选择性必修1 化学 沉淀溶解平衡的应用 逐字稿-3,148字
师:大家好,本节课我们一起来学习沉淀、溶解、平衡的应用。化学源于生活,服务于生活。首先思考个问题,如果误食可溶性钡盐,如氯化钡造成钡中毒,该如何治疗?能想到什么方法?
通过查阅医学资料,钡离子中毒治疗措施如下:一是尽快让患者服用高蛋白的鸡蛋、清鲜牛奶等食物。因为钡离子中毒是因其破坏人体蛋白质结构,大量食用高蛋白物质可有效减少钡离子对人体蛋白质的破坏。二是尽快将患者送往医院进行催吐治疗,并用硫酸钠溶液洗胃,同时适当给患者补充钾物质。服用高蛋白的鸡蛋、清鲜牛奶,能减少钡离子对人体蛋白质结构的破坏。那选用硫酸钠的原理是什么呢?
我想同学们不难得出,用硫酸钠可将钡离子沉淀下来,减少对人体蛋白质结构的破坏。那同学们是否有疑问,既然硫酸根可沉淀钡离子,为何不选用碳酸根与钡离子结合生成沉淀?也就是说,能否选用碳酸钠溶液给患者洗胃?
因为人体内胃酸酸性很强,含有大量氢离子。碳酸钡形成后会电离出少量钡离子和碳酸根离子,而碳酸根离子会与胃酸中的氢离子结合,使碳酸钡不断溶解。
而选用硫酸钠处理钡离子,就不受胃酸影响。同学们理解了吗?
如果确定选用硫酸根,对其浓度有何要求?
根据硫酸钡的沉淀溶解平衡,要使钡离子浓度变小,可适当增加硫酸根浓度,使硫酸钡的离子积大于其溶度积常数,这样硫酸钡的沉淀溶解平衡就会向沉淀生成方向移动。所以医学上通常选用5%左右的硫酸钠溶液给患者洗胃。
同学们,利用沉淀溶解平衡处理钡离子中毒的应用能带给我们哪些启示?要使沉淀溶解平衡向沉淀生成方向移动,必要条件是离子积大于溶度积常数,可以增大难溶电解质沉淀溶解平衡系统中有关离子的浓度使沉淀生成。要使沉淀溶解平衡向沉淀溶解方向移动,必要条件是离子积小于溶度积常数,可以加入某种离子降低难溶电解质沉淀溶解平衡系统中有关离子的浓度使沉淀溶解。也就是说,难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡,我们可通过改变条件,使平衡向我们需要的方向移动,让溶液中的离子转化为沉淀,或者沉淀转化为溶液中的离子。沉淀、溶解平衡在生产、科研和环保等领域有广泛应用。下面来看沉淀、溶解平衡在工业废水处理上的应用。
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。大规模矿山开发会产生大量废水,其中一种是低浓度含铜的酸性废水,铜离子浓度约为10?3摩尔每升。同学们,假设你是铜矿工程师,如何处理含铜酸性废水,使其达标排放?
这是国家规定的污水综合排放标准,中性水铜离子浓度要小于等于10??摩尔每升。根据标准,要使铜酸性废水达标排放,既要减少铜离子浓度,又要中和废水酸性,应选择什么试剂?
我想同学们首选的应该是加碱。通过加碱将溶液中和至中性后排放,是否就能达标?
我们来思考并计算,当溶液为中性时,溶液中的铜离子浓度。
首先写出氢氧化铜的沉淀溶解平衡。
我们可算出当溶液为中性时,此时氢氧根浓度为10??摩尔每升,进而求得铜离子浓度为2.2×10??摩尔每升。这样看来,仍然大于排放标准,铜离子还是超标,看来加碱不可行。那该如何处理?
这是提供的有关含铜难溶物的溶度积常数,根据上面数据,还能选用什么物质?我们看到硫化氢的溶度积常数非常小,同学们是不是有新想法?
当溶液中铜离子符合排放要求时,我们试着计算一下硫离子的浓度。
根据硫化铜的溶度积常数,当铜离子浓度为10??摩尔每升时,可得到硫离子浓度为6.3×10?2?次方摩尔每升。可以看出,当铜离子符合排放要求时,此时溶液中的硫离子可忽略不计。这样看来,用含硫物质作为沉淀剂,使废水中的铜离子生成极难溶的硫化铜沉淀而除去,是分离除杂最常用的方法。
美丽的溶洞是大自然的馈赠,溶洞景观令人惊叹,各种溶石千姿百态。同学们,知道溶洞是如何形成的吗?
二氧化碳溶解在雨水中,使雨水呈酸性,雨水降落到石灰岩土地上,与石灰岩主要成分碳酸钙发生反应,形成碳酸氢钙。