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文檔簡介
第三章水溶液中的離子平衡第四節(jié)難溶電解質(zhì)的溶解平衡
沉淀溶解平衡的應用授課人:覃
怡1、沉淀的生成(1)應用:生成難溶電解質(zhì)的沉淀,是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保工程和科學研究中除雜或提純物質(zhì)的重要方法之一。工業(yè)廢水的處理工業(yè)廢水硫化物等重金屬離子(如Cu2+、Hg2+等)轉(zhuǎn)化成沉淀原則:
生成沉淀的反應能發(fā)生,且進行得越徹底越好方法:(1)加沉淀劑Cu2++S2-=CuS↓沉淀Cu2+、Hg2+等,可以用Na2S或H2S做沉淀劑Hg2++S2-=HgS↓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?氫氧化物開始沉淀時的pH(0.1mol/L)沉淀完全時的pH(<10-5mol/L)Cu(OH)24.76.7Fe(OH)31.53.0根據(jù)上表的數(shù)據(jù),CuCl2中混有少量Fe3+如何除去?(2)調(diào)節(jié)pH形成金屬氫氧化物沉淀加入氫氧化銅或堿式碳酸銅或氧化銅,調(diào)節(jié)pH至3~4,促進Fe3+水解,轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。已知Fe3+在pH3到4之間開始沉淀,在pH7到8之間沉淀完全,而Fe2+,Cu2+在8到9之間開始沉淀11到12之間沉淀完全,CuCl2中混有少量Fe2+如何除去?先把Fe2+氧化成Fe3+,然后調(diào)pH至7到8使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3
沉淀,過濾除去沉淀。氧化劑可用:氯氣、雙氧水、氧氣等(不引入雜質(zhì))調(diào)pH可用:氧化銅、碳酸銅等(不引入雜質(zhì))常見氧化劑:硝酸、高錳酸鉀、氯氣、氧氣、雙氧水等調(diào)pH:氨水、氫氧化鈉、氧化銅、碳酸銅交流討論:分步沉淀:溶液中含有幾種離子,加入某沉淀劑均可生成沉淀,沉淀生成的先后順序按離子積大于溶度積的先后順序沉淀,叫作分步沉淀。Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀越完全;如Ag2S、AgI、AgBr、AgCl依次產(chǎn)生沉淀。
2.沉淀的溶解(1)原理根據(jù)平衡移動原理,對于在水中難溶的電解質(zhì),如果能設法不斷地移去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,就可以使沉淀溶解。使
Qc
<Ksp例:CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq)
HCO3-+H++H+H2CO3H2O+CO2↑(2)沉淀溶解的方法①酸溶解法:用強酸溶解的難溶電解質(zhì)有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3難溶于水,卻易溶于鹽酸。CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
3Ag2S+8H++2NO3-=6Ag++3S+2NO↑+4H2OAgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O④鹽溶液溶解法:③氧化還原溶解法:②配位溶解法:如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液如Ag2S溶于稀HNO3如AgCl溶于氨水試管編號①②③對應試劑少許Mg(OH)2少許Mg(OH)2少許Mg(OH)2滴加試劑2ml蒸餾水,滴加酚酞溶液2ml鹽酸3ml飽和NH4Cl溶液
現(xiàn)象固體無明顯溶解現(xiàn)象,溶液變淺紅迅速溶解逐漸溶解Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMg(OH)2+2NH4Cl=MgCl2+2NH3·H2O說明溶解實驗方案:分別向氫氧化鎂沉淀中加入蒸餾水、酸、鹽,根據(jù)實驗現(xiàn)象,得出結(jié)論。在溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡:
Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)+2OH-(aq)加入鹽酸時,H+中和OH-,使c(OH-)減小,平衡右移,從而使Mg(OH)2溶解。加入NH4Cl時,NH4+與OH-結(jié)合,生成弱電解質(zhì)NH3·H2O(它在水中比Mg(OH)2更難電離出(OH-),使c(OH-)減小,平衡右移,從而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解方向移動?!舅伎寂c交流】:
應用平衡移動原理分析、解釋實驗中發(fā)生的反應,并試從中找出使沉淀溶解的規(guī)律?!窘忉尅克伎迹簽槭裁瘁t(yī)學上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”,而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”?
BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為:
BaSO4?Ba2++SO42-Ksp=1.1×10-10BaCO3?Ba2++CO32-Ksp=5.1×10-9由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(pH:0.9-1.5),如果服下BaCO3,胃酸會與CO32-反應生成CO2和水,使CO32-離子濃度降低,使Qc<Ksp,使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動,使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒?!緦嶒?-4】:沉淀的轉(zhuǎn)化一向盛有2滴0.1mol/LAgNO3溶液的試管中滴加2mL0.1mol/LNaCl溶液,至不再有白色沉淀產(chǎn)生。向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液,觀察、記錄現(xiàn)象;再向其中滴加8滴0.1mol/L的Na2S溶液,觀察并記錄現(xiàn)象。3.沉淀轉(zhuǎn)化AgClAgIAg2SNaINa2S根據(jù)下列圖示實驗,將觀察到的現(xiàn)象填在空格內(nèi):白色沉淀黃色沉淀黑色沉淀KI=I-+K+AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)+AgI(s)s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7gs(Ag2S)=1.3×10-16gAgCl(s)+I-AgI(s)+Cl-沉淀的轉(zhuǎn)化示意圖沉淀的轉(zhuǎn)化示意圖Na2S=S2-+2Na+AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)+Ag2S(s)s(AgCl)=1.5×10-4gs(AgI)=3.7×10-7gs(Ag2S)=1.3×10-16g2AgI(s)+S2-Ag2S(s)+2I-[討論]:從實驗中可以得到什么結(jié)論?實驗說明:沉淀可以從溶解度小的向溶解度更小的方向轉(zhuǎn)化,兩者差別越大,轉(zhuǎn)化越容易。物質(zhì)溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16實驗3-5:探究沉淀的轉(zhuǎn)化二向盛有2mL0.1mol/LMgCl2溶液的試管中滴加2-4滴2mol/LNaOH溶液,有白色沉淀生成,再滴加4滴0.1mol/LFeCl3溶液,靜置。觀察并記錄現(xiàn)象。實驗結(jié)論:Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解能力小。向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液生成白色沉淀向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色靜置紅褐色沉淀析出,溶液變無色(3)沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì):沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動,一般是溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大,沉淀轉(zhuǎn)化越容易。反常:當兩種難溶物溶解能力差別不大時,溶解能力相對較弱的物質(zhì)在一定條件下能轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較強的物質(zhì)。鍋爐中水垢中含有CaSO4
,可先用Na2CO3溶液處理,使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4
SO42-+
Ca2+
+CO32-CaCO3(4)沉淀轉(zhuǎn)化的應用①鍋爐除水垢水垢成分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用鹽酸或飽氯化銨液除去水垢CaSO4+CO32-?CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O②自然界中礦物的轉(zhuǎn)化③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:FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+自然界也發(fā)生著溶解度小的礦物轉(zhuǎn)化為溶解度更小的礦物的現(xiàn)象。各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液,并向深部滲透,遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS),便慢慢地使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(CuS)。ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+PbS+Cu2+=CuS+Pb2+ZnS(s)?Zn2+(aq)+S2-(aq)
+Cu2+(aq)CuS(s)平衡向右移動
ZnS與CuS是同類難溶物,CuS的溶解度遠小于ZnS的溶解度。④水垢的形成硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2說明它形成的原因(用化學方程式表示)。石灰乳中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)?Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入下列溶液,可使Ca(OH)2減少的是()A.Na2CO3溶液
B.KCl溶液C.NaOH溶液D.CaCl2溶液A隨堂練習已知25℃時,AgCl的溶度積Ksp=1.8×10-10,則下列說法正確的是
(
)A.向飽和AgCl水溶液中加入鹽酸,Ksp值變大B.AgNO3溶液與NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c(Ag+)=c(Cl-)C.溫度一定時,當溶液中c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp時,此溶液中必有AgCl的沉淀析出D.將AgCl加入到較濃的KI溶液中,部分AgCl轉(zhuǎn)化為AgI,因為AgCl溶解度大于AgID隨堂練習練習:齲齒的形成原因及防治方法(1)牙齒表面由一層硬的組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護著,它在唾液中存在下列平衡:進食后,細菌和酶作用于食物,產(chǎn)生有機酸,這時牙齒就會受到腐蝕,其原因是Ca5(PO4)3OH(s)?5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)KSP=2.5×10-59發(fā)酵生成的有機酸能中和OH-,使平衡向脫礦方向移動,加速腐蝕牙齒(2)已知Ca5(PO4)3F的KSP=2.8×10-61,比Ca5(PO4)3OH更難溶,牙膏里的氟離子會與Ca5(PO4)3OH反應。請用離子方程式表示使用含氟牙膏防止齲
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