《沉淀的转化》课件

第3节沉淀溶解平衡沉淀的转化第3章物质在水溶液中的行为一、能结合典型实例，运用平衡移动的一般原理分析转化过程。二、知道沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。三、知道依靠沉淀溶解平衡的移动可以实现沉淀的转化。复习回顾1、沉淀的溶解与生成(1)当QKsp时是过饱和溶液，离子生成沉淀即反应向生成沉淀方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。(2)当Q=Ksp时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。(3)当QKsp时是不饱和溶液，沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行，直到平衡状态（饱和为止）。CaCO3（s）Ca2+(aq)+CO32-(aq)2.练习：常温下，CaCO3的Ksp=2.8×10-9mol2.L-2,Ca2+和CO32-的浓度分别为2×10-3mol.L-1、3×10-3mol.L-1，试判断CaCO3的质量变化如何？解析：Q=c(CO32-)c(Ca2+)=2×10-3mol.L-1×3×10-3mol.L-1=6×10-6mol2.L-22.8×10-9mol2.L-2即QKsp，所以平衡向逆方向移动因此，CaCO3沉淀的质量增加例：硫化锌饱和溶液中硫离子浓度为多少？当铜离子浓度为0.1mol·L-1的时，能否生成硫化铜沉淀？硫化锌溶解平衡如何移动?平衡移动的程度如何（计算ZnS转化为CuS的平衡常数）?写出计算过程并说明。已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24Ksp(CuS)=1.3×10-36解：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为：[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12mol·L-1Qc(CuS)=C(Cu2+)·C(S2-)=1.0×10-3mol·L-1×1.26×10-12mol·L-1=1.26×10-15因为：Qc(CuS)Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算:ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)K=[Zn2+]/[Cu2+]=Ksp(ZnS)/Ksp(CuS)=1.6×10-24/1.3×10-36=1.2×1012K＞105反应进行的很完全一.沉淀的转化ZnS沉淀转化为CuS沉淀(1)在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。(2)静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。(3)向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？观察思考ZnS在水中存在沉淀溶解平衡：CuS在水中存在沉淀溶解平衡：ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS)Ksp(CuS),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时，ZnS溶解产生的S2-与CuSO4溶液中的Cu2+足以满足QcKsp(CuS)的条件，S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的QcKsp(ZnS),使得ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.6×10-24mol2•L-2CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)Ksp=1.3×10-36mol2•L-2ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)平衡向右移动ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大，这种转化的趋势越大。如：在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常用FeS(s)、MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2•L-2Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。应用1Cu2++H2S=CuS+2H+Cu2++S2-=CuSCu2++HS-=CuS+H+应用2H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。CaSO4Ca2++SO42-+CaCO3(s)CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-Na2CO3CO32-+2Na+应用3锅炉的水垢中除了CaCO3和Mg(OH)2外，还有CaSO4使得水垢结实，用酸很难快速除去，要快速除去水垢，可以用饱和Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶于酸的CaCO3,而快速除去。化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O水垢成分CaCO3CaSO4用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢CaCO3写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式用盐酸或饱氯化铵液除去水垢水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水.加热时：Ca2++2HCO3-=CaCO3+CO2+H2OMg2++2HCO3-=MgCO3+CO2+H2O为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时[Mg2+]的大小。应用4QcKsp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3和MgCO3.生成的MgCO3在水中建立以下平衡MgCO3Mg2++CO32-CO32-+H2OHCO3-+OH-,使水中OH-浓度增大，对于Mg(OH)2Mg2++2OH-而言，MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2即迁移应用：龋齿的形成原因及防治方法①牙齿表面由一层硬的组成为Ca5(PO4)3OH的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：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：。Ca5(PO4)3OH（S）5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)发酵生成的有机酸能中和OH-，使平衡向脱矿方向移动，加速腐蚀牙齿②已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，牙膏里的氟离子会与Ca5(PO4)3OH反应。请用离子方程式表示使用含氟牙膏防止龋齿的原因5Ca2++3PO43-+F-=Ca5（PO4）3FCa5(PO4)3OH（S）5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)使用含氟牙膏，可以使难溶的Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5（PO4）3F，使牙齿更坚固。课堂小结一、沉淀的转化沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转化为更难溶的沉淀二.沉淀转化应用1.工业废水的处理2.水垢的形成3.龋齿的形成原因及防治方法•1．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12mol3·L－3，现在向0.001mol·L－1K2CrO4和0.01mol·L－1KCl混合液中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液，通过计算回答：Cl－、CrO42-谁先沉淀？•2．已知：25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是()•A．25℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大•B．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大•C．25℃时，Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小•D．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成为MgF2•3.已知常温下，AgCl的Ksp=1.8×10-10,AgBr的Ksp=4.9×10-13。•（1）现向AgCl的悬浊液中：•①加入AgNO3固体，则Cl-的浓度_______(填“变大”、“变小”或“不变”，下同)；•②若改加更多的AgCl固体，则［Ag+］_________;•③若改加更多的KBr固体，则［Ag+］_______,［Cl-］_________。例：用AgNO3溶液来沉淀Cl–和CrO42－（浓度均为0.010mol/dm3)，开始沉淀时所需[Ag+]分别是：ForAgCl,[Ag+]=(Ksp(AgCl)/[Cl–])=(1.76×10–10/0.010)=1.76×10–8mol/LForAg2CrO4,[Ag+]=(Ksp(Ag2CrO4)/[CrO42－])0.5=(1.12×10–12/0.010)0.5=1.06×10–5mol/L反而是Ksp大的AgCl先沉淀。说明，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。但对于MA型和MA2型沉淀来说，不能直接用Ksp大小来判断沉淀的先后次序和分离效果。【实验】步骤1mLNaCl和10滴AgNO3溶液混合向所得固液混合物中滴加10滴KI溶液向新得固液混合物中滴加10滴Na2S溶液现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色黄色沉淀转化为黑色沉淀的转化AgClAgIAg2SKINa2S实验现象离子方程式实验1实验2实验3白色沉淀产生Ag++Cl-=AgCl↓白色沉淀转化为黄色AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)黄色沉淀转化为黑色2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-+(aq)Ag++Cl-AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+S2-(aq)???