第三章

水溶液中的離子反應與平衡

第四節(jié)

沉淀溶解平衡2025屆第3課時

沉淀溶解平衡的應用

鍋爐水垢既會降低燃料的利用率，造成能源浪費，也會影響鍋爐的使用壽命，造成安全隱患，因此要定期清除。水垢的主要成分有Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等。硫酸鈣在硫酸、鹽酸中的溶解度小，如何除去鍋爐水垢呢？【情境創(chuàng)設】一、沉淀的生成在無機物的制備和提純、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。1、沉淀生成的應用：①要使生成沉淀的反應能夠發(fā)生(Q＞Ksp)。②沉淀反應完成后，溶液中剩余離子的濃度能夠盡量小。2、原則：工業(yè)廢水的處理一、沉淀的生成3、方法：（1）調(diào)節(jié)pH法：如：在工業(yè)原料氯化銨中混有氯化鐵，使其溶解于水，再加

調(diào)pH值，可使Fe3＋轉(zhuǎn)變?yōu)開____________而除去。

①寫出調(diào)pH步驟中發(fā)生反應的離子方程式：___________________________________________。氨水Fe(OH)3沉淀一、沉淀的生成【練習】根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，酸性CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？【方法】加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3，調(diào)節(jié)pH____________，促進Fe3+水解，轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。氫氧化物開始沉淀時的pH值沉淀完全時的pH值(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.46.4Fe(OH)31.43.23.2≤pH<4.4一、沉淀的生成【練習】在粗制CuSO4·5H2O晶體中常含有雜質(zhì)Fe2+，在提純時，為了除去Fe2+，常用什么方法？方法：向溶液加入少量的H2O2，使Fe2+氧化成Fe3+，然后再加入Cu(OH)2或CuO或CuCO3或Cu2(OH)2CO3調(diào)節(jié)pH至調(diào)節(jié)pH至3.2≤pH<4.42，再將生成的Fe(OH)3沉淀過濾除去。

氧化劑可用：雙氧水、氧氣等（不引入雜質(zhì)）氫氧化物開始沉淀時的pH值(0.1mol/L)沉淀完全時的pH值

(＜10-5mol/L)Fe2+6.958.95Cu2+4.426.67Fe3+1.873.2一、沉淀的生成3、方法：（2）加沉淀劑法：①工業(yè)廢水中的Cu2＋、Hg2＋可選用Na2S、H2S除去的原因是______________________________________________________。生成的CuS、HgS極難溶，使廢水中Cu2＋、Hg2＋濃度降得很低②分別寫出除雜原理的離子方程式。H2S除去Cu2＋：

；Na2S除去Hg2＋：

。H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋Hg2＋＋S2－===HgS↓一、沉淀的生成如果要除去某溶液中的SO42-，你選擇加入鋇鹽還是鈣鹽？為什么？加入鋇鹽。因為BaSO4比CaSO4更難溶，使用鋇鹽可使SO42-沉淀更完全。【思考】選擇使沉淀物的溶度積盡量小的沉淀劑；控制沉淀劑的使用量應適當過量。注意：①一般來說，當溶液中有多種可以沉淀的離子且生成相同類型的沉淀時，越難溶(Ksp越小)的越先沉淀。②當離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，認為該離子已完全沉淀。③除雜時不能引入新的雜質(zhì)離子。CaCO3（s）Ca2+(aq)+CO32-(aq)+H+HCO3-H2CO3

→H2O+CO2↑+H+水垢的主要成分有Mg(OH)2、CaCO3可以用鹽酸除去，你能用平衡的移動解釋嗎？【思考交流】CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑

二、沉淀的溶解2、方法：加酸、堿、鹽、強氧化劑等1、原理：不斷減少溶解平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就達到使沉淀溶解的目的（即Q<Ksp時，沉淀發(fā)生溶解）。（1）酸溶解法：強酸是常用的溶解難溶電解質(zhì)的試劑?？捎脧娝崛芙獾碾y溶電解質(zhì)有Mg(OH)2、Al(OH)3、CaCO3、BaCO3、FeS、Cu(OH)2等。【思考】為什么醫(yī)學上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3因為BaCO3會溶于胃酸，產(chǎn)生大量有毒的Ba2+。二、沉淀的溶解(1)應用平衡移動原理分析、解釋實驗中發(fā)生的反應。滴加的試劑水鹽酸Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O【思考與討論】【實驗3-3】(2)寫出實驗中有關反應的化學方程式。向兩支盛有少量Mg(OH)2固體的試管中分別滴加適量的蒸餾水和鹽酸，觀察并記錄現(xiàn)象。二、沉淀的溶解（3）鹽溶解法：NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O（2）堿溶法：如用NaOH能溶解H2SiO3、Al(OH)3等物質(zhì)如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液。Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)+2OH-(aq)

原理分析：Mg(OH)2+2NH4+＝Mg2+

+2NH3·H2O+2NH4+2NH3·H2O二、沉淀的溶解（4）配位溶解法如：在有固態(tài)AgCl存在的飽和溶液中，加入氨水AgCl溶解。（5）氧化還原法如：不溶于鹽酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物，一定條件下可溶于硝酸中。AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O3Ag2S＋8H＋＋2NO3-=6Ag＋＋3S＋2NO↑＋4H2O水垢的主要成分CaSO4不溶于酸，那應該如何除去？【思考交流】三、沉淀的轉(zhuǎn)化【實驗3-4】AgClAgIAg2SKINa2SKI=I-+K+AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)+AgI(s)s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7g沉淀的轉(zhuǎn)化原理：s(Ag2S)=1.3×10-16gQ(AgI)＞Ksp(AgI)AgI沉淀Q(AgCl)＜Ksp(AgCl)AgCl溶解I－(aq)＋AgCl(s)?AgI(s)＋Cl－(aq)反應的離子方程式：三、沉淀的轉(zhuǎn)化Na2S=S2-

+2Na+AgI(s)

Ag+(aq)+I-(aq)+Ag2S(s)2AgI(s)+S2-(aq)

Ag2S(s)+2I-(aq)沉淀的轉(zhuǎn)化原理：s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7gs(Ag2S)=1.3×10-16gQ(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)Ag2S沉淀Q(AgI)＜Ksp(AgI)AgI溶解三、沉淀的轉(zhuǎn)化FeCl3靜置白色沉淀析出白色沉淀變?yōu)榧t褐色紅褐色沉淀析出，溶液變無色3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)?2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)【實驗3-5】白色沉淀析出白色沉淀變?yōu)榧t褐色紅褐色沉淀析出，溶液變無色三、沉淀的轉(zhuǎn)化1、實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動2、條件：兩種沉淀的溶解度不同3、規(guī)律：一般，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。溶解度相差越大，轉(zhuǎn)化越容易?！舅伎肌肯駼aSO4的飽和溶液中加入Na2CO3溶液，能否使BaSO4沉淀轉(zhuǎn)化為BaCO3沉淀？[已知Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)]注意：當兩種難溶物溶解度相差不大時，溶解度相對較小的物質(zhì)在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為溶解度相對較大的物質(zhì)。BaSO4Ba2＋＋SO42－+CO32－BaCO3（濃度較大）BaSO4(s)＋CO32－(aq)BaCO3(s)＋SO42－(aq)三、沉淀的轉(zhuǎn)化例、計算當CO32-的濃度達到SO42-濃度的多少倍數(shù)時，才能實現(xiàn)由BaSO4轉(zhuǎn)化成BaCO3沉淀。KSP(BaSO4)=1.1×10-10KSP(BaCO3)=2.58×10-9BaSO4+CO32-BaCO3+SO42-則該反應的平衡常數(shù)K=c(SO42-)c(CO32-)c(SO42-)·c(Ba2+)c(CO32-)·c(Ba2+)=KSP(BaSO4)KSP(BaCO3)=1.1×10-102.58×10-9=當

Q＜K，反應向正方向進行c(SO42-)c(CO32-)＜c(CO32-)c(SO42-)>=23.51.1×10-102.58×10-92.58×10-91.1×10-10解:4、沉淀轉(zhuǎn)化在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應用。（1）寫出沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式：________________________________，

該溫度下轉(zhuǎn)化的平衡常數(shù)K＝________。1.4×104水垢成分CaCO3

Mg(OH)2

CaSO4

用飽和Na2CO3溶液浸泡數(shù)天疏松的水垢CaCO3、Mg(OH)2用鹽酸或飽和氯化銨溶液除去水垢①鍋爐除水垢(含有CaSO4)，常溫下CaCO3、CaSO4的Ksp分別為3.4×10－9、4.9×10－5，處理流程如下。三、沉淀的轉(zhuǎn)化②自然景觀的形成

CaCO3Ca2++CO32-+H2O+CO22HCO3-

石灰?guī)r里不溶性的碳酸鈣與水及二氧化碳反應能轉(zhuǎn)化為微溶性的碳酸氫鈣。溶有碳酸氫鈣的水從溶洞頂向溶洞底滴落時，水分蒸發(fā)，二氧化碳壓強減小以及溫度的變化都會使二氧化碳溶解度減小而析出碳酸鈣沉淀。這些沉淀經(jīng)過千百萬年的積聚，漸漸形成了鐘乳石、石筍等。CaCO3+H2O+CO2+2HCO3-Ca2+

③解釋自然界中礦物的轉(zhuǎn)化:④工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水處理過程中，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。

用FeS除去Hg2＋的離子方程式：

各種原生銅的硫化物

CuSO4溶液