2019-2020年高中化學(xué) 3.3沉淀溶解平衡教案 魯教版選修4.doc

2019-2020年高中化學(xué) 3.3沉淀溶解平衡教案 魯教版選修4 教學(xué)目標(biāo) 1.知道難溶電解質(zhì)在水溶液中也存在溶解平衡 2.運(yùn)用平衡移動原理分析、解決沉淀的形成、溶解和沉淀的轉(zhuǎn)化問題。 過程與方法： 能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。 教學(xué)過程 [聯(lián)想質(zhì)疑] （1）加熱硬水Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2會轉(zhuǎn)化為CaCO3和Mg(OH)2,你知道它們是怎樣生成的嗎？ （2）處理污水時(shí)，向其中加入FeS固體,以除去Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子，發(fā)生了那些化學(xué)反應(yīng)？ [講述] CaCO3、FeS、Mg(OH)2等堿和鹽是難溶電解質(zhì)，盡管難溶電解質(zhì)難溶于水，但在水中也會建立一動態(tài)平衡。 一、沉淀溶解平衡與溶度積 [觀察思考]94頁。 取有PbI2沉淀的飽和溶液中上層清液，即PbI2的飽和溶液滴加幾滴KI溶液，觀察現(xiàn)象。你能解釋觀察到的現(xiàn)象嗎？ 1、沉淀溶解平衡： 盡管PbI2固體難溶于水，但仍有部分Pb2+和I-離開固體表面進(jìn)入溶液，同時(shí)進(jìn)入溶液的Pb2+和I-又會在固體表面沉淀下來，當(dāng)這兩個(gè)過程速率相等時(shí)， Pb2+和I-的沉淀與PbI2固體的溶解達(dá)到平衡狀態(tài)即達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài).PbI2固體在水中的沉淀溶解平衡可表示為： PbI2 (s) Pb2+ + 2I- 2、溶度積常數(shù)或溶度積(Ksp )： 難溶固體在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)時(shí)，離子濃度保持不變（或一定）。其離子濃度的方次的乘積為一個(gè)常數(shù)這個(gè)常數(shù)稱之為溶度積常數(shù)簡稱為溶度積，用Ksp表示。 PbI2(s) Pb2+ + 2I- 25℃時(shí)， Ksp = [Pb2+][I-]2 = 7.110-9 mol3L-3 3、溶度積(Ksp )的性質(zhì) 溶度積(Ksp )的大小與難溶電解質(zhì)性質(zhì)和溫度有關(guān)，與沉淀的量無關(guān).離子濃度的改變可使平衡發(fā)生移動,而不能改變?nèi)芏确e.不同的難溶電解質(zhì)在相同溫度下Ksp不同。 幾種難熔電解質(zhì)在25℃時(shí)的溶解平衡和溶度積： AgCl(s) Ag+ + Cl- Ksp= [Ag+][Cl-] = 1.810-10mol2L-2 AgBr(s) Ag+ + Br- Ksp= [Ag+][Br-] = 5.010-13mol2L-2 AgI(s) Ag+ + I- Ksp= [Ag+][Br-] = 8.310-17mol2L-2 Mg(OH)2(s) Mg2++2OH- Ksp= [Mg2+][OH-] 2 = 5.610-12mol3L-3 結(jié)論：相同類型的難溶電解質(zhì)的Ksp越小，溶解度越小，越難溶。 如: Ksp (AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI) 溶解度:AgCl) > Ksp (AgBr) > Ksp (AgI) 二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用 1、沉淀的溶解與生成 離子的濃度商Qc和離子積Ksp的關(guān)系： (1).當(dāng) Qc > Ksp時(shí)是過飽和溶液，離子生成沉淀即反應(yīng)向生成沉淀方向進(jìn)行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。 (2).當(dāng) Qc = Ksp時(shí)是飽和溶液，已達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)。 (3).當(dāng) Qc < Ksp時(shí)是不飽和溶液，沉淀溶解即反應(yīng)向沉淀溶解的方向進(jìn)行，直到平衡狀態(tài)（飽和為止）。 以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個(gè)相反的過程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，可以使反應(yīng)向所需要的方向轉(zhuǎn)化。 （1）沉淀的溶解 思考：為什么醫(yī)學(xué)上常用BaSO4作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”? BaSO4 和BaCO3的沉淀溶解平衡分別為： BaSO4 Ba2+ + SO42- Ksp=1.110-10mol2L-2 BaCO3 Ba2+ + CO32- Ksp=5.110-9mol2L-2 由于人體內(nèi)胃酸的酸性較強(qiáng)(pH0.9---1.5)，如果服下BaCO3,胃酸會與CO32-反應(yīng)生成CO2和水，使CO32-離子濃度降低，使Qc < Ksp，使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移動，使體內(nèi)的Ba2+濃度增大而引起人體中毒。 BaCO3 Ba2+ + CO32- CO32- +2 H+=== CO2 + H2O 所以，不能用BaCO3作為內(nèi)服造影劑“鋇餐”而SO42-不與H+結(jié)合生成硫酸，胃酸中的H+對BaSO4的溶解平衡沒有影響，Ba2+濃度保持在安全濃度標(biāo)準(zhǔn)下，所以用BaSO4 作“鋇餐”。 [交流?研討]—97頁 (1)溶洞里美麗的石筍、鐘乳是如何形成的？ (2)海洋中的多彩珊瑚又是怎樣生長形成的？ 2.沉淀的轉(zhuǎn)化 [觀察思考]—98頁 ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀 (1)在1試管中加入2ml0.1mol/L ZnSO4溶液，再滴入1mol/L Na2S溶液，觀察現(xiàn)象。 (2)靜置后傾去上層清液，蒸餾水洗滌沉淀2-3次。 (3)向沉淀中滴加適量的0.1mol/L CuSO4溶液，觀察現(xiàn)象。 [實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]有白色沉淀出現(xiàn)，白色沉淀轉(zhuǎn)化成為黑色沉淀。 為什么白色的ZnS沉淀會轉(zhuǎn)化成為黑色的CuS沉淀？ ZnS在水中存在沉淀溶解平衡： ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.610-24mol2?L-2 CuS在水中存在沉淀溶解平衡 CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.310-36mol2?L-2 ZnS與CuS是同類難溶物，Ksp(ZnS) >Ksp(CuS),CuS的溶解度遠(yuǎn)小于ZnS的溶解度。 [講解]ZnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀的定性解釋 當(dāng)向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液時(shí)， ZnS溶解產(chǎn)生的S2-與 CuSO4溶液中的Cu2+足以滿足Qc>Ksp(CuS)的條件， S2-與Cu2+結(jié)合產(chǎn)生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。 CuS沉淀的生成，使得S2-的濃度降低，導(dǎo)致S2-與Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得ZnS不斷的溶解，結(jié)果是ZnS沉淀逐漸轉(zhuǎn)化成為CuS沉淀。 利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，在工業(yè)廢水的處理過程中，常用FeS(s)MnS(s)等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。 沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。一種沉淀可轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀，難溶物的溶解度相差越大，這種轉(zhuǎn)化的趨勢越大。 [追根尋源] 99頁水垢中的Mg(OH)2是怎樣生成的? 學(xué)生閱讀自主解決 硬水:是含有較多Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-的水. 加熱時(shí)： Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3+CO2 + H2O Mg2+ + 2HCO3- = MgCO3+CO2 + H2O MgCO3+ H2O = Mg(OH)2 +CO2 為什么在水垢中鎂主要以Mg(OH)2沉淀形式存在，而不是以MgCO3沉淀的形式存在？比較它們飽和時(shí)[Mg2+]的大小。 課堂小結(jié)： 一、沉淀溶解平衡與溶度積 1、沉淀溶解平衡： 2、溶度積常數(shù)或溶度積(Ksp )： 3、溶度積(Ksp )的性質(zhì) 二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用 1、沉淀的溶解與生成 2.沉淀的轉(zhuǎn)化