2022届高中化学新教材同步选择性必修第一册 第3章 第四节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用.docx
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1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第第 2 课时课时沉淀溶解平衡的应用沉淀溶解平衡的应用 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、沉淀的生成和溶解 1沉淀的生成 (1)沉淀生成的应用 在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,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,使 QFe(OH)3Ksp
2、Fe(OH)3可使 Fe3 转变为 Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:Fe33NH3H2O=Fe(OH)3 3NH 4。 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,即离子积 QKsp时,生成沉淀,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。 特别提醒一般来说,当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时,越难溶(Ksp越小) 的越先沉淀。 当离子浓度小于 110 5 mol
3、L 1时,认为已完全沉淀。 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)实验探究:Mg(OH)2沉淀溶解 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (3)沉淀溶解的方法 酸溶解法:用强酸溶解的难溶电解质有 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在水中存在沉淀溶解平衡为 CaCO3(s)Ca2 (aq) CO2 3(aq),当加入盐酸后发生反应:CO2 32H =H2OCO2,c(CO2 3
4、)降低,溶液中 CO 2 3与 Ca2 的 离子积 Q(CaCO3)Ksp(CaCO3),沉淀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 4=Mg2 2NH3H2O。 (1)洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好() (2)为了减少 BaSO4的损失,洗涤 BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水() (3)除废水中的某重金属离子如 Cu2 、Hg2时,常用 Na2S 等,是因为生成的 CuS、HgS 极难溶,使废 水中 Cu2 、Hg2浓度降的很低() (4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫
5、酸,是因为稀硫酸不与 CaCO3反应() (5)除去 MgCl2溶液中的 Fe2 ,先加入双氧水,再加入 MgO 即可() 1当氢氧化镁固体在水中达到沉淀溶解平衡 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() ANH4NO3BNaOH CMgSO4DNa2SO4 答案A 解析要使 Mg(OH)2固体的量减小,应使 Mg(OH)2的沉淀溶解平衡右移,可减小 c(Mg2 )或 c(OH)。 NH4NO3电离出的 NH 4能结合 OH ,使平衡右移。 2已知 Ksp(AgCl)1.810 10,Ksp(AgBr)7.71013,Ksp(A
6、g2CrO4)9.01012。某溶液中含有 Cl 、Br和 CrO2 4的浓度均为 0.010 molL 1,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、CrO2 4BCrO2 4、Br 、Cl CBr 、Cl、CrO2 4DBr 、CrO2 4、Cl 答案C 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析利用沉淀溶解平衡原理,当 QKsp时,有沉淀析出。溶液中 Cl 、Br、CrO2 4的浓度均为 0.010 molL 1,向该溶液中逐滴加入 0.010 molL1的 AgNO3溶液时,溶解度小的先满足 QKsp,有沉淀析
7、出。 比较 Ksp,AgBr、AgCl 同类型,溶解度:AgBrAgCl。再比较 AgCl、Ag2CrO4沉淀所需c(Ag ),Cl沉淀时 所需c(Ag )KspAgCl cCl 1.810 10 0.010 molL 11.8108 mol L 1, CrO2 4沉淀时所需 c(Ag ) KspAg2CrO4 cCrO2 4 9.010 12 0.010 molL 13.0105 molL 1, 故推知三 种阴离子产生沉淀的先后顺序为 Br 、Cl、CrO2 4。 沉淀溶解常用的方法 (1)酸溶解法:如 CaCO3溶于盐酸,Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸等。 (2)盐溶解法:如 Mg
8、(OH)2可溶于 NH4Cl 溶液中。 (3)生成配合物法:如 AgCl 可溶于氨水。 (4)氧化还原法:如 CuS、HgS 等可溶于 HNO3中。 二、沉淀的转化 1沉淀转化的过程探究 (1)实验探究 AgCl、AgI、Ag2S 的转化 实验操作 实验现象 有白色沉淀析 出 白色沉淀 转化为黄色沉 淀 黄色沉淀转化 为黑色沉淀 化学方程 式 NaCl AgNO3= AgCl NaNO3 AgCl KI= AgI KCl 2AgI Na2S= Ag2S2NaI 实验结论:AgCl 沉淀转化为 AgI 沉淀,AgI 沉淀又转化为 Ag2S 沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为 Ag2SAgIAgCl
9、。 理论分析: AgCl(s)Ag (aq)Cl(aq) Ksp1.810 10 AgI(s)Ag (aq)I(aq) Ksp8.510 17 由 Ksp值可看出 AgI 的溶解度远比 AgCl 小得多。 当向 AgCl 沉淀中滴加 KI 溶液时, Q(AgI)Ksp(AgI)导致 AgCl 溶解, AgI 生成, 离子方程式可表示为: I (aq)AgCl(s) AgI(s)Cl (aq), 2022 高中化学新教材同步讲义资料 KcCl cI cAg cCl cAg cI 1.810 10 8.510 172.110 61105。 反应向正方向进行完全,即 AgCl 可转化为 AgI 沉淀
10、。 (2)实验探究 Mg(OH)2与 Fe(OH)3的转化 实验操作 实验现象产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色 沉淀 化学方程式 MgCl22NaOH= Mg(OH)22NaCl 3Mg(OH)22FeCl3= 2Fe(OH)33MgCl2 实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为 Fe(OH)3沉淀,说明溶解度:Fe(OH)3Mg(OH)2。 2沉淀转化的实质与条件 (1)实质:沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。 (2)条件:两种沉淀的溶解度不同,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀,两者溶解度相差越 大转化越容易。 3沉淀转化的应用 (1)锅炉
11、除水垢(含有 CaSO4):CaSO4(s) Na2CO3溶液 CaCO3(s) 加酸如盐酸 Ca2 (aq),反应为 CaSO4 Na2CO3=CaCO3Na2SO4,CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2。 (2)自然界中矿物的转化:原生铜的硫化物 氧化、淋滤 CuSO4溶液 渗透、遇闪锌矿ZnS和方铅矿PbS 铜蓝 (CuS),反应为 CuSO4ZnS=CuSZnSO4,CuSO4PbS=CuSPbSO4。 (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:Fe
12、S(s)Hg2(aq) HgS(s)Fe2 (aq)。 (1)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的() (2)向 AgCl 沉淀中加入 KI 溶液,由白色沉淀转变成黄色沉淀,是由于 Ksp(AgI)Ksp(CuS),A 项错误;达到平衡时, cCu2 cMn2 KspCuS KspMnS1,B 项错误;加入少量CuSO 4固体后,c(Cu2 )增大,平衡正向移动,c(Mn2)增大,C 项错误;该反 应的平衡常数 KcMn 2 cCu2 KspMnS KspCuS,D 项正确。 4已知 25 : 难溶电 解质 CaCO 3 CaSO 4 MgC O3 Ksp 2.8 10 9 9.1 10 6
13、6.8 10 6 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 100 mL 0.1 molL 1的 CaCl2溶液中加入 0.1 molL1 的 Na2SO4溶液 100 mL,立即有白色沉淀生 成。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 向上述悬浊液中加入固体 Na2CO33 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)由题中信息可知,Ksp越大表示电解质的溶解度越_(填“大”或“小”)。 (2)写出第步发生反应的化学方程式:_。 (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
14、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 SO2 4 (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。 题组
15、一沉淀的生成与溶解 1 (2019济南质检)在 AgCl 悬浊液中存在平衡: AgCl(s)Ag (aq)Cl(aq)。 已知常温下, Ksp(AgCl) 1.610 10。下列叙述中正确的是( ) A常温下,AgCl 悬浊液中 c(Cl )4105.5 molL 1 B温度不变,向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaCl 粉末,平衡向左移动,Ksp(AgCl)减小 C向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaBr 溶液,白色沉淀转化为淡黄色沉淀,说明 Ksp(AgCl)Ksp(AgBr) D常温下,将 0.001 molL 1 AgNO3溶液与 0.001 molL 1的 KCl 溶液等体积混合,无
16、沉淀析出 答案A 解析AgCl 的溶度积 Ksp(AgCl)c(Ag )c(Cl)1.61010,则 AgCl 悬浊液中 c(Cl)c(Ag)410 5.5 molL 1,A 正确;Ksp(AgCl)只与温度有关,温度不变,向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaCl 粉末,平衡向 左移动,但 Ksp(AgCl)不变,B 错误;向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaBr 溶液,白色沉淀转化为淡黄色沉淀, 说明AgBr的溶解度小于AgCl, 则有Ksp(AgCl)Ksp(AgBr), C错误; 0.001 molL 1 AgNO3溶液与0.001 molL 1的 KCl 溶液等体积混合,此时离子积 Q
17、c(Ag)c(Cl)0.000 522.5107Ksp(AgCl),故生成 AgCl 沉淀,D 错误。 2某 pH1 的 ZnCl2和 HCl 的混合溶液中含有 FeCl3杂质,为了除去 FeCl3杂质,需将溶液调至 pH 4。在调节溶液 pH 时,应选用的试剂是() ANaOHBZnOCZnSO4DFe2O3 答案B 2022 高中化学新教材同步讲义资料 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
18、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,再加入纯净的 CuO 粉末调节 pH 为 45 B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 45 D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
19、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 4,C 项错误;由金属的活动性:FeCu 知,D 项错误。 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/g 1.03 10 4 1.81 10 7 1.841 0 14 由上述数据可知,选用的沉淀剂最好为() A硫化物硫酸盐 C碳酸盐以上沉淀剂均可 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。 题组二沉淀的转
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