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1第2课时沉淀溶解平衡原理的应用[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．现向含AgBr的饱和溶液中：(1)加入固体AgNO3，则c(Ag＋)________(填“变大”、“变小”或“不变”，下同)；(2)加入更多的AgBr固体，则c(Ag＋)________；(3)加入AgCl固体，则c(Br－)________，c(Ag＋)________；(4)加入Na2S固体，则c(Br－)________，c(Ag＋)________。答案(1)变大(2)不变(3)变小变大(4)变大变小解析本题考查了难溶电解质溶解平衡的影响因素。(1)向AgBr饱和溶液中加入AgNO3固体，沉淀溶解平衡逆向移动，但c(Ag＋)增大。(2)加入AgBr固体，对沉淀溶解平衡无影响，c(Ag＋)不变。(3)因AgCl溶解度大于AgBr，加入AgCl固体时，c(Ag＋)增大，沉淀溶解平衡向左移动，c(Br－)变小。(4)因Ag2S溶解度小于AgBr，加入Na2S固体时，生成Ag2S，沉淀溶解平衡向右移动，c(Br－)增大，但c(Ag＋)减小。2．25℃时，AgCl的溶解度是0.00192g·L－1，求它的溶度积。答案Ksp＝1.80×10－10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0.00192g·L－1/143.5g·mol－1≈1.34×10－5mol·L－1根据AgCl在溶液中的溶解平衡：＋(aq)＋Cl－(aq)溶液中应有c(Ag＋)＝c(Cl－)＝1.34×10－5mol·L－1所以AgCl的Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝(1.34×10－5)2＝1.80×10－10。2探究点一沉淀的溶解与生成1．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)＋CO2－3(aq)CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O可见，胃酸消耗CO2－3，使溶液中c(CO2－3)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，此时SO2－4与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。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↓。[归纳总结](1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反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()A．NH3·H2OB．NaOH3C．Na2CO3D．MgCO3答案D解析Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，调节pH，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀后除去。在①不引入新杂质，②Mg2＋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。2．AgCl的Ksp＝1.80×10－10，将0.001mol·L－1NaCl和0.001mol·L－1AgNO3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和溶液中离子的浓度幂的乘积比较大小来判断沉淀溶解平衡进行的方向。两溶液等体积混合后，Ag＋和Cl－浓度都减小到原浓度的1/2。c(Ag＋)＝c(Cl－)＝1/2×0.001mol·L－1＝0.0005mol·L－1在混合溶液中，则c(Ag＋)·c(Cl－)＝(0.0005)2＝2.5×10－7因为c(Ag＋)·c(Cl－)Ksp，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：写出各步反应的离子方程式：①Ag＋＋Cl－===AgCl↓，②AgCl(s)＋I－＋Cl－(aq)，③2AgI(s)＋S2－2S(s)＋2I－(aq)。(2)由上述实验得出的结论是Ksp较大的沉淀可转化为Ksp更小的沉淀。2．沉淀转化在生产和科研中的应用(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＋＋Fe2＋(aq)(2)在分析化学中常用饱和Na2CO3溶液，将难溶强酸盐BaSO4转化为难溶弱酸盐BaCO3，然后用强酸溶解，使阳离子进入溶液。写出BaSO4转化为BaCO3反应的离子方程式。答案BaSO4(s)＋CO2－3(aq)BaCO3(s)＋SO2－4(aq)(3)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CO2－3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(OH)2。4(4)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)――→Na2CO3CaCO3(s)――→盐酸Ca2＋(aq)，写出有关反应的化学方程式。答案CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑[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Ksp更小的难溶电解质，如AgCl――→I－AgI――→S2－Ag2S，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．常温下相关物质的溶度积常数见下表：物质Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuIKsp2.2×10－202.6×10－391.7×10－71.3×10－12某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体，加入__________，调至pH＝4，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CuCl2·2H2O晶体。答案Cu(OH)2[或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3]2．6×10－9mol·L－1解析Fe(OH)3、Cu(OH)2的Ksp分别为2.6×10－39、2.2×10－20，则Fe3＋、Cu2＋开始产生沉淀时c(OH－)分别为2.97×10－10mol·L－1、3.53×10－7mol·L－1。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。pH＝4时，c(H＋)＝10－4mol·L－1，则c(OH－)＝1×10－1410－4mol·L－1＝1×10－10mol·L－1，此时c(Fe3＋)＝Ksp3]c3－＝2.6×10－39－103mol·L－1＝2.6×10－9mol·L－1。4．牙齿表面由一层硬的组成成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s)脱矿矿化5Ca2＋＋3PO3－4＋OH－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：5________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案H＋＋OH－===H2O，使平衡向右移动，破坏釉质5Ca2＋＋3PO3－4＋F－===Ca5(PO4)3F↓加Ca2＋(或加PO3－4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)溶解沉淀5Ca2＋＋3PO3－4＋OH－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－能与牙齿表面的Ca2＋和PO3－4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()A．NaOHB．石灰水C．铜片D．氨水答案A解析在除去FeCl3时，不能引入新的杂质离子。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AgIB．在含有浓度均为0.001mol·L－1的Cl－、I－的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶液，首先析出AgI沉淀C．AgI比AgCl更难溶于水，所以，AgCl可以转化为AgI6D．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11.8×10－11mol·L－1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＋)＝1.8×10－5mol·L－1。要使AgI形成沉淀，则c(Ag＋)·c(I－)≥1.0×10－16。则c(I－)≥1.0×10－161.8×10－5mol·L－1＝11.8×10－11mol·L－1，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(Cu