《沉淀的转化》课件

第3章 物质在水溶液中的行为

第3节 沉淀溶解平衡沉淀的转化

三、知道依靠沉淀溶解平 一、能结合典型实例，运 用平衡移动的一般原理分 析转化过程。 二、知道沉淀转化的本 衡的移动可以实现沉淀的 转化。

质是沉淀溶解平衡的移动。

复习回顾1、沉淀的溶解与生成(1)当 Q > Ksp时是过饱和溶液，离子生成沉淀即反应向 生成沉淀方向进行，直到平衡状态(饱和为止)。 (2)当 Q = Ksp时是饱和溶液，已达到沉淀溶解平衡状态。

(3)当 Q < Ksp时是不饱和溶液，沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行，直到平衡状态(饱和为止)。

2.练习：常温下， CaCO3的Ksp=2.8×10-9mol2.L-2,Ca2+ 和CO32-的浓度分别为2×10-3mol.L-1、3 ×10-3mol.L-1, 试判断CaCO3的质量变化如何？

解析：CaCO3(s)Q=c(CO32-)c(Ca2+)

Ca2+ (aq)+ CO32-(aq)

=2×10-3mol.L-1 × 3 ×10-3mol.L-1 =6×10-6mol2.L-2 >2.8×10-9mol2.L-2 即Q>Ksp ,所以平衡向逆方向移动

因此，CaCO3沉淀的质量增加

有关一种沉淀为什么转化为另一种沉淀的定量计算: 例：硫化锌饱和溶液中硫离子浓度为多少？当铜离子浓度为0.1mol· L-1的时，能否生成硫化铜沉淀？硫化锌溶解平衡如何 移动? 平衡移动的程度如何(计算ZnS转化为CuS的平衡常 数)?写出计算过程并说明。 已知 Ksp(ZnS)=1.6×10-24 Ksp(CuS) =1.3×10-36

解：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为：

[S2-]=[Zn2+]=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12 mol · L-1Qc (CuS) =C(Cu2+) · C(S2-) =1.0×10- 3mol · L-1 ×1.26×10-12mol · L-1

=1.26×10-15因为：Qc(CuS) > Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。

ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+ (aq)K= [Zn2+]/ [Cu2+]= Ksp(ZnS)/ Ksp(CuS) = 1.6×10-24/ 1.3×10-36 = 1.2×1012

K>105

反应进行的很完全

一.沉淀的转化观察 思考

ZnS沉淀转化为CuS沉淀

(1)在1试管中加入ZnSO4溶液，再滴入Na2S溶液，观察现象。 (2)静置后倾去上层清液，蒸馏水洗涤沉淀2-3次。

(3)向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，观察现象。实验现象：有白色沉淀出现，白色沉淀转化成为黑色沉淀。 为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？

ZnS在水中存在沉淀溶解平衡： ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.6×10-24mol2 L-2

CuS在水中存在沉淀溶解平衡： CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.3×10-36mol2 L-2

ZnS与CuS是同类难溶物，Ksp(ZnS) >Ksp(CuS),CuS的溶解 度远小于ZnS的溶解度。 ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释 当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时， ZnS溶解产生的S2-与 CuSO4溶液中的Cu2+足以满足Qc>Ksp(CuS)的条件， S2-与 Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生 成，使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得 ZnS不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。

ZnS(s)

Zn2+(aq)

+

S2-(aq) +Cu2+(aq)

平衡向右移动ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应： ZnS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Zn2+

CuS(s)

沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转 化为更难溶的沉淀，难溶物的溶解度相差越大，这种转化的 趋势越大。 如：在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。 在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。

应用1

利用沉淀转化原理，在工业废水的处理过程中，常 用FeS(s)、MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的 Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。 Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2 L-2 Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2 L-2 Ksp(HgS)=6.4×10-53mol2 L-2

Ksp(PbS)=3.4×10-28mol2 L-2练习：写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。 FeS(s) + Cu2+(aq) = CuS(s) + Fe2+

FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+ FeS(s) + Pb2+(aq) = PbS(s) + Fe2+

应用2 H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀 剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等 重金属离子。

Cu2+ + H2S = CuS +2H+Cu2+ + S2- = CuS

Cu2+ + HS- = CuS +H+

应用3 锅炉的水垢中除了CaCO3和Mg(OH)2外，还有 CaSO4使得水垢结实，用酸很难快速除去，要快速除去 水垢，可以用饱和Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶 于酸的CaCO3,而快速除去。

CaSO4 Na2CO3

Ca2+ + + CO32- +

SO422Na+

CaCO3(s) CaSO4 + CO32CaCO3 +SO42-

化学法除锅炉水垢的流程图水垢成分 CaCO3 CaSO4 用饱和Na2CO3 溶液浸泡数天用 盐 酸 或

疏松的水垢 CaCO3

饱 写出除去水垢过程中发生的所有离子方程式 氯 化 22CaSO4+CO3 CaCO3+SO4 铵 液 CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

除去水垢

应用4

水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?

硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水. 加热时： Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3 +CO2 + H2O Mg2+ + 2HCO3- = MgCO3 +CO2 + H2O 为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以 MgCO3沉淀的形式存在？比较它们饱和时[Mg2+]的大小。

生成的MgCO3在水中建立以下平衡 MgCO3 CO32-+H2O Mg(OH)2 Mg2++CO32HCO3-+OH-,使水中OH-浓度增大，对于 Mg2++2OH-而言，

Qc > Ksp(Mg(OH)2),所以有Mg(OH)2沉淀析出。 即 MgCO3+ H2O = Mg(OH)2 +CO2

因此硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和 Mg(OH)2而不是CaCO3 和MgCO3.