第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化--工業(yè)合成氨

弗里茨·哈伯：

弗里茨·哈伯與合成氨

合成氨從第一次實(shí)驗(yàn)室研制到工業(yè)化投產(chǎn)經(jīng)歷了約150年的時(shí)間。德國(guó)科學(xué)家哈伯在10年的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了無(wú)數(shù)次的探索，單是尋找高效穩(wěn)定的催化劑，2年間他們就進(jìn)行了多達(dá)6500次試驗(yàn)，測(cè)試了2500種不同的配方，最后選定了一種合適的催化劑--鐵，使合成氨的設(shè)想在1913年成為工業(yè)現(xiàn)實(shí)。鑒于合成氨工業(yè)的實(shí)現(xiàn)，瑞典皇家科學(xué)院于1918年向哈伯頒發(fā)了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化----工業(yè)合成氨分析：合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)

N2+3H22NH3

△H<0_____反應(yīng)正反應(yīng)為_(kāi)____反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積_____的反應(yīng)反應(yīng)特點(diǎn)可逆放熱減小生產(chǎn)宗旨

產(chǎn)品的產(chǎn)率高（生產(chǎn)的多）→

化學(xué)反應(yīng)限度問(wèn)題產(chǎn)品生產(chǎn)周期短（生產(chǎn)的快）→

化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題合成氨反應(yīng)有哪些特點(diǎn)？①可逆反應(yīng)③正反應(yīng)氣體體積縮小④正反應(yīng)是放熱反應(yīng)②熵減小的反應(yīng)ΔS<0N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝-92.4kJ/mol(1體積)(3體積)(2體積)合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時(shí):ΔH=-92.2kJ·mol-1

ΔS=-198.2J·K-1·mol-1合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4.1×106（mol·L-1)-2請(qǐng)根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？ΔH-TΔS

=-92.2kJ·mol-1+298K×198.2×10-3kJ·k-1·mol-1因?yàn)棣-TΔS<0，298K下合成氨反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2一、合成氨的反應(yīng)限度請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，利用影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，分析什么條件有利于氨生成的多？___溫、___壓有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，N2、H2濃度比為_(kāi)____有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)。高低1：3二、合成氨反應(yīng)的速率結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素，思考什么條件能使氨生成的快？升高溫度增大壓強(qiáng)增大反應(yīng)物濃度使用催化劑三、合成氨的適宜條件的選擇據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)應(yīng)分別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率？請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表生成氨的濃度反應(yīng)物的濃度催化劑溫度壓強(qiáng)速率分析平衡分析使NH3生產(chǎn)的快使NH3生產(chǎn)的多外界條件高壓高壓低溫高溫使用無(wú)影響增大濃度增大濃度減小濃度減小濃度31.457.579.892.698.81×108Pa23.142.265.284.295.46×107Pa9.119.138.264.286.42×107Pa4.510.625.152.081.51×107Pa13.826.447.071.089.93×107Pa0.050.10.42.215.31×105Pa400℃600℃500℃300℃200℃壓強(qiáng)氨含量溫度不同條件下平衡混合氣中氨的體積分?jǐn)?shù)思考相同溫度時(shí)增大壓強(qiáng)，反應(yīng)的程度如何變化？反應(yīng)的程度越大。31.457.579.892.698.81×108Pa23.142.265.284.295.46×107Pa9.119.138.264.286.42×107Pa4.510.625.152.081.51×107Pa13.826.447.071.089.93×107Pa0.050.10.42.215.31×105Pa400℃600℃500℃300℃200℃壓強(qiáng)氨含量溫度不同條件下平衡混合氣中氨的體積分?jǐn)?shù)思考相同壓強(qiáng)時(shí)升高溫度，反應(yīng)的程度如何變化？反應(yīng)的程度越小使生產(chǎn)氨氣快（速率分析）使生成氨氣多（平衡分析）

壓強(qiáng)

溫度

催化劑高壓高溫使用高壓低溫不影響根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的影響，請(qǐng)為工業(yè)合成氨選擇合適的條件：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH

＝-92.4kJ·mol-1外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)溫度催化劑濃度

適宜溫度（500℃左右）使用鐵觸媒作催化劑N2和H2的物質(zhì)的量比為1:2.8的投料比,氨及時(shí)從混合氣中分離出去2×107～5×107Pa催化劑活性大1.一般要使用催化劑：2.選擇合適的溫度：3.選擇合適的壓強(qiáng)：既要考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，還要綜合考慮設(shè)備等。該溫度是催化劑活性最大的溫度；加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，提高經(jīng)濟(jì)效益；工業(yè)上利用某可逆反應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品有哪些注意事項(xiàng)？

四、工業(yè)流程

造氣凈化合成氨原料氣的制備1、氮?dú)獾獨(dú)庋鯕?、氫氣煤、石油、天然氣、石腦油等CO+H2O（氣）CO2+H2蒸發(fā)空氣液化燃燒炭CO2N2除CO2N2水煤氣法原料C+H2O（氣）CO+H2與氧反應(yīng)防催化劑中毒凈化壓縮合成分離H2:N2（3:1)造氣液氨N2和H2循環(huán)利用簡(jiǎn)要流程合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：1.主要流程：原料氣制取→凈化→壓縮→合成→分離→液氨2.原料氣制取：常用壓縮液態(tài)空氣N2(先逸出)蒸發(fā)制氮?dú)?（造氣）（凈化）（合成氨）制氫氣:水蒸氣CO+H2CO2+H2H2

熾熱碳H2O(氣)分離出CO2

氫氮比平衡時(shí)NH3含量合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)一、我國(guó)合成氨工業(yè)已走過(guò)了五十多年的路程，從小到大從弱到強(qiáng)，從3000噸/年——5000噸/年到45萬(wàn)噸/年，從碳銨到尿素。根據(jù)中國(guó)氮肥協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)2011年合成氨產(chǎn)量5864.1萬(wàn)噸/年，位居世界第一，其中88%用來(lái)生產(chǎn)化肥；30萬(wàn)噸/年工廠有74家約占49.4%，8萬(wàn)噸/年上以工廠有223家占82.4%，合成氨工業(yè)由3000噸/年發(fā)展到今天40萬(wàn)噸/年（單系列），全國(guó)從1000個(gè)廠到今只有300個(gè)廠，然而總產(chǎn)量不但沒(méi)有下降，反而有所增加，尿素2011年出口355.95萬(wàn)噸，從而保證了糧食生產(chǎn)連年豐收。（據(jù)農(nóng)業(yè)部門(mén)反映一噸尿素可增產(chǎn)糧食幾噸），我國(guó)糧食為什么連年豐收增產(chǎn)，一是靠國(guó)家支農(nóng)、惠農(nóng)、護(hù)農(nóng)政策，二是靠?jī)?yōu)良品種，三是靠化肥支撐。因此對(duì)于我們這樣一個(gè)有13.4億人的大國(guó)，如果糧食生產(chǎn)不能穩(wěn)定，那是不堪設(shè)想的。因此合成氨工業(yè)是國(guó)家發(fā)展的需要，也是人民生活的需要。二、我國(guó)合成氨工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)由于我國(guó)人多地少，糧食需求量大，因此合成氨工業(yè)必須由小變大，向大型化、現(xiàn)代化發(fā)展，過(guò)去小規(guī)模用塊煤的技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，發(fā)展趨勢(shì)主要是：1.由小變大，扶大壓小；2.由塊煤變粉煤；3.由低壓向中壓、高壓氣化發(fā)展；具體有以下幾點(diǎn)：1.中壓、高壓造氣不管用水煤漿氣化爐、干粉煤氣化爐，還是塊煤爐，流化床氣化爐都要向中壓、高壓發(fā)展，現(xiàn)在有的氣化爐已做到8.7Map，一般都在4.0Map左右。透平壓縮這樣可以省電3%左右。2.低壓合成氨。過(guò)去為了追求產(chǎn)量合成氨壓力由低壓向高壓發(fā)展，現(xiàn)在從降低能耗的角度又能向低壓，目前已成功運(yùn)用15Map，10Map即正在試驗(yàn)中，這樣可以做到電耗最低。3.高度凈化，為了保證催化劑長(zhǎng)周期運(yùn)行氣體凈化已達(dá)到PPM級(jí)，甚至PPb級(jí)。4.消滅三廢，最少做到達(dá)標(biāo)排放，最終做到零排放。三、合成氨工業(yè)發(fā)展對(duì)空分的要求，由于合成氨工業(yè)向大型化發(fā)展，因此對(duì)空分也提出了由小向大型發(fā)展的要求，從幾千米3/時(shí)到幾萬(wàn)米3/時(shí)，同時(shí)O2純度N2純度也提出了更高的要求。同步練習(xí)1.下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中，正確的是（）A.從合成塔出來(lái)的混合氣體，其中氨氣只占13%～14%，所以生產(chǎn)氨的工廠效率都很低B.由于氨易液化，氮?dú)狻錃馐茄h(huán)使用的，總體來(lái)講氨的產(chǎn)率比較高C.合成氨反應(yīng)溫度不采用常溫而選擇500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.合成氨采用的壓強(qiáng)是2×107Pa～5×107Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大B【思路點(diǎn)撥】（1）n（N2）∶n（H2）=1∶3（2）500℃有利于加快反應(yīng)速率，且此時(shí)催化劑活性最大?！咀灾鹘獯稹窟xB。雖然從合成塔出來(lái)的混合氣體中氨氣只占13%～14%，但由于氮?dú)?、氫氣是循環(huán)使用的，總體來(lái)講氨的產(chǎn)率比較高；合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，選擇高溫不利于氨氣的合成，選擇500℃左右的溫度利于提高化學(xué)反應(yīng)速率和增大催化劑的活性；催化劑的活性取決于溫度的大小，而不是取決于壓強(qiáng)的高低。

2.在一密閉容器中，N2、H2合成氨的反應(yīng)已達(dá)到平衡。此時(shí)再往容器中通入一定量N2,保持溫度和容器體積不變，當(dāng)反應(yīng)再次達(dá)到平衡時(shí)，與第一次平衡狀態(tài)相比（）A.NH3的百分含量增大B.NH3的濃度減小C.H2的轉(zhuǎn)化率提高D.N2的轉(zhuǎn)化率提高C【解析】選C。N2、H2合成氨的反應(yīng)已達(dá)到平衡，此時(shí)再往容器中通入一定量N2,保持溫度和容器體積不變，那么N2的濃度增大，所以平衡會(huì)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大，NH3的濃度也會(huì)增大，但氣體總物質(zhì)的量增多，NH3的百分含量不一定增大。3.工業(yè)合成氨時(shí)，必須除去原料氣中的雜質(zhì)，其主要原因是（）A.減小副反應(yīng)B.提高N2、H2的濃度C.防止催化劑中毒D.有利于平衡移動(dòng)【解析】選C。因?yàn)殡s質(zhì)的存在，會(huì)引起催化劑中毒。C4.工業(yè)上用氫氣和一氧化碳?xì)怏w在一定條件下反應(yīng)生產(chǎn)甲醇CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）為了提高甲醇的產(chǎn)量，從理論上講下列措施中正確的是()A.高溫高壓B.高溫低壓C.低溫低壓D.低溫高壓【解析】選D。這是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，為了提高甲醇的產(chǎn)量，應(yīng)盡可能讓平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則低溫高壓是使平衡向正向移動(dòng)的條件。D5.能夠使合成氨進(jìn)行的程度增大的措施是（）A.升高溫度B.降低壓強(qiáng)C.使用催化劑D.不斷移去NH3【解析】選D。使合成氨反應(yīng)進(jìn)行的程度增大，也就是使化學(xué)反應(yīng)平衡向著生成NH3的方向移動(dòng)。升高溫度、降低壓強(qiáng)，平衡向著NH3減少的方向移動(dòng)，使用催化劑平衡不移動(dòng)，不斷移去NH3，減小了生成物濃度，平衡向著生成NH3的方向移動(dòng)。D6.從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩方面考慮，合成氨應(yīng)采用的條件是（）A.低溫、高壓、催化劑B.低溫、低壓、催化劑C.高溫、高壓、催化劑D.適當(dāng)溫度、高壓、催化劑D【解析】選D。高溫時(shí)反應(yīng)速率快，但不利于平衡限度，故選擇適當(dāng)溫度，高壓有利于平衡右移，提高NH3產(chǎn)率，使用催化劑會(huì)加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。7.下列事實(shí)能用勒·夏特列原理解釋的是（）A.使用鐵觸媒有利于氨的合成B.高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應(yīng)C.500℃左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D.合成氨時(shí)采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率【解析】選B。由于使用鐵觸媒能同等程度地加快正、逆反應(yīng)速率，v（正）和v（逆）仍然保持相等，所以它不破壞化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡不發(fā)生移動(dòng)，只能縮短達(dá)到合成氨平衡的時(shí)間，顯然選項(xiàng)A不能用勒·夏特列原理解釋?zhuān)缓铣蒒H3的反應(yīng)特點(diǎn)之一是正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，B當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，所以高壓將有利于NH3的合成，選項(xiàng)B符合題意；合成NH3反應(yīng)的另一特點(diǎn)是正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但反應(yīng)速率太慢，生產(chǎn)周期太長(zhǎng)，所以在生產(chǎn)上一般采用提高溫度（500℃）加快反應(yīng)速率的方法來(lái)提高NH3的生產(chǎn)效率，另一方面選用500℃考慮到此溫度下催化劑活性最大，因此選項(xiàng)C不能用勒·夏特列原理來(lái)解釋?zhuān)缓铣砂辈捎醚h(huán)操作，并沒(méi)有涉及化學(xué)平衡的移動(dòng)，因此選項(xiàng)D不能用勒·夏特列原理解釋。8.關(guān)于氨的合成工業(yè)的下列說(shuō)法正確的是（）A.從合成塔出來(lái)的氣體中氨一般占15%，所以工業(yè)生產(chǎn)氨的效率都很低B.由于NH3易液化，N2、H2可循環(huán)使用，因此總的來(lái)說(shuō)工業(yè)合成氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.合成氨工業(yè)采用20

MPa～50MPa的壓強(qiáng)，是因?yàn)樵摋l件下催化劑的活性最好B9.在一定條件下,合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,混合氣體中NH3的體積占25%,若反應(yīng)前后條件保持不變,則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積之比是()A.1/5B.1/4C.1/3D.1/2A第2課時(shí)沉淀溶解平衡的應(yīng)用第三單元第三節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.能用平衡移動(dòng)原理分析理解沉淀的溶解與生成、沉淀轉(zhuǎn)

化的實(shí)質(zhì)。2.學(xué)會(huì)用沉淀溶解平衡的移動(dòng)解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問(wèn)題。一沉淀的溶解與生成二沉淀的轉(zhuǎn)化內(nèi)容索引達(dá)標(biāo)檢測(cè)提升技能一沉淀的溶解與生成原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分為鹽酸)，反應(yīng)原理為BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋(aq)

＋2H＋===CO2↑＋H2O可見(jiàn)，胃酸消耗

，使溶液中

的濃度降低，則Q<Ksp，從而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，使Ba2＋濃度增大而引起人體重金屬中毒。1.根據(jù)沉淀溶解平衡及溶度積規(guī)則，分析回答下列問(wèn)題：(1)BaCO3和BaSO4都難溶于水，在醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作鋇餐透視，而不能用BaCO3的原因是什么？新知導(dǎo)學(xué)答案中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，此時(shí)Q>Ksp(BaSO4)，故

與Ba2＋結(jié)合生成BaSO4沉淀，可緩解Ba2＋對(duì)人體的毒害。(2)可溶性鋇鹽(如BaCl2等)當(dāng)做食鹽食用，會(huì)造成鋇中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？答案2.沉淀生成的應(yīng)用主要涉及無(wú)機(jī)制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域，常利用_________達(dá)到分離或除去某些離子的目的。常用的方法有(1)調(diào)節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7～8，可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)______沉淀而除去。反應(yīng)如下：__________________________________。(2)加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物__________等沉淀，也是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式：①用H2S除去Cu2＋：________________________。②用Na2S除去Hg2＋：__________________。生成沉淀Fe(OH)3Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋CuS、HgSH2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋Hg2＋＋S2－===HgS↓沉淀的溶解與生成(1)沉淀的生成和溶解這兩個(gè)方向相反的過(guò)程相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度，控制離子濃度，可以使反應(yīng)向我們需要的方向轉(zhuǎn)化。(2)根據(jù)平衡移動(dòng)原理，對(duì)于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去溶解平衡體系中的_________，使平衡向_________的方向移動(dòng)，就可以使沉淀溶解。如常用強(qiáng)酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等難溶電解質(zhì)。(3)不可能使要除去的離子全部通過(guò)沉淀除去。一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5mol·L－1時(shí)，雜質(zhì)離子已除盡。歸納總結(jié)相應(yīng)離子沉淀溶解

1.為除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加熱攪拌的條件下加入的一種試劑是A.NH3·H2O B.NaOHC.Na2CO3 D.MgCO3活學(xué)活用答案解析Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，調(diào)節(jié)pH，可使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀后除去。在①不引入新雜質(zhì)，②Mg2＋不沉淀的條件下，選用MgCO3，過(guò)量的MgCO3可一起過(guò)濾除去。也可選用MgO、Mg(OH)2等試劑。FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀鹽酸后，S2－＋2H＋===H2S↑，破壞了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正方向移動(dòng)，故FeS溶解2.試?yán)闷胶庖苿?dòng)原理解釋下列事實(shí)：(1)FeS不溶于水，但能溶于稀鹽酸中_________________________________________________________________________________________________________________________。答案解析根據(jù)勒·夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移動(dòng)，則促進(jìn)溶解，反之固體量增加。(2)分別用等體積的蒸餾水和0.010mol·L－1硫酸洗滌BaSO4沉淀，用水洗滌造成BaSO4的損失量大于用稀硫酸洗滌造成的損失量：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋(aq)，用水洗滌使BaSO4的溶解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，造成BaSO4的損失；而用H2SO4洗滌，H2SO4===2H＋＋

，

濃度增大抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的損失量少答案二沉淀的轉(zhuǎn)化1.按下列要求完成實(shí)驗(yàn)：(1)在一支試管中加入2mL0.1mol·L－1的ZnSO4溶液，再滴加1mol·L－1的Na2S溶液，可觀察到的現(xiàn)象是_______________。(2)靜置后傾去上層清液，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，然后向白色沉淀中滴加適量的0.1mol·L－1的CuSO4溶液，振蕩試管。觀察到的現(xiàn)象是_____________________。(3)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是①___________________。②____________________________。新知導(dǎo)學(xué)有白色沉淀生成白色沉淀變?yōu)楹谏恋鞿nS(s)＋Cu2＋===CuS(s)＋Zn2＋Zn2＋＋S2－===ZnS↓第一次生成的白色沉淀為ZnS，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)Zn2＋(aq)＋S2－(aq)，Ksp＝1.6×10－24mol2·L－2。此時(shí)Q＝Ksp。加入CuSO4溶液后，Cu2＋、S2－的濃度商Q大于Ksp(CuS)[Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2]。故Cu2＋、S2－結(jié)合生成CuS沉淀，即ZnS白色沉淀轉(zhuǎn)化為溶度積更小的CuS黑色沉淀。(4)試用沉淀溶解平衡的原理分析解釋(2)中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化。答案相關(guān)視頻FeS(s)＋Hg2＋(aq)===HgS(s)＋Fe2＋(aq)2.沉淀轉(zhuǎn)化在生活中的應(yīng)用(1)工業(yè)廢水處理過(guò)程中，重金屬離子可利用沉淀轉(zhuǎn)化原理用FeS等難溶物轉(zhuǎn)化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。寫(xiě)出用FeS除去Hg2＋的離子方程式。答案水垢的形成過(guò)程涉及沉淀轉(zhuǎn)化，加熱硬水時(shí)，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分別分解生成CaCO3、MgCO3沉淀。但MgCO3又與

水解生成的OH－結(jié)合為更難溶的Mg(OH)2，故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。(2)硬水煮沸過(guò)程中形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，它們是怎樣形成的？答案CaSO4＋Na2CO3===CaCO3＋Na2SO4CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑(3)鍋爐形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是

寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。答案沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是___________________。(2)一般說(shuō)來(lái)，溶解能力小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解能力更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)；兩者差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。①組成類(lèi)型相同的難溶電解質(zhì)，Ksp較大的難溶電解質(zhì)能轉(zhuǎn)化為Ksp較小的難溶電解質(zhì)。②Ksp相差不大的難溶電解質(zhì)，Ksp較小的難溶電解質(zhì)在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為Ksp較大的難溶電解質(zhì)。歸納總結(jié)沉淀溶解平衡的移動(dòng)

3.實(shí)驗(yàn)：①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等體積混合得到懸濁液a，過(guò)濾得到濾液b和白色沉淀c；②向?yàn)V液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出現(xiàn)渾濁；③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀變?yōu)辄S色。下列說(shuō)法不正確的是A.懸濁液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B.濾液b中不含有Ag＋C.③中顏色變化說(shuō)明AgCl轉(zhuǎn)化為AgID.實(shí)驗(yàn)可以證明AgI比AgCl更難溶活學(xué)活用答案解析在懸濁液a中，存在AgCl的沉淀溶解平衡，即在濾液b中，仍含有少量Ag＋，故在b中生成了AgI沉淀，A正確，B錯(cuò)誤；向白色沉淀AgCl中滴加KI溶液生成黃色AgI，由此可說(shuō)明AgI比AgCl更難溶，C項(xiàng)和D項(xiàng)都正確。4.牙齒表面由一層硬的組成成分為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：

進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是___________________________________________。答案解析已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅(jiān)硬。請(qǐng)用離子方程式表示，當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因：_______________________________。根據(jù)以上原理，請(qǐng)你提出一種其他促進(jìn)礦化的方法___________________。人體牙齒表面主要的無(wú)機(jī)成分是羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]，是一種難溶的磷酸鈣類(lèi)沉積物。在口腔中，牙齒表面的羥基磷灰石存在著這樣的沉淀溶解平衡：

口腔中殘留的食物在酶的作用下，會(huì)分解產(chǎn)生有機(jī)酸——乳酸。乳酸是酸性物質(zhì)，能與OH－反應(yīng)，使羥基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(dòng)，從而導(dǎo)致齲齒的產(chǎn)生。但如果飲用水或者牙膏中含有F－，F(xiàn)－能與牙齒表面Ca2＋和

反應(yīng)生成更難溶的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，沉積在牙齒表面。氟磷灰石比羥基磷灰石更能抵抗酸的侵蝕，并能抑制口腔細(xì)菌產(chǎn)生酸。因而能有效保護(hù)我們的牙齒，降低齲齒的發(fā)生率。這是通過(guò)添加F－使難溶的羥基磷灰石轉(zhuǎn)化為更難溶的氟磷灰石，實(shí)質(zhì)就是發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化。達(dá)標(biāo)檢測(cè)提升技能1.已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2，Ksp(AgI)＝1.0×10－16mol2·L－2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.AgCl不溶于水，不能轉(zhuǎn)化為AgIB.在含有濃度均為0.001mol·L－1的Cl－、I－的溶液中緩慢加入AgNO3稀溶

液，首先析出AgI沉淀C.AgI比AgCl更難溶于水，所以，AgCl可以轉(zhuǎn)化為AgID.常溫下，AgCl若要在NaI溶液中開(kāi)始轉(zhuǎn)化為AgI，則NaI的濃度必須不低

于

×10－11mol·L－1答案解析√123451234組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，溶度積越小，其溶解度越小，越易先形成沉淀，B項(xiàng)正確；溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)，所以A錯(cuò)、C對(duì)；AgCl溶液中c(Ag＋)＝

×10－5mol·L－1。要使AgI形成沉淀，則c(Ag＋)c(I－)≥1.0×10－16mol2·L－2。則c(I－)≥

D正確。52.已知如下物質(zhì)的溶度積常數(shù)：Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝6.3×10－36mol2·L－2。下列說(shuō)法正確的是A.同溫度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度B.同溫度下，向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體后，Ksp(FeS)變小C.向含有等物質(zhì)的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，

最先出現(xiàn)的沉淀是FeSD.除去工業(yè)廢水中的Cu2＋，可以選用FeS做沉淀劑答案解析√1234512345A項(xiàng)，由于FeS的Ksp大，且FeS與CuS是相同類(lèi)型的物質(zhì)，因此FeS的溶解度比CuS的大；B項(xiàng)，Ksp不隨濃度變化而變化，它只與溫度有關(guān)；C項(xiàng)，先達(dá)到CuS的Ksp，先出現(xiàn)CuS沉淀；D項(xiàng)，向含有Cu2＋的工業(yè)廢水中加入FeS，F(xiàn)eS會(huì)轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS，可以用FeS做沉淀劑。3.常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)依次為Ksp(Ag2SO4)＝7.7×10－5mol3·L－3、Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2、Ksp(AgI)＝8.3×10－17mol2·L－2。下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A.常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中溶解能力依次減小B.在AgCl飽和溶液中加入NaI固體，有AgI沉淀生成C.Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)之比等于它們飽和溶液的物質(zhì)的量

濃度之比D.在Ag2SO4飽和溶液中加入Na2SO4固體有Ag2SO4沉淀析出答案√123454.下列結(jié)論正確的是________。①向AgCl懸濁液中加入NaI溶液時(shí)出現(xiàn)黃色沉淀，證明Ksp(AgCl)<Ksp(AgI)②向濃度均為0.1mol·L－1NaCl和NaI混合溶液中滴加AgNO3溶液，首先產(chǎn)生黃色沉淀，可推斷Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)③由于Ksp(BaSO4)＝1.08×10－10mol2·L－2，Ksp(BaCO3)＝8