第三章 水溶液中的离子反应与平衡\n第四节 沉淀溶解平衡第2课时 沉淀溶解平衡的应用\n学习目标核心素养1．通过实验探究，了解沉淀的生成、溶解与转化。2．能够根据化学平衡原理分析沉淀的生成、溶解与转化。3．能举例说明沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用。能运用沉淀溶解平衡原理，分析和解决生产、生活中有关的实际问题。1．运用化学平衡移动原理分析、理解沉淀的生成、溶解及转化，培养变化观念与平衡思想。2．通过沉淀的生成、溶解与转化在生产、生活和科学研究中的应用，培养科学态度与社会责任。3．设计简单的实验方案验证沉淀的生成、溶解与转化，培养科学探究与创新意识。\n课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情景呈现名师博客呈现\n新课情景呈现\n\n\n课前素能奠基\n一、沉淀生成1．生成沉淀方法：(1)调节pH法。加入氨水调节溶液的pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应离子方程式：____________________________________________。新知预习\n(2)加沉淀剂法。加入的沉淀剂与Cu2＋反应的离子方程式与Hg2＋反应的离子方程式Na2S______________________________________________H2S__________________________________________________________________Cu2＋＋S2－===CuS↓Hg2＋＋S2－===HgS↓Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋\n2．化学沉淀法废水处理工艺流程：\n二、沉淀的溶解1．原理：对于在水中难溶的电解质，如果不断________平衡体系中的相应离子，使平衡向____________的方向进行，从而使沉淀溶解。移去沉淀溶解\n分析：CO2气体逸出，________不断减小，离子积Q(CaCO3)_____Ksp(CaCO3)，导致平衡向____________的方向移动。溶解的离子方程式：______________________________________。＜沉淀溶解CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O\n\n实验现象______________________________实验分析_________________________________________________________________________________________________________反应离子方程式__________________________________无明显现象固体逐渐溶解Mg(OH)2难溶于水Mg(OH)2在水中存在溶解平衡，加入盐酸使c(OH－)减小，溶解平衡向沉淀溶解的方向移动Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O\n\n实验现象A中产生____________，B中变为____________，C中变为____________离子方程式试管A：______________________________试管B：____________________________________试管C：__________________________________实验分析Ksp(AgCl)______Ksp(AgI)______Ksp(Ag2S)白色沉淀黄色沉淀黑色沉淀Ag＋＋Cl－===AgCl↓AgCl＋I－===AgI↓＋Cl－2AgI＋S2－===Ag2S↓＋2I－＞＞\n(2)Mg(OH)2与Fe(OH)3转化的实验探究。\n实验现象①中产生____________，②中变为______________离子方程式试管①：_________________________________，试管②：___________________________________________________实验分析Ksp[Mg(OH)2]______Ksp[Fe(OH)3]白色沉淀红褐色沉淀Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq)===3Mg2＋(aq)＋2Fe(OH)3(s)＞\n2．沉淀转化的实质：沉淀转化的实质就是______________________。一般说来，溶解度小的沉淀易转化为溶解度更小的沉淀。溶解度差别________，转化越容易。沉淀溶解平衡的移动越大\nCaSO4(s)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)、CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑\nZnS(s)＋CuSO4(aq)===CuS(s)＋ZnSO4(aq)，PbS(s)＋CuSO4(aq)===CuS(s)＋PbSO4(s)\n预习自测1．铜蓝是一种成分为硫化铜的矿物，它的含铜量为66%，是提炼铜的矿石。铜蓝主要产在其他铜矿床附近。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()A．CuS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C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式Cu2＋＋S2－===CuS↓D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应D\n\n2．下列措施不合理的是()A．用SO2漂白纸浆和草帽辫B．用硫酸清洗锅炉中的水垢C．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅D．用Na2S作沉淀剂，除去废水中Cu2＋和Hg2＋解析：SO2具有漂白性，常用于漂白纸浆和草帽辫，A合理；硫酸与锅炉中水垢的主要成分碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙会覆盖在碳酸钙表面阻碍反应的继续进行，所以应选用盐酸除垢而非硫酸，B不合理；焦炭在高温下与SiO2反应生成硅和一氧化碳，C合理；Cu2＋、Hg2＋与S2－反应生成难溶的CuS、HgS沉淀，D合理。B\n3．在2mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴等浓度的AgNO3溶液，发生的反应可能为()A．只有AgCl沉淀生成B．只有AgI沉淀生成C．生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀D．两种沉淀都有，但以AgCl为主解析：在同浓度的NaCl和NaI溶液中c(Cl－)＝c(I－)，但滴入几滴AgNO3(不足)溶液后，由于Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，溶液中Ag＋和I－的离子积Q＝c(Ag＋)·c(I－)＞Ksp(AgI)，先生成沉淀AgI。故B项正确。B\n课堂素能探究\n知识点问题探究：1．在有Cl－和Br－共同存在的溶液中，只要滴入AgNO3溶液，就一定先有AgBr沉淀生成吗？2．AgCl可以转化为AgBr，试思考AgBr有可能转化为AgCl吗？3．已知不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同。如Fe3＋：pH≥3.7，Cu2＋：pH≥4.4。据信息分析除去CuCl2溶液中的FeCl3应选什么试剂，原理是什么？沉淀溶解平衡的应用\n\n\n知识归纳总结：1．沉淀溶解平衡的应用：\n\n\n应用实例沉淀的转化转化的一般原则(1)溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀。(2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。(3)如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。(4)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。\n2．沉淀先后顺序的判断：向溶液中加入沉淀剂，当有多种沉淀生成时，哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp表达式相同时，Ksp越小，沉淀的溶解度越小)，则最先生成该沉淀。(1)向含等浓度Cl－、Br－、I－的混合液中加入AgNO3溶液，最先生成的沉淀是AgI。\n\n下列说法正确的是()A．向AgI沉淀中加入饱和KCl溶液，有白色沉淀生成，说明AgCl比AgI更难溶B．向浓度均为0.1mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，若先生成蓝色Cu(OH)2沉淀，则Ksp[Mg(OH)2]＜Ksp[Cu(OH)2]C．向BaSO4饱和溶液中加入饱和Na2CO3溶液，有白色沉淀产生，说明Ksp(BaSO4)大于Ksp(BaCO3)D．向1mL0.2mol·L－1的NaOH溶液中滴入1mL0.1mol·L－1的MgCl2溶液，产生白色沉淀后，再滴加2滴0.1mol·L－1的FeCl3溶液，又生成红褐色沉淀，说明在相同温度下的溶解度：Mg(OH)2＞Fe(OH)3D典例\n\n〔变式训练〕酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示：化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10－1710－1710－39\n用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀硫酸和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为_______时，铁元素恰好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为_____时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是______________________，原因是______________________________。Fe3＋2.76Zn2＋和Fe2＋分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近\n解析：由Zn(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3的Ksp可分别计算出Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋完全沉淀时的pH为8、8、2.7。所以要除去Zn皮中的杂质铁，需先把Fe转化为Fe3＋，再调节溶液pH＝2.7时Fe3＋恰好沉淀完全，再加碱至溶液pH＝6时，Zn2＋开始沉淀[因c(Zn2＋)＝0.1mol·L－1，所以c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－17，得出对应pH＝6]。所以溶解金属时加H2O2的目的就是使Fe转化为Fe3＋，否则Fe2＋和Zn2＋一起沉淀，无法分离出杂质。\n名师博客呈现\n1．概念之间的关系溶度积溶解度物质的量浓度在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到溶解平衡时，溶液中有关离子的浓度幂之积在一定温度下，物质在溶液中达到饱和时，100g溶剂(不特殊说明，溶剂指水)所溶解溶质的质量用单位体积的溶液里所含溶质的物质的量来表示溶液组成的物理量\n由此可见溶度积、溶解度、物质的量浓度不外乎用溶质的质量或物质的量以及溶剂、溶液的质量或体积来表示溶液的组成。其中，溶质的物质的量与质量之间可通过溶质的摩尔质量来实现相互转化，溶液的体积与质量之间可通过溶液的密度来实现相互转化，故溶度积、溶解度、物质的量浓度三者之间可实现相互转化。\n2．溶度积、溶解度及物质的量浓度之间的换算方法由于难溶电解质的溶解度很小，在计算时可以把溶液的密度看成水的密度，则溶液的质量可近似看成溶剂水的质量，故溶度积(Ksp)、溶解度(S)、物质的量浓度(C)之间相互转化的方法如下：\n\n\n课堂达标验收\nB\n\nD\n解析：BaSO4可作钡餐是因为硫酸钡不溶于酸。而BaCO3能与酸反应：BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑，生成的Ba2＋进入人体，会造成重金属盐中毒。\n3．已知如下物质的溶度积常数：FeS：Ksp＝6.3×10－18；CuS：Ksp＝6.3×10－36。下列说法正确的是()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FeSD．除去工业废水中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂D\n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，先生成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，可以用FeS作沉淀剂。\n4．锅炉内如结有水垢后会产生以下危害：(1)锅炉钢板、管路因过热而被烧损；(2)燃料大量浪费；(3)增加锅炉检修量；(4)威胁人身安全。某学习小组欲探究使CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀，从而将其除去的可能性，查得如下资料(25℃)：难溶电解质CaCO3CaSO4Ksp3.4×10－94.9×10－5\n实验步骤如下：①向100mL0.1mol·L－1的CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成；②向上述悬浊液中加入3gNa2CO3固体，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液；③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液；④________________________________。\n请思考下列问题：(1)题给的两种物质，Ksp越大，表示电解质的溶解度越______(填“大”或“小”)。(2)写出第②步发生反应的化学方程式：_______________________________________。大Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3\n(3)设计第③步操作的目的是什么？__________________________(4)请补充第④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。__________________________________________________向沉淀中加入足量的稀盐酸，沉淀完全溶解将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，易于除去\n
