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高二化学教案：沉淀溶解平衡教学案

[10-20 00:47:15]   来源：http://www.kmf8.com  高二化学教案   阅读：8515次
概要： Ksp 6.3×10-18 2.5×10-13 1.3×10-36 3.4×10-28 6.4×10-53 1.6×10-24某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们。(选填序号)A.NaOH B.FeS C.Na2S答案(1)Cu2+(2)B(3)不能Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小(4)Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O(5)B解析(1)据图知pH=4～5时，Cu2+开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH=3时，铜元素主要以Cu2+形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3+，以保证Fe3+完全沉淀，而Cu2+还未沉淀，据图知pH应为4左右。(3)据图知，Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2+。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4
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Ksp 6.3×10-18 2.5×

10-13 1.3×10-36 3.4×10-28 6.4×10-53 1.6×10-24

某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们。(选填序号)

A.NaOH 　　　B.FeS 　　　　C.Na2S

答案　(1)Cu2+　(2)B

(3)不能　Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小

(4)Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O

(5)B

解析　(1)据图知pH=4～5时，Cu2+开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH=3时，铜元素主要以Cu2+形式存在。

(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3+，以保证Fe3+完全沉淀，而Cu2+还未沉淀，据图知pH应为4左右。

(3)据图知，Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2+。

(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：

Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。

(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2+、Pb2+、Hg2+，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。

第2课时　沉淀溶解平衡原理的应用

[目标要求]　1.了解沉淀溶解平衡的应用。2.知道沉淀转化的本质。

一、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

(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7～8，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：

Fe3++3NH3•H2O===Fe(OH)3↓+3NH+4。

(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。反应如下：

Cu2++S2-===CuS↓，

Cu2++H2S===CuS↓+2H+，

Hg2++S2-===HgS↓，

Hg2++H2S===HgS↓+2H+。

二、沉淀的转化

1.实验探究

(1)Ag+的沉淀物的转化

实验步骤

实验现象 有白色沉淀生成 白色沉淀变为黄色 黄色沉淀变为黑色

化学方程式 AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI===AgI+KCl 2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI

实验结论 溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀

(2)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化

实验步骤

实验现象 产生白色沉淀 产生红褐色沉淀

化学方程式 MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+3MgCl2

实验结论 Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小

2.沉淀转化的方法

对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。

3.沉淀转化的实质

沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。

两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。

4.沉淀转化的应用

沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。

(1)锅炉除水垢

水垢[CaSO4(s)――→Na2CO3溶液CaCO3――→盐酸Ca2+(aq)]

其反应方程式是CaSO4+Na2CO3 CaCO3+Na2SO4，CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。

(2)对一些自然现象的解释

在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如，各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)时，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。

其反应如下：

CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4，

CuSO4+PbS===CuS+PbSO4。

知识点一　沉淀的生成

1.在含有浓度均为0.01 mol•L-1的Cl-、Br-、I-的溶液中，缓慢且少量的加入AgNO3稀溶液，结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是(　　)

A.AgCl、AgBr、AgI B.AgI、AgBr、AgCl

C.AgBr、AgCl、AgI D.三种沉淀同时析出

答案　B

解析　AgI比AgBr、AgCl更难溶于水，故Ag+不足时先生成AgI，析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl，答案为B。

2.为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是(　　)

A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO

答案　D

解析　要除FeCl3实际上是除去Fe3+，由于pH≥3.7时，Fe3+完全生成Fe(OH)3，而pH≥11.1时，Mg2+完全生成Mg(OH)2，所以应加碱性物质调节pH使Fe3+形成Fe(OH)3;又由于除杂不能引进新的杂质，所以选择MgO。

3.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 PbSO4 PbCO3 PbS

溶解度/g 1.03×10-4 1.81×10-7 1.84×10-14

由上述数据可知，选用沉淀剂最好为(　　)

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　PbS的溶解度最小，沉淀最彻底，故选A。

知识点二　沉淀的转化

4.向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为(　　)

A.AgCl=AgI=Ag2S B.AgCl

C.AgCl>AgI>Ag2S D.AgI>AgCl>Ag2S

答案　C

解析　沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化，由转化现象可知三种沉淀物的溶解度关系为AgCl>AgI>Ag2S。

5.已知如下物质的溶度积常数：FeS：Ksp=6.3×10-18 mol2•L-2;CuS：Ksp=6.3×10-36 mol2•L-2。下列说法正确的是(　　)

A.同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度

B.同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp(FeS)变小

C.向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出现的沉淀是FeS

D.除去工业废水中的Cu2+，可以选用FeS作沉淀剂

答案　D

解析　A项由于FeS的Ksp大，且FeS与CuS的Ksp表达式是相同类型的，因此FeS的溶解度比CuS大;D项向含有Cu2+的工业废水中加入FeS，FeS会转化为更难溶的CuS，可以用FeS作沉淀剂;B项Ksp不随浓度变化而变化，它只与温度有关;C项先达到CuS的Ksp，先出现CuS沉淀。

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