山东临清四所高中化学 第三章 第4节 难溶电解质的溶解平衡教案 选修4

第3章 第四节 难溶电解质的溶解平衡 【教学目标】1认识什么是沉淀溶解平衡及沉淀溶解平衡是如何建立的，知道哪些外界条件会影响沉淀溶解平衡。 2认识溶度积的概念，初步学会利用溶度积计算溶液中各离子的浓度。 3知道沉淀溶解平衡有哪些应用，会用沉淀溶解平衡原理解决有关化学问题（如沉淀转化、沉淀生成等）。【教学重点、难点】 运用溶度积规则判断分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化及沉淀溶解平衡在生产生活的应用。【教学过程】 设问1：对于平衡AgCl（s） Ag+ + Cl,运用Ksp与溶液中的离子积Qc的关系分析：增加C(Ag+)或C(Cl)，平衡为什么向生成沉淀的方向移动?解析: Qc = C(Ag+) C(Cl)Qc Ksp时： 平衡向生成沉淀的方向移动有沉淀生成 Qc = Ksp时： 平衡不移动Qc Ksp时： 平衡向沉淀溶解的方向移动沉淀溶解增加C(Ag+)或C(Cl)，平衡向生成沉淀的方向移动同离子效应三、沉淀溶解平衡的应用：引言：沉淀溶解平衡作为一种动态的平衡，我们可以通过改变条件，控制其进行的方向，沉淀转为溶液中的离子，或者溶液中的离子转化为沉淀。1、沉淀的生成：归纳1：当溶液中Qc Ksp时，平衡向生成沉淀的方向移动有沉淀生成，因而要使溶液中的某离子生成沉淀而除去，可增加能与之结合成更难溶物质的离子的浓度。例1:AgCl的Ksp=1.8010-10,将0.001 mol/L NaCl和0.001 mol/LAgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl 沉淀生成?解:两溶液等体积混合后, Ag+ 和Cl浓度都减小到原浓度的1/2.c(Ag+)=c(Cl)=1/20.001mol/L=0.005mol/L在混合溶液中,则C(Ag+)c(Cl-)=(0.005)2=2.5 10-5Ksp,所以有AgCl 沉淀生成。练习1：将足量BaCO3分别加入： 30mL 水 10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液 50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液 100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为： _ 2、沉淀的溶解归纳2：根据溶度积原理,沉淀溶解的必要条件是溶液中离子积小于溶度积Ksp因此,创造一定条件,降低溶液中的离子浓度,使离子积小于其溶度积,就可使沉淀溶解. 1生成难解离的物质使沉淀溶解(1)金属氢氧化物沉淀的溶解例如:Mg(OH)2(s) + 2HCl MgCl2 + 2 H2OMg(OH) 2氢氧化物中的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)碳酸盐沉淀的溶解例如:CaCO3(s) +2HCl CaCl2 + CO2+ H2OCaCO3的CO32-与酸生成难解离的HCO3-，甚至CO2气体，加入HCl后，H+与溶液中的CO32-反应生成难解离的HCO3-或CO2气体和水，使溶液中C(CO32-)降低，导致Qc (CaCO3)Ksp(CaCO3)，故沉淀溶解。(3)金属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+与S2-结合生成HS-，再与H+结合生成H2S气体，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，能形成可溶性难解离的Pb(Ac)2，使溶液中C(Pb2+)降低，导致PbSO4的Qc (PbSO4)Ksp(PbSO4)，沉淀溶解。(5)形成难解离的配离子例如: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结合成难解离的配离子Ag(NH3)2+，使溶液中C(Ag+)降低，导致AgCl沉淀溶解。2利用氧化还原反应使沉淀溶解例如:3CuS + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3S+ 2NO+ 4H2OHgS、CuS等Ksp值很小的金属硫化物就不能溶于盐酸。加入氧化剂，使某一离子发生氧化还原反应而降低其浓度, 导致金属硫化物沉淀溶解。 例2、牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(固) 5Ca2+3PO43-+OH- 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是 已知Ca5(PO4)3F（固）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。主动脉用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因： 根据以上原理，请你提出一种其它促进矿化的方法： 解析：H+OH-=H2O，使平衡向脱矿方向移动 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）练习2:溶洞的形成：分析其形成原理。3、沉淀的转化：归纳3加入可与体系中某些离子发生反应生成更难溶电解质的离子，平衡会向溶解的方向移动，同时生成另一种溶解度更小的沉淀。沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。例3：将AgNO3溶液加入氯化钠溶液中，再依次加入溴化钠溶液、碘化钾溶液会出现不同颜色的沉淀，沉淀的颜色变化是 _ _ _ _ _ _ _。出现这种颜色变化的原因是： _ 练习3：在工业废水处理过程中，用FeS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属离子（ Cu2+、Hg2+等）？练习4：分析化学上将难溶强酸盐（如：BaSO4）转化为难溶弱酸盐（如：BaCO3）原理？拓展：分级沉淀：归纳溶液中有两种以上能与同种离子反应产生沉淀的离子时，最先析出的是溶解度较小的化合物，这就是分步沉淀，。例4：在含有同浓度的I-和Cl-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，为什么最先看到淡黄色AgI沉淀，至加到一定量AgNO3溶液后，才生成白色AgCl沉淀？解析：这是因为AgI的溶度积比AgCl小得多，离子积最先达到溶度积而首先沉淀。练习5: 在Cl-和CrO42-离子浓度都是0.100 molL-1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-离子浓度是多少？。解：查表可知，Ksp,AgCl=1.5610-10Ksp,Ag2CrO4=9.010-12AgCl开始沉淀所需Ag+为Ag+=1.5610-9 (molL-1)Ag2CrO4开始沉淀所需Ag+为Ag+=9.510-6 (molL-1)因此，首先满足溶度积的AgCl先沉淀。当Ag2CrO4开始沉淀时，:Ag+=9.510-6 (molL-1)此时，Cl-=1.6410-5 (molL-1)巩固提高: 练习6在含AgCl固体的饱和溶液中，分别加入下列物质，对AgCl的溶解度有什么影响，并解释之。(1)盐酸 (2) AgNO3 (3)KNO3 (4) 氨水解：(1) 加入盐酸，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。(2) 加入AgNO3，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。(3) 加入KNO3， 产生盐效应，AgCl的溶解度增大。 (4) 加入氨水，形成Ag(NH3)2Cl配合物，AgCl的溶解度增大练习7计算下列反应的平衡常数，并估计反应的方向。（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）解：(1)反应 PbS + 2HAcPb2+H2S+2Ac- K= =2.810-19因为K很小，所以反应逆向进行的程度较大。(2) 反应 Cu2+ + H2S CuS + 2H+K=7.881014因为K很大，所以反应正向进行的程度较大。练习8AgI沉淀用(NH4)2S溶液处理使之转化为Ag2S沉淀，该转化反应的平衡常数是多少？若在1.0L(NH4)2S溶液中转化0.010molAgI，(NH4)2S溶液的最初浓度是多少？（Ksp,AgI=8.5110-17；Ksp,Ag2S=6.6910-50）