沉淀转化及计算

第三章水溶液中的离子平衡第四节难溶电解质的溶解平衡（第二课时）沉淀反应的应用1、沉淀的生成（1）应用生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂或提纯物质的重要方法之一。3、沉淀的溶解与生成利用Q与K判断沉淀的生成与溶解•①Q=Ksp时难溶电解质达到沉淀溶解平衡状态，溶液是饱和溶液。•②Q＞Ksp溶液中将析出沉淀，直到溶液中的Q=Ksp为止。•③Q＜Ksp溶液为不饱和溶液，将足量的难溶电解质固体放入，固体将溶解，直到溶液中Q=Ksp时，溶液达到饱和。以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小，控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。（2）生成沉淀的方法①调pH值如：工业原料NH4Cl中混有FeCl3，使其溶解于水，再加氨水调pH值至7~8，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。Fe3＋+3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4＋②加沉淀剂如：沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂Cu2＋+S2－=CuS↓Hg2＋+S2－=HgS↓题1、下列情况下，有无CaCO3沉淀生成？（1）往盛有1.0L纯水中加入0.1mL浓度为0.01mol/L的CaCl2和Na2CO3；（2）改变CaCl2和Na2CO3的浓度为1.0mol/L呢？C(Ca2+)=C(CO32-)=0.110-30.01/1.0=10-6mol/LQc=C(Ca2+)×C(CO32-)=10-12KspCaCO3=4.9610-9C(Ca2+)=C(CO32-)=10-4mol/LQc=C(Ca2+)×C(CO32-)=10-8KspCaCO3因此无CaCO3沉淀生成。因此有CaCO3沉淀生成。1、沉淀的生成（QcKsp）1、如果要除去某溶液中的SO42-，你选择加入钡盐还是钙盐？为什么？加入钡盐，因为BaSO4比CaSO4更难溶，使用钡盐可使SO42-沉淀更完全。思考题2、向1.0×10-3molL-1的K2CrO4溶液中滴加AgNO3溶液,求开始有Ag2CrO4沉淀生成时的C(Ag+)=?CrO42-沉淀完全时,C(Ag+)=?解:Ag2CrO42Ag++CrO42-Ksp=C2(Ag+)×C(CrO42-)提示：CrO42-沉淀完全时的浓度为小于1.0×10-5molL-12、沉淀的完全（小于1.0×10-5molL-1）氧化剂H2SO4含铁废铜CuSO4（含Fe3+）Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3调节溶液PH=3-4Fe(OH)3↓(除去Fe3+)Cu2+3、控制pH以实现分步沉淀题3：在1mol·L-1CuSO4溶液中含有少量的Fe3+杂质，pH值控制在什么范围才能除去Fe3+?（使c(Fe3+)≤10-5mol·L-1）已知：Fe(OH)3的Ksp=2.6×10-39，Cu(OH)2的KSP=5.6×10-20Fe(OH)3Fe3++3OH–Ksp=c(Fe3+)c3(OH–)=2.6×10-39得到：pOH=11.2,pH=2.8所以要使Fe3+沉淀完全必须pH2.8Cu(OH)2Cu2++2OH–Ksp=c(Cu2+)c2(OH–)=5.6×10-20得到：pOH=9.6,要使Cu2+开始沉淀需pH=4.4因此控制pH：2.8~4.42.82c(Fe3+)≤10-5Fe3+沉淀完全Cu2+开始沉淀pH4.4(1)原理：不断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，就达到使沉淀溶解的目的。HCO3-H+加入H+H2CO3H2O+CO24、沉淀的溶解例：CaCO3(s)CO32-(aq)+Ca2+(aq)[思考]若使氢氧化镁沉淀溶解，有哪些方法？Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)+2OH－(aq)溶解沉淀氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式试管编号①②③滴加试剂现象固体无明显溶解现象，滴加酚酞后呈浅红色迅速溶解逐渐溶解Mg(OH)2+2HCl＝MgCl2+2H2OMg(OH)2+2NH4Cl＝MgCl2+2NH3·H2O实验3-3：分别向氢氧化镁沉淀中加入蒸馏水、酸、盐，观察并记录现象。2mL蒸馏水2mL盐酸3mL饱和NH4Cl溶液Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)+2OH－(aq)溶解沉淀滴加酚酞（2）方法a、酸溶解法：强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂。如可溶解难溶氢氧化物（如Al(OH)3）、难溶碳酸盐(如CaCO3)、某些难溶硫化物（如FeS）等。b、盐溶解法：某些盐溶液也可用来溶解沉淀。（如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液中）c、生成配合物法：如Cu(OH)2可溶于NH3.H2O溶液中,AgCl也可溶于NH3.H2O溶液中。d、氧化还原法：如CuS、HgS等可溶于硝酸中[思考]：白色的氯化银沉淀加入碘化钾溶液后，为什么会有黄色沉淀生成？3、沉淀的转化【实验3-4】步骤1mLNaCl和10滴AgNO3溶混合（均为0.1mol／L)向所得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LKI溶液向新得固液混合物中滴加10滴0.1mol／LNa2S溶液现象有白色沉淀析出白色沉淀转变为黄色黄色沉淀转变为黑色AgIAg2SAgClAgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)+KI=I-+K+AgI（s）2AgI(s)⇌2Ag+(aq)+2I-(aq)Na2S=S2-+2Na++Ag2S（s）沉淀的转化示意图AgCl(s)+I-AgI(s)+Cl-2AgI(s)+S2-Ag2S(s)+2I-[讨论]:从实验中可以得到什么结论？实验结论：沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化，两者差别越大，转化越容易。沉淀一般从溶解度小的向溶解度更小的方向转化。物质溶解度/gAgCl1.5×10-4AgI9.6×10-9Ag2S1.3×10-16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溶液白色沉淀转变为红褐色静置红褐色沉淀析出，溶液变无色【实验3-5】例：在ZnS沉淀加入10mL0.001mol/L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成？已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2解：ZnS沉淀中的硫离子浓度为：[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12(mol/L)Qc=[Cu2+][S2-]=1.0×10-3mol/L×1.26×10-12mol/L=1.26×10-15mol2•L-2因为：Qc(CuS)Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀练习:已知Ksp(MnS)=2.5×10-13Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2通过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有PbS沉淀析出。(2).ZnS沉淀为什么转化为CuS沉淀的定量计算作业:已知Ksp(MnS)=2.5×10-13Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2•L-2通过计算说明MnS沉淀中滴加0.01mol/L的Pb(NO3)2溶液是否有PbS沉淀析出。沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动。一般溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。沉淀转化的应用沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。CaSO4(s)SO42－(aq)+Ca2＋(aq)+CO32－CaCO3应用1：锅炉除水垢：P64锅炉的水垢中含有CaSO4可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。化学法除锅炉水垢的流程图CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O水垢成分CaCO3Mg(OH)2CaSO4用饱和Na2CO3溶液浸泡数天疏松的水垢CaCO3Mg(OH)2写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式用盐酸除去水垢应用2：一些自然现象的解释自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应：ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)【小结】：沉淀的生成、溶解、转化实质上都是沉淀溶解平衡的移动的过程，其基本依据主要有：①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。加入物质c(Ag+)c(Cl-)平衡移动方向AgCl的质量AgNO3NaClNH3·H2O少量H2OAgClKI增大减小向左增大增大增大增大不变不变减小不变不变减小减小减小向左向右向右减小不移动增大增大向右减小在饱和的氯化银中加入下列物质AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)