第四单元沉淀溶解平衡教学目标:1掌握难溶电解质的溶解平衡及溶解平衡的应用2运用平衡移动原理分析、解决沉淀的溶解和沉淀的转化问题教学重点、难点:难溶电解质的溶解平衡、沉淀的转化和溶解情感态度与价值观:通过对生产、生活中与沉淀溶解平衡有关的某些现象的讨论,使学生体会到化学对于提高人类生活质量、促进社会发展的作用,激发学生学习化学的热情课时划分:三课时。
第一课时教案:第一节、沉淀溶解平衡[引入]:(演示实验)向PbI2上层清液中滴加AgNO3溶液(提问)请利用你所学的知识分析,黄色沉淀是什么物质?它是怎样产生的?[思考与交流]1、难溶电解质的定义是什么?难溶物的溶解度是否为0?在20℃时电解质的溶解性与溶解度的关系如下:2、当AgNO3与NaCl反应生成难溶AgCl时,溶液中是否含有Ag+和Cl-?此溶液是否为AgCl 的饱和溶液?3、难溶电解质(如AgCl)是否存在溶解平衡?仔细阅读、思考理解,并写出AgCl的溶解平衡表达式。
[板书] 一. 溶度积常数[讲解]AgCl是难溶的强电解质,在一定温度下,当把AgCl固体放入水中时,AgCl在水中的溶解度很小,AgCl表面上的Ag+离子和Cl-离子,在H2O分子作用下,会脱离晶体表面进入水中。
反过来在水中的水合Ag+离子与水合Cl-离子不断地作无规则运动,其中一些Ag+(aq)和Cl-(aq)在运动中相互碰撞,又可能沉积在固体表面。
参见图9-1“AgCl的沉淀溶解过程”。
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。
表示为:这种溶液是饱和溶液。
上述平衡关系是一种多相平衡称为沉淀-溶解平衡。
它亦服从化学平衡一般规律,其平衡常数表示式为:由于固体AgCl的“浓度”是一常数,因此可并入常数K中,即:[板书] K[AgCl]=[Ag+][Cl-]=K sp式中的K sp(或用K L表示)叫做溶度积常数,简称溶度积。
[举例]难溶电解质Fe(OH)3、Ca3(PO4)2的溶度积表示式为:Fe(OH)3Fe3++3OH-K sp=[Fe3+][OH-]3[板书]溶度积的一般表示式为:A mB n(固) mA n++nB m-K sp====[A n+]m·[B m-]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。
[讲述]298K时,一些常见难溶电解质的溶度积见附录3。
和其它平衡常数一样,K sp也随温度而变化,例如,BaSO4298K时,K sp=1.08×10-10,323K时,Ksp=1.98×10-10,可知随温度升高,BaSO4的Ksp稍有增大。
[板书]二. 溶度积和溶解度的换算难溶电解质的溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力,溶度积和溶解度可以互相换算。
1.已知溶解度求溶度积:已知物质的溶解度(用物质的量浓度:mol/L表示),就可以计算它的溶度积。
[例题]已知室温时AgBr的溶解度是8.8×10-7mol/L,MgNH4PO4溶解度是6.3×10-5mol/L,求AgBr、MgNH4PO4的溶度积?解:AgBr(固) Ag++Br-∵溶解的AgBr可认为完全电离∴[Ag+]=[Br-]=8.8×10-7mol/LK sp[AgBr]=[Ag+][Br-]=(8.8×10-7)2=7.7×10-13同理MgNH 4PO4(固) Mg2++NH4++PO43-因为溶解的Mg(NH4)PO4可认为完全电离,∴[Mg2+]=[]=[]=6.3×10-5mol/L∴K sp[Mg(NH4)PO4]=[Mg2+][][]=(6.3×10-5)3=2.5×10-13答:AgBr的溶度积为7.7×10-13,Mg(NH4)PO4的溶度积为2.5×10-13。
[小节]通过以上计算可将溶解度求溶度积的换算公式小结如下:2.已知溶度积求溶解度[例题]已知CaF2的溶度积是2.7×10-11,问它在纯水中的溶解度是多少?解:因为溶解的CaF2可认为完全电离。
设CaF2的溶解度为s,则在CaF2饱和溶液中,[Cu2+]=s,[F-]=2s,∴K sp[CaF2]=[Ca2+][F-]2=s·(2s)2=4s3=2.7×10-11答:CaF2在纯水中的溶解度是1.6×10-4mol/L。
对于同类型的难溶电解质,在一定温度下,Ksp越大,溶解度越大。
对于不同类型的电解质,不能从溶度积的大小立即判断出物质的溶解度,必须利用前面的公式进行换算,才能得出准确的结论。
[板书]三. 溶度积原理[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.Q i=K sp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.Q i>K sp溶液中将析出沉淀,直到溶液中的Q i=K sp为止。
3.Q i<K sp溶液为不饱和溶液,将足量的难溶电解质固体放入此溶液中,固体将溶解,直到溶液中Q i=K sp时,溶液达到饱和。
上述内容就是溶度积原理。
根据溶度积原理,可以判断溶液中沉淀的生成和溶解。
这里注意离子积Q i是非平衡状态下离子浓度的乘积所以Q i值不固定。
[板书]四.影响难溶物溶解度的因素:同离子效应[实验]取AgCl饱和溶液5mL两份,分别滴加1mol/L的AgNO3溶液,1mol/L的NaCl溶液。
观察现象。
[分析]实验结果是AgCl澄清的饱和溶液,均析出AgCl白色沉淀。
上述现象产生的原因是在AgCl饱和溶液中,存在着溶液中Ag+离子、Cl-离子与固体AgCl的沉淀溶解平衡,此时[Ag+][Cl-]=K sp[AgCl],当加入相同的Ag+时,溶液中的Ag+浓度增大,使AgCl的多相离子平衡向左移动,如下式表示:此时溶液中的[Ag+][Cl-]>K sp[AgCl],AgCl沉淀析出。
当达到新的平衡状态时,AgCl的溶解度减少了,这种因加入有共同离子的强电解质而使AgCl溶解度降低的效应,叫同离子效应。
第二课时教案:[板书] 第二节沉淀溶解平衡的应用[引入]沉淀溶解平衡是一个动态平衡,当条件发生改变时,平衡也会相应地发生移动。
我们在生产生活中经常根据平衡移动原理,选择适当的条件,使平衡向着需要的方向移动。
[交流与讨论]同学阅读课本82页的内容并讨论。
[教师小结并板书]一.沉淀的生成: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。
[例题]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K sp=9×10-12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K sp[Ag2CrO4]=9×10-12∵Q i<K sp,∴无Ag2CrO4沉淀生成[分析与思考]课本中图3-21中,将PH值调到3~4时,Cu2+不沉淀而Fe3+沉淀?[交流与讨论] P83氟化物防治龋齿的化学原理[讲述] 人体牙齿主要的无机成分是羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)],是一种难溶的磷酸钙类沉积物。
在口腔中,牙齿表面的羟基磷灰石存在着这样的沉淀溶解平衡。
Ca5(PO4)3(OH) 5Ca2+ + 3PO34-+ OH-[教师小结并板书]二、沉淀的溶解:在难溶电解质溶液中,要使沉淀溶解的方法是:降低溶液中某种离子的浓度,使离子的浓度积小于该物质的溶度积。
[讲述] 如果我们在饭后没有及时漱口或刷牙,口腔中残留的食物在酶的作用下,会分解产生有机酸——乳酸。
乳酸是酸性物质,能与氢氧根反应,使羟基磷灰石的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,从而导致龋齿的发生。
但如果饮用水或者牙膏中含有氟离子,氟离子能与牙齿表面Ca2+和PO34-反应生成更难溶的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F],沉积在牙齿表面。
氟磷灰石比羟基磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,并能抑制口腔细菌产生酸。
因而能有效保护我们的牙齿,降低龋齿的发生率。
这是通过添加F-使难溶的羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石,实质就是发生了沉淀的转化。
应该说添加F-对于防治龋齿有正面影响。
但在我国部分地区,由于水中含有过量的F-导致地区性氟斑牙,因此在牙膏添加F-并非医疗手段。
养成良好的卫生习惯才是预防龋齿的关键。
[设疑] 为什么氟离子能与牙齿表面Ca2+和PO34-反应生成更难溶的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]?[板书]三、沉淀的转化:这种把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程叫沉淀的转化。
[活动与探究]P84页,学生分组实验。
[分析与思考] 图3-23[引导并板书] 化学方程式: AgCl + KI = AgI + KCl离子方程式: AgCl + I - = AgI + Cl - [提问] 通过上述分析,你觉得沉淀为什么发生转化?上述沉淀的转化有什么规律?[学生讨论、教师小结]1. 沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。
2. 沉淀转化的规律a.一般来说,溶解能力相对较强物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。
[交流与讨论]P85页内容。
[学生讨论、教师小结并板书] CaSO 4 + Na 2CO 3 = CaCO 3 + Na 2SO 4224334CaSO CO CaCO SO --+=+ [设疑] 那么,BaSO4沉淀能否转化为BaCO 3沉淀?如果能,需要添加什么试剂?大家分组讨论一下,然后给出你们的答案。
[引导分析] 关键还是在于沉淀溶解平衡的移动。
要使溶解能力相对较弱的BaSO 4转化为溶解能力相对较强的BaCO 3,要想办法促进BaSO 4向沉淀溶解的方向移动,同时想办法促进BaCO 3的沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动。
[分析小结与板书] b. 当两种难溶物溶解能力差别不大时, 溶解能力相对较弱的物质在一定条件下能转化为溶解能力相对较强的物质。
[讲述] 根据第二组的实验可知,对于溶解能力相差较大的,就较难实现溶解性能相对弱较的物质向溶解能力相对较强的物质的转化。
[课堂小结] 沉淀溶解平衡的应用,实质是沉淀溶解平衡的移动应用。
利用沉淀溶解平衡的移动可以帮助我们认识和解决生产生活中的问题。
AgCl Ag + + Cl -KI I - + K ++AgI沉淀溶解平衡(第一课时作业)1.试验室中,要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来,最适宜选用的试剂是( )A. Ba(OH)2溶液 B . NaOH溶液 C. 盐酸 D. 氨水2.一定温度下,在氢氧化钡的悬浊液中,存在氢氧化钡固体与其它电离的离子间的溶解平衡关系:Ba(OH)2(固体) Ba2++2OH-。