沉淀溶解平衡习题课
沉淀溶解平衡习题课
教学过程
一、复习预习
通过复习难溶电解质的沉淀溶解平衡作为一种动态的平衡,我们知道可以通过改变条件,控制其进行的方向,沉淀转为溶液中的离子,或者溶液中的离子转化为沉淀。 引出本节课溶解平衡的应用
二、知识讲解
考点1 沉淀的生成
原则:生成沉淀的反应能发生,且进行得越完全越好
意义:物质的检验、提纯及工厂废水的处理等
1、方法:
调节PH法
加沉淀剂法
同离子效应法
氧化还原法
2、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。如:沉淀Ag+,可用NaCl作沉淀剂,因为它的溶解度小。溶液中沉淀物的溶解度越小,被沉淀离子沉淀越完全。如:被沉淀离子为Ca2+离子,可用生成CaCO3,CaSO4或CaC2O4形成沉淀出来,但这三种沉淀物中以CaC2O4的溶解度最小,因此,沉淀成CaC2C4的形式,Ca2+离子去除的最完全。
3、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。加入适当过量沉淀剂,使沉淀完全,一般过量20%--50%。要注意沉淀剂的电离程度。如欲使Mg2+离子沉淀为Mg(OH)2,用NaOH做沉淀剂比用氨水的效果要好。
4、控制溶液PH值,对于生成难溶氢氧化物或硫化物的反应,必须控制溶液的PH值。
5、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电解质以便分离出去
6、不同沉淀方法的应用
直接沉淀法:除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质
分步沉淀法:鉴别溶液中含有哪些离子或分别获得不同难溶电解质
共沉淀法:除去一组某种性质相似的离子,加入合适的沉淀剂
氧化还原法: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便于分离除去
(1) 酸碱溶解法
CaCO3的溶解 CaCO3+2HCl=CO2+CaCl2+H2O
在上述反应中,气体CO2的生成和逸出使CaCO3溶解平衡体系中的CO32―浓度不断减小,平衡向沉淀溶解方向移动。
难溶电解质FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2也可溶于强酸,其反应如下:FeS+2H+==Fe2++H2S; Al(OH)3+3H+ ==Al3++3H2O;Cu(OH)2+2H+==Cu2++2H2O
(2) 盐溶解法
Mg(OH)2、Mn(OH)2等溶解度较大的氢氧化物还能溶于NH4Cl溶液中。
表示为:Mg(OH)2+ 2NH4+
2NH3•H2O+ Mg+
由于溶液中生成弱电解质NH3•H2O,使OH-离子浓度降低,Mg(OH)2沉淀溶解平衡向右移动,从而促使Mg(OH)2沉淀溶解。
上面反应中,Mg(OH)2在水中少量溶解、电离出的OH―与NH4+作用,生成弱电解质NH3•H2O,它们的电离程度小,在水中比Mg(OH)2更难释放出OH―,NH3•H2O的生成使Mg(OH)2的溶解沉淀平衡向溶解方向移动,直至完全溶解。
(3) 生成配合物使沉淀溶解.例如,AgCl可溶于NH3•H2O,银氨溶液的配制过程其实质都是生成配合物沉淀溶解
(4) 发生氧化还原反应使沉淀溶解
如有些金属硫化物(CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸,只能溶于氧化性酸,通过减少C(S2―而达到沉淀溶解的目的。例如:3CuS+8HNO3 == 3Cu(NO3)2 +3S+2NO+4H2O
(1) 方法:加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子。使平衡向溶解的方向移动。
(2) 实质:利用沉淀溶解平衡的移动生成溶解度更小的难溶物,一般来说,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。
三、例题精析
【例题1】工业废水中常含有Cu、Cd、Pb等重金属离子,可通过加入过量的难溶电解质FeS、MnS,使这些金属离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实,可推知FeS、MnS具有的相关性质是 ( )
A. 在水中的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS
B.在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbS
C.在水中的溶解能力与CuS、CdS、PbS相同
D.二者均具有较强的吸附性
【答案】A
【解析】沉淀的转化是把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程,加入过量的难溶电解质FeS、MnS能使Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子形成硫化物沉淀除去,可知FeS、MnS在水中的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS 2+2+2+
2+ 个性化教案 【例题2】要想除去废水中的Pb ,最好选用下列哪种试剂(已知: Ksp(PbCl2)=1.9×10
-14;Ksp(PbSO4)=1.06×10- 8, Ksp(PbCO3)=3.3× 10- 14;Ksp(PbS)=3.4×10-28)
A.NaCl B.Na2S
C.Na2SO4 D.Na2CO3
【答案】B
【解析】由题意可知PbS溶解度最小,用S去沉淀Pb 最完全 2-2+
四、课堂运用
【基础】
1. 如果要除去某溶液中的SO42―,你选择加入钙盐还是钡盐?为什么?
【答案】钡盐
【解析】解析:从溶解度角度考虑,应选择钡盐,形成硫酸钡沉淀的溶解度比碳酸钡的溶解度更小
【巩固】
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,须加入少量
A.NH4NO3 B.NaOH C.MgSO4 D.NaHSO4
【答案】 AD
【解析】 使Mg(OH)2固体的量减小,应使Mg(OH)2的溶解平衡右移,应减小c(Mg )或c(OH )。
2+-
【拔高】
1.利用X射线对BaSO4穿透能力较差的特性,医学上在进行消化系统的X射线透视时,常用BaSO4作内服造影剂,这种检查手段称为钡餐透视。
Ⅰ.医学上进行钡餐透视时为什么不用BaCO3?(用离子方程式表示
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Ⅱ.某课外活动小组为了探究BaSO4的溶解度,分别将足量BaSO4放入:①5 mL水,②40 mL 0.2 mol·L -1 的Ba(OH)2溶液,③20 mL 0.5 mol·L -1 的Na2SO4溶液,④40 mL 0.1 mol·L -1 的 H2SO4溶液中,溶解至饱和。
(1)以上各溶液中,Ba2+ 的浓度由大到小的顺序为( )
A.②>①>③>④ B.②>①>④>③ C.①>④>③>② D.①>②>④>③
(2)已知298 K时,Ksp(BaSO4)=1.1×10 -10 ,上述条件下,溶液②中的SO42- 浓度为 ________mol·L- 1,溶液③中Ba2+ 的浓度为________mol·L- 1。
(3)某同学取同体积的溶液②和溶液④直接混合,则混合液的pH为________(设混合溶液的体积为混合前两溶液的体积之和)。
【答案】:Ⅰ.BaCO3+2H+ ===Ba2+ +H2O+CO2↑
Ⅱ.(1)B (2)5.5×10 -10 2.2×10 -10 (3)13
【解析】:Ⅰ.因BaCO3能与酸反应生成Ba2+ 使人体中毒,故不能用来作钡餐。 Ⅱ.(1)①中c(Ba2+ ) =Ksp(BaSO4)=1.0×10- 5 mol·L- 1 ②中c(Ba2+ )=0.2 mol·L- 1 ③中c(SO42- )=0.5 mol·L- 1 c(Ba2+ )=2.2×10 -10 mol·L-1 ④中c(SO42- )=0.1 mol·L- 1 c(Ba2+ )=1.1×10- 9 mol·L- 1 故Ba2+ 的浓度由大到小顺序为②①④③。 (2)Ksp(BaSO4)=c(Ba2+ )·c(SO42- ) c(SO4 2- )= 1.1×10 -10/ 0.2 =
5.5×10-10 mol·L-1 c(Ba2+ )= 1.1×10 -10 /0.5 =2.2×10 -10 mol·L- 1 (3)中和反应后Ba(OH)2剩余, Ba(OH)2 + H2SO4===BaSO4↓+2H2O 0.04 L×0.2 mol·L- 1 0.04 L×0.1 mol·L- 1 余n[Ba(OH)2]=0.004 mol, n(OH- )=0.008 mol, c(OH- )=0.1 mol·L- 1 则pH=13。
五、课程小结
沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题,其基本依据主要有:①浓度:加水,平衡向溶解方向移动。②温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。③加入相同离子,平衡向沉淀方向移动。④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子。使平衡向溶解的方向移动
六、课后作业
【基础】
1. 得到较纯的FeS沉淀,应在FeCl2溶液中加入的试剂( )
A.(NH4)2S B.Na2S C.H2S D.NaHS
【答案】 A
【解析】 B、D溶液水解显碱性,除得到FeS还会有Fe(OH)2沉淀产生,C H2S电离出的S2-得到的FeS沉淀不彻底,而(NH4)2S溶液完全电离且接近中性,不可能因为溶液的水解产生的酸碱性影响FeS沉淀。
【巩固】
1.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡的说法正确的是( )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+ 和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度不变
【答案】 AC
【解析】加入NaCl固体后,AgCl(s) ←→ Ag(aq)+Cl(aq) 平衡向左移动,AgCl沉淀的溶解度减小。+-
1.已知25℃时,电离常数Ka(HF)=3.6×10- 4,溶度积常数Ksp(CaF2)= 1.46×10 -10 。现向1 L 0.2 mol/L HF溶液中加入1 L 0.2 mol/L CaCl2溶液,则下列说法中,正确的是( )
A.25℃时,0.1 mol/L HF溶液中pH=1
B.Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化
C.该体系中,Ksp(CaF2)= 1 Ka(HF )
D.该体系中有CaF2沉淀产生
【解析】 A项中由于HF是弱酸,不能完全电离,故c(H )1。B项中Ksp与温度有关而与浓度无关。C项中Ksp(CaF2)与Ka(HF)不是倒数关系。D项中c(F )=1.9×10 mol/L,c(Ca2 )=0.1 mol/L,Qc=1.9×10+- -- +2 3,Qc>Ksp,所以有CaF2沉淀生成。