1、高中化学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2课时导学案新人教版选修4第2课时沉淀反应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。一沉淀的生成与溶解1.某含有CaCO3的悬浊液，改变条件，回答下列问题：(1)滴加盐酸直至过量，沉淀逐渐溶解。原因是CaCO3在水中存在，CaCO3(s) Ca2(aq)CO (aq)，当加入盐酸后，CO2H=H2OCO2，c(CO)降低，平衡向溶解方向移动，最后沉淀完全消失。(2)加入Na2CO3溶液，沉淀增多，c(Ca2)减小，c(CO)增大。2.沉淀生成
2、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78，可使Fe3转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。(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：用H2S除去Cu2：H2SCu2=CuS2H。用Na2S除去Hg2：Hg2S2=HgS。3.根据沉淀溶解平衡，分析
3、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)CO (aq)、CO2H=CO2H2O。胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，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5.0%的Na2SO4溶液洗胃，SO与Ba2结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2对人体的毒害。归纳总结沉淀反
4、应的应用(1)沉淀的生成和溶解这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、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。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.NH3H2O B.NaOHC.Na2CO3 D.MgCO3答案D解析Fe33H2O Fe(OH)33
5、H，调节pH，可使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀后除去。在不引入新杂质，Mg2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.向含有Mg(OH)2的悬浊液中，加入NH4Cl溶液，沉淀能否溶解？为什么？(用离子方程式表示)答案能溶解。Mg(OH)2(s)2NH (aq)=Mg2(aq)2NH3H2O(aq)。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：(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
6、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。2.沉淀转化在生活中的应用(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FeS(s)Hg2(aq)=HgS(s)Fe2(aq)。(2)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(用离子方程式表示)。Mg(HCO3)2MgCO3H2OCO2，Ca(HCO3)2CaCO3H2OCO2，MgCO3H2OMg(OH)2CO2。(3)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s) CaCO3(s) Ca2
7、(aq)，写出有关反应的化学方程式CaSO4(s)Na2CO3(aq)=CaCO3(s)Na2SO4(aq)，CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。(4)原生铜硫化物的转化如下：原生铜硫化物CuSO4(溶液) CuS(铜蓝)。写出CuSO4转化为铜蓝的化学方程式CuSO4(aq)ZnS(s)=CuS(s)ZnSO4(aq)，CuSO4(aq)PbS(s)=CuS(s)PbSO4(s)。归纳总结沉淀的转化(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般说来，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现；两者差别越大，沉淀转化越容易。(3)组成类型相同的难溶电解质，Ksp较大的难溶电解
8、质能转化为Ksp较小的难溶电解质。(4)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。3.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Ksp越大，表示电解质的溶解度越
9、(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，而CaCO3可完全溶于
10、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。1.下列结论正确的是 (填序号)。向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀，证明Ksp(AgCl)Ksp(AgI)由于Ksp(BaSO4)1.081010，Ksp(BaCO3)8.1109，因此BaSO4沉淀不可能转化为BaCO3沉淀将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中，振荡、可观察到沉淀由白色变为红褐色，验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2向BaSO4饱和溶液中加入饱和Na2CO3溶液有白色沉淀生成，说明Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到
11、CuS沉淀的原因是溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化将H2S气体通入AgNO3与AgCl的悬浊液中产生黑色沉淀，说明Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S)答案2.已知Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)1.01016。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0.001 molL1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AgID.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1011 molL1答案A解析组成结构相似的物质，溶度积越小，其溶
12、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项错、C项正确；AgCl溶液中c(Ag)105 molL1。要使AgI形成沉淀，则c(Ag)c(I)1.01016。则c(I)molL11011 molL1，D正确。3.已知如下物质的溶度积常数：Ksp(FeS)6.31018，Ksp(CuS)6.31036。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
13、业废水中的Cu2和Hg2，可以选用FeS作沉淀剂答案D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的大；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，先出现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和HgS，可以用FeS作沉淀剂。4.实验：0.1 molL1 AgNO3溶液和0.1 molL1NaCl溶液等体积混合得到悬浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；向滤液b中滴加0.1 molL1 KI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
14、说法不正确的是()A.悬浊液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解析在悬浊液a中，存在AgCl的沉淀溶解平衡，即在滤液b中，仍含有少量Ag，故在b中生成了AgI沉淀，A正确，B错误；向白色沉淀AgCl中滴加KI溶液生成黄色AgI，由此可说明AgI比AgCl更难溶，C项和D项都正确。5.工业上制取纯净的CuCl22H2O的主要过程是将粗氧化铜(含少量Fe)溶解于稀盐酸中，加热、过滤，调节滤液的pH为3；对所得滤液按下列步骤进行操作：已知Cu2、Fe2在pH为45时不水
15、解，而Fe3却几乎完全水解而沉淀。请回答下列问题：(1)X是什么物质？ 。其反应的离子方程式是 。(2)加入Y物质的作用是 ，生产中Y可选 。(3)溶液乙在蒸发结晶时应注意 。答案(1)Cl2Cl22Fe2=2Fe32Cl(2)调节溶液pH，使pH为45，且不引进新杂质CuO或Cu(OH)2(3)通入HCl气体(或加入盐酸)，并不断搅拌且不能蒸干解析(1)根据框图，加入氧化剂X可把Fe2氧化为Fe3，而没有增加新杂质，所以X为Cl2。(2)结合提示，调节pH至45，使Fe3全部沉淀，同样不引进新杂质，所以Y最好为CuO或Cu(OH)2。(3)CuCl2溶液在蒸发结晶过程中发生水解，为抑制其水解
16、，根据Cu22H2O Cu(OH)22H，加入盐酸可抑制其水解，在蒸发过程中要不断搅拌且不能蒸干。40分钟课时作业经典基础题题组1沉淀溶解平衡的应用1.25 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)6.31036；Ksp(ZnS)1.61024。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晶体加入到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FeSO
17、4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晶体加入到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，故B错；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，故C对；温度不变，Ksp(FeS)不变，故D错。2.某温度时，Ag2SO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。该温度下，下列说法正确的是()A.含有大量SO的溶液中肯定不存在A
18、gB.0.02 molL1的AgNO3溶液与0.02 molL1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀C.Ag2SO4的溶度积常数(Ksp)为1103D.a点表示Ag2SO4的不饱和溶液，蒸发可以使溶液由a点变到b点答案B解析Ag2SO4在水中存在沉淀溶解平衡，即使含有大量SO的溶液中也会存在Ag，A项错；0.02 molL1的AgNO3溶液与0.02 molL1的Na2SO4溶液等体积混合，Ag2SO4的离子积Qc(0.01)20.011106Ksp，不会生成沉淀，B项正确；由图中b点可计算Ag2SO4的溶度积常数为Ksp(2102)251022105，C项错；蒸发Ag2SO4的不饱和溶液
19、，c(Ag)和c(SO)都会增大，D项错。3.已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 )见下表：难溶电解质AgClAgBrAgIAg2SO4Ag2CrO4Ksp1.810105.410138.510171.41051.121012下列叙述不正确的是()A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解度大小B.将等体积的4103 molL1的AgNO3溶液和4103 molL1的K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到淡黄色AgBr悬浊液D.向100 mL 0.1 molL1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 molL1的AgN
20、O3溶液，有白色沉淀生成答案D解析D项，混合溶液中c(Ag)0.1 molL10.001 molL1，c2(Ag)c(SO)0.00120.11107Ksp(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。8.下列说法不正确的是()A.Mg(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B9.已知：25 时，Ksp
21、Mg(OH)25.611012，Ksp(MgF2)7.421011。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，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20 mL 0.01 molL1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 molL1NH4Cl溶液中的Ksp小D.25 时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成为MgF2答案B解析A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离的Mg2浓度要小一些，错误；B项，NH可以结合Mg(OH)2电离出的
22、OH离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，c(Mg2)增大，正确；C项，Ksp仅与温度有关，错误；D项，二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化成为MgF2，错。10.已知25 时一些难溶物质的溶度积常数如下：化学式溶度积Zn(OH)251017ZnS2.51022AgCl1.81010Ag2S6.31050MgCO36.8106Mg(OH)21.81011根据上表数据，判断下列化学方程式不正确的是()A.2AgClNa2S=2NaClAg2SB.MgCO3H2OMg(OH)2CO2C.ZnS2H2O=Zn(OH)2H2SD.Mg(HCO3)22Ca(OH)2=Mg(
23、OH)22CaCO32H2O答案C解析难溶电解质能转化为更难溶的电解质，电解质的溶解度差别越大，越容易转化。ZnS的溶度积比Zn(OH)2小的多，故C项反应方程式不正确。能力提升题11.(1)在25 下，向浓度均为0.1 molL1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为 。(已知25 时，KspMg(OH)21.81011，KspCu(OH)22.21020)(2)已知KspAl(OH)31.01033，KspFe(OH)33.01039，pH7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3(使其浓度小于1
24、106 molL1)，需调节溶液pH范围为 。答案(1)Cu(OH)2Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH(2)5.0pH7.1解析(1)由于KspCu(OH)2KspMg(OH)2，故先生成Cu(OH)2沉淀。(2)Fe3全部转化为Fe(OH)3时，c(OH)molL1molL11011 molL1；Al3全部转化为Al(OH)3时，c(OH)1109 molL1，即pH最小应为5.0，因为Mn(OH)2沉淀开始沉淀的pH7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3，应调节溶液至5.0pH7.1。12.(1)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(2)已知Ksp(BaSO4)1.01010，Ksp(BaCO3)2.5109，某同学设想用下列流程得到BaCl2，BaSO4BaCO3BaCl2则的离子方程式为 ，该反应的平衡常数K 。答案(1)3103(2)BaSO4(s)CO (aq)=BaCO3(s)SO
