沉淀溶解平衡的应用

思考1：下列各组离子在水溶液中能大量共存的是 A. Ca2+ CO32- Cl- B. Cu2+ Fe3+ SO42- C. Ca2+ SO42- Cl- D. Mg2+ OH- Cl- E. Ca2+ Mg2+ Cl-

认识1：生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小。 认识2：溶解度小于0.01g的电解质称为难溶电解质，溶解度尽管很小，但不会为0。 认识3：残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L－1,就认为反应完全了。

思考2：如要除去废水中的硫酸根离子，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？ 难溶物 CaSO4 BaSO4 溶解度/g 2.1×10－1 2.4×10－4

二、沉淀溶解平衡的应用 1、沉淀的生成 （1）原则：生成沉淀的反应能发生，且进行得越完全越好。 （2）意义：在物质的检验、提纯及工厂废水的处理等方面有重要意义。

（3）方法 a 、调pH 如：工业原料氯化铵中混有氯化铁，加氨水调pH值至7－8 b 、加沉淀剂：如沉淀Cu2+、Hg2+等，以Na2S、H2S做沉淀剂 Cu2＋+S2－=CuS↓ Hg2＋+S2－＝HgS↓

c、同离子效应法,例如硫酸钡在硫酸中 的溶解度比在纯水中小。 硫酸中硫酸根浓度大，使平衡左移有利于沉淀生成。 d、氧化还原法 例：已知Fe3+在PH3到4之间开始沉淀，在PH7到8之间沉淀完全，而Fe2+,Cu2+在8到9之间开始沉淀11到12之间沉淀完全，CuCl2中混有少量Fe2+如何除去？

氧化剂:硝酸.高锰酸钾.氯气.氧气.双氧水等 调PH:氨水.氢氧化钠.氧化铜.碳酸铜 先把Fe2+氧化成Fe3+，然后调PH至7到8使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉淀，过滤除去沉淀。 氧化剂:硝酸.高锰酸钾.氯气.氧气.双氧水等 氧化剂可用：氯气，双氧水，氧气等（不引入杂质） 调PH:氨水.氢氧化钠.氧化铜.碳酸铜 调PH可用：氧化铜，碳酸铜等（不引入杂质）

沉淀生成的方法: a 、调pH b 、加沉淀剂 c、同离子效应法 d、氧化还原法 【说明】(1) 沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，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。 (2)形成沉淀和沉淀完全的条件：由于难溶电解质溶解平衡的存在，在合理选用沉淀剂的同时，有时还要考虑溶液的pH和温度的调控。 (3)通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难溶电解质以便分离出去

思考3：如果误食可溶性钡盐，造成中毒，你选择5％的硫酸钠溶液还是碳酸钠溶液给患者洗胃？请解释理由。 难溶物 BaCO3 BaSO4 溶解度/g 1.8 ×10－3 2.4×10－4

【思考】：为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”，而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”？ BaSO4 Ba2+ + SO42- Ksp=1.1×10-10mol2·L-2 BaCO3 Ba2+ + CO32- Ksp=5.1×10-9mol2·L-2 由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5)，如果服下BaCO3,胃 酸会与CO32-反应生成CO2和水，使CO32-离子浓度降低，使 Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，使体内的Ba2+ 浓度增大而引起人体中毒. BaCO3 Ba2+ + CO32- 所以，不能用BaCO3作 为内服造影剂“钡餐”. + H+ CO2+H2O 而SO42-不与H+结合生成硫酸，胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响，Ba2+浓度保持在安全浓度标准下，所以用BaSO4 作“钡餐”.

2、沉淀的溶解 难溶于水的BaCO3沉淀可以溶于盐酸中 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。

思考4.锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。水垢中含有的Mg(OH)2沉淀如何清除？

实验一、3只试管中分别取1mLMgCl2溶液，加入10滴NaOH溶液，再分别加入10滴盐酸、氯化铵、蒸馏水，边滴边振荡，观察现象，解释原因。 滴加试剂 盐酸 氯化铵溶液 蒸馏水 现象 无明显现象 沉淀溶解 沉淀溶解

2.沉淀的溶解 实质：沉淀溶解平衡的移动 常用方法：加酸、碱、盐等

实验二、 1. 取1mL铬酸钾溶液加5滴硝酸银溶液，后滴加10滴氯化钠溶液。 2 实验二、 1. 取1mL铬酸钾溶液加5滴硝酸银溶液，后滴加10滴氯化钠溶液。 2. 先取1mL氯化钠溶液加5滴硝酸银溶液，后滴加10滴铬酸钾溶液。 对比现象，得出结论。（以上溶液浓度均为0.1mol/L) 难溶物 AgCl Ag2CrO4 溶解度/g 1.5×10－4 2.8×10－3

3.沉淀的转化 实质：沉淀溶解平衡的移动 一般规律：溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。

实验三、沉淀的转化实验 1. 一只试管中加2mL氯化钠溶液，逐滴滴入5滴硝酸银溶液，观察现象 2 难溶物 AgCl AgI Ag2S 溶解度/g 1.5×10－4 2.1 ×10－7 1.3×10－16

沉淀的转化应用： a.氟化物防治龋齿 b.工业处理重晶石 c.锅炉除水垢

龋齿和含氟牙膏 （1）钙、鳞在骨骼牙齿中的存在形式 Ca5（PO4）3OH 羟基磷灰石 （2）存在的溶解平衡 Ca5（PO4）3OH（S） 5Ca2+（ag）+3PO43- （ag） +OH- （ag）

注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏 （3）吃糖为何会出现龋齿？ 提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸 沉淀溶解平衡理论 （4）含氟牙膏的使用 5Ca2+ + 3PO43- + F-= Ca5（PO4）3F 氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固 注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏

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 课堂练习 牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH（s） 5Ca2++3PO43-+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、质地更坚固。用离子方程表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因 。 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 5Ca2＋＋3PO43－＋F－＝Ca5(PO4)3F↓

例：重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料 :BaSO4不溶于酸，但可以用饱和Na2CO3溶液处理转化为易溶于酸的BaCO3 + BaCO3(s) Na2CO3 CO32- + 2Na+ BaSO4 + CO32- BaCO3 +SO42- ①饱和Na2CO3溶液 ②移走上层溶液 （重复①②操作） BaSO4 BaSO4 、BaCO3 H+ …… BaCO3 Ba2+

思考5：锅炉水垢中还含有CaSO4，难溶于水和酸，如何清除？ 难溶物 CaSO4 CaCO3 溶解度/g 2.1×10－1 1.5 ×10－3

锅炉中水垢中含有CaSO4 ，可先用Na2CO3溶液处理，使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。 CaSO4 　　 SO42- + Ca2+ + CO32- CaCO3

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。写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。 FeS+ Cu2+ CuS+ Fe2+ FeS+ Hg2+ HgS+ Fe2+ FeS+ Pb2+ PbS+ Fe2+

溶洞中美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发，二氧化碳压强减小 以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。

美丽的珊瑚礁 珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物，可从周围的海水中获取Ca2＋和HCO3-，经反应形成石灰石外壳。珊瑚周围的藻类植物的生长会促进碳酸的产生，对珊瑚的形成贡献巨大。人口增长、人类大规模砍伐森林、燃烧煤和其他化学燃料等因素导致空气中二氧化碳增多，使海水中二氧化碳浓度增大，干扰珊瑚的生长，甚至造成珊瑚虫的死亡。

溶洞的形成： CaCO3 Ca2+ + CO32- + H2O+CO2 2HCO3-

分步沉淀 逐滴加入AgNO3 溶液，AgI最先沉淀， 其次是AgBr, 最后是AgCl。 在相同浓度的Cl-、Br-、I- 的溶液中 逐滴加入AgNO3 溶液，AgI最先沉淀， 其次是AgBr, 最后是AgCl。 因为：Ksp(AgI) < Ksp(AgBr) < Ksp(AgCl)

c(Ag+)=Ksp/c(I-)=8.5×10-15 mol/L 例:已知AgI的Ksp=8.5×10-17,AgCl的Ksp=1.8×10-10.在含有0.01mol/LNaI和0.01mol/LNaCl的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，先析出什么沉淀？两种沉淀能否有效分离？试通过计算说明。 解：AgI沉淀需Ag+的浓度： c(Ag+)=Ksp/c(I-)=8.5×10-15 mol/L 先析出AgI沉淀 AgCl沉淀需Ag+的浓度： c(Ag+)=Ksp/c(Cl-)=1.8×10-8 mol/L 当开始生成AgCl沉淀时，溶液中还残留I-为： c(I-)= = = 4.7×10-9mol/L c(Ag+) Ksp 1.8×10-8 8.5×10-17 ＜10-5mol/L ∴两种沉淀能有效分离

例：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] 解： Fe(OH)3的 Ksp = 2.6×10-39 ， Cu(OH)2 的Ksp= 5.6×10-20 Fe (OH)3 Fe3+ + 3OH – Ksp = c(Fe3+ )c3(OH–) = 2.6×10-39

pH = 2.8 pH > 2.8

Cu(OH)2 Cu 2+ + 2OH – Ksp = c(Cu 2+ )c2(OH –) = 5.6×10-20 pH = 4.4 控制 pH：2.8 ~ 4.4 .