沉淀溶解平衡教案.docx
- 文档编号:11855857
- 上传时间:2023-04-06
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:253.18KB
沉淀溶解平衡教案.docx
《沉淀溶解平衡教案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《沉淀溶解平衡教案.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
沉淀溶解平衡教案
沉淀溶解平衡教案
【教学目的】
1.知识目标
(1)掌握难溶电解质的沉淀溶解平衡。
(2)掌握溶度积概念和溶度积规则。
(3)运用溶度积知识对溶液中沉淀的生成、溶解、转化进行理论分析。
2.能力目标;
(1)通过对分析实验现象的分析,使学生观察问题、解决问题的能力逐步增强。
(2)在探究难溶电解质的溶解平衡实验中,培养学生知识的迁移能力、动手实验能力和逻辑推理能力。
3.情感态度与价值观
(1)通过“锅炉除垢”来设计实验教学引导学生从现实的生活经历与体验出发,激发学生学习兴趣。
(2)在分析“难溶电解质的沉淀溶解平衡”中进行对立统一的辩证唯物主义教育。
【重点、难点】
重点:
沉淀溶解平衡,溶度积规则
难点:
分步沉淀及沉淀的转化
【教法学法】
1.教学方法:
本节课属于理论教学,主要采用讲授法,运用计算机多媒体为教学手段,通过丰富多彩的多媒体课件的放映和书本知识的拓展,增加学生的学习兴趣;通过课堂实验辅助教学,增加学生参与课堂教学的积极性和主动性;另外,采用“提出问题—分析问题—解决问题”体现学生主体的教学,让学生主动参与到教学中,积极思考,最后自己得出沉淀溶解平衡的理论。
教学手段:
化学实验、计算机辅助
2.学生情况分析
沉淀溶解平衡与电离平衡、水解平衡等都有许多相似地方,学习时要充分利用“七分熟”的旧知识作为基础去探究“三分生”的新知识。
同时要多运用已学知识,解决实践问题和正向迁移能力,如溶度积概念我们可以正向迁移平衡常数来理解就容易得多了。
【教学过程】
第四章沉淀溶解平衡
[引言]回顾旧知识引入新知识
根据电解质在水中的溶解度不同可分为:
溶解性
易溶
可溶
微溶
难溶
溶解度(20℃)
≥10g
1g≤s<10g
0.01g≤s<1g
<0.01g
难溶电解质在溶液中的浓度很小,在溶液中电离度接近100%,所以又称为难溶强电解质。
难溶电解质的沉淀溶解平衡:
多相平衡
广泛应用:
物质的分离、制备、提纯以及测定
第一节沉淀溶解平衡
一、溶度积常数
[课堂实验]将Mg(OH)2固体放入盛水的烧杯中,而后向其中滴加酚酞。
[实验结果]无色的酚酞变红色
[问题思考]为什么出现这样的现象?
[讲解]Mg(OH)2是难溶的强电解质,在一定温度下,当把Mg(OH)2固体放入水中时,Mg(OH)2在水中的溶解度很小,Mg(OH)2表面上的Mg2+离子和OH-离子,在H2O分子作用下,会脱离晶体表面进入水中,这样溶液呈碱性使酚酞变色。
另一方面,水中的水合Mg2+离子与水合OH-离子在运动过程中相互碰撞,又可能沉积在固体表面。
当溶解速度与沉淀速度相等时,在体系中便存在固体与溶液中离子之间的动态平衡,这种平衡关系称为沉淀溶解平衡,
Mg(OH)2≒Mg2++2OH-
Ksp=[Mg2+][OH-]2
Ksp是沉淀溶解平衡常数,称为溶度积常数或溶度积。
[板书]溶度积的一般表示式为:
AmBn(s)
mAn++nBm-
Ksp==[An+]m·[Bm-]n
在一定温度下,Ksp是一个常数。
它表示在难溶电解质的饱和溶液中,以系数为乘幂的离子浓度的乘积是常数。
[学生练习]写出难溶电解质Fe(OH)3、Ca3(PO4)2的溶度积表达式
[投影答案]Fe(OH)3
Fe3++3OH-
Ksp=[Fe3+][OH-]3
[投影]
温度(℃)
0
10
25
50
BaSO4的溶度积
6.7×10-11
8.9×10-11
1.1×10-10
2.8×10-10
[讲述] 溶度积大小取决于难溶电解质的本性,和其它平衡常数一样,也随温度而变化。
例如,BaSO425℃时,Ksp=1.1×10-10,50℃时,Ksp=2.8×10-10,可知随温度升高,BaSO4的Ksp稍有增大。
但受温度的影响很小,常温下可以看成常数。
一些常见难溶电解质的溶度积见表4-1。
二、溶度积常数与溶解度
溶解度是指达到沉淀溶解平衡时,物质在溶剂中饱和时所溶解的量,本章用物质的量浓度表示溶解度
[投影]
1)AB型:
2)AB2(或A2B)型:
3)对于AmBn型难溶物:
[课堂例题]
[投影]例1.298K,AgCl的溶解度为1.92×10-3g/L
求:
AgCl的Ksp
[讲解]解:
AgCl属于AB型
所以该温度下AgCl的溶度积为:
1.8×10-10mol/L
[投影]例2.298K,Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10-39,
求:
该温度下Fe(OH)3的溶解度
[讲解]解:
所以
所以该温度下Fe(OH)3的溶解度为9.94×10-11mol/L
注意:
溶度积和溶解度的换算关系:
只适用于溶液中无副反应或副反应程度不大的难溶电解质。
相同类型的难溶电解质:
根据溶度积比较溶解度的大小
不同类型:
通过计算求得溶解度再作比较
[阅读]课本“例4-1和例4-2”,灵活运用溶度积和溶解度的关系进行计算
三、溶度积规则
[阅读与思考]“溶度积规则”,可以参照已学的“反应商和平衡常数的关系”运用平衡移动的原理来帮助学生加深理解
[讲解]在一给定的难溶电解质溶液中,它们的离子浓度的乘积和溶度积之间存在三种可能情况。
1.Qi=Ksp此时难溶电解质达到沉淀溶解平衡状态,溶液是饱和溶液。
2.Qi>Ksp平衡向生成沉淀的方向移动,直到溶液中的Qi=Ksp为止。
3.Qi<Ksp溶液为不饱和溶液,平衡向沉淀溶解的方向移动,直到溶液中的Qi=Ksp为止。
上述内容就是溶度积规则。
根据溶度积规则,可以判断溶液中沉淀的生成和溶解。
这里注意离子积Qi是非平衡状态下离子浓度的乘积所以Qi值不固定。
第二节沉淀的生成、溶解及转化
一、沉淀的生成
1.沉淀生成的条件:
[讲述]在难溶电解质溶液中,产生沉淀的唯一条件是:
溶液中离子浓度的乘积大于该物质的溶度积。
[学生练习]例3.将5mL1×10-5mol/L的AgNO3溶液和15mL4×10-5mol/L的K2CrO4溶液混和时,有无砖红色Ag2CrO4沉淀生成?
已知Ag2CrO4的Ksp=9×10-12
[讲解]混合后溶液总体积为15+5=20(mL)
∴混和溶液中Ag+离子与CrO42-离子的浓度分别为:
已知Ksp[Ag2CrO4]=9×10-12
∵Qi<Ksp,∴无Ag2CrO4沉淀生成
答:
无砖红色Ag2CrO4沉淀生成。
[过渡]通过前面的讨论,我们可知沉淀-溶解是对立的矛盾,但矛盾的双方依据一定的条件可以各向其相反的方面转化,所以沉淀溶解平衡是暂时的、相对的、有条件的,只要条件改变,沉淀可以转化为另一种沉淀或溶解。
2.沉淀的程度
[讲解]所谓“沉淀完全”并不是说溶液中某种离子完全不存在,而是含量极少。
分析化学中,c<10-5mol/L,认为该种离子沉淀完全
[课堂练习]例4.在10mL0.002mol/LNa2SO4中,加入10mL0.02mol/LBaCl2,计算SO42-是否沉淀完全?
(Ksp=1.07×10-10)
解:
c(Ba2+)=0.02×10/20=0.01mol/L
c(SO42-)=0.002×10/20=0.001mol/L
Q=c(Ba2+)c(SO42-)=0.01×0.001=1.0×10-5>Ksp
有沉淀生成
我们可以看到题中钡离子过量
剩余钡离子浓度为:
0.01-0.001=0.009mol/L
由Ksp=c(Ba2+)﹒c(SO42-)得:
c(SO42-)=Ksp/0.009=1.07×10-10/0.009=1.2×10-8<10-5
所以,SO42-已经沉淀完全
3.影响沉淀生成的因素
[讲解]影响沉淀生成的因素有同离子效应和盐效应
a.同离子效应:
在难溶电解质溶液中,加入与难溶电解质相同离子的易溶强电解质时,难溶电解质的溶解度降低
[课堂练习]例5.室温下,AgCl在0.01mol/LNaCl溶液中以及纯水中的溶解度。
解:
设溶解度为s
在0.01mol/lNaCl溶液中
(因为S很小)
发现:
同离子效应使沉淀的溶解度降低。
b.盐效应
[投影]AgCl在KNO3溶液中的溶解度(25℃)
c(KNO3)/mol/L
0.00
0.00100
0.00500
0.0100
AgCl溶解度/10-5mol/L
1.278
1.325
1.385
1.427
[讲解]一定温度下,BaSO4,AgCl等难溶强电解质在KNO3溶液中的溶解度比在纯水中大,并且硝酸钾的浓度越大,难溶强电解质的溶解度和溶度积也越大。
盐效应:
这种在难溶电解质溶液中,加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用,叫做盐效应。
原因:
KNO3=K++NO3-完全电离使得溶液中离子总数目骤增,由于SO42-,Ba2+离子被众多的异号离子所包围,发生碰撞的机会减少,使沉淀的速度变慢,平衡BaSO4(固)←→Ba2++SO42-溶解的方向移动,故而难溶电解质的溶解度增大。
当溶液中存在同离子效应时,必然也有盐效应,这两种效应对难溶强电解质所产生的影响恰好相反。
[投影]
[讲解]随着Na2SO4浓度的增加,难溶电解质的溶解度先减小(同离子效应起主导作用),而后增大(盐效应起主导作用)。
如果电解质溶解度很小,盐效应的影响实际上很小,同离子效应对难溶强电解质的溶解度的影响远大于盐效应的影响。
二者同时存在时,在近似计算中可以忽略盐效应。
二、沉淀的溶解
1.沉淀的溶解条件:
Q 2.沉淀的溶解方法: (1)生成弱电解质 [投影]CaCO3←→Ca2++CO32- + 2HCl==2Cl-+2H+ ↓↑ H2O+CO2↑ [讲解]由于H+与CO32-结合生成易分解的弱电解质H2CO3,使得CO32-浓度降低,导致Q=[Ca2+][CO32-] 又如: Mg(OH)2==2OH-+Mg2+ + 2H+ ↓↑ 2H2O 在Mg(OH)2溶液中滴加酸,由于H+和OH-结合生成弱电解质水,所以Mg(OH)2溶解 (2)氧化还原法: [投影] [讲解]由于硫化物溶度积很小,HCl不能将其溶解,此时,可采用氧化剂,与其发生氧化还原反应,使沉淀平衡体系中某一离子浓度降低,从而Q CuS可以加入硝酸,使其溶解 (3)配位法: [投影] [讲解]AgCl沉淀中加入氨水,生成了Ag(NH3)2,使Ag+离子浓度降低,从而使沉淀溶解平衡朝着溶解的方向进行。 三、分步沉淀和沉淀的转化 1.分步沉淀 [实验]一支试管中盛有浓度分别为0.01mol/LI-、Cl-,逐滴加入0.01mol/LAgNO3观察现象。 [现象]先析出黄色的AgI沉淀,然后析出白色AgCl沉淀 [讲解]AgCl≒Ag++Cl-KspӨ=1.77×10-10 AgI≒Ag++I-KspӨ=8.51×10-17 [思考] [讲解]某离子沉淀完全的标志是该离子在水中的浓度c≤10-5 [讲解] (1)在混合离子的溶液中,先达到溶度积的离子先沉淀,这就是分步沉淀的原理。 (2)利用分步沉淀的原理,可使两种离子分离。 (3)对于同一类型的难溶电解质,溶度积相差越大,离子分离效果就越好。 [课堂练习]例6某溶液中Fe3+和Mg2+的浓度都是0.1mol/l的条件下,是否可以通过控制溶液的pH值的方法使Fe3+沉淀完全而Mg2+不沉淀? (KspFe(OH)3=2.64×10-39)(KspMg(OH)2=5.61×10-12) 解: 使Fe3+沉淀完全,要求[Fe3+]<10-5,此时 溶液中[OH-]为: Ksp=[]Fe3+][OH-]3可得 2.沉淀的转化 [实验](上课开始就做此实验)在准备一个含有水垢的玻璃水杯,加入Na2CO3溶液,浸泡半小时左右,观察现象,而后加入NH4Cl,在观察现象。 [现象]加入Na2CO3浸泡半小时后,玻璃杯上的水垢消失,溶液变浑浊,加入NH4Cl,浑浊消失,溶液变澄清。 [讲解]水垢中含有不溶于酸的CaSO4用Na2CO3溶液处理后,可使转化为疏松的可溶于酸的CaCO3,易于水垢清除。 转化过程为: CaSO4(s)↔SO42-+Ca2+ + Na2CO3→2Na++CO32- ↓↑ CaCO3(s) 这是因为: CaSO4的Ksp=9.1×10-6﹥CaCO3的Ksp=2.8×10-9 沉淀转化的条件是: 相同类型的沉淀,由Ksp较大的转化为Ksp较小的沉淀;不同类型的沉淀,由溶解度较大的转化为溶解度较小的沉淀。 [作业]课后习题7、8、9题
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 沉淀 溶解 平衡 教案