第2课时 沉淀溶解平衡的应用 参考教案

学而优·教有方PAGEPAGE1第2课时沉淀溶解平衡的应用【教学目标】1.了解沉淀的生成、溶解与转化。能结合实例说明pH调控的沉淀生成、溶解与转化等在工农业生产和科学研究中的重要作用。2.能综合运用离子反应和沉淀溶解平衡理论，分析和解决生产、生活中有关沉淀溶解平衡的实际问题【教学重难点】沉淀溶解平衡的应用【教学过程】1.新课导入[创设情境]锅炉水垢CaSO4既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。硫酸钙在硫酸、盐酸中的溶解度小，如何除去锅炉水垢呢？带着问题我们一起学习今天的内容——沉淀溶解平衡的应用。2.新课讲授[讲解]（一）沉淀的生成1、原理：生成溶解度小的电解质，越小越好。2、应用：在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。3、沉淀生成时沉淀剂的选择原则①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，应选择沉淀剂使废水中的Cu2＋转化成溶解度最小的CuS。②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。4、方法(1)调pH：工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH，可使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。离子反应方程式为：Fe3＋+3NH3•H2O==Fe(OH)3↓+3NH4＋。[思考讨论]调节pH形成氧化物沉淀氢氧化物开始沉淀时的pH值(0.1mol/L)沉淀完全时的pH值(＜10-5mol/L)Cu(OH)24.676.67Fe(OH)31.482.81根据上表的数据，CuCl2中混有少量Fe3+如何除去？[回答]加入氢氧化铜或碱式碳酸铜或氧化铜，调节pH至3~4，促进Fe3+水解，转化为氢氧化铁沉淀。[讲解]（2）除了调节pH的方法达到沉淀的目的，还可以用加沉淀剂的方法，在工业废水处理过程中，以Na2S作沉淀剂，使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+等，生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去。［生产实际］化学沉淀法废水处理工艺流程示意图（3）氧化还原法[议一议]在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+，在提纯时，为了除去Fe2+，常用什么方法？(溶液中Fe2+、Cu2+、Fe3+完全沉淀为氢氧化物，需要的pH分别为9.6、6.4、3.2)[讲解]常加少量的H2O2，使Fe2+氧化为Fe3+，然后再加少量碱至溶液（4）还可以应用同离子效应法，比如BaSO4[过渡]反过来考虑，不断减少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，就达到使沉淀溶解的目的。（二）沉淀的溶解[讲解]1、原理：不断减少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，就达到使沉淀溶解的目的。（1）酸溶解法：强酸是常用的溶解难溶电解质的试剂[设疑]CaCO3为什么能溶于稀盐酸？[回答]碳酸钙在水中电离出CO32-和Ca2+，碳酸钙溶于稀盐酸，稀盐酸中含有大量的H+，CO32-结合H+生成CO2，CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32-浓度不断减小，促进碳酸钙的溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。[学生活动]写出氢氧化镁沉淀溶解平衡的表达式。若使氢氧化镁沉淀溶解，可以采取什么方法？所依据的原理是什么？(2)盐溶解法[引导]根据勒夏特列原理，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动可采取的方法有：升温、加水、加盐酸……[学生活动]向该饱和溶液中分别加入盐酸、CH3COONa、NH4Cl时固体Mg(OH)2的质量有什么变化？［对点练习］见课件[讲解](3)配位溶解法如AgCl也可溶于NH3·H2O溶液中,在有固态AgCl存在的饱和溶液中，存在着如下平衡：[讲解](4)氧化还原法如不溶于盐酸的Ag2S、CuS、HgS等硫化物加热条件下可溶于硝酸中。[实验探究2]1.向盛有2mL0.1mol/LNaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/LAgNO3，溶液，观察并记录现象。2.振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1mol/LKI溶液，观察并记录现象。3.振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1mol/LNa2S溶液，观察并记录现象。实验方程式：[讲解]（三）沉淀的转化Ksp(AgCl)＜Ksp(AgI)，即AgI在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小，当向AgCl沉淀中滴加KI溶液中，溶液中Ag+和I-的离子积Q(AgI)Ksp(AgI)，因此，Ag+和I-结合成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。[归纳小结]（四）沉淀转化的实质与规律①实质：沉淀的转化是指由种沉淀转化为另一种沉淀的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。②规律a.一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。b.当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需要试剂离子浓度越小的越先沉淀。c.如果生成各种沉淀所需要试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。[讲解]回到我们最开始的问题，怎么解释？[回答]先要考虑水垢的成分，有CaCO3、Mg(OH)2、CaSO4等，现用饱和Na2CO3溶液浸泡数天，将CaSO4转化为CaCO3，再用用盐酸或饱氯化铵液除去CaCO3