人教版选修4 第3章第4节 难溶电解质的溶解平衡 教案.doc

第4节 难溶电解质的溶解平衡教学目标1. 了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；2. 掌握沉淀溶解平衡有关计算3. 沉淀溶解平衡图像分析教学重点难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；沉淀溶解平衡有关计算；沉淀溶解平衡图像分析教学难点难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；沉淀溶解平衡有关计算；沉淀溶解平衡图像分析教学过程一、导入大家都知道agcl 不溶于水，难道是一点都不溶吗？通过今天的学习我们会有更深入了解。使用建议说明：我们知道，溶液中难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。但是这样的反应真的能进行到底吗？以上的导入方法只是建议，可选择性采用。二、知识讲解考点1 难溶电解质的沉淀溶解平衡使用建议说明：难溶电解质的沉淀溶解平衡同样为动态平衡，依然以之前我们学习过的平衡移动分析方法来解决溶液中离子与沉淀间的转化。1、概念：在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，溶解速率和生成沉淀速率相等的状态。2、溶解平衡的建立：固体溶质溶液中的溶质。3、影响沉淀溶解平衡的因素(以agcl为例)：agcl(s) ag(aq)cl(aq) h0外界条件移动方向c(ag)ksp升高温度正向增大增大加入少量agno3逆向增大不变加入na2s正向减小不变通入hcl逆向减小不变4、溶度积常数：(1)表达式：ambn(s) man(aq)nbm(aq)，kspcm(an)cn(bm)。(2)ksp的意义：ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的组成中阴阳离子个数比相同时，ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越大。(3)ksp的影响因素：ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，与沉淀量和溶液中离子的浓度无关。溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。5、沉淀的生成：(1)应用：可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。例如：分离离子：同一类型的难溶电解质，如agcl、agbr、agi，溶度积小的物质先析出，溶度积大的物质后析出。控制溶液的ph来分离物质，如除去cucl2中的fecl3就可向溶液中加入cuo或cu(oh)2等物质，将 fe3转化为fe(oh)3而除去。(2)方法：方法实例反应的离子方程式调节ph法用cu(oh)2、cuo等除去cucl2中的fecl3fe33h2ofe(oh)33hcu(oh)22hcu22h2o沉淀剂法以na2s、h2s等作沉淀剂除去污水中的重金属离子h2scu2cus2h6、 沉淀的溶解：(1)酸溶解法：如caco3溶于盐酸，离子方程式为：caco32hca2h2oco2。(2)盐溶解法：如mg(oh)2溶于nh4cl溶液，离子方程式为：mg(oh)22nhmg22nh3h2o。(3)氧化还原溶解法：如不溶于盐酸的硫化物ag2s溶于稀hno3。(4)配位溶解法：如agcl溶于氨水，离子方程式为agcl2nh3h2o=ag(nh3)2cl2h2o。7、沉淀的转化：(1)实质：沉淀溶解平衡的移动。(2)特征：一般说来，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。例如：agno3agcl(白色沉淀) agbr(淡黄色沉淀) agi(黄色沉淀)ag2s(黑色沉淀) (3)应用：锅炉除垢：将caso4转化为caco3，离子方程式为：caso4cocaco3so。矿物转化：用饱和na2co3处理重晶石(baso4)制备可溶性钡盐的离子方程式为：baso4cobaco3so、baco32hba2h2oco2。注意：利用生成沉淀的方法不可能将要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1105 moll1时，沉淀已经完全。沉淀的转化过程中一般是溶解度大的易转化为溶解度小的，但在溶解度相差不大的情况下，溶解度小的也可以转化为溶解度大的，如baso4沉淀在饱和na2co3溶液中可以转化为baco3沉淀。考点2 ksp的有关计算及其图像分析使用建议说明：ksp只与温度有关，也只有达到平衡时候存在这样的常数，强调使用环境。1、溶度积的计算：(1)已知溶度积，求溶液中的某种离子的浓度，如kspa的饱和agcl溶液中c(ag) mol/l。(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下agcl的kspa，在0.1moll1的nacl溶液中加入过量的agcl固体，达到平衡后c(ag)10amoll1。2、图像分析：(1)曲线上的任意一点，都代表指定温度下的饱和溶液，由对应的离子浓度可求ksp。(2)可通过比较、观察得出溶液是否达到饱和状态，是否有沉淀析出。处于曲线上方的点表明溶液处于过饱和状态，一定会有沉淀析出，处于曲线下方的点，则表明溶液处于未饱和状态，不会有沉淀析出。(3)从图像中找到数据，根据ksp公式计算得出ksp的值。(4)比较溶液的qc与ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。当qc ksp时是过饱和溶液，反应向生成沉淀方向进行，直至达到沉淀溶解平衡状态（饱和为止）。当qc = ksp时是饱和溶液，达到沉淀溶解平衡状态。当qc cuco3cus bcus cu(oh)2cuco3ccu(oh)2cuco3cus dcus cu(oh)2cuco32、已知：25c时，kspmg(oh)2=5.611012，kspmgf2=7.421011。下列说法正确的是（）a25c时，饱和mg(oh)2溶液与饱和mgf2溶液相比，前者的c(mg2+)大b25c时，在mg(oh)2的悬浊液加入少量的nh4cl固体，c(mg2+)增大c25c时，mg(oh)2固体在20ml0.01moll1氨水中的ksp比在20ml0.01moll1nh4cl溶液中的ksp小d25c时，在mg(oh)2的悬浊液加入naf溶液后，mg(oh)2不可能转化成为mgf2【答案】1、d；2、b 【解析】1、 反应的趋势一般都是向生成更难溶的方向进行，所以根据方程式可判断，物质的溶解度大小顺序为cus cu(oh)2cuco3，即选项d正确。2、氢氧化镁的溶度积常数小于氟化镁的，所以a不正确。由于氯化铵溶于水，电离出nh4能结合溶液中oh，促进氢氧化镁的溶解，b正确。溶度积常数只与温度有关系，c不正确。只要溶液中c(mg2)c2(oh)kspmgf2，就会有氟化镁沉淀析出，d不正确。巩固题3、元素铬(cr)在溶液中主要以cr3+(蓝紫色)、cr(oh)4(绿色)、cr2o72(橙红色)、cro42(黄色)等形式存在，cr(oh)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：在化学分析中采用k2cro4为指示剂，以agno3标准溶液滴定溶液中cl，利用ag+与cro42生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中cl恰好沉淀完全(浓度等于1.0105moll1)时，溶液中c(ag+)为_ moll1，此时溶液中c(cro42)等于_moll1。(已知ag2cro4、agcl的ksp分别为2.01012和2.01010)。4、溴酸银（agbro3）溶解度随温度变化曲线如图所示，下列说法错误的是（ ）a溴酸银的溶解是放热过程 b温度升高时溴酸银溶解速度加快c60时溴酸银的ksp约等于 d若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯5、已知ksp(agcl)=1.5610-10，ksp(agbr)=7.710-13，ksp(ag2cr2o4)=9.010-12，某溶液中含有c1-， br- 和cro42-，浓度均为0.010mo1l-1，向该溶液中逐滴加入0.010moll-1的agno3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为（ ）a c1- 、br-、cro42- bcro42-、br-、c1-c br-、c1-、cro42- d br- 、cro42-、c1-6、已知25时，caso4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100ml该条件下的caso4饱和溶液中加入400ml0.01moll1na2so4溶液，下列叙述正确的是()a溶液中析出caso4固体沉淀，最终溶液中c(so)比原来的大b溶液中无沉淀析出，溶液中c(ca2)、c(so)都变小c溶液中析出caso4固体沉淀，溶液中c(ca2)、c(so)都变小d溶液中无沉淀析出，但最终溶液中c(so)比原来的大7、25 时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(ksp)分别为ksp(fes)6.31018；ksp(cus)1.31036；ksp(zns)1.61024。下列关于常温时的有关叙述正确的是()a硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大b将足量的znso4晶体加入到0.1moll1的na2s溶液中，zn2的浓度最大只能达到1.61023moll1c除去工业废水中含有的cu2，可采用fes固体作为沉淀剂d向饱和的fes溶液中加入feso4溶液后，混合液中c(fe2)变大、c(s2)变小，但ksp(fes)变大8、在cl和cro离子浓度都是0.100moll1的混合溶液中逐滴加入agno3溶液(忽略体积改变)时，问agcl和ag2cro4哪一种先沉淀？当ag2cro4开始沉淀时，溶液中cl离子浓度为_（已知：ksp(agcl)1.561010，ksp(ag2cro4)9.01012）【答案】3、2.010-5 ；510-3；4、a；5、c；6、d；7、b；8、1.6410-5moll1 【解析】3、当溶液中cl完全沉淀时，即c(cl-)=1.0105moll1，根据溶度积常数ksp(agcl)=2.01010，可得溶液中c(ag+)=ksp(agcl)c(cl-)=2.01010(1.0105moll1)=2.010-moll1；则此时溶液中c(cro42)=ksp(ag2cro4)/c2(ag+)=2.01012(2.010-5moll1)=510-3moll1。4、该图像只是给出溴酸银溶解度与温度的关系，无法判断其溶解过程的热效应，a错误；由于物质的溶解过程是吸热过程，温度升高溶解速率加快，b正确；60时溴酸银溶解度约为0.6g，n(agbro3)0.0025mol，c(ag+)c(bro3-)0.025moll-1，ksp6.2510-4,c正确；由于硝酸钾的溶解度随温度变化程度很大，而溴酸银溶解度随温度变化不大，可以用重结晶的方法提纯，d正确。5、生成agcl沉淀所需ag+的浓度为：c(ag+)=1.5610-8moll-1生成agbr沉淀所需ag+的浓度为：c(ag+)=7.710-11moll-1生成ag2cro4沉淀所需ag+的浓度为：c(ag+)=3.010-5moll-1根据计算可知，三种离子产生沉淀的先后顺序为br-、cl-、cro42-，故c正确。6、由图像可知ksp(caso4)9.0106，当加入400ml0.01moll1na2so4溶液时，此时c(ca2)6104moll1，c(so)8.6103moll1，qc5.16106s(agy)s(agz)； (2)减小； (3)1.0106moll-1；(4)能；ksp(agy)1.01012ksp(agz)8.71017；能；若要实现agy向agx的完全转化，必须保持溶液中的c(x)1.8104moll-1【解析】9、(1)由图可知，在ph=3时，溶液中不会出现cu(oh)2沉淀，主要以cu2+存在；(2)除去fe3+的同时必须保证cu2+不能沉淀，从图中可以看出ph大于4时，铜离子开始沉淀，因此ph应保持在4左右fe3+沉淀完全；(3)由几种硫化物的溶度积可知cus、pbs、hgs的溶解度比fes小的多，加入fes可使三种离子转化为硫化物沉淀，过量的fes不溶解，而naoh、na2s过量时都会存在与废水中，故选b；(4)fe3+发生水解：fe3+3h2ofe(oh)3+3h+，向溶液中加入cuo发生反应：cuo+2h+=cu2+h2o，cuo不断消耗h+，使水解平衡正向移动，fe3+沉淀完全，过滤，即可除去cucl2溶液中混有的少量fe3+；(5)ksp=c(cu2+)c2(oh-)=2.210-10，c(cu2+)=0.022moll-1，如果生成cu(oh)2沉淀，则应有c(oh-)moll-1=10-4moll-1，则c(h+)moll-1=10-10moll-1；所以ph-lg(10-10)=10，所以需要加入naoh溶液调整溶液的ph应大于10。10、(1)agx、agy、agz三者ksp大小关系为：agxagyagz，又因三者阴阳离子个数比相同，故三者溶解度与ksp的大小成正比。(2)由于agy比agx更难溶，则向agy的饱和溶液中加入agx固体，发生沉淀的转化，agx(s)y(aq)=agy(s)x(aq)，则c(y)减小。(3)25时，agy的ksp1.01012，即溶液达到饱和时，c(ag)c(y)1.0106moll-1，m(agy)1.0106moll-10.1 l188gmol11.880105g0.188 g，故将0.188 g agy溶于100ml水中，形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的)，则c(y)1.0106moll-1。(4) 由于ksp(agz)1.8104moll-1时，即可实现由agy向agx的转化。五、课堂小结使用建议说明：此处内容主要用于教师对本节课重点内容进行总结，一方面是对本节课的重点难点内容的回顾，更重要的是针对这节课学生出现的问题再次进行复习提问等，以达到让学生课上掌握的目的，同时可以对下节课内容进行简单的铺垫，以体现出本节课内容与下节课内容之间的关系。1、 难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质；2、 沉淀溶解平衡有关计算；3、 沉淀溶解平衡图像分析六 、课后作业使用建议说明：此处内容主要用于教师根据学生掌握情况有针对性的进行课后作业的布置，掌握好的同学可以适当的布置难度大一些的作业，成绩一般的同学可以以基础题和巩固题目为主，但是一定要控制作业的数量，给学生布置的作业一般不要超过5题，这样学生才能保证做题的质量。基础题1、已知如下物质的溶度积常数：fes：；cus：；zns：。下列说法正确的是（ ）a同温度下，cus的溶解度大于zns的溶解度b将足量cuso4溶解在0.1moll1的h2s溶液中，cu2+能达到的最大浓度为1.310-35moll1c因为h2so4是强酸，所以cu2+ + h2s = cus + 2h+不能发生d除去工业废水中的cu2+，可以选用fes作沉淀剂2、一定温度下，将0.1molagcl固体加入1l 0.1moll1na2co3溶液中，充分搅拌（不考虑液体体积变化），已知：ksp(agcl)=21010；ksp(ag2co3)=11011，下列有关说法正确的是（ ）a沉淀转化反应2agcl(s)+ co32-(aq) ag2co3(s)+2cl-(aq)的平衡常数为20moll-1b约有10-5mol agcl溶解c反应后溶液中的：c(na+)c (co32-)c (cl-)c (ag+)c (h+)d反应后溶液中的：c(na+)+ c (ag+)=2 c (co32-)+ c (hco3-)+ c (cl-)3、实验：0.1moll1agno3溶液和0.1moll1nacl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；向滤液b中滴加0.1moll1ki溶液，出现浑浊；向沉淀c中滴加0.1moll1ki溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是（）a浊液a中存在沉淀溶解平衡：agcl（s）ag+（aq）+cl-（aq）b滤液b中不含有ag+c中颜色变化说明agcl转化为agid实验可以证明agi比agcl更难溶【答案】1、d；2、c；3、b 巩固题4、一定温度下，三种碳酸盐mco3（m：mg2+、ca2+、mn2+）的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。已知：pm=-lgc(m)，p(co32-)=-lgc(co32-)。下列说法正确的是（ ）amgco3、caco3、mnco3的ksp依次增大ba 点可表示mnco3的饱和溶液，且c(mn2+)=c(co32-)cb 点可表示caco3的饱和溶液，且c(ca2+)dc 点可表示mgco3的不饱和溶液，且c(mg2+)5、某温度下，fe(oh)3(s)、cu(oh)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液ph，金属阳离子浓度的变化如下图所示。据图分析，下列判断错误的是（ ）akspfe(oh)3kspcu(oh)2b加适量nh4cl固体可使溶液由a点变到b点cc、d两点代表的溶液中c(h)与c(oh)乘积相等dfe(oh)3、cu(oh)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和6、在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入cu和cuso4，生成cucl沉淀从而除去cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是（ ）aksp(cucl)的数量级为10-7b除cl-反应为cu + cu2+ + 2cl-= 2cuclc加入cu越多，cu+浓度越高，除cl-效果越好d2cu+=cu2+cu平衡常数很大，反应趋于完全【答案】4、bd；5、b；6、c拔高题7、一定温度时，cu2+、mn2+、fe2+、zn2+等四种金属离子（m2+）形成硫化物沉淀所需s2-最低浓度的对数值lgc(s2-)与lgc(m2+)的关系如图所示。下列有关判断不正确的是（ ）a该温度下，ksp(mns)大于1.010-35b向含mn2+、zn2+的稀溶液中滴加na2s溶液，mn2+最有可能先沉淀c向c(fe2+)=0.1moll-1的溶液中加入cus粉末，有fes沉淀析出d该温度下，溶解度：cusmnsfeszns8、以下是25时几种难溶电解质的溶解度：难溶电解质mg(oh)2cu(oh)2fe(oh)2fe(oh)3溶解度/g910-41.710-61.510-43.010-9在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如：为了除去氯化铵中的杂质fe3+，先将混合