《沉淀溶解平衡》教案.docx

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《沉淀溶解平衡》教案

《沉淀溶解平衡》教案

第一课时

【教学目标】

1.使学生知道难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡。

2.能够书写溶度积的表达式，知道溶度积的含义；

3.了解溶度积和浓度商的关系，并由此学会判断反应进行的方向。

【教学重点、难点】溶度积的含义。

【教学过程】

【复习提问】我们通常用溶解度来表述一种物质在某溶剂里的溶解性大小。

哪么，什么是溶解度？

【板书】一、溶解度

1.饱和溶液与不饱和溶液：

一定温度下，一定量的溶剂里不能再溶解溶质的溶液叫饱和溶液；能继续溶解溶质的溶液叫不饱和溶液。

2.溶解性与溶解度：

（1）溶解性：

是一种物质溶解在另一种物质中的能力，是物理性质，其大小与溶质、溶剂的性质有关，但只能粗略地表示物质溶解能力的强弱。

（2）溶解度：

在一定温度下，某物质在100g溶剂里达到饱和时所能溶解的质量，叫做这种溶质在该溶剂里的溶解度，可精确表示物质溶解能力（如果不指明溶剂，通常是指物质在水里的溶解度）。

=

=

（3）20℃时，溶解性与溶解度的大小关系：

溶解性

易溶

可溶

微溶

难溶

溶解度

>10g

1g～10g

0.01g～1g

<0.01g

在注意：

物质在水中“溶”与“不溶”是相对的，“不溶”是指难溶，没有绝对不溶的物质。

0.01g的量是很小的，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L—1，沉淀就达完全。

（4）溶解度和质量分数的换算：

w（溶质）=

×100％

【观察思考】PbI2固体的溶解平衡（教材90页）。

学生分组实验、讨论、总结并板书。

【板书】二、沉淀溶解平衡与溶度积

1、沉淀溶解平衡

（1）概念：

在一定条件下，当沉淀溶解的速率与溶液中的有关离子重新生成沉淀的速率相等时，固体的量和离子的浓度均保持不变的状态（沉淀溶解平衡时的溶液一定是饱和溶液）。

注意：

难溶电解质存在沉淀溶解平衡，易溶电解质的饱和溶液中也存在沉淀溶解平衡。

（2）特征：

逆，动，等【v（溶解）=v（沉淀）≠0】，定，变。

（3）表示方法：

AgCl（s）

Ag+（aq）+Cl-（aq）

PbI2（s）

Pb2+（aq）+2I-（aq）

2、溶度积

（1）概念：

难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变，其离子浓度的系数次方的乘积为一个常数，这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用Ksp表示。

（2）表达式：

对于下列沉淀溶解平衡

MmAn（s）

mMn＋（aq）＋nAm－（aq）Ksp＝[Mn＋]m·[Am－]n

【练习】BaSO4、Ag2CrO4、Mg（OH）2、Fe（OH）3的沉淀溶解平衡方程式及溶度积表达式。

（注意单位）

（3）意义：

①Ksp表示难溶电解质在水中的溶解能力。

相同类型（阴阳离子个数比相同）的难溶电解质，Ksp越大，在水中的溶解能力越强；不同类型的难溶电解质，不能用溶度积直接比较物质的溶解能力，需转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度来比较。

②可以利用Ksp来计算饱和溶液中溶质的物质的量浓度。

由于溶液极稀，饱和溶液的密度可认为等于水的密度，由饱和溶液中溶质的物质的量浓度可以进一步计算饱和溶液中溶质的溶解度。

如:

Ksp（AgCl）>Ksp（AgBr）>Ksp（AgI）

溶解度:

S（AgCl）>S（AgBr）>S（AgI）

Ksp[Mg（OH）2]>Ksp[Cu（OH）2]

溶解度:

S[Mg（OH）2]>S[Cu（OH）2]

【思考】常温下，Ksp（AgCl）=1.8×10-10mol2l-2、Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12mol3l-3，则AgCl、Mg（OH）2哪个更难溶？

[解析]对AgCl有：

Ksp（AgCl）=c（Ag+）.c（Cl-）=c（Ag+）2=1.8×10-10mol2l-2，

c（Ag+）=1.34×10-5moll-1即AgCl的饱和浓度为：

1.34×10-5moll-1

对Mg（OH）2有：

Ksp[Mg（OH）2]=c（Mg2+）c（OH-）2=4c（Mg2+）3=5.6×10-12mol3l-3

c（Mg2+）=1.12×10-4moll-1即Mg（OH）2的饱和浓度为:

1.12×10-4moll-1

故AgCl比Mg（OH）2更难溶。

（4）影响因素：

Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关（温度越高，Ksp一般越大）。

3、沉淀溶解平衡的影响因素

（1）内因：

难溶电解质本身的性质；

（2）外因：

①温度：

升高温度，多数平衡向溶解方向移动，Ksp增大、S增大；少数平衡向生成沉淀方向移动，Ksp减小、S减小[如Ca（OH）2]]；

②浓度：

加水稀释，平衡向溶解方向移动，Ksp不变、S不变；

③同离子效应：

向平衡体系中加入相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动，Ksp减小、S减小；

④其他：

向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动，Ksp不变、S增大。

【典型例题】

一、溶解度及饱和溶液

1.一定温度下，某饱和碳酸钠溶液中碳酸钠的质量分数为w%，加入ag无水碳酸钠可析出bg碳酸钠晶体（Na2CO3·10H2O），则溶液中溶质的质量减少（）

A.（b-a）gB.（b-a）×w%C.（

-a）gD.（b-a）×wg

2.某温度下CuSO4的溶解度是25ｇ，若温度不变，将32ｇ无水CuSO4粉末撒入ｎｇ水中形成饱和溶液，并有ＣｕＳＯ4·5Ｈ2Ｏ晶体析出，则ｎ的取值范围是（）

Ａ．18≤ｎ≤128Ｂ．36＜ｎ＜180Ｃ．18＜ｎ＜128Ｄ．36≤ｎ≤180

3.某温度下向100g澄清的饱和石灰水中加入5.6g氧化钙，充分反应后恢复到原来的温度。

下列说法正确的是（）

A.沉淀的质量为5.6gB.饱和石灰水的质量大于98.2g

C.沉淀的质量为7.4gD.饱和石灰水的质量小于98.2g

知识点二、沉淀的溶解平衡及其特征

4．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是（　　）

A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等

B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等

C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变

D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解

5.向盛有饱和食盐水的烧杯中加入一块一定质量的不规则的氯化钠固体，经过一段时间后观察发现（）

A.食盐固体形状不变，质量减少B.食盐固体形状不变，质量增加

C.食盐固体形状改变，质量不变D.食盐固体形状改变，质量改变

知识点三、　溶度积的意义和有关计算

6．AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10－10mol2·L－2和2.0×10－12mol3·L－3，若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度，则下面的叙述中正确的是（　　）

A．AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等

B．AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度

C．两者类型不同，不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小

D．都是难溶盐，溶解度无意义

7．一定温度下，将足量的AgCl分别加入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是（　　）

①20mL0.01mol·L－1KCl；②30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液；

③40mL0.03mol·L－1HCl溶液；④10mL蒸馏水；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

⑤50mL0.05mol·L－1AgNO3溶液

A．①>②>③>④>⑤B．④>①>③>②>⑤

C．⑤>④>②>①>③D．④>③>⑤>②>①

8．已知Cu（OH）2==Cu2+＋2OH-，KSP=c（Cu2+）·[c（OH-）]2=2×l0-20。

当溶液中各离子浓度方次的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解。

（1）某CuSO4溶液里c（Cu2+）＝0.02mol·L-1，如要生成Cu（OH）2沉淀，应调整沉淀pH使之大于____________。

（2）要使0.2mol·L-1CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全（使Cu2+浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液PH为______。

知识点四、影响沉淀溶解平衡的因素

9．现向含AgBr的饱和溶液中：

（1）加入固体AgNO3，则[Ag＋]________（填“变大”、“变小”或“不变”，下同）；

（2）加入更多的AgBr固体，则[Ag＋]________；

（3）加入AgCl固体，则[Br－]________，[Ag＋]________；

（4）加入Na2S固体，则[Br－]________，[Ag＋]________。

【课堂检测】

1．下列属于微溶物质的是（　　）

A．AgClB．BaCl2C．CaSO4D．Ag2S

2.在盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极进行电解。

若电解过程中始终保持温度不变，则通电一段时间后（）

A.溶液的pH值增大B.溶液中水分子数与碳酸根离子数之比将变大

C.溶液中有晶体析出D.溶液中Na+的数目不变

3．下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是（　　）

A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行

B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－

C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大

D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变

4.25℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2（s）

Pb2＋（aq）＋2I－（aq），加入KI溶液，下列说法正确的是（　　）

A．溶液中Pb2＋和I－浓度都增大B．溶度积常数Ksp增大

C．沉淀溶解平衡向右移动D．溶液中Pb2＋浓度减小

5．一定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的沉淀溶解平衡关系：

Ba（OH）2（s）

Ba2＋（aq）＋2OH－（aq），向此悬浊液中加入少量的氧化钡粉末，下列叙述正确的是（　　）

A．溶液中钡离子数目减少B．溶液中钡离子浓度减小

C．溶液中氢氧根离子浓度增大D．溶液的pH减小

6．1LAg2CrO4（相对分子质量332）饱和溶液中，溶有该溶质0.06257g，若不考虑离子强度、水解等因素，则Ag2CrO4的Ksp是（　　）

A．3.2×10－11　　B．2.36×10－12

C．4.24×10－8D．8.74×10－12

7.下列说法正确的是（）

A.溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小

B.对同类型的难溶物，溶度积小的一定比溶度积大的溶解度小

C.难溶物质的溶度积与温度无关

D.难溶物的溶解度仅与温度有关

8．在平衡体系Ca（OH）2（s）

Ca2++2OH-中，能使c（Ca2+）减小，而使c（OH-）增大的是（）

A．加入少量MgCl2固体B．加入少量Na2CO3固体

C．加入少量KCl固体D．加入少量Ba（OH）2固体

9.AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10-10和2.0×10-12，若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度，则下面的叙述中正确的是（）

A.AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等

B.AgCl的溶解度大于Ag2CrO4

C.两者类型不同，不能由溶度积的大小直接判断溶解能力的大小

D.都是难溶盐，溶解度无意义

10．Mg（OH）2在下列四种情况下，其溶解度最大的是（）

A.在纯水中B.在0.1mol·L-1的HAc溶液中

C.在0.1mol·L-1的NH3·H2O溶液中D.在0.1mol·L-1的MgCl2溶液中

11.把Ca（OH）2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：

Ca（OH）2（s）

Ca2++2OH－下列说法正确的是（）

A．恒温下向溶液中加CaO，溶液的pH升高

B．给溶液加热，溶液的pH升高

C．向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加

D．向溶液中加入少量NaOH固体，Ca（OH）2固体质量不变

12．下列说法正确的是（　　）

A．在一定温度下AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数

B．AgCl的Ksp＝1.8×10－10mol2·L－2，在任何含AgCl固体的溶液中，[Ag＋]＝[Cl－]且Ag＋与Cl－浓度的乘积等于1.8×10－10mol2·L－2

C．温度一定时，当溶液中Ag＋和Cl－浓度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液

D．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大

13.在某温度下，Ca（OH）2的溶解度为0.74g，设其饱和溶液的密度为1g·mL－1，则其饱和溶液中[OH－]为，Ｋsp[Ca（OH）2]＝。

14.已知：

Ｋsp（AgCl）＝[Ag+]·[Cl—]＝1.0×10—10mol2·L－2。

向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1的盐酸，生成沉淀，试求：

（1）沉淀生成后溶液中[Ag+]为。

（2）沉淀生成后溶液的pH为。

第二课时

【教学目标】

能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化进行分析，并能解释一些生产生活中的问题。

【教学重点、难点】沉淀的溶解、生成与转化的本质。

【教学过程】

【引入新课】沉淀溶解平衡在科学研究和生产生活中有着广泛应用，与解决一般化学平衡的问题相同，也可以用浓度熵和溶度积的关系解决有关沉淀溶解平衡的问题。

【板书】二、沉淀溶解平衡的应用

1．溶度积规则：

AmBn（s）

mAn+（aq）+nBm-（aq）

Ksp＝[An＋]m·[Bm－]n，Q＝c（An＋）m·c（Bm－）n

Q＞Ksp，溶液过饱和，此时有沉淀析出，直至沉积与溶解达到平衡状态；

Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；

Q＜Ksp，溶液未饱和，若溶液中存在固体，则沉淀量减少，直至沉积与溶解达到平衡状态。

2.沉淀的溶解：

（1）原理：

根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地减少沉淀溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。

（2）方法：

①酸碱溶解法：

例如：

用盐酸溶解CaCO3、BaCO3、FeS、Al（OH）3、Cu（OH）2、Mg（OH）2等难溶电解质（BaCO3溶于胃酸的离子方程式为：

BaCO3＋2H＋==Ba2＋+CO2↑＋H2O）；用NaOH溶液溶解Al（OH）3。

②某些盐溶液溶解法：

例如：

Mg（OH）2溶于NH4Cl溶液的离子方程式为：

Mg（OH）2＋2NH

==Mg2＋＋2NH3·H2O。

③氧化还原溶解法：

例如：

CuS不溶于盐酸、硫酸，但可溶于硝酸。

3CuS+8H++8NO3-=3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O

3.沉淀的生成：

（1）原理：

根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断增加沉淀溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向生成沉淀的方向移动即可。

（2）沉淀的方法及应用:

在涉及无机制备、物质提纯、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。

①调节pH法：

如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至4～5，可使Fe3＋转变为Fe（OH）3沉淀而除去。

离子方程式为：

Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe（OH）3↓＋3NH

②加沉淀剂法：

A.如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。

离子方程式如下：

Cu2＋＋S2－==CuS↓，Cu2＋＋H2S==CuS↓＋2H＋，

Hg2＋＋S2－==HgS↓，Hg2＋＋H2S==HgS↓＋2H＋。

B.如果误将可溶性钡盐【BaCl2、Ba（NO3）2】当作食盐或纯碱食用，应尽快用5.0％的Na2SO4溶液洗胃，离子方程式为：

Ba2＋＋SO42-==BaSO4↓

③石笋、钟乳石的形成：

CaCO3+CO2+H2O==Ca2＋+2HCO3－、

Ca2＋+2HCO3－==CaCO3+CO2↑+H2O

④珊瑚虫从周围的海水中获取Ca2＋和2HCO3－，经反应形成石灰石外壳；但人口增长、人类大规模砍伐森林、燃烧煤和其他的化石燃料等都会导致空气中的CO2浓度增大，从而使海水中的CO2浓度增大，促使Ca2＋+2HCO3－

CaCO3+CO2+H2O左移，导致珊瑚虫的石灰石外壳溶解，从而干扰珊瑚虫的生长，甚至造成珊瑚虫死亡。

3.沉淀的转化：

（1）实验探究：

Ag＋的沉淀物的转化：

实验步骤

实验现象

有白色沉淀生成

白色沉淀变为黄色

黄色沉淀变为黑色

化学方程式

AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3

AgCl＋KI===AgI＋KCl

2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI

实验结论

溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀

（2）沉淀转化的实质：

沉淀溶解平衡的移动。

一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现（但是溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度较大的沉淀）；两种难溶物的溶解能力差别越大，沉淀转化越容易。

（3）沉淀转化的方法及应用：

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。

例如：

①锅炉除水垢：

水垢[CaSO4（s）

CaCO3

Ca2＋（aq）]

其反应方程式为：

CaSO4＋Na2CO3

CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

②在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。

例如，各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS）时，便慢慢地使之转变为铜蓝（CuS）。

其反应如下：

ZnS＋CuSO4===CuS＋ZnSO4或ZnS（s）＋Cu2＋（aq）===CuS（s）＋Zn2＋（aq）

PbS＋CuSO4===CuS＋PbSO4或PbS（s）＋Cu2＋（aq）===CuS（s）＋Pb2＋（aq）

③水垢中CaCO3、Mg（OH）2的形成：

Ca2＋＋2HCO

CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

　Mg2＋＋2HCO

MgCO3↓＋CO2↑＋H2O、MgCO3＋H2O

Mg（OH）2＋CO2↑

【典型例题】

知识点一、沉淀的生成

1．要使工业废水中的重金属Pb2＋离子沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋离子与这些离子形成的化合物的溶解度如下：

化合物

PbSO4

PbCO3

PbS

溶解度/g

1.03×10－4

1.81×10－7

1.84×10－14

由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．硫化物B．硫酸盐C．碳酸盐D．以上沉淀剂均可

2．为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是（　　）

A．NaOHB．Na2CO3C．氨水D．MgO

知识点二、沉淀的溶解

3．当氢氧化镁固体在水中达到溶解平衡Mg（OH）2（s）

Mg2＋（aq）＋2OH－（aq）时，为使Mg（OH）2固体的量减少，须加入少量的（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．MgCl2B．NaOHC．MgSO4D．NaHSO4

4.Al（OH）3为两性氢氧化物，在水溶液中存在酸式电离和碱式电离两种形式，试根据平衡移动原理，解释下列有关问题。

（1）向Al（OH）3沉淀中加入盐酸，沉淀溶解，其原因是_________________________________________________________________________________________________________，

有关离子方程式是_____________________________________________________。

（2）向Al（OH）3沉淀中加入苛性钠溶液，沉淀溶解，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，

有关离子方程式是____________________________________________________。

4.

（1）Al（OH）3的碱式电离为Al（OH）3

Al3＋＋3OH－，加入酸溶液，由于H＋与Al（OH）3电离出来的少量OH－中和生成水，使Al（OH）3的电离平衡向正反应方向移动　Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（2）Al（OH）3的酸式电离为Al（OH）3＋H2O

H＋＋[Al（OH）4]－，当向Al（OH）3沉淀中加入碱溶液时，OH－与H＋反应生成水，使[H＋]减小，Al（OH）3的酸式电离平衡向正方向移动　Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－

知识点三、沉淀转化

5．向5mLNaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为（　　）

A．AgCl＝AgI＝Ag2SB．AgCl

C．AgCl>AgI>Ag2SD．AgI>AgCl>Ag2S

6．已知如下物质的溶度积常数：

FeS：

Ksp＝6.3×10－18；CuS：

Ksp＝6.3×10－36mol2·L－2。

下列说法正确的是（　　）

A．同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度

B．同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp（FeS）变小

C．向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出现的沉淀是FeS

D．除去工业废水中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂

【课堂检测】

1．在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液时产生沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数，则平衡后溶液中（　　）

A．[Ba2＋]＝[SO

]＝Ksp，[Ba2＋]＝[SO

]

B．[Ba2＋]·[SO

]＝Ksp，[Ba2＋]>[SO

]

C．[Ba2＋]·[SO

]>Ksp，[Ba2＋]＝[SO

]

D．[Ba2＋]·[SO

]≠Ksp，[Ba2＋]<[SO

]

2．已知，同温度下的溶解能力：

Zn（OH）2>ZnS，MgCO3>Mg（OH）2；就溶解或电离出S2－的能力而言，FeS>H2S>CuS，则以下离子方程式错误的是（　　）

A．Mg2＋＋2HCO3－＋2Ca2＋＋4OH－===Mg（OH）2↓＋2CaCO3↓＋2H2O

B．Zn2＋＋S2－＋2H2O===Zn（OH）2↓＋H2S↑

C．Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋

D．FeS＋