第三章-第四节-第2课时-沉淀反应的应用.docx
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1、第2课时沉淀反应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、沉淀的生成与溶解1沉淀的生成(1)沉淀生成的应用在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,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,可使Fe3转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。加沉淀剂法
2、: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。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。c同离子效应法:增大溶解平衡中离子浓度,使平衡向沉淀的方向移动。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)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、Cu(OH)2等。如C
3、aCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是:CaCO3在水中存在溶解平衡CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq),当加入盐酸后发生反应:CO2H=H2OCO2,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,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)22NH=Mg22NH3H2O。(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)C
4、aCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应()1医院用于肠胃检查的钡餐,为什么选用BaSO4而不用BaCO3?提示人体肠胃中酸性较强,可以认为有很多的H,可以结合BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)溶解出的CO生成CO2,从而促进溶解,但无法与SO结合成弱电解质,对BaSO4(s)Ba2(aq)SO(aq)无影响。2要使工业废水中的重金属离子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,选用的沉淀剂最好是_。答案硫
5、化物解析产生的沉淀的溶解度越小,沉淀反应进行的越完全。在某种沉淀中加入适当的沉淀剂,可使原来的沉淀溶解而转化为另一种溶解度更小的沉淀。3已知,某温度下测定下列离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:物质Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH6.07.51.49.5沉淀完全pH13143.711.4(1)要除去MgCl2溶液中的FeCl3杂质,可加入适量的_,调节pH至_,静置,过滤。涉及的反应的离子方程式为_。(2)要除去CuCl2溶液中的Fe2、Fe3杂质,方法是_。答案(1)Mg(OH)2(Mg或MgO或MgCO3)3.7pH9.5Fe33H2OFe(OH)33
6、H,2HMg(OH)2=2H2OMg2,总反应:2Fe33Mg(OH)2=2Fe(OH)33Mg2(2)先加入适量H2O2溶液,将Fe2氧化为Fe3,再加入CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,调节pH至:3.7pH6.0,促进其水解,使Fe3全部转化为Fe(OH)3沉淀而除去(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,
7、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NaClAgNO3= AgClNaNO3AgClKI=AgIKCl2AgINa2S=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。(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)22
8、NaCl3Mg(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: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,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。3沉淀转化的应用(1)锅炉除水垢(含有CaSO4):CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2反应为CaSO4(s)CO(aq)CaCO3(s)SO(aq),CaCO3(s)2H=Ca2H2OCO2。(2)自然界中
9、矿物的转化:原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应为Cu2(aq)ZnS(s)CuS(s)Zn2(aq),Cu2(aq)PbS(s)CuS(s)Pb2(aq)。(3)工业废水处理工业废水处理过程中,重金属离子可利用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。如用FeS除去Hg2的离子方程式:FeS(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,沉淀颜色转变成黄色沉淀,是由于Ksp(AgI)Ksp时,也可以向着Ksp大的方向转化。1(2020大庆高二月考)已知:Ksp(ZnS)Ksp(CuS),在
10、有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液,产生的实验现象是()A固体逐渐溶解,最后消失B固体由白色变为黑色C固体颜色变化但质量不变D固体逐渐增多,但颜色不变答案B解析ZnS和CuS的阴、阳离子个数比为11,且Ksp(ZnS)Ksp(CuS),可得ZnS溶解度大于CuS,因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4会使ZnS沉淀转化生成黑色CuS沉淀。2(2020合肥一中质检)实验:0.1 molL1AgNO3溶液和0.1 molL1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;向滤液b中滴加0.1 molL1KI溶液,出现浑浊;向沉淀c中滴加0.1 molL1KI溶液,沉淀
11、变为黄色。下列分析不正确的是()A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A项,在浊液a中,存在AgCl的沉淀溶解平衡,正确;B项,在滤液b中,仍含有少量Ag,故在b中加入KI溶液生成了AgI沉淀,错误;由于AgI比AgCl更难溶解,向c中加入0.1 molL1KI溶液,能发生沉淀的转化,生成黄色的AgI,C项和D项都正确。3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),下列说法正确的是()A相同温度时,Mn
12、S的Ksp比CuS的Ksp小B该反应达到平衡时c(Mn2)c(Cu2)C向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Cu2)减小,c(Mn2)增大D设该反应的平衡常数为K,则KKsp(CuS)Ksp(MnS)答案D解析一种沉淀易转化为更难溶的沉淀,则Ksp(MnS)Ksp(CuS),A项错误;达到平衡时,1,B项错误;加入少量CuSO4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K,D项正确。4(2019成都检测)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
13、的可能性,实验步骤如下。向100 mL 0.1 molL1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。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_(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
14、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。题组一沉淀的生成与溶解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()ANH4NO3 BNaOHCMg
15、SO4 DNa2SO4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。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pH4。在调节溶液pH时,应选用的试剂是()ANaOH BZnO CZnSO4 DFe2O3答案B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几乎不水解,而Fe
16、3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45B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45D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FeCu知,D项错
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