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2017-2018年度高中化学 第3章 水溶液中的离子平衡 第4节 难溶电解质的溶解平衡(第2课时)讲义 新人教版选_图文

章 节 难溶电解质的溶解平衡
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。

内容索引

一 沉淀的生成与溶解 二 沉淀的转化 当堂检测

一 沉淀的生成与溶解

导学探究 1.某含有CaCO3的悬浊液,改变条件,回答下列问题: (1)滴加盐酸直至过量,沉淀逐渐溶解。原因是_C__a_C_O_3__在___水__中___存__在__,__ _C_a_C_O__3(_s_)____C_a_2_+_(_aq_)_+__C_O__23_-_(_aq_)_,__当__加__入__盐__酸__后__,___C_O_23_-_+__2_H__+_=_=_=_H__2O__ _+__C_O__2↑__,__c_(_C_O__23-_)_降__低__,__平__衡__向__溶__解__方__向__移__动__,__最__后__沉__淀__完__全__消__失___。 (2)加入 Na2CO3 溶液,沉淀 增多 ,c(Ca2+) 减小 ,c(CO23-) 增大 。
答案

2.沉淀生成的应用主要涉及无机制备、提纯工艺的生产、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7~8,可使Fe3+转变为 Fe(OH)3 沉淀而除去。反应如下:
Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH+ 4 。
(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: ①用H2S除去Cu2+: H2S+Cu2+===CuS↓+2H+ 。 ②用Na2S除去Hg2+: Hg2++S2-===HgS↓ 。
答案

3.根据沉淀溶解平衡,分析回答下列问题: (1)BaCO3和BaSO4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)+CO23-(aq)、CO23-+2H+===CO2↑+H2O。胃酸消耗 CO23-,使溶液中 c(CO23-)降低,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 5.0%的 Na2SO4 溶液洗胃,SO24-与 Ba2+结合生成 BaSO4 沉淀,可缓解 Ba2+对人体的毒害。
答案

沉淀反应的应用

归纳总结

(1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程,控制离子浓度,可以使反

应向我们需要的方向转化。

(2)利用生成沉淀除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其

次沉淀生成的反应进行得越完全越好。

(3)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。

答案

活学活用 1 2

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( D )

A.NH3·H2O

B.NaOH

C.Na2CO3

D.MgCO3

解 析 Fe3 + + 3H2O Fe(OH)3 + 3H + , 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MgCO3可一起过滤除去。也可选用MgO、Mg(OH)2等试

剂。

解析答案

12
2.向含有Mg(OH)2的悬浊液中,加入NH4Cl溶液,沉淀能否溶解?为什么? (用离子方程式表示) 答案 能溶解。Mg(OH)2(s)+2NH+4 (aq)===Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)。

答案

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二 沉淀的转化

导学探究
1.根据下列图示完成实验,将观察到的现象填在空格内:

白色 沉淀

黄色 沉淀

黑色 沉淀

(1)写出各步反应的离子方程式: ① Ag++Cl-===AgCl↓ , ② AgCl(s)+I-(aq)===AgI(s)+Cl-(aq) , ③ 2AgI(s)+S2-(aq)===Ag2S↓(s)+2I-(aq) 。 (2)由上述实验得出的结论是 溶解能力小的沉淀能转化为溶解能力更小的沉淀。

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答案

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 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,说明它形成的原 因(用离子方程式表示)。 _M_g_(_H_C__O_3_)_2=_=△_=_=_M__g_C__O_3_+__H_2_O_+__C_O__2_↑__, _C_a_(H__C_O__3)_2_=_=△_=_=_C_a_C_O__3_+__H_2_O_+__C_O__2↑___, _M_g_C__O_3_+__H_2_O_=_=△_=_=__M_g_(_O_H__)_2+__C__O_2_↑__。
答案

(3)锅炉形成的水垢中常含有 CaSO4,除去方法是 CaSO4(s)—N—a2C—O→3 CaCO3(s)—盐—酸→ Ca2+(aq),写出有关反应的化学方程式 CaSO4(s)+Na2CO3(aq)===CaCO3(s)+ Na2SO4(aq),CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ 。 (4)原生铜硫化物的转化如下: 原生铜硫化物—氧 淋—化 滤→CuSO4(溶液)—ZP—bnSS→CuS(铜蓝)。写出 CuSO4 转化为铜蓝的化 学方程式 CuSO4(aq)+ZnS(s)===CuS(s)+ZnSO4(aq),CuSO4(aq)+PbS(s)=== CuS(s)+PbSO4(s) 。
答案

沉淀的转化 (1)沉淀转化的实质就是 沉淀溶解平衡的移动 。

归纳总结

(2)一般说来,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现;两者

差别越大,沉淀转化越容易。

(3)组成类型相同的难溶电解质,Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp较小 的难溶电解质。

(4)Ksp相差不大的难溶电解质,Ksp较小的难溶电解质在一定条件下可以 转化为Ksp较大的难溶电解质。

答案

活学活用

3.已知25 ℃:

难溶电解质 Ksp

CaCO3 2.8×10-9

CaSO4 9.1×10-6

MgCO3 6.8×10-6

某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性,实验步骤如下: ①向0.1 mol·L-1的CaCl2溶液100 mL中加入0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液100 mL, 立即有白色沉淀生成。

②向上述悬浊液中加入固体Na2CO3 3 g,搅拌,静置沉淀后弃去上层清液。 ③再加入蒸馏水搅拌,静置后再弃去上层清液。





(1)由题中信息Ksp越大,表示电解质的溶解度越 大 (填“大”或“小”)。 (2)写出第②步发生的化学反应方程式:Na2CO3(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+Na2SO。4(aq) (3)设计第③步的目的是洗去沉淀中附着的 SO24-。

(4)请补充第④步操作及发生的现象:_________________________________________



向沉淀中加入足量的盐酸,沉淀完全溶解,并

(放5)请出写无出色该无原味理在的实气际体生活、生产中的一个应用:_____________________________



将 锅 炉 水 垢 中 的 CaSO4 转 化 为 CaCO3 ,

解再析用盐Ks酸p越除大去,表示电解质的溶解度越大,溶解度大的沉淀会向溶解度小的沉淀转化,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再用盐酸除去。

解析答案

学习小结
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当堂检测

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1.下列结论正确的是 ②④⑥ (填序号)。 ①向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀,证明Ksp(AgCl)<Ksp(AgI) ②向浓度均为0.1 mol·L-1 NaCl和NaI混合溶液中滴加AgNO3溶液,首先产生黄色沉淀, 可推断Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) ③由于Ksp(BaSO4)=1.08×10-10,Ksp(BaCO3)=8.1×10-9,因此BaSO4沉淀不可能转化 为BaCO3沉淀 ④将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中,振荡、可观察到沉淀由白色变为红褐色,验证 Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2 ⑤ 向 BaSO4 饱 和 溶 液 中 加 入 饱 和 Na2CO3 溶 液 有 白 色 沉 淀 生 成 , 说 明 Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3) ⑥ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀的原因是溶解度小的沉淀易向溶解度更 小的沉淀转化
⑦将H S气体通入AgNO 与AgCl的悬浊液中产生黑色沉淀,说明K (AgCl)>K (Ag S) 答案

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2.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.0×10-16。下列说法错误的是 () A.AgCl不溶于水,不能转化为AgI B.在含有浓度均为0.001 mol·L-1的Cl-、I-的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶
液,首先析出AgI沉淀 DC..A常g温I比下A,gCAlg更Cl难若溶要于在水N,aI所溶以液A中gC开l可始以转转化化为为AAggI,I 则 NaI 的浓度必须不
低于 11.8×10-11 mol·L-1
解析答案

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3.已知如下物质的溶度积常数:Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=6.3×10-36。下列说 法正确的是( D ) A.同温度下,CuS的溶解度大于FeS的溶解度 B.同温度下,向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后,Ksp(FeS)变小 C.向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出现的沉淀 是FeS D.除去工业废水中的Cu2+和Hg2+,可以选用FeS作沉淀剂 解析 A项,由于FeS的Ksp大,且FeS与CuS的Ksp表达式是相同类型的,因此FeS的溶解 度比CuS的大; B项,Ksp不随浓度变化而变化,它只与温度有关; C项,先达到CuS的Ksp,先出现CuS沉淀; D项,向含有Cu2+的工业废水中加入FeS,FeS会转化为更难溶的CuS和HgS,可以用
解析答案

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4.实验:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到悬浊液a, 过滤得到滤液b和白色沉淀c;②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;③向

沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。

下列说法不正确的是( B ) A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)

B.滤液b中不含有Ag+

C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI

D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶

解析 在悬浊液a中,存在AgCl的沉淀溶解平衡,即在滤液b中,仍含有少量Ag+,

故在b中生成了AgI沉淀,A正确,B错误;

向白色沉淀AgCl中滴加KI溶液生成黄色AgI,由此可说明AgI比AgCl更难溶,C项和

D项都正确。

解析答案

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5.工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是①将粗氧化铜(含少量Fe)溶解于稀盐 酸中,加热、过滤,调节滤液的pH为3;②对①所得滤液按下列步骤进行操作:

已知Cu2+、Fe2+在pH为4~5时不水解,而Fe3+却几乎完全水解而沉淀。请回答下

列问题: (1)X是什么物质? Cl2 。其反应的离子方程式是 Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl- 。

解析 根据框图,加入氧化剂X可把Fe2+氧化为Fe3+,而没有增加新杂质,所以X

为Cl2。

解析答案

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(2)加入Y物质的作用是 调节溶液pH,使pH为4~5,且不引进新杂质 ,生 产中Y可选 CuO或Cu(OH)2 。 (3)溶液乙在蒸发结晶时应注意_通__入__H_C__l气__体__(_或__加__入__盐__酸__)_,__并__不__断__搅__拌__且_ 不能蒸干 。

解析 (2)结合提示,调节pH至4~5,使Fe3+全部沉淀,同样不引进新杂

质,所以Y最好为CuO或Cu(OH)2。 (3)CuCl2溶液在蒸发结晶过程中发生水解,为抑制其水解,根据Cu2++ 2H2O Cu(OH)2+2H+,加入盐酸可抑制其水解,在蒸发过程中要不断 搅拌且不能蒸干。

解析答案

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