1、第2课时沉淀反应的应用学习目标定位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判断下列结论的正误(1)难溶电解质的Ksp数值越大，在水中的溶解能力越强()(2)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀量无关()(3)改变溶液中的离子浓度，会使沉淀溶解平衡移动，但Ksp不变()(4)当离子积Qc等于溶度积Ksp时，沉淀处于平衡状态，溶液为饱和溶液()(5)BaSO4溶液的导电性很弱，所以BaSO4为弱电解质()(6)沉淀溶解平衡PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq)的Kspc(Pb2)c2(I)()225 时，Ag
2、Cl的溶解度是0.001 92 gL1，求它的溶度积。答案Ksp1.801010解析溶度积与溶解度都是体现溶质溶解能力的物理量，二者可以相互转化，计算过程中灵活运用二者的概念即可。AgCl的相对分子质量为143.5，AgCl饱和溶液物质的量浓度为0.001 92 gL1/143.5 gmol11.34105 molL1，根据AgCl在溶液中的溶解平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)，溶液中应有c(Ag)c(Cl)1.34105 molL1，所以AgCl的Kspc(Ag)c(Cl)(1.34105)21.801010。探究点一沉淀的生成与溶解1沉淀生成的应用主要涉及无机制备、提纯工艺的生
3、产、科研、废水处理等领域，常利用生成沉淀达到分离或除去某些离子的目的。常用的方法有(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至78，可使Fe3转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。(2)加沉淀剂法：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，也是分离、除去杂质常用的方法。写出下列反应的离子方程式：用H2S除去Cu2：H2SCu2=CuS2H。用Na2S除去Hg2：Hg2S2=HgS。2根据沉淀溶解平衡，分析回答下列问题：(1)BaCO3和BaSO
4、4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？答案原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)、CO2H=CO2H2O。可见，胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2)增大引起人体重金属中毒。(2)可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？答案中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，SO与Ba2结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2对人体的毒害。归纳总结(1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反
5、的过程相互转化的条件是离子浓度，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。(2)根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。活学活用1为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是()ANH3H2O BNaOHCNa2CO3 DMgCO3答案D解析Fe33H2OFe(OH)33H，调节pH，可使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀后除去。在不引入新杂质，Mg2不沉淀的条件下，选用MgCO3，过量的MgCO
6、3可一起过滤除去。也可选用MgO、Mg(OH)2等试剂。2AgCl的Ksp1.801010，将0.001 molL1NaCl和0.001 molL1 AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？答案有AgCl沉淀生成解析这是根据Ksp和溶液中的离子积Qc的大小关系来判断沉淀溶解平衡进行的方向。KspQc，不产生沉淀。KspQc，沉淀与溶解处于平衡状态。KspKsp，所以有AgCl沉淀生成。探究点二沉淀的转化1根据下列图示完成实验，将观察到的现象填在空格内：(1)写出各步反应的离子方程式：AgCl=AgCl，AgClI=AgICl，2AgIS2=Ag2S2I。(2)由上述实验得出的结论是K
7、sp较大的沉淀可转化为Ksp更小的沉淀。2沉淀转化在生活中的应用(1)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)(2)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，它们是怎样形成的？答案水垢的形成过程涉及到沉淀转化，加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3沉淀。但MgCO3又与CO水解生成的OH结合为更难溶的Mg(OH)2，故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(
8、OH)2。(3)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2(aq)，写出有关反应的化学方程式。答案CaSO4(s)Na2CO3(aq)=CaCO3(s)Na2SO4(aq)CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2(4)原生铜硫化物的转化如下：原生铜硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)。写出CuSO4转化为铜蓝的化学方程式。答案CuSO4(aq)ZnS(s)=CuS(s)ZnSO4(aq)；CuSO4(aq)PbS(s)=CuS(s)PbSO4(s)。归纳总结(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般而言，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ks
9、p更小的难溶电解质，如AgClAgIAg2S，CaSO4转化为CaCO3，ZnS转化为CuS等。(3)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。活学活用3已知：I22S2O=S4O2I相关物质的溶度积常数见下表：物质Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuIKsp2.210202.610391.71071.31012某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl22H2O晶体，加入_，调至pH4，使溶液中的Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3)_。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl22H2O晶体。答案Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或
10、CuO或CuCO326109 molL1解析Fe(OH)3、Cu(OH)2的Ksp分别为2.61039、2.21020，则Fe3、Cu2开始产生沉淀时c(OH)分别为2.971010 molL1、3.53107 molL1。除去酸性CuCl2溶液中的少量FeCl3，可加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3调节溶液的pH，使Fe3先转化为沉淀析出。pH4时，c(H)104 molL1，则c(OH) molL111010 molL1，此时c(Fe3) molL12.6109 molL1。4牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：C
11、a5(PO4)3OH(s)5Ca23POOH进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是_。已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚硬。请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：_。根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：_。答案HOH=H2O，使平衡向右移动，破坏釉质5Ca23POF=Ca5(PO4)3F加Ca2(或加PO等)解析人体牙齿表面主要的无机成分是羟基磷灰石Ca5(PO4)3(OH)，是一种难溶的磷酸钙类沉积物。在口腔中，牙齿表面的羟基磷灰石存在着这样的沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca
12、23POOH口腔中残留的食物在酶的作用下，会分解产生有机酸乳酸。乳酸是酸性物质，能与OH反应，使羟基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而导致龋齿的发生。但如果饮用水或者牙膏中含有F，F能与牙齿表面Ca2和PO反应生成更难溶的氟磷灰石Ca5(PO4)3F，沉积在牙齿表面。氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并能抑制口腔细菌产生酸。因而能有效保护我们的牙齿，降低龋齿的发生率。这是通过添加F使难溶的羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石，实质就是发生了沉淀的转化。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已知
13、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，AgCl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错、C对；AgCl溶液中c(Ag)105 molL1。要使AgI形成沉淀，则c(Ag)
14、c(I)1.01016。则c(I) molL11011 molL1，D正确。3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
15、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。4要使工业废水中的重金属Pb2沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2与这些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.031041.811071.841014由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为()A硫化物 B硫酸盐 C碳酸盐 D以上沉淀剂均可答案A解析要将Pb2沉淀，就要形成溶解度更小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故沉淀剂最好为硫化物。5某溶液中含0.10 molL1Cd2和0.10 molL1Zn2。为使Cd2形成CdS沉淀而与Zn2分离，
16、S2离子的浓度应控制在什么范围？【已知：Ksp(CdS)3.61029，Ksp(ZnS)1.21023】答案c(S2)在3.610281.21022 molL1之间可以使CdS沉淀而Zn2留在溶液中。解析沉淀Cd2时所需S2的最低浓度：c(S2)molL13.61028 molL1不使ZnS沉淀，S2的最高浓度：c(S2) molL11.21022 molL1。 基础过关一、沉淀溶解平衡的应用1工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是()选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu2等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理
17、法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法答案D解析废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu2不能用SO沉降，B项错；活性炭无法吸附苯，C项错；Na2CO3 Ca(OH)2=CaCO3 2NaOH，是复分解反应，属于化学法，D项正确。225 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)1.31036；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Cu
18、2，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、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；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀；温度不变，Ksp(FeS)不变。3已知：25 时，KspMg(OH)25.611012，Ksp（MgF2）7.4210
19、11。下列说法正确的是()A25 时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2)大B25 时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2)增大C25 时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 molL1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 molL1NH4Cl溶液中的Ksp小D25 时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成为MgF2答案B解析A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离的Mg2浓度要小一些，错；B项，NH可以结合Mg(OH)2电离出的OH离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，c(Mg2)增大，正
20、确；C项，Ksp仅与温度有关，错；D项，二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化成为MgF2，错。4已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 )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
21、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 molL1，c2(Ag)c(SO)0.00120.11107S(AgY)S(AgZ)(2)减小(3)1.0106 molL1(4)能，因为Ksp(AgY)1.01012Ksp(AgZ)8.71017解析(2)由于AgY比AgX更难溶，则向AgY的饱和溶液中加入AgX固体，发生沉淀的转化，AgX(s)Y(aq)=AgY(s)X(aq)，则c(Y)减小。(3)25 时，AgY的Ksp1.01012，即溶液达到饱和时，c(Ag)c(Y)1.0106 m
22、olL1，而将0.188 g AgY溶于100 mL水中，形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的)，则c(Y)1.0106 molL1。(4)由于Ksp(AgZ)Ksp(AgY)，可以实现AgY向AgZ的转化。11工业废水中常含有一定量的Cr2O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
23、，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。(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(Cr
24、O)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。拓展探究12已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡MmAn(s)mMn(
25、aq)nAm(aq)，Kspcm(Mn)cn(Am)称为溶度积。某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，查得如下资料(25 )：难溶电解质CaCO3CaSO4MgCO3Mg(OH)2Ksp2.81099.11066.81061.81011他们的实验步骤如下：往100 mL 0.1 molL1的CaCl2溶液中加入0.1 molL1的Na2SO4溶液100 mL立即有白色沉淀生成。向上述悬浊液中加入固体Na2CO3 3 g，搅拌，静置后弃去上层清液。再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。_。(1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越_(填“大”或“小”)。(2)写出
26、第步发生反应的化学方程式_。(3)设计第步的目的是什么_。(4)请补充第步操作及发生的现象_。(5)请写出该转化在实际生活、生产中的一个应用_。答案(1)大(2)Na2CO3(aq)CaSO4(s)CaCO3(s)Na2SO4(aq)(3)洗去沉淀上附着的SO(4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，有气泡产生(5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，易于除去解析Ksp越大，表示电解质的溶解度越大。要证明CaSO4完全转化为CaCO3，可以加入盐酸，因为CaSO4不和盐酸反应，而CaCO3可完全溶于盐酸。在实际生活、生产中利用此反应可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，易于除去。第 17 页 共 17 页
