1、人教版高中化学选修四第三章 第四节 第2课时 沉淀反应的应用第2课时沉淀反应的应用核心素养发展目标1.变化观念与平衡思想：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.科学探究与创新意识：学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究。一、沉淀的生成与溶解1沉淀的生成(1)沉淀生成的应用在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。(2)沉淀的方法调节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78，可使Fe3转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应
2、如下：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。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。a通入H2S除去Cu2的离子方程式：H2SCu2=CuS2H。b加入Na2S除去Hg2的离子方程式：Hg2S2=HgS。c同离子效应法：增大溶解平衡中离子浓度，使平衡向沉淀的方向移动。2沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理根据平衡移动原理，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。(2)沉淀溶解的方法酸溶解法：用强酸溶解的难溶电解质
3、有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是：CaCO3在水中存在溶解平衡为CaCO3(s) Ca2(aq)CO(aq)，当加入盐酸后发生反应：CO2H=H2OCO2，c(CO)降低，溶解平衡向溶解方向移动。盐溶液溶解法：Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)22NH=Mg22NH3H2O。沉淀反应的应用(1)沉淀的生成和溶解是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
4、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等难溶电解质。例1已知相同温度下，Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度，且随pH的升高，Fe(OH)3首先析出。为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3，可以在加热搅拌的条件下，加入一种试剂，过滤后再加入适量盐酸，这种试剂不可以是()ANH3H2O BMgOCMg(OH)2 DMgCO3答案A解析加NH3H2O会引入新的杂质离子NH。MgO消耗Fe3水解生成的H，促使Fe3水解生成Fe(OH)3而除去，同
5、时MgO转化为MgCl2，不会引入新的杂质，即使MgO过量，由于MgO难溶于水，过滤即可除去。加Mg(OH)2和MgCO3的原理与加MgO原理相同。考点沉淀的溶解与生成题点沉淀的生成调pH法相关链接沉淀剂选择的原则(1)要能除去溶液中指定的离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去，如沉淀NaNO3溶液中的Ag，可用NaCl作沉淀剂。(2)溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，如沉淀Cu2，可将其转化成CuCO3、CuS或Cu(OH)2沉淀，但这三种沉淀中CuS的溶解度最小，因此，沉淀是CuS时Cu2除去得最完全。(3)多种弱碱阳离子的混合溶液中的某种离子或
6、离子分离时，常通过控制溶液的pH使溶解度最小的物质最先沉淀除去，而被提纯的离子不能生成沉淀，还要注意除杂时不能引入新的杂质。例2已知Ksp(AgCl)1.561010，Ksp(AgBr)7.71013，Ksp(Ag2CrO4)9.01012。某溶液中含有Cl、Br和CrO，浓度均为0.010 molL1，向该溶液中逐滴加入0.010 molL1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()ACl、Br、CrO BCrO、Br、ClCBr、Cl、CrO DBr、CrO、Cl答案C解析要产生AgCl沉淀，c(Ag) molL11.56108 molL1；要产生AgBr沉淀，c(Ag) mo
7、lL17.71011 molL1；要产生Ag2CrO4，需c2(Ag)c(CrO)Ksp(Ag2CrO4)9.01012，即c(Ag) molL13.0105 molL1；显然产生沉淀的顺序为Br、Cl、CrO。考点沉淀的溶解与生成题点沉淀的生成沉淀的先后思维启迪沉淀的顺序当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；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。相关链接沉淀的溶解、生成是沉淀溶解平衡的移动，可借助相关物质的Qc与Ksp的相对大小判断，然后改变适当的条件来完成。(1)沉淀的生成当QcKsp时，沉淀溶解平衡向左移动，
8、会生成沉淀。常用方法：调节溶液的pH，加入合适沉淀剂。(2)沉淀的溶解当QcKsp时，沉淀溶解平衡向右移动，沉淀会溶解。常用方法：酸、碱溶解法，盐溶法，配位溶解法，氧化还原溶解法。二、沉淀的转化1Ag的沉淀物的转化实验探究根据下列图示完成实验，将观察到的现象填在空格内：(1)写出各步反应的离子方程式：AgCl=AgCl，AgCl(s)I(aq) AgI(s)Cl(aq)，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。2Mg(OH)2与Fe(OH)3转化实验探究实验步骤(1)实验现象试管中产生白色沉淀，试管中产生红
9、褐色沉淀。(2)化学方程式MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl，3Mg(OH)2(s)2FeCl3(aq) 2Fe(OH)3(s)3MgCl2(aq)。(3)实验结论Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解能力小。3沉淀转化的实质沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。4沉淀转化的应用(1)锅炉除水垢水垢CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2(aq)有关化学方程式：CaSO4(s)Na2CO3(aq) CaCO3(s)Na2SO4(aq)、CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(2)自然界中矿物
10、的转化如原生铜硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)有关化学方程式：ZnS(s)CuSO4(aq) CuS(s)ZnSO4(aq)，PbS(s)CuSO4(aq) CuS(s)PbSO4(s)。(3)工业废水处理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。用FeS除去Hg2的离子方程式：FeS(s)Hg2(aq) HgS(s)Fe2(aq)。(4)水垢的形成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(用化学方程式表示)。Mg(HCO3)2MgCO3H2OCO2，Ca(HCO3)2CaCO3H2OCO2，Mg
11、CO3H2OMg(OH)2CO2。沉淀转化的规律(1)组成类型相同的难溶电解质，Ksp较大的难溶电解质容易转化为Ksp较小的难溶电解质。(2)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。如在BaSO4饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成Ksp较大的BaCO3。例3向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为()AAgClAgIAg2S BAgClAgIAgIAg2S DAg
12、IAgClAg2S答案C解析沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化，由转化现象可知三种沉淀物的溶解度关系为AgClAgIAg2S。考点沉淀的转化题点沉淀转化的实质例4已知25 ：难溶电解质CaCO3CaSO4MgCO3Ksp2.81099.11066.8106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：向0.1 molL1的CaCl2溶液100 mL中加入0.1 molL1的Na2SO4溶液100 mL，立即有白色沉淀生成。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。再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。_。(1)由题中信息知Ksp越大
13、，表示电解质的溶解度越_(填“大”或“小”)。(2)写出第步发生的化学反应方程式：_。(3)设计第步的目的是_。(4)请补充第步操作及发生的现象：_。(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：_。答案(1)大(2)Na2CO3(aq)CaSO4(s) CaCO3(s)Na2SO4(aq)(3)洗去沉淀中附着的SO(4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，并放出无色无味的气体(5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去解析Ksp越大，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
14、，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。考点沉淀的转化题点沉淀转化的应用1(2018重庆联考)T 时，KspCu(OH)22.21020，KspFe(OH)31.11038。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3，可以边搅拌边加入一种试剂，这种试剂是()ACuO BNaOH溶液C氨水 DCuSO4溶液答案A解析根据溶度积常数可知氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积，因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3，可加入氢氧化铜粉末，CuO或CuCO3，通过调节溶液的pH，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，且不引
15、入新的杂质，本题选A。考点沉淀的溶解与生成题点沉淀的生成调pH法2(2018包头高二月考)已知：Ksp(ZnS)Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是()A固体逐渐溶解，最后消失B固体由白色变为黑色C固体颜色变化但质量不变D固体逐渐增多，但颜色不变答案B解析ZnS和CuS的阴、阳离子个数比为11，且Ksp(ZnS)Ksp(CuS)，可得ZnS溶解度大于CuS，因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4会使ZnS沉淀转化生成黑色CuS沉淀。考点沉淀的转化题点沉淀转化的现象与分析3(2018郑州一中质检)实验：0.1 molL1AgNO3溶液和0.1
16、molL1NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；向滤液b中滴加0.1 molL1KI溶液，出现浑浊；向沉淀c中滴加0.1 molL1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是()A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AgC中颜色变化说明AgCl转化为AgID实验可以证明AgI比AgCl更难溶答案B解析A项，在浊液a中，存在AgCl的沉淀溶解平衡，正确；B项，在滤液b中，仍含有少量Ag，故在b中加入KI溶液生成了AgI沉淀，错误；由于AgI比AgCl更难溶解，向c中加入0.1 molL1KI溶液，能发生沉淀的转化，生成黄色的A
17、gI，C项和D项都正确。考点沉淀的转化题点沉淀转化的现象与分析4(1)已知Ksp(BaSO4)1.01010，Ksp(BaCO3)2.5109，某同学设想用下列流程得到氯化钡溶液，BaSO4BaCO3BaCl2则的离子方程式为_，该反应的平衡常数K_。(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，_。Ksp(AgBr)5.41013，Ksp(AgCl)1.81010答案(1)BaSO4(s)CO(aq) BaCO3(s)SO(aq)0.04(2)3103解析(1)BaSO4转化为BaCO3的离子方程式为BaSO4(s)CO(aq) BaCO3(s)SO(aq)。平衡常数K0
18、.04。(2)AgCl、AgBr共存时AgCl(s)Br(aq) AgBr(s)Cl(aq)，反应达到平衡，所以3103。考点沉淀的转化题点沉淀转化平衡及应用题组一沉淀的生成与溶解1当氢氧化镁固体在水中达到溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2(aq)2OH(aq)时，为使Mg(OH)2固体的量减少，需加入少量的()ANH4NO3 BNaOH CMgSO4 DNa2SO4答案A解析要使Mg(OH)2固体的量减小，应使Mg(OH)2的溶解平衡右移，可减小c(Mg2)或c(OH)。NH4NO3电离出的NH能结合OH，使平衡右移。考点沉淀的溶解与生成题点沉淀的生成调pH法2某pH1的ZnCl2和HCl
19、的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH4。在调节溶液pH时，应选用的试剂是()ANaOH BZnO CZnSO4 DFe2O3答案B解析溶液中含有FeCl3杂质，将溶液调至pH4，可使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀而除去，注意不能引入新的杂质，可加入ZnO和酸反应调节溶液pH，使铁离子全部沉淀。3已知在pH为45的环境中，Cu2、Fe2几乎不水解，而Fe3几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是()A向溶液中通入Cl2，再加入纯净
20、的CuO粉末调节pH为45B向溶液中通入H2S使Fe2沉淀C向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为45D加入纯Cu将Fe2还原为Fe答案A解析根据题干信息，A项中的操作可将Fe2先转化为Fe3再转化为Fe(OH)3而除去，A项正确；在酸性溶液中H2S与Fe2不反应，而H2S与Cu2生成CuS沉淀，B项错误；C项中的操作会引入新的杂质离子NH，C项错误；由金属的活动性FeCu知，D项错误。考点沉淀的溶解与生成题点沉淀的生成调pH法4.要使工业废水中的重金属Pb2沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2与这些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/
21、g1.031041.811071.841014由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为()A硫化物 B硫酸盐C碳酸盐 D以上沉淀剂均可答案A解析要将Pb2沉淀，就要形成溶解度更小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故沉淀剂最好为硫化物。考点沉淀的溶解与生成题点沉淀的生成加沉淀剂法题组二沉淀的转化5已知：25 时，KspMg(OH)25.611012，Ksp(MgF2)7.421011。下列说法正确的是()A25 时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2)大B25 时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2)增大C25 时，Mg(OH)2固体在20
22、 mL 0.01 molL1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 molL1 NH4Cl溶液中的Ksp小D25 时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2答案B解析A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，KspMg(OH)2比Ksp(MgF2)小，说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2)更小；B项，Mg(OH)2(s) Mg2(aq)2OH(aq)，NH与OH反应，而使平衡右移，c(Mg2)增大；C项，Ksp只与温度有关；D项，Mg(OH)2的Ksp与MgF2的Ksp数量级接近，若F浓度足够大，Mg(OH)2也能转化为MgF2。考点沉淀的转
23、化题点沉淀转化的实质625 时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)6.31018；Ksp(CuS)1.31036；Ksp(ZnS)1.6 1024。下列关于常温时的有关叙述正确的是()A硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大B将足量的ZnSO4晶体加入0.1 molL1的Na2S溶液中，Zn2的浓度最大只能达到1.61023 molL1C除去工业废水中含有的Cu2，可采用FeS固体作为沉淀剂D向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2)变大、c(S2)变小，但Ksp(FeS)变大答案C解析化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值
24、越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入0.1 molL1的Na2S溶液中，c(S2)将减至非常小，而Zn2的浓度远远大于1.61023 molL1；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀；温度不变，Ksp(FeS)不变。考点沉淀的转化题点沉淀转化的应用7下列说法不正确的是()AMg(OH)2固体在溶液中存在平衡：Mg(OH)2(s) Mg2(aq)2OH(aq)，该固体可溶于NH4Cl溶液B向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液沉淀变为黑色，可推知同温下Ksp(ZnS)Ksp(AgI)答案B考点沉淀的转化题点沉
25、淀转化的现象与分析8(2018江西宜春校级期末)20 时某些物质的溶解度(g)数据如表所示：物质溶解度/CaCO3CaSO4Mg(OH)2MgCO3(g/100 g水)1.41030.2191041.1102下列说法不正确的是()A硫酸钙悬浊液中存在沉淀溶解平衡：CaSO4(s) Ca2(aq)SO(aq)B用Na2CO3溶液浸泡锅炉中的水垢，可将水垢中的CaSO4转化为CaCO3C向Mg(OH)2悬浊液中滴加FeCl3溶液，沉淀变为红褐色，说明溶解度：Fe(OH)3Mg(OH)2D向2 mL饱和MgCl2溶液中先后滴加0.1 molL1的Na2CO3溶液、NaOH溶液各2滴，产生的白色沉淀为
26、Mg(OH)2答案D考点沉淀的转化题点沉淀转化的应用9(2018赣州调研)工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2，Cu2(aq)MnS(s) CuS(s)Mn2(aq)。下列说法错误的是()A该反应平衡时c(Mn2)c(Cu2)BMnS的Ksp大于CuS的KspC向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2)增大D该反应的平衡常数K答案A解析根据反应Cu2(aq)MnS(s) CuS(s)Mn2(aq)，可以推断Ksp(MnS)Ksp(CuS)，该反应的平衡常数K1，c(Mn2)c(Cu2)。向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Cu2)增大，溶解平衡向右移动，c(Mn2)增大，所以，只有A项不正确。考点沉淀的转化题点沉淀转化平衡及应用10(2018郑州高二检测)25 时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表：物质AgClAgBrAgIAg2S颜色白淡黄黄黑Ksp1.810107.710131.510161.81050下列叙述中不正确的是()A向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 molL1 KI溶液，有黄色沉淀产生B25 时，AgCl、AgBr、AgI、
