1、第2课时沉淀反应的应用目标导航1.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。2.学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。1沉淀的生成(1)调节pH法如加入氨水调节pH4，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。(2)加沉淀剂法以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2、Hg2等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应离子方程式如下：加Na2S生成CuS：S2Cu2=CuS。通入H2S生成CuS：H2SCu2=CuS2H。2沉淀的溶解(1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断移去溶解平衡体系中的相应离
2、子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。(2)实例：CaCO3沉淀溶于盐酸中：CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO浓度不断减小，平衡向沉淀溶解的方向移动。分别写出用HCl溶解难溶电解质FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2的离子方程式FeS2H=Fe2H2S、Al(OH)33H=Al33H2O、Cu(OH)22H=Cu22H2O。向Mg(OH)2悬浊液中分别滴加蒸馏水、稀盐酸、NH4Cl溶液，白色沉淀将不溶解、溶解、溶解(填“溶解”或“不溶解”)。3沉淀的转化(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化(教材实验34)实验操作实验现象有白色沉淀生成白色沉淀转化为黄
3、色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀化学方程式NaClAgNO3=AgClNaNO3AgClKIAgIKCl2AgINa2SAg2S2NaI实验结论溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化(教材实验35)实验操作实验现象产生白色沉淀产生红褐色沉淀上层为无色溶液，下层为红褐色沉淀化学方程式MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl3Mg(OH)22FeCl32Fe(OH)33MgCl2(2)沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，即将溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀。(3)沉淀转化的应用除锅炉水垢锅炉水垢中含CaSO4，可将CaSO4用Na2CO3
4、处理，使之转化为CaCO3，然后用酸除去，其化学方程式为CaSO4Na2CO3CaCO3Na2SO4，CaCO32H=Ca2H2OCO2。自然界中矿物的转化CuSO4溶液铜蓝(CuS)。【合作探究】1除去溶液中的SO，选择钙盐还是钡盐？为什么？怎样选择沉淀剂？答案(1)根据CaSO4微溶于水，BaSO4难溶于水，除去SO时，应选择钡盐，因为钡盐可使SO沉淀更完全。(2)选择沉淀剂时，使生成沉淀的反应越完全越好；不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。2向Mg(OH)2悬浊液中分别滴加稀盐酸和NH4Cl溶液，溶液变澄清，试解释原因。答案(1)Mg(OH)
5、2(s)Mg2(aq)2OH(aq)，HCl=HCl，H与OH结合成弱电解质H2O，使Mg(OH)2的溶解平衡右移，Mg(OH)2不断溶解，直至与盐酸反应完毕。(2)Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)，NH4Cl=NHCl，NH与OH结合成弱电解质NH3H2O，使Mg(OH)2的溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解。3工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。写出用FeS除去Hg2的离子方程式。答案FeS(s)Hg2(aq)=HgS(s)Fe2(aq)4溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹，试解释溶洞形成
6、的化学原理。答案石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为可溶性的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。一、沉淀的转化与生成【例1】已知Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)1.01016。下列说法错误的是()AAgCl不溶于水，不能转化为AgIB在含有浓度均为0.001 molL1的Cl、I的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶液，首先析出AgI沉淀CAgI比AgCl更难溶于水，所以AgCl可以转化为AgID常温下，A
7、gCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于1011 molL1答案A解析组成结构相似的物质，溶度积越小，其溶解度越小，越易先形成沉淀，B项正确；溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，所以A项错、C项正确；AgCl溶液中c(Ag)105 molL1。要使AgI形成沉淀，则c(Ag)c(I)1.01016。则c(I) molL11011 molL1，D正确。【练后归纳】通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积浓度商(Qc)的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。QcKsp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；QcKsp，溶液饱
8、和，沉淀与溶解处于平衡状态；QcKsp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。变式训练125 时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)6.31018；Ksp(CuS)6.31036；Ksp(ZnS)1.61024。下列关于常温时的有关叙述正确的是()A硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大B将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 molL1的Na2S溶液中，Zn2的浓度最大只能达到1.61023 molL1C除去工业废水中含有的Cu2，可采用FeS固体作为沉淀剂D向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2)变大、
9、c(S2)变小，但Ksp(FeS)变大答案C解析化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 molL1的Na2S溶液中，c(S2)将减至非常小，而Zn2的浓度远远大于1.61023 molL1，故B错；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，故C对；温度不变，Ksp(FeS)不变，故D错。二、沉淀溶解平衡在工业除杂中的应用【例2】工业制氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80 左右，慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌使之溶解，反应如下：C
10、uO2HCl=CuCl2H2O，FeO2HCl=FeCl2H2O。已知：pH9.6时，Fe2以Fe(OH)2的形式完全沉淀：pH6.4时，Cu2以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH为34时，Fe3以Fe(OH)3的形式完全沉淀。(1)为除去溶液中的Fe2，可采用的方法是()A直接加碱，调整溶液pH9.6B加纯铜粉，将Fe2还原出来C先将Fe2氧化成Fe3，再调整pH到34D通入硫化氢，使Fe2直接沉淀(2)工业上为除去溶液中的Fe2，常使用NaClO，当溶液中加入NaClO后，溶液pH变化情况是()A肯定减小 B肯定增大C可能减小 D可能增大(3)若此溶液中只含有Fe3时，要调整pH为34，此
11、时最好向溶液中加入()ANaOH溶液 B氨水CCuCl2溶液 DCuO固体解析(1)A项中pH9.6时，Cu2也将沉淀；B项中，铜粉不能将Fe2还原出来；D项中，Fe2与H2S不反应。(2)NaClO具有强氧化性，能将Fe2氧化：2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O，反应中消耗H，pH一定增大。(3)此溶液中只含杂质Fe3，要调整pH到34，加入的物质必须能与酸反应，使c(H)减小，且不引入新的杂质离子，D项符合条件。答案(1)C(2)B(3)D【特别提醒】在物质除杂、提纯实验中，一定要避免引入新的杂质，如上题中的第(3)问，NaOH溶液、氨水虽能调节pH到34，但会引入杂质离子。变式训练2
12、某小型化工厂生产皓矾(ZnSO47H2O)的工艺流程如下图所示：已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe(OH)3：2.73.7；Fe(OH)2：7.69.6；Zn(OH)2：5.78.0。试回答下列问题：(1)加入的应是_，其目的是_。(2)加入的，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20% H2O2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用_，其理由是_。(3)加入的是_，目的是_。答案(1)Zn将Cu2、Fe3等杂质离子除去(2)20% H2O2溶液H2O2作氧化剂，可将Fe2氧化为Fe3，且不引入其他杂质(3)ZnO或Zn(OH)2(答案合理即可)调节溶液的pH，使Fe3转化为F
13、e(OH)3沉淀除去解析向溶液中加入Zn，发生反应：Cu2Zn=Zn2Cu、2Fe3Zn=2Fe2Zn2，然后把Fe2氧化成Fe3，在选择氧化剂时，应使用H2O2，因为H2O2的还原产物为H2O，不引入新杂质，然后通过调节溶液的pH，使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀而除去。1除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是()ANaOH B石灰水C铜片 D氨水答案A解析在除去FeCl3时，不能引入新的杂质。2自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是()ACuS的溶解度大于PbS的溶解度B原生铜
14、的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性CCuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2S2=CuSD整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应答案D解析CuSO4与PbS反应可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A错误；硫化物中硫的化合价为2，均具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS，D正确。3以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有少量Cu2、Pb2、Cd2等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再
15、经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是()A具有吸附性B溶解度与CuS、PbS、CdS等相同C溶解度大于CuS、PbS、CdSD溶解度小于CuS、PbS、CdS答案C解析本题考查了沉淀的转化，MnS与Cu2、Pb2、Cd2生成溶解度更小的硫化物。4已知Ksp(AgCl)1.561010，Ksp(AgBr)7.71013，Ksp(Ag2CrO4)9.01012。某溶液中含有Cl、Br和CrO，浓度均为0.010 mol L1，向该溶液中逐滴加入0.010 molL1的AgNO3 溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()ACl、Br、CrOBCrO、B
16、r、ClCBr、Cl、CrODBr、CrO、Cl答案C解析要产生AgCl沉淀，c(Ag) molL11.56108 molL1；要产生AgBr沉淀，c(Ag) molL17.71011molL1；要产生Ag2CrO4，需c2(Ag)c(CrO)Ksp(Ag2CrO4)9.01012，即c(Ag) molL13.0105 molL1；显然沉淀的顺序为Br、Cl、CrO。 基础过关一、溶度积与沉淀的生成或溶解1已知25 时，电离常数Ka(HF)3.6104，溶度积常数Ksp(CaF2)1.461010。现向1 L 0.2 molL1 HF溶液中加入1 L 0.2 molL1 CaCl2溶液，则下列
17、说法中正确的是()A25 时，0.1 molL1 HF溶液中pH1BKsp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化C该体系中有CaF2沉淀产生D该体系中，Ksp(CaF2)答案C解析A项错误，如HF为强酸，则0.1 mol/L HF溶液pH1，实际HF是弱酸，所以pH1；B项错误，Ksp作为一种特殊的平衡常数，不随浓度的变化而变化；C项正确，HF电离出的c(H)c(F)6102 mol/L，c(Ca2)0.1 mol/L，此时KQ(CaF2)c(Ca2)c2(F)3.6104Ksp(CaF2)，所以有沉淀生成。2一定温度下，难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其平衡常数Kspcm(An
18、)cn(Bm)称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据：物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp(25 )8.010162.210204.01038完全沉淀时的pH范围9.66.43下列关于含有等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法正确的是()A向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到的是蓝色沉淀B该混合溶液中c(SO)c(Cu2)c(Fe2)c(Fe3)54C向该混合溶液中加入适量氯水，调节pH到45后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液D向该混合溶液中加入适量氨水，调节pH到9.6后过滤，将所得沉淀灼烧，可得到等物质的量的CuO、FeO、Fe2O3三
19、种固体的混合物答案B解析在滴加NaOH溶液的过程中，先生成Fe(OH)3沉淀，故最先看到的是Fe(OH)3红褐色沉淀，A项错误；假设Cu2、Fe2、Fe3均不水解，则c(SO)c(Cu2)c(Fe2)c(Fe3)54，而这三种阳离子都可以水解，所以c(SO)c(Cu2)c(Fe2)c(Fe3)54，B项正确；氯水可将Fe2氧化为Fe3，pH45时，Fe3被完全沉淀，此时得到的并不是纯净的CuSO4溶液，溶液中还含有极少量的Fe3，又因为加入了氯水，所以还引入了Cl，C项错误；灼烧后得不到FeO，因为在灼烧过程中，铁元素会完全转化为Fe2O3，D项错误。3已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(2
20、5 )见下表：难溶电解质AgClAgBrAgIAg2SO4Ag2CrO4Ksp1.810105.410138.510171.41051.121012下列叙述不正确的是()A由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小B将等体积的4103 molL1的AgNO3溶液和4103 molL1的 K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生C向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液D向100 mL 0.1 molL1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 molL1的AgNO3溶液，有白色沉淀生成答案D解析D项，混合溶液中c(Ag)0.1 molL10.001 mo
21、lL1，c2(Ag)c(SO)0.00120.11107Ksp(CaCO3)，因此X为CaCO3，A正确；Ca2反应完后剩余浓度大于1.0105 molL1，则M中存在Mg2、Ca2，B不正确；pH11.0时可求得c(OH)103 molL1，KspMg(OH)25.611012，c(Mg2) molL1”、“c(HS)c(OH)c(S2)c(H)Ksp(CuS)。当加入Na2S溶液时先生成CuS沉淀，当同时产生CuS和FeS沉淀时，CuS和FeS均达到溶解平衡。所以5.01018。(2)KKsp(CuS)1.551015c(HS)c(OH)c(S2)c(H)。CuSO4溶液与NaHS溶液发生
22、反应离子方程式为Cu2HS=CuSH，故溶液pH”、“”或“”)7。答案(1)6.4105(2)减小放热(3)1.33106 molL1解析(1)尿酸钠的Kspc(Na)c(Ur)8.01038.01036.4105。(2)由题给信息，关节炎是因为形成了尿酸钠晶体，说明反应的平衡向逆反应方向移动，Ksp减小。温度降低平衡逆向移动，说明生成尿酸钠晶体的反应是放热反应。(3)c(HUr)5.0104 molL1，c(Ur)2.0103 molL15.0104 molL11.5103 molL1，根据：Ka，c(H) molL11.33106 molL1。 拓展探究11工业废水中常含有一定量的Cr2
23、O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理。还原沉淀法是常用的一种方法，其过程如下：CrOCr2OCr3Cr(OH)3(1)转化过程中存在平衡：2CrO2HCr2OH2O。能说明该反应达平衡状态的是_。aCr2O和CrO的浓度相同b2v(Cr2O)v(CrO)c溶液的pH保持不变(2)若1 L废水转化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6 g，CrO有 转化为Cr2O(已知铬的相对原子质量为52)。转化后所得溶液中c(Cr2O)_。已知：常温时该反应的平衡常数K1014。上述转化后所得溶液的pH_。(3)若在还原过程中还原1 mol Cr2O，需要_mol的FeSO47H2O。
24、(4)沉淀过程中生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s) Cr3(aq)3OH(aq)，常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp1032，要使c(Cr3)降至105 molL1，溶液的pH应调至_。答案(1)c(2)0.25 molL16(3)6(4)5解析(1)溶液的pH不变，说明c(H)不变，表明反应已达平衡，c正确。(2)c(CrO)2c(Cr2O)0.55 molL1，解得：c(CrO)0.05 molL1，c(Cr2O)0.25 molL1，K1014，解得：c(H)106 molL1，pH6。(3)Cr2O中Cr的化合价是6，所以1 mol Cr2O被还原转移6 mol电子；1 mol Fe2被氧化生成Fe3，转移1 mol电子，因此根据得失电子守恒可知需要FeSO47H2O的物质的量为6 mol。(4)由溶度积常数的表达式Kspc(Cr3)c3(OH)1032可知，当c(Cr3)105 molL1时，c(OH)109 molL1，所以pH5。
