解度小的会优先沉淀 根据溶解度的差异考虑沉淀的先后顺序 可以通过控制pH的方法 使铁离子转化为氢氧化铁沉淀 而将铜离子保留下来 CaCO3Ca2 CO32 2HCO3 溶洞的形成 难溶性钡盐转化的实验探究重晶石 主要成分为BaSO4 是制备钡的化合物的重要原料 由重晶石制备BaCl2的大致流程如图 思考探究 1 由重晶石转化为BaCO3时 所加试剂a应是什么物质 该步转化为什么能够实现 提示 选用的是饱和Na2CO3溶液 BaSO4 Na2CO3 饱和 BaCO3 Na2SO4 若要使BaCO3沉淀 应使溶液中 Ba2 CO32 Ksp BaCO3 虽然BaSO4溶液中 Ba2 很小 但可通过增大 CO32 来达到目的 2 操作 所指的是哪种具体操作 提示 多次重复移走上层清液 3 由BaCO3转化为BaCl2的过程中 所加入的试剂b应是什么试剂 操作 所指的是哪种具体操作 提示 BaCO3 2HCl BaCl2 CO2 H2O 所以试剂b为HCl溶液 从BaCl2溶液中获得BaCl2固体可采用蒸发浓缩 降温结晶 过滤的操作 同步练习 1 将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合 再加入足量浓AgNO3溶液 发生的反应为 A 只有AgBr沉淀生成B AgCl和AgBr沉淀等量生成C AgCl和AgBr沉淀都有 但以AgCl沉淀为主D AgCl和AgBr沉淀都有 但以AgBr沉淀为主 C 解析 选C 在AgCl和AgBr的饱和溶液中存在 AgCl s Ag aq Cl aq AgBr s Ag aq Br aq 当加入浓AgNO3溶液时 上述平衡均向左移动 由于AgBr的溶解度小于AgCl的溶解度 原溶液中Cl 浓度大 故AgCl沉淀生成的多 2 在一定温度下 一定量的水中 石灰乳悬浊液存在下列平衡 Ca OH 2 s Ca OH 2 aq Ca2 aq 2OH aq 当向此悬浊液中加入少量生石灰时 下列说法正确的是 A n Ca2 增大B Ca2 不变C n OH 增大D OH 增大 B 解析 选B 当向悬浊液中加入少量生石灰时 会发生反应 CaO H2O Ca OH 2 原饱和溶液中溶剂H2O减少 Ca OH 2会有部分从溶液中析出形成沉淀 故n Ca OH 2 减少 A C错误 但在一定温度下Ca OH 2的溶解度不变 其浓度不变 故B正确 3 在100mL0 01mol L 1KCl溶液中 加入1mL0 01mol L 1的AgNO3溶液 下列说法正确的是 已知AgCl的Ksp 1 8 10 10mol2 L 2 A 有AgCl沉淀析出B 无AgCl沉淀析出C 无法确定D 有沉淀但不是AgCl A 解析 选A Q Cl Ag 0 01mol L 1 1 8 10 10mol2 L 2 Ksp 故有AgCl沉淀生成