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课件网) 专题3 第四单元 课时2 沉淀溶解平衡原理的应用 苏教版 选修4《化学反应原理》 化学是一门发现的科学，创造的科学，也是支撑国家安全和国民经济发展的科学，化学在解决粮食问题、战胜疾病、解决能源问题、改善环境问题、发展国家防御与安全所用的新材料和新技术等方面起着不可或缺的关键作用。 ———中科院院长 白春礼 德兴铜矿是江西铜业集团公司的主干矿山，也是目前国内最大的露天有色金属矿山。大规模的矿山开发会产生大量废水。其中一种是低浓度含铜 [c(Cu2+) ≈ 1×10-3 mol/L]酸性废水。 问题1：假设你是铜矿工程师，你如何处理含铜酸性废水， 使其达标排放？ 国家GB8978-1996 《污水综合排放标准》 中性水（pH≈7）；c(Cu2+ ) ≤ 1×10-7mol/L 已知25℃，Ksp[Cu(OH)2] =2.2×10-20 。 请计算，当溶液为中性时，溶液中的铜离子浓度。 定量计算 >1×10-7mol/L Cu2+超标 问题2：如何选择沉淀剂使废水达标排放？ 难溶物 溶度积（25℃） Cu(OH)2 2.2×10-20 CuS 6.3×10-36 Cu3(PO4)2 3.9×10-6 有黑色沉淀生成。 Cu2++ S2- = CuS↓ 实验1 取2mL 0.1mol/L硫酸铜溶液于试管中， 滴加0.1mol/L硫化钠溶液。 现象 结论 理论验证 已知25℃，Ksp(CuS) =6.3×10-36 。请计算，当溶液中Cu2+符合排放要求 [c(Cu2+) = 1×10-7 mol/L]时，溶液中S2-的浓度。 工程应用 江西德兴铜矿：污水“淘金”模式 问题3：工业上采用什么方法既可使废水达标排放又能资源利用？ 某溶液中同时含有铜离子、铁离子，可以用什么方法除去？ 如何分步沉淀铜离子和铁离子？ 为什么选择氢氧化铜或碱式碳酸铜作为沉淀剂？ 25℃时，S[Cu(OH)2]=1.73 ×10-6 g，S[Fe(OH)3]=3.0 ×10-9g。 知识拓展 阅读P92流程图 锅炉是一种特殊的换热设备。锅炉提供的蒸汽既是直接的动力来源，又是高温热源，为各行业的各种设备服务。德兴铜矿在冶炼矿石的过程中，也需要用到锅炉。但是，锅炉长期使用后会形成水垢。 问题4：锅炉水垢有什么危害？主要成分是什么？ 1.降低燃料的利用率，造成能源浪费； 2.会缩短锅炉的使用寿命； 3.可能造成安全隐患。 锅炉水垢中主要成分有CaCO3、Mg(OH)2，还有CaSO4 。 问题5：如何去除锅炉水垢？从沉淀溶解平衡角度思考。 难溶物 溶度积（25℃） CaCO3 2.8×10-9 Mg(OH)2 1.8×10-11 CaSO4 9.1×10-6 CaCO3(s) CO32-(aq) + Ca2+(aq) → H2O+CO2↑ 锅炉水垢中CaSO4 微溶于水，难溶于酸。 信息： 工业上处理CaSO4的方法：先加入饱和Na2CO3溶液浸泡一段时间后，再加盐酸。为什么？ 问题6：如何去除锅炉水垢中的CaSO4？ 【实验2】取2mL硫酸铜溶液于试管中，滴加氢氧化钠溶液，再继续滴加硫化钠溶液。 Cu(OH)2(s) + S2- (aq) = CuS (s) + 2OH- (aq) 现象：先生成蓝色沉淀，滴加硫化钠溶液，沉淀变为黑色。 难溶物 溶解度（25℃） Cu(OH)2 1.7×10-6g CuS 2.4×10-24g 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。 CaSO4 (s) SO42- (aq) + Ca2+(aq) + CO32-(aq) CaCO3(s) 工业生产中，通过重晶石（主要成分是BaSO4）制备可溶性钡盐。如何制备？请运用沉淀溶解平衡原理分析。 物质 25℃溶度积 BaSO4 1.07×10-10 BaCO3 2.58×10-9 → H2O+CO2↑ 难溶电解质的溶解平衡 实质：沉淀溶解平衡的建立和移动的过程 解决问题思路：“找到”平衡→“看到”微粒→“想到”移动。 我的收获 知识应用 1．下列应用或现象体现的化学原理，主要是体现沉淀溶解平衡原理的是( ) ①热纯碱溶液洗涤油污的能力强 ②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ③锅炉水垢(MgCO3)长时间煮沸转化成[Mg(OH)2] ④碳酸 ... ...
