2018-2019学年高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第四节 第2课时《沉淀反应的应用》知识点归纳及典例演练 新人教版选修4.doc

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。1判断下列结论的正误(1)难溶电解质的Ksp数值越大，在水中的溶解能力越强()(2)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀量无关()(3)改变溶液中的离子浓度，会使沉淀溶解平衡移动，但Ksp不变()(4)当离子积Qc等于溶度积Ksp时，沉淀处于平衡状态，溶液为饱和溶液()(5)BaSO4溶液的导电性很弱，所以BaSO4为弱电解质()(6)沉淀溶解平衡PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq)的Kspc(Pb2)c2(I)()225 时，AgCl的溶解度是0.001 92 gL1，求它的溶度积。答案Ksp1.801010解析溶度积与溶解度都是体现溶质溶解能力的物理量，二者可以相互转化，计算过程中灵活运用二者的概念即可。AgCl的相对分子质量为143.5，AgCl饱和溶液物质的量浓度为0.001 92 gL1/143.5 gmol11.34105 molL1，根据AgCl在溶液中的溶解平衡：AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq)，溶液中应有c(Ag)c(Cl)1.34105 molL1，所以AgCl的Kspc(Ag)c(Cl)(1.34105)21.801010。探究点一沉淀的生成与溶解1沉淀生成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。2根据沉淀溶解平衡，分析回答下列问题：(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。可见，胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，从而使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Na2SO4溶液(5.0%)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(1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程相互转化的条件是离子浓度，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。(2)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。活学活用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()ANH3H2O BNaOHCNa2CO3 DMgCO3答案D解析Fe33H2OFe(OH)33H，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。2AgCl的Ksp1.801010，将0.001 molL1NaCl和0.001 molL1 AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？答案有AgCl沉淀生成解析这是根据Ksp和溶液中的离子积Qc的大小关系来判断沉淀溶解平衡进行的方向。KspQc，不产生沉淀。KspQc，沉淀与溶解处于平衡状态。KspKsp，所以有AgCl沉淀生成。探究点二沉淀的转化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，AgClI=AgICl，2AgIS2=Ag2S2I。(2)由上述实验得出的结论是Ksp较大的沉淀可转化为Ksp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。答案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，它们是怎样形成的？答案水垢的形成过程涉及到沉淀转化，加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3沉淀。但MgCO3又与CO水解生成的OH结合为更难溶的Mg(OH)2，故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。(3)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2(aq)，写出有关反应的化学方程式。答案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。答案CuSO4(aq)ZnS(s)=CuS(s)ZnSO4(aq)；CuSO4(aq)PbS(s)=CuS(s)PbSO4(s)。归纳总结(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般而言，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp更小的难溶电解质，如AgClAgIAg2S，CaSO4转化为CaCO3，ZnS转化为CuS等。(3)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。活学活用3已知：I22S2O=S4O2I相关物质的溶度积常数见下表：物质Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuIKsp2.210202.610391.71071.31012某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl22H2O晶体，加入_，调至pH4，使溶液中的Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3)_。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl22H2O晶体。答案Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO326109 molL1解析Fe(OH)3、Cu(OH)2的Ksp分别为2.61039、2.21020，则Fe3、Cu2开始产生沉淀时c(OH)分别为2.971010 molL1、3.53107 molL1。除去酸性CuCl2溶液中的少量FeCl3，可加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3调节溶液的pH，使Fe3先转化为沉淀析出。pH4时，c(H)104 molL1，则c(OH) molL111010 molL1，此时c(Fe3) molL12.6109 molL1。4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)5Ca23POOH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，质地更坚硬。请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：_。根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：_。答案HOH=H2O，使平衡向右移动，破坏釉质5Ca23POF=Ca5(PO4)3F加Ca2(或加PO等)解析人体牙齿表面主要的无机成分是羟基磷灰石Ca5(PO4)3(OH)，是一种难溶的磷酸钙类沉积物。在口腔中，牙齿表面的羟基磷灰石存在着这样的沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca23POOH口腔中残留的食物在酶的作用下，会分解产生有机酸乳酸。乳酸是酸性物质，能与OH反应，使羟基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而导致龋齿的发生。但如果饮用水或者牙膏中含有F，F能与牙齿表面Ca2和PO反应生成更难溶的氟磷灰石Ca5(PO4)3F，沉积在牙齿表面。氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀，并能抑制口腔细菌产生酸。因而能有效保护我们的牙齿，降低龋齿的发生率。这是通过添加F使难溶的羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石，实质就是发生了沉淀的转化。1除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是()ANaOH B石灰水 C铜片 D氨水答案A解析在除去FeCl3时，不能引入新的杂质。2已知Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)1.01016。下列说法错误的是()AAgCl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CAgI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错、C对；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()ACuS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CCuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2S2=CuSD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，A错误；硫化物中硫的化合价为2，均具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；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，D正确。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/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。5某溶液中含0.10 molL1Cd2和0.10 molL1Zn2。为使Cd2形成CdS沉淀而与Zn2分离，S2离子的浓度应控制在什么范围？【已知：Ksp(CdS)3.61029，Ksp(ZnS)1.21023】答案c(S2)在3.610281.21022 molL1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(S2)molL13.61028 molL1不使ZnS沉淀，S2的最高浓度：c(S2) molL11.21022 molL1。