3.4.2《沉淀反应的应用》教学设计(含解析)人教版高中化学选修4

精品资料，欢迎下载！（人教版选修4）第三章《水溶液中的离子平衡》教学设计第四节难容电解质的溶解平衡（第二课时沉淀反应的应用）课题：3.4.2沉淀反应的应用课时1授课班级教材分析本节课要学的内容是人教版选修4第四章第四节《难溶电解质的溶解平衡》第二课时内容。是在学习了难溶电解质的溶解平衡及溶度积等概念的基础上，进一步学习沉淀溶解平衡的应用，包括沉淀的形成及相互转化在生产、科技、生活中的应用。其核心是根据溶解平衡的特点和原理，理解沉淀的形成与转化的具体应用,关键是要掌握可容物的溶解平衡及沉淀的溶解、转化的条件和有关计算。本节课的内容与化学平衡、离子共存有着密切的联系,本节课有回顾旧知识，联系新内容的地位，并有承上启下的作用，本节课的教学重点是根据难容电解质的溶解平衡的特点、能运用沉淀的形成、溶解、转化来处理实际问题，掌握沉淀转化的判断方法及有关计算等。教学目标知识与技能1.通过实例分析、问题探究，能运用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质，知道沉淀转化的本质，能对相关实验现象以及生活中的一些问题进行解释。2.联系实际，结合原理学会用沉淀溶解平衡的移动，并设计实验探究方案，进行沉淀转化等实验探究，解决生产、生活中的实际问题，培养知识迁移能力、动手实验的能力和逻辑推理能力。过程与方法引导学生根据已有的知识经验，分析推理出新的知识，培养学生的归纳、演绎能力及辩证看待问题的思想。情感态度价值观通过本节课的学习，使学生体会化学平衡知识在解决实际问题中的应用，并使其进一步认识化学知识与人类生活的密切关系。教学重点沉淀的溶解和转化教学难点沉淀溶解和转化的应用教学过程教学步骤、内容教学方法【回顾1】1．难溶电解质的溶解平衡具有哪些特征？【交流】难溶电解质的溶解平衡和化学平衡一样具有逆、等、动、定、变的特征。【回顾1】2．难溶电解质的溶解平衡受哪些外界因素影响？【交流】难溶电解质的溶解平衡会受温度、难溶电解质的浓度及相关离子的浓度影响。【预习交流1】（1）沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，越难溶(Ksp越小)的越先沉淀。当离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，认为已完全沉淀。【预习交流2】（2）除去工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，可使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。【导入】你知道锅炉中的水垢是怎样形成的吗，我们又有哪些方法除去水垢呢？其实，其原理就是利用了沉淀的溶解或转化。那么，沉淀的溶解及转化有哪些规律呢?本节课我们将作进一步的探究。【板书】活动一、沉淀的生成与溶解【思考】某含有CaCO3的悬浊液，改变条件，回答下列问题：【问题1】(1)滴加盐酸直至过量，沉淀逐渐溶解。原因是什么？【交流】CaCO3在水中存在，CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，当加入盐酸后，COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑，c(COeq\o\al(2－,3))降低，平衡向溶解方向移动，最后沉淀完全消失。过程如下：【问题2】(2)若加入Na2CO3溶液，沉淀、c(Ca2＋)、c(COeq\o\al(2－,3))会发生怎样的变化？【交流】沉淀增多，c(Ca2＋)减小，c(COeq\o\al(2－,3))增大。【实验探究】阅读课本P63页实验3-3，完成表格内容。滴加试剂蒸馏水盐酸氯化铵溶液现象无明显溶解现象迅速溶解固体溶解化学方程式Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2NH4Cl＝MgCl2＋2NH3·H2O原因分析溶液中存在Mg(OH)2的溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)在在盐酸溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O在氯化铵溶液中：NH4＋(aq)＋OH－(aq)＝NH3·H2O结论所以可以用强酸溶解部分难溶性电解质，如难溶性碳酸盐、难溶性碱等。【讨论】沉淀生成的应用主要涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域，常利用生成沉淀达到分离或除去某些离子的目的。常用的方法有哪些?【交流1】(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7～8，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。【交流2】(2)加沉淀剂法：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。写出下列反应的离子方程式：【交流3】①用H2S除去Cu2＋：H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋。【交流4】②用Na2S除去Hg2＋：Hg2＋＋S2－=HgS↓。【问题探究1】(1)BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？【交流】原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)、COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O。胃酸消耗COeq\o\al(2－,3)，使溶液中c(COeq\o\al(2－,3))降低，BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2＋)增大引起人体重金属中毒。【问题探究2】(2)可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？【交流】中毒后服用5.0%的Na2SO4溶液洗胃，SOeq\o\al(2－,4)与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。【归纳小结】沉淀反应的应用【交流1】(1)沉淀的生成和溶解这两个方向相反的过程，控制离子浓度，可以使反应向我们需要的方向转化。(2)利用生成沉淀除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生，其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。【交流2】(3)根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去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。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。【典例1】为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是()A．NH3·H2OB．NaOHC．Na2CO3D．MgCO3【答案】D【解析】Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，调节pH，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀后除去。在不引入新杂质，Mg2＋不沉淀的条件下，选用MgCO3，过量的MgCO3可一起过滤除去。也可选用MgO、Mg(OH)2等试剂。【典例2】如图表示的是难溶氢氧化物在不同pH下的溶解度(S)，下列说法正确的是()A．pH＝3时溶液中铁元素的主要存在形式是Fe3＋B．若Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，可通过调节溶液pH的方法除去C．若要分离溶液中的Fe3＋和Cu2＋，可调节溶液的pH为4D．若向含有Cu2＋和Ni2＋的溶液中加入烧碱，Ni(OH)2优先沉淀【答案】C【解析】当pH＝3时，Fe3＋已沉淀完全，A项错误；由于Ni2＋和Co2＋完全沉淀时的pH相差不大，故不宜通过调节溶液pH的方法除去，B项错误；根据图可知向含有Cu2＋和Ni2＋的溶液中加入烧碱，Cu(OH)2优先沉淀，D项错误。【板书】活动二、沉淀的转化【实验探究1】（1）阅读教材P64页实验3—4，结合下列图示完成实验，将观察到的现象填在表格内：【交流投影】步骤现象有白色沉淀析出白色沉淀变成红褐色红褐色沉淀析出，溶液褪为无色方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓AgCl(s)＋I－(aq)=AgI(s)＋Cl－(aq)2AgI(s)＋S2－(aq)=Ag2S↓(s)＋2I－(aq)结论溶解能力小的沉淀能转化为溶解能力更小的沉淀。【实验探究2】（2）阅读教材P64页实验3—5，结合下列图示完成实验，将观察到的现象填在表格内：步骤向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液静置现象有白色沉淀析出白色沉淀变成红褐色红褐色沉淀析出，溶液褪为无色方程式MgCl2＋2NaOH＝Mg(OH)2↓＋2NaCl3Mg(OH)2＋2FeCl3＝2Fe(OH)3＋3MgCl2【问题探究】如果将上述两个实验中沉淀生成和转化的操作步骤颠倒顺序，会产生什么结果？你来利用平衡移动原理和两种沉淀溶解度上的差别加以解释，并找出这类反应发生的特点。【交流】沉淀不会转化；沉淀只是从溶解度小的向溶解度更小的方向转化；两者差别越大，转化越容易。【讨论】沉淀转化在生活中有哪些应用？【交流1】(1)处理工业废水：工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。写出用FeS除去Hg2＋的离子方程式：FeS(s)＋Hg2＋(aq)=HgS(s)＋Fe2＋(aq)。【交流2】(2)硬水软化：硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，说明它形成的原因(用离子方程式表示)。Mg(HCO3)2MgCO3＋H2O＋CO2↑，Ca(HCO3)2CaCO3＋H2O＋CO2↑，MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑。【交流3】(3)锅炉除水垢：锅炉水垢的主要成分是CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2，不及时除去水垢可能会引起爆炸。锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(盐酸))Ca2＋(aq)，写出有关反应的化学方程式：CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)=CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)，CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑。【交流4】(4)原生铜硫化物的转化：原生铜硫化物eq\o(→,\s\up11(氧化),\s\do4(淋滤))CuSO4(溶液)eq\o(→,\s\up11(ZnS),\s\do4(PbS))CuS(铜蓝)。写出CuSO4转化为铜蓝的化学方程式：CuSO4(aq)＋ZnS(s)=CuS(s)＋ZnSO4(aq)，CuSO4(aq)＋PbS(s)=CuS(s)＋PbSO4(s)。【归纳小结】沉淀的转化的特点及应用【交流1】(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。【交流2】(2)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；两者差别越大，沉淀转化越容易。【交流3】(3)组成类型相同的难溶电解质，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp较小的难溶电解质。【交流4】(4)Ksp相差不大的难溶电解质，Ksp较小的难溶电解质在一定条件下可以转化为Ksp较大的难溶电解质。【典例1】已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝1.0×10－16。下列说法错误的是()A．AgCl不溶于水，不能转化为AgIB．在含有浓度均为0.001mol·L－1的Cl－、I－的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶液，首先析出AgI沉淀C．AgI比AgCl更难溶于水，所以AgCl可以转化为AgID．常温下，AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于eq\f(1,\r(1.8))×10－11mol·L－1【答案】A【解析】组成结构相似的物质，溶度积越小，其溶解度越小，越易先形成沉淀，B项正确；溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，所以A项错、C项正确；AgCl溶液中c(Ag＋)＝eq\r(1.8)×10－5mol·L－1。要使AgI形成沉淀，则c(Ag＋)·c(I－)≥1.0×10－16。则c(I－)≥eq\f(1.0×10－16,\r(1.8)×10－5)mol·L－1＝eq\f(1,\r(1.8))×10－11mol·L－1，D正确。【典例2】25℃时，三种难溶银盐的Ksp与颜色如下表，下列说法正确的是()AgClAg2CrO4AgI颜色白砖红黄Ksp1.8×10－101.0×10－128.5×10－17A.AgCl、Ag2CrO4、AgI饱和溶液中c(Ag＋)依次减小B．Ag2CrO4饱和溶液中c(Ag＋)约为1.0×10－6mol·L－1C．向AgCl悬浊液中加入足量KI溶液，沉淀将由白色转化为黄色D．向等浓度的KCl与K2CrO4的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，将生成砖红色沉淀【答案】C【解析】AgCl饱和溶液中c(Ag＋)＝eq\r(1.8×10－10)mol·L－1＝eq\r(1.8)×10－5mol·L－1，Ag2CrO4饱和溶液中c(Ag＋)＝eq\r(3,2×1.0×10－12)mol·L－1＝eq\r(3,2)×10－4mol·L－1，故A、B、D均错误；溶解度小的沉淀可转化为溶解度更小的沉淀，所以向AgCl悬浊液中加入足量KI溶液，会有黄色沉淀产生，C正确。【课堂检测】1．已知如下物质的溶度积常数：Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。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FeSD．除去工业废水中的Cu2＋和Hg2＋，可以选用FeS作沉淀剂【答案】D【解析】A项，由于FeS的Ksp大，且FeS与CuS的Ksp表达式是相同类型的，因此FeS的溶解度比CuS的大；B项，Ksp不随浓度变化而变化，它只与温度有关；C项，先达到CuS的Ksp，先出现CuS沉淀；D项，向含有Cu2＋的工业废水中加入FeS，FeS会转化为更难溶的CuS和HgS，可以用FeS作沉淀剂。2．25℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10－18；Ksp(CuS)＝6.3×10－36；Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。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0.1mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23mol·L－1C．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【答案】C【解析】化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1mol·L－1的Na2S溶液中，c(S2－)将减至非常小，而Zn2＋的浓度远远大于1.6×10－23mol·L－1，故B错；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，故C对；温度不变，Ksp(FeS)不变，故D错。3．实验：①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCl溶液等体积混合得到悬浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；②向滤液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列说法不正确的是()A．悬浊液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．③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】B【解析】在