第三章 第4節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 教案

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第3章 第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 【教學(xué)目標(biāo)】 1．認(rèn)識(shí)什么是沉淀溶解平衡及沉淀溶解平衡是如何建立的，知道哪些外界條件會(huì)影響沉淀溶解平衡。 2．認(rèn)識(shí)溶度積的概念，初步學(xué)會(huì)利用溶度積計(jì)算溶液中各離子的濃度。 3．知道沉淀溶解平衡有哪些應(yīng)用，會(huì)用沉淀溶解平衡原理解決有關(guān)化學(xué)問題（如沉淀轉(zhuǎn)化、沉淀生成等）。 【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】 運(yùn)用溶度積規(guī)則判斷分析沉淀的溶解、生成和沉淀的轉(zhuǎn)化及沉淀溶解平衡在生產(chǎn)生活的應(yīng)用。 【教學(xué)過程】 [設(shè)問1]：對(duì)于平衡AgCl（s） Ag+ + Cl—,運(yùn)用Ksp與溶液中的離子積Qc的關(guān)系分析：增加C(Ag+)或C(Cl—)，平衡為什么向生成沉淀的方向移動(dòng)? 解析: Qc = C(Ag+) ﹒C(Cl—) Qc ＞ Ksp時(shí)： 平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)——有沉淀生成 Qc = Ksp時(shí)： 平衡不移動(dòng) Qc ﹤ Ksp時(shí)： 平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)——沉淀溶解 增加C(Ag+)或C(Cl—)，平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)———同離子效應(yīng) 三、沉淀溶解平衡的應(yīng)用： [引言]：沉淀溶解平衡作為一種動(dòng)態(tài)的平衡，我們可以通過改變條件，控制其進(jìn)行的方向，沉淀轉(zhuǎn)為溶液中的離子，或者溶液中的離子轉(zhuǎn)化為沉淀。 1、沉淀的生成： [歸納1]：當(dāng)溶液中Qc ＞ Ksp時(shí)，平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)——有沉淀生成，因而要使溶液中的某離子生成沉淀而除去，可增加能與之結(jié)合成更難溶物質(zhì)的離子的濃度。 例1:　AgCl的Ksp=1.8010-10,將0.001 mol/L NaCl和0.001 mol/LAgNO3溶液等體積混合,是否有AgCl 沉淀生成? 解:　兩溶液等體積混合后, Ag+ 和Cl—濃度都減小到原濃度的1/2. c(Ag+)=c(Cl—)=1/20.001mol/L=0.005mol/L 在混合溶液中,則C(Ag+)﹒c(Cl-)=(0.005)2=2.5 10-5＞Ksp, 所以有AgCl 沉淀生成。 練習(xí)1：將足量BaCO3分別加入：① 30mL 水 ②10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液 ③50mL 0.01mol/L 氯化鋇溶液 ④100mL 0.01mol/L鹽酸中溶解至溶液飽和。請(qǐng)確定各溶液中Ba2+的濃度由大到小的順序?yàn)椋? _____ 2、沉淀的溶解 [歸納2]：根據(jù)溶度積原理,沉淀溶解的必要條件是溶液中離子積小于溶度積Ksp因此,創(chuàng)造一定條件,降低溶液中的離子濃度,使離子積小于其溶度積,就可使沉淀溶解. 1．生成難解離的物質(zhì)使沉淀溶解 (1)金屬氫氧化物沉淀的溶解 例如:Mg(OH)2(s) + 2HCl MgCl2 + 2 H2O Mg(OH) 2氫氧化物中的OH-，加入HCl后生成H 2O，C(OH-)降低， Qc (Mg(OH) 2)＜Ksp (Mg(OH)2)，于是沉淀溶解。 (2)碳酸鹽沉淀的溶解 例如:CaCO3(s) +2HCl CaCl2 + CO2↑+ H2O CaCO3的CO32-與酸生成難解離的HCO3-，甚至CO2氣體，加入HCl后，H+與溶液中的CO32-反應(yīng)生成難解離的HCO3-或CO2氣體和水，使溶液中C(CO32-)降低，導(dǎo)致Qc (CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，故沉淀溶解。 (3)金屬硫化物沉淀的溶解 例如:ZnS(s) + 2HCl ZnCl2 + H2S↑ 在ZnS沉淀中加入HCl，由于H+與S2-結(jié)合生成HS-，再與H+結(jié)合生成H2S氣體，使ZnS的Qc (ZnS)＜Ksp(ZnS)，沉淀溶解。 (4)PbSO4沉淀的溶解 例如:PbSO4(s) + 2 NH4Ac Pb(Ac)2↓+ (NH4)2SO4 在PbSO4沉淀中加入，能形成可溶性難解離的Pb(Ac)2，使溶液中C(Pb2+)降低，導(dǎo)致PbSO4的Qc (PbSO4)＜Ksp(PbSO4)，沉淀溶解。 (5)形成難解離的配離子 例如:AgCl(s) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl-  在AgCl沉淀加入氨水，由于Ag+可以和氨水中的NH3結(jié)合成難解離的配離子［Ag(NH3)2］+，使溶液中C(Ag+)降低，導(dǎo)致AgCl沉淀溶解。 2．利用氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解 例如:3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O HgS、CuS等Ksp值很小的金屬硫化物就不能溶于鹽酸。加入氧化劑，使某一離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而降低其濃度, 導(dǎo)致金屬硫化物沉淀溶解。。 例2、牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(固) 5Ca2++3PO43-+OH- 進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是 已知Ca5(PO4)3F（固）的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅(jiān)固。主動(dòng)脈用離子方程式表示，當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因： 根據(jù)以上原理，請(qǐng)你提出一種其它促進(jìn)礦化的方法： 解析：H++OH-=H2O，使平衡向脫礦方向移動(dòng) Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43—(aq) + OH—(aq) + F— Ca5(PO4)3F(s) 5Ca2++3PO+F-=Ca5（PO4）3F↓ 加Ca2+（或加PO等） 練習(xí)2:溶洞的形成：分析其形成原理。 3、沉淀的轉(zhuǎn)化： [歸納3]加入可與體系中某些離子發(fā)生反應(yīng)生成更難溶電解質(zhì)的離子，平衡會(huì)向溶解的方向移動(dòng)，同時(shí)生成另一種溶解度更小的沉淀。 [沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)]：沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般說來，溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)。 例3：將AgNO3溶液加入氯化鈉溶液中，再依次加入溴化鈉溶液、碘化鉀溶液會(huì)出現(xiàn)不同顏色的沉淀，沉淀的顏色變化是 _ ____ → _ _ ___ → ____ _。出現(xiàn)這種顏色變化的原因是： _____ 練習(xí)3：在工業(yè)廢水處理過程中，用FeS等難溶物作為沉淀劑除去廢水中的重金屬離子（ Cu2+、Hg2+等）？ 練習(xí)4：分析化學(xué)上將難溶強(qiáng)酸鹽（如：BaSO4）轉(zhuǎn)化為難溶弱酸鹽（如：BaCO3）原理？ 拓展：分級(jí)沉淀： [歸納]溶液中有兩種以上能與同種離子反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的離子時(shí)，最先析出的是溶解度較小的化合物，這就是分步沉淀，。 例4：在含有同濃度的I-和Cl-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，為什么最先看到淡黃色AgI沉淀，至加到一定量AgNO3溶液后，才生成白色AgCl沉淀？ 解析：這是因?yàn)锳gI的溶度積比AgCl小得多，離子積最先達(dá)到溶度積而首先沉淀。 練習(xí)5: 在Cl-和CrO42-離子濃度都是0.100 molL-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液（忽略體積改變）時(shí)，問AgCl和Ag2CrO4哪一種先沉淀？當(dāng)Ag2CrO4開始沉淀時(shí)，溶液中Cl-離子濃度是多少？。 鞏固提高: 練習(xí)6．在含AgCl固體的飽和溶液中，分別加入下列物質(zhì)，對(duì)AgCl的溶解度有什么影響，并解釋之。(1)鹽酸 (2) AgNO3 (3)KNO3 (4) 氨水 解：(1) 加入鹽酸，產(chǎn)生同離子效應(yīng)，AgCl的溶解度減小。 (2) 加入AgNO3，產(chǎn)生同離子效應(yīng)，AgCl的溶解度減小。 (3) 加入KNO3， 產(chǎn)生鹽效應(yīng)，AgCl的溶解度增大。 (4) 加入氨水，形成[Ag(NH3)2]Cl配合物，AgCl的溶解度增大 練習(xí)7．計(jì)算下列反應(yīng)的平衡常數(shù)，并估計(jì)反應(yīng)的方向。 （1） PbS + 2HAcPb2+ + H2S + 2Ac-（已知Ksp,PbS=9.0410-29，Ka,HAc=1.7610-5） （2） Cu2+ + H2S CuS（S） + 2H+（已知Ksp,CuS=1.2710-36，H2S的K1=9.110-8，K2=1.110-12） 練習(xí)8．AgI沉淀用(NH4)2S溶液處理使之轉(zhuǎn)化為Ag2S沉淀，該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)是多少？若在1.0L(NH4)2S溶液中轉(zhuǎn)化0.010molAgI，(NH4)2S溶液的最初濃度是多少？（Ksp,AgI=8.5110-17；Ksp,Ag2S=6.6910-50） 解：轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下 ： 2AgI + S2- Ag2S + 2I- 轉(zhuǎn)化0.10 mol AgI后，溶液I-濃度為：[I-]=0.010/1=0.010 (molL-1) K=====1.081017 根據(jù)平衡常數(shù)K值可求出S2-平衡濃度: K===1.081017 [S2-]=9.210-20 molL-1 S2-最初濃度為：1/20.010 + 9.210-20=5.010-3 (molL-1) 4