第3章 第3节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用.docx
- 文档编号:5931839
- 上传时间:2023-01-02
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:107.24KB
第3章 第3节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用.docx
《第3章 第3节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第3章 第3节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第3章第3节第2课时沉淀溶解平衡的应用
第2课时 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、沉淀的溶解与生成
1.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)实例辨析:
医疗上用BaSO4而不用BaCO3做“钡餐”的原因
物质
BaSO4
BaCO3
沉淀溶解平衡
BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)
BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO
(aq)
Ksp(25℃)
1.1×10-10mol2·L-2
5.1×10-9mol2·L-2
服用后情况分析
SO
难以和胃酸中H+结合生成分子,BaSO4溶解平衡不变,Ba2+浓度小,低于使人中毒的危险值
BaCO3Ba2++CO
+2H+
CO2+H2O
c(Ba2+)增大,高于使人中毒的危险值,使人中毒
(3)沉淀溶解的方法
方法
实例
酸溶解法
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:
CO
+2H+===H2O+CO2↑,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NH4Cl溶液中。
溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)2+2NH
===Mg2++2NH3·H2O
2.沉淀的生成
(1)沉淀生成的原理
当溶液中电解质对应离子的浓度商(Q)大于溶度积(Ksp)时,则有沉淀生成。
(2)实例辨析:
误食可溶性钡盐[如BaCl2、Ba(NO3)2]可用5%的Na2SO4溶液洗胃解毒
物质
BaCl2
Na2SO4
服用后
BaCl2===Ba2++2Cl-
Na2SO4===2Na++SO
解毒原因
由于Q(BaSO4)=c(Ba2+)·c(SO
)>Ksp(BaSO4),Ba2+和SO
会生成BaSO4沉淀,c(Ba2+)小于使人中毒的危险值,从而解毒
(3)沉淀生成的方法
方法
实例
调节pH法
加入氨水调节pH至4左右,可除去氯化铵溶液中的氯化铁。
反应的离子方程式为:
Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH
加沉淀剂法
用Na2S、H2S等做沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成难溶硫化物沉淀。
①通入H2S除去Cu2+的离子方程式:
H2S+Cu2+===CuS↓+2H+。
②加入Na2S除去Hg2+的离子方程式:
Hg2++S2-===HgS↓
(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)除去废水中某些重金属离子如Cu2+、Hg2+时,常用Na2S等,是因为生成的CuS、HgS极难溶,使废水中Cu2+、Hg2+浓度降得很低( )
(4)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应( )
(5)化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:
Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),该反应达平衡时c平(Mn2+)=c平(Cu2+)( )
答案
(1)×
(2)√ (3)√ (4)× (5)×
1.溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹,请从沉淀溶解平衡的角度解释这一现象?
提示 石灰岩中的CaCO3和H2O、CO2反应生成Ca(HCO3)2,存在下列平衡:
CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2,溶有Ca(HCO3)2的水从洞顶滴落时,水分蒸发,压强减小,温度升高,CO2的溶解度减小,导致上述平衡向逆向移动而析出CaCO3,日积月累就形成了这些奇迹。
2.已知三种化合物的溶解度:
PbSO4 1.03×10-4g,PbCO3 1.81×10-7g,PbS 1.84×
10-14g,为了除去工业废水中的重金属离子Pb2+,应选用哪种沉淀剂?
理由是什么?
答案 应选用硫化物作为沉淀剂,因为生成的PbS更难溶,可以更好地除去Pb2+。
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。
二、沉淀的转化
1.实验探究沉淀的转化
ZnS沉淀转化为CuS沉淀
实验步骤
实验现象
有白色沉淀
有黑色沉淀
离子方程式
S2-(aq)+Zn2+(aq)===ZnS(s)
ZnS(s)+Cu2+(aq)===CuS(s)+Zn2+(aq)
实验结论
溶解能力小的沉淀可以转化成溶解能力更小的沉淀
2.沉淀转化的实质和条件
(1)实质:
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动,即将溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀。
(2)条件:
对于沉淀的转化,关键是满足一个条件,即两种沉淀的溶解度不同,一般说来,溶解能力小的沉淀转化为溶解能力更小的沉淀容易实现;两者差别越大,沉淀转化越容易。
3.沉淀转化的应用
应用
原理分析
反应方程式
锅炉除水垢
水垢CaSO4(s)
CaCO3(s)
Ca2+(aq)
CaSO4(s)+Na2CO3(aq)CaCO3(s)+Na2SO4(aq)、CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
工业废水处理
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)
水垢
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2
Mg(HCO3)2
MgCO3↓+H2O+CO2↑、Ca(HCO3)2
CaCO3↓+H2O+CO2↑、MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑
(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,沉淀颜色转变成黄色沉淀,是由于Ksp(AgI) (3)可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag+等,是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶( ) (4)向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液沉淀变为黑色,可推知同温下Ksp(ZnS) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 已知: Ksp(CdS)=3.6×10-29mol2·L-2,Ksp(ZnS)=1.6×10-24mol2·L-2。 某溶液中含0.10mol· L-1Cd2+和0.10mol·L-1Zn2+。 为使Cd2+形成CdS沉淀而与Zn2+分离,S2-的浓度应控制在什么范围? 答案 c(S2-)在3.6×10-28~1.6×10-23mol·L-1之间可以使CdS沉淀而Zn2+留在溶液中。 解析 沉淀Cd2+时所需S2-的最低浓度: c平(S2-)= = mol·L-1=3.6×10-28mol·L-1; 不使ZnS沉淀,S2-的最高浓度: c平(S2-)= = mol·L-1=1.6×10-23mol·L-1。 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(满足Q>Ksp)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。 1.T℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20mol3·L-3,Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-38mol4·L-4。 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( ) A.CuOB.NaOH溶液 C.氨水D.CuSO4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.自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。 下列分析正确的是( ) A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性 C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2-===CuS↓ D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 答案 D 解析 CuSO4与PbS反应可以生成CuS,所以CuS的溶解度小于PbS的;硫化物中硫的化合价为-2,具有还原性;ZnS难溶于水,不能写成离子形式;铜的硫化物首先被氧化成CuSO4,然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS。 【考点】 沉淀的转化 【题点】 沉淀转化的应用 3.①已知t℃时AgCl的Ksp=2×10-10mol2·L-2;②在t℃时Ag2CrO4的溶解平衡曲线如图所示。 下列说法正确的是( ) A.在t℃时,Ag2CrO4的Ksp为10-12mol3·L-3 B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点 C.在t℃时,用0.01mol·L-1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·L-1KCl和0.01mol·L-1K2CrO4的混合溶液,CrO 先沉淀 D.在t℃时,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CrO (aq)的平衡常数K=2.5×107mol-1·L 答案 AD 解析 A项,Ag2CrO4的Ksp=c (Ag+)·c平(CrO )=(10-3)2×10-6mol3·L-3=10-12mol3·L-3;B项,加入K2CrO4可使沉淀溶解平衡左移,c平(Ag+)减小;C项,CrO 形成沉淀所需Ag+的最低浓度为c平(Ag+)= mol·L-1=1×10-5mol·L-1,Cl-形成沉淀所需Ag+的最低浓度为c平(Ag+)= mol·L-1=2×10-8mol·L-1,所以先析出氯化银沉淀;D项,K= = = =2.5×107mol-1·L。 【考点】 沉淀的转化 【题点】 沉淀溶解平衡曲线及应用 4.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10mol2·L-2,Ksp(AgBr)=7.7×10-13mol2·L-2,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12mol3·L-3。 某溶液中含有Cl-、Br-和CrO ,浓度均为0.010mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( ) A.Cl-、Br-、CrO B.CrO 、Br-、Cl- C.Br-、Cl-、CrO D.Br-、CrO 、Cl- 答案 C 解析 要产生AgCl沉淀,c平(Ag+)> mol·L-1=1.56×10-8mol·L-1; 要产生AgBr沉淀,c平(Ag+)> mol·L-1=7.7×10-11mol·L-1; 要产生Ag2CrO4,需c (Ag+)·c平(CrO )>Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12mol3·L-3, 即c平(Ag+)> mol·L-1=3.0×10-5mol·L-1;显然产生沉淀的顺序为Br-、Cl-、CrO 。 5.已知25℃时: 难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Ksp 2.8×10-9mol2·L-2 9.1×10-6mol2·L-2 6.8×10-6mol2·L-2 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: ①向0.1mol·L-1的CaCl2溶液100mL中加入0.1mol·L-1的Na2SO4溶液100mL,立即有白色沉淀生成。 ②向上述悬浊液中加入固体Na2CO33g,搅拌,静置沉淀后弃去上层清液。 ③再加入蒸馏水搅拌,静置后再弃去上层清液。 ④________________________________________________________________________。 (1)由题中信息知Ksp越大,表示电解质的溶解度越______(填“大”或“小”)。 (2)写出第②步发生反应的化学方程式: _____________________________________________。 (3)设计第③步的目的是: _____________________________________________________。 (4)请补充第④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 一、选择题: 每小题只有一个选项符合题意。 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( ) A.NH4NO3B.NaOH C.MgSO4D.Na2SO4 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 2.一定温度下,在下列溶液中,BaSO4的溶解量最大的是( ) A.1mol·L-1H2SO4溶液 B.2mol·L-1H2SO4溶液 C.纯水 D.0.1mol·L-1H2SO4溶液 答案 C 解析 一定温度下,在BaSO4饱和溶液中,c平(Ba2+)·c平(SO )=Ksp(BaSO4)是一个定值,则c(SO )越大,BaSO4的溶解量越小。 四个选项中只有纯水中c(SO )最小,所以在纯水中BaSO4的溶解量最大。 【考点】 沉淀的溶解与生成 【题点】 沉淀的生成——调pH法 3.已知在pH为4~5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,再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5 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4~5 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Fe>Cu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.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 AgCl AgBr AgI Ag2SO4 Ag2CrO4 Ksp 1.8×10-10mol2·L-2 5.4×10-13mol2·L-2 8.5×10-17mol2·L-2 1.4×10-5mol3·L-3 1.12×10-12mol3·L-3 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4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1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100mL0.1mol·L-1的Na2SO4溶液中加入1mL0.1mol·L-1的AgNO3溶液,有白色沉淀生成 答案 D 解析 D项,混合溶液中c平(Ag+)=0.1mol·L-1× ≈0.001mol·L-1,c (Ag+)·c平(SO )=(0.001mol·L-1)2×0.1mol·L-1=1×10-7mol3·L-3<1.4×10-5mol3·L-3,故不会产生沉淀。 【考点】 沉淀的溶解与生成 【题点】 沉淀的生成——加沉淀剂法 5.已知: 25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12mol3·L-3,Ksp(MgF2)=7.42×10-11mol3·L-3。 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平(Mg2+)大 B.25℃时,Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体,c平(Mg2+)增大 C.25℃时,Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·L-1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L-1NH4Cl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不可能转化为MgF2 答案 B 解析 A项,Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀,Ksp[Mg(OH)2]比Ksp(MgF2)小,说明饱和Mg(OH)2溶液中的c平(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平(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】 沉淀的转化 【题点】 沉淀转化的实质 6.含有较多Ca2+、Mg2+和HCO 的水称为暂时硬水,加热可除去Ca2+、Mg2+,使水变为软水。 现有一锅炉厂使用这种水,试判断其水垢的主要成分为( ) [已知Ksp(MgCO3)=6.82×10-6mol2·L-2,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12mol3·L-3] A.CaO、MgOB.CaCO3、MgCO3 C.CaCO3、Mg(OH)2D.CaCO3、MgO 答案 C 解析 考查沉淀转化的原理,加热暂时硬水,发生分解反应: Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O,Mg(HCO3)2 MgCO3↓+CO2↑+H2O,生成的MgCO3在水中建立起平衡: MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO (aq),而CO 发生水解反应: CO +H2OHCO +OH-,使水中的OH-浓度增大,由Ksp(MgCO3)和Ksp[Mg(OH)2]的数值计算可知Mg(OH)2比MgCO3更难溶,在持续加热的条件下,使MgCO3逐渐转化为更难溶的Mg(OH)2,因此水垢的主要成分就成为CaCO3和Mg(OH)2。 【考点】 沉淀的转化 【题点】 沉淀转化的实质 7.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) C.向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色,反应方程式为2AgCl(s)+ S2-(aq)Ag2S(s)+2Cl-(aq) D.向2mL浓度均为1.2mol·L-1的KCl、KI混合溶液中滴加1~2滴0.01mol·L-1的AgNO3溶液,振荡沉淀呈黄色,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) 答案 B 【考点】 沉淀的转化 【题点】 沉淀转化的现象与分析 8.(2019·九江校级期末)20℃时某些物质的溶解度(g)数据如表所示: 物质 CaCO3 CaSO4 Mg(OH)2 MgCO3 溶解度/(g/100g水) 1.4×10-3 0.21 9×10-4 1.1×10-2 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CaCO3 C.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)3<Mg(OH)2 D.向2mL饱和MgCl2溶液中先后滴加0.1mol·L-1的Na2CO3溶液、NaOH溶液各2滴,产生的白色沉淀为Mg(OH)2 答案 D 【考点】 沉淀的转化 【题点】 沉淀转化的应用 二、选择题: 每小题有一个或两个选项符合题意。 9.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平(Mn2+)=c平(Cu2+) B.MnS的Ksp大于CuS的Ksp C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c平(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K= = >1,c平(Mn2+)>c平(Cu2+)。 向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c平(Cu2+)增大
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第3章 第3节 第2课时 沉淀溶解平衡的应用 课时 沉淀 溶解 平衡 应用
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)