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难溶电解质的溶解平衡学案1(高二化学)
所属科目:化学    文件类型:doc
类别:教案/同步练习
上传日期:2018/1/29  
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第四节 难溶电解质的溶解平衡
王杨 江苏省淮州中学
从容说课     
在学生学习了弱电解质的电离平衡、水的电离和溶液的酸碱性、盐类水解平衡之后,教科书接着介绍“难溶电解质的溶解平衡”,可帮助学生更全面地了解水溶液中离子平衡相关的理论,使他们更为透彻地理解在溶液中发生离子反应的原理。

本节内容的基本知识框架是:
在教学方法上,本节教材以理论分析与实验探究并重,注重学习过程的作用。先后以四个【思考与交流】为主线,辅助以必要的【资料】查询、“废水处理化学沉淀法工艺流程”介绍和“实验”活动,始终强调学生的主动参与。
关于学习过程中的思维训练,教科书突出地以辩证思维为特征,以溶解与沉淀这两个互逆的过程作为研究的对象,从“沉淀的生成”“沉淀的溶解”和“沉淀的转化”等不同角度反复地论证物质溶解的绝对性和物质溶解限度大小的相对性,并且在论证物质的“溶”与“不溶”之间更使水溶液中各种微观粒子的相互作用以动态的形式展示出来,最终得出结论:沉淀的生成、溶解和转化实质就是沉淀溶解平衡的建立和移动的过程。
教学中应注意的问题:
1.为了便于学生深入理解难溶电解质的溶解平衡,教科书通过【科学视野】提供了有关“溶度积”的阅读材料供学生选学和参考,教学中不要求学生掌握有关“溶度积”的计算。
2.把握住知识的深度和教学语言的科学性,在难电离物质的溶解平衡问题上的讨论宜粗不宜细。需要指出的是,难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡不能混为一谈。首先从物质类别方面看,难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质,而Al(OH)3是弱电解质],而难电离物质只能是弱电解质。再从变化的过程来看,溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态;而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。关于这类问题要让学生了解,但不必深入探讨。
1.新课引入。通过一组补充实验,帮助学生回顾溶解平衡的相关知识,为后面将“有难溶物生成的离子反应”转化为“难溶电解质溶解的问题”来作铺垫。
2.教学中,应让学生明白:为什么要将“生成沉淀的离子反应”转化成“固体溶解的问题”来讨论。这是因为“生成沉淀的离子反应”常常给人的印象是一种单向的变化过程,是不可逆的,而“固体溶解”却是一种双向互变的、动态的过程。因此,这种讨论问题方式的改变不仅仅是为了介绍一个知识点,更是对一种思维方式的探讨。当我们需要深入了解事物变化的原因时,常常需要摆脱习惯的定势思维模式,学会变换观察问题的角度来重新认识和思考,并且我们关注的也不应仅仅是发生变化的事物本身,还要关注影响事物变化的环境。
3.关于沉淀的生成和溶解,实际是分别围绕着难溶电解质溶解平衡中两个不同的方面进行讨论。这部分设计了两个【思考与交流】活动,主要是激发学生的思维,起一个导向作用,至于讨论问题的广度和深度须视学生实际情况而定。
但需要使学生明白:生成难溶电解质的沉淀,是工业生产、环保工程和科学研究中除杂质或提纯物质的重要方法之一(并不是唯一方法)。可以在重点讨论溶液中Fe3+(也可以是其他离子)的沉淀方法的基础上,大概地介绍以下几点:
(1)沉淀剂的选择(要求除去溶液中的某种离子,又不能影响其他离子的存在,并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去)。
(2)形成沉淀和沉淀完全的条件(由于难溶电解质溶解平衡的存在,在合理选用沉淀剂的同时,有时还需要考虑溶液pH和温度的调控)。
(3)不同沉淀方法的应用
①直接沉淀(为除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质)。
②分步沉淀(为鉴别溶液中含有哪些离子,或是分别获得不同难溶电解质)。
③共沉淀(为除去一组某种性质相似的离子,加入合适的沉淀剂)。
④通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式,促使其转变为溶解度更小的难溶电解质以便分离出去。
另一方面,关于沉淀溶解的讨论,必须以探讨影响溶解平衡移动的条件为中心,了解几种促使沉淀溶解的基本方法,如通过温度的改变、溶液pH的调控、弱电解质的形成等。根据学生情况,还可以简略介绍配位化合物的形成或氧化还原反应等因素对难溶电解质溶解平衡的影响。
4.关于沉淀的转化,应该理解为难溶电解质溶解平衡移动的一种特殊形式(尽管原有的难溶电解质并没有完全转化为可溶物的形式)。
尽管课程标准并不要求学生掌握“溶度积相关的计算”,但为了便于学生在【思考与交流】活动中能真正理解难溶电解质转化的原理,可以考虑把相关溶度积常数作为信息提供给学生,通过教师的辅助,使学生大致了解:虽然AgCl饱和溶液中c(Ag+)很小,但AgI的溶解度更小,所以能使溶液中c(Ag+)降到更低,致使AgCl的溶解平衡发生移动,最终会全部转化为AgI。
在完成上述分析之后,应引导学生写出相关反应的离子方程式:
I-+AgCl(s) AgI(s)+Cl-
这有助于学生对难溶电解质的转化有一个比较完整的理解。
第一课时 难溶电解质的溶解平衡
三维目标     
知识与技能
让学生掌握难溶电解质的溶解平衡及溶解平衡的应用。培养学生的知识迁移能力、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。
情感态度与价值观
认识自然科学中的对立统一的辩证唯物主义。
教学重难点     
教学重点
难溶电解质的溶解平衡。
教学难点
难溶电解质的溶解平衡。
教学方法
实验法、自主学习、合作探究、多媒体展示。

引入新课     
[复习引入]
1.展示蔗糖溶解平衡的课件,回顾非电解质的溶解平衡。
2.进一步分析电解质氯化钠在水中的溶解情况(随氯化钠的增多),演示课件。
说明并板书:强电解质溶解的过程就是电离的过程。
[提问]当氯化钠的溶解速率和结晶速率相等时,体系将处于什么状态?
[回答]平衡状态。
推进新课     
[问题激趣]
(1)加热硬水Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2会转化为CaCO3和Mg(OH)2,你知道它们是怎样生成的吗?
(2)处理污水时,向其中加入FeS固体,以除去Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子,发生了哪些化学反应?
[分析]CaCO3、FeS、Mg(OH)2等碱和盐是难溶电解质,尽管难溶电解质难溶于水,但在水中也会建立一动态平衡。今天我们来学习难溶电解质的溶解平衡。
[板书]第四节难溶电解质的溶解平衡
[讲解]我们知道,溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应发生的条件之一。例如,AgNO3溶液与NaCl溶液混合,生成白色的AgCl沉淀:
Ag++Cl-=AgCl↓
如果上述两种溶液是等物质的量浓度、等体积,一般认为反应是可以进行到底的。
[提问]Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗?
[学生分析]
1.当AgNO3与NaCl反应生成难溶AgCl时,溶液中是否含有Ag+和Cl-?
2.难溶电解质(如AgCl)悬浊液中是否存在溶解平衡?如果存在,写出溶解平衡表达式。
3.什么情况下存在溶解平衡?
[实验探究]取有AgCl沉淀的饱和溶液中上层清液,即AgCl的饱和溶液滴加几滴KI溶液,观察现象。你能解释观察到的现象吗?
[观察现象]原本澄清的溶液出现了黄色沉淀。
[解释现象]出现的黄色沉淀应该是AgI,那么就意味着尽管AgCl固体难溶于水,但仍有部分Ag+和Cl-离开固体表面进入溶液,同时进入溶液的Ag+和Cl-又会在固体表面沉淀下来,当这两个过程速率相等时,Ag+和Cl-的沉淀与AgCl固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态。AgCl固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为:AgCl(s) Ag+(ag)+Cl-(ag)
[板书]一、难溶电解质的溶解平衡
[回顾]关于平衡前面我们学习了化学平衡、电离平衡、水解平衡,它们的定义均类似且均遵循平衡移动原理(勒夏特列原理),难溶电解质溶解平衡也不例外。
[投影]1.定义:一定条件下,难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。(叫沉淀溶解平衡)
[提问](1)回顾比较与电离平衡的联系与区别。
(2)说明强电解质溶解的特征。
[板书]2.特征:等动、定、变。
[强调并板书]变:当条件改变时,难溶电解质溶解平衡可能发生移动,从而达到新的平衡。
练习1:下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等。
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变。
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解。
[板书]3.表达式:如AgCl(s) Ag+(ag)+Cl-(ag)
练习2:书写碳酸钙、氢氧化镁溶解平衡的表达式。
练习3:向有固态氢氧化镁存在的饱和溶液中,分别加入固体醋酸钠、氯化铵时,固体氢氧化镁的质量有什么变化?
[分析]加入固体醋酸钠,固体氢氧化镁的质量会增加;加入氯化铵时,固体氢氧化镁的质量会减少。
[点拨]能否从平衡移动的角度去思考?
[交流、讨论]醋酸钠的水溶液呈碱性可抑制氢氧化镁的溶解,使氢氧化镁的沉淀溶解平衡向着沉淀的方向移动,从而使固体氢氧化镁的质量增加;氯化铵的水溶液呈酸性可促进氢氧化镁的溶解,使氢氧化镁的沉淀溶解平衡向着溶解的方向移动,从而使固体氢氧化镁的质量减少。
[板书]4.影响溶解平衡的因素
[提问]应该从哪几方面去分析?
(1)内因:电解质本身的性质
[展开]不同的电解质在水溶液中溶解的程度不一样,而且差别很大,有的溶解度很大,像NaCl、KCl、NaOH等,这些物质的溶解度大于0.1 g,通常把它们称作易溶物质。有的溶解度很小,如CaSO4、Ca(OH)2等,这些物质的溶解度在0.01 g到0.1 g之间,我们通常把它们称作微溶物质。有的溶解度更小,像CaCO3、AgCl、AgS等,这些物质的溶解度小于0.01 g,我们通常把它们称作难溶物质,在水溶液中称作沉淀。

[投影](见下图)

[追问]难溶物质的溶解度很小,有没有可能等于零呢?
[引导]学生观察课本表34,得:
[板书]1.绝对不溶的电解质是没有的。2.同是难溶电解质,溶解度差别也很大。3.易溶电解质作溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。
(2)外因:遵循平衡移动原理
[讲述]通常我们讲的外因包括浓度、温度、压强等。对于溶解平衡来说,在溶液中进行,可忽略压强的影响。下面请同学们考虑浓度、温度对溶解平衡分别有什么影响?
[学生回答,教师总结]
①浓度:加水,平衡向溶解方向移动。
②温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。
[巩固训练]
1.试用文字描述生成氯化银反应达到沉淀溶解平衡的过程,并根据该过程中各反应粒子的变化情况(如最大、减小、变大等)填下表。

C(Ag+)
C(Cl-)
m(AgCl)

反应初始




达到溶解平衡前




达到溶解平衡时




  2.下列说法中正确的是(C)
A.物质的溶解性为难溶,则该物质不溶于水
B.不溶于水的物质溶解度为0
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.某粒子被沉淀完全是指该粒子在溶液中的浓度为零
[过渡]像电离、水解平衡一样,沉淀溶解平衡也有平衡常数,符号为Ksp,来了解一下它的定义及计算公式。
[投影]5.溶度积常数或溶度积(Ksp)
(1)定义:难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时,离子浓度保持不变(或一定)。其离子浓度的方次的乘积为一个常数这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积,用Ksp表示。
例如:PbI2(s) Pb2+(ag) + 2I-(ag)
25 ℃时,Ksp=C(Pb2+)·C2(I-)=7.1×10-9 mol3·L-3
[过渡]我们都知道,电离平衡常数、水解平衡常数只受温度的影响,同样的溶度积常数也只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积。不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同。
[板书](2)溶度积(Ksp)的性质
溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关,与沉淀的量无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积,不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同。
难溶电解质
Ksp
难溶电解质
Ksp

AgCl
1.77×10-10
Fe(OH)2
4.87×10-17

AgBr
5.35×10-13
Fe(OH)3
2.64×10-39

AgI
8.51×10-12
FeS
1.59×10-19

Ag2CO3
8.45×10-12
Hg3Cl2
1.45×10-18

Ag2CrO4
1.12×10-12
HgS(黑)
6.44×10-53

Ag2SO4
1.20×10-5
MgCO3
6.82×10-5

Ag2S(α)
6.69×10-50
Mg(OH)2
5.61×10-12

Ag2S(β)
1.09×10-49
Mn(OH)2
2.06×10-13

Al(OH)2
2×10-33
MnS
4.65×10-14

BaCO3
2.58×10-9
Ni(OH)2
5.47×10-14

BaSO4
1.07×10-10
NiS
1.07×10-21

BaCrO3
1.17×10-10
PbCl2
1.17×10-5

CaCO3
4.96×10-9
PbCO2
1.46×10-13

CaC2O2·H2O
2.34×10-9
PbCrO3
1.77×10-14

CaF2
1.46×10-10
PbF2
7.12×10-2

Ca2(PO4)2
2.07×10-33
PbSO4
1.82×10-8

CaSO4
7.10×10-5
PbS
9.04×10-29

Cd(OH)2
5.27×10-15
Pbl
8.49×10-9

CdS
1.40×10-29
Pb(OH)2
1.42×10-20

Co(OH)2(桃红)
1.09×10-15
SrCO3
5.60×10-10

Co(OH)2(蓝)
5.92×10-15
SrSO4
3.44×10-7

CoS(α)
4.0×10-24
ZnCO3
1.19×10-10

CoS(β)
2.0×10-25
Zn(OH)2(γ)
6.68×10-17

Cr(OH)2
7.0×10-31
Zn(OH)2(β)
7.71×10-17

CuI
1.27×10-12
Zn(OH)2(α)
4.12×10-17

CuS
1.27×10-36
ZnS
2.93×10-25

  [分析]通过上图的数据不难分析得出,相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶。
如:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)
溶解度:AgCl>AgBr>AgI
[应用]利用溶度积计算某种离子的浓度
例1.25 ℃时,Ksp(PbI2)=7.1×10-9 mol3·L-3,求PbI2的饱和溶液中的(Pb2+)和(I-)。
[分析]Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·c2(I-),且2c(Pb2+)=c(I-),所以不难得到答案。请试着用溶度积常数来解决下列问题。
练1.25 ℃时,Ksp(AgBr)=5.0×10-10 mol2·L-2,求AgBr的饱和溶液中的c(Ag+)和c(Br-)。
练2.25 ℃时,Ksp(Mg(OH)2)=5.6×10-12 mol3·L-3,求Mg(OH)2的饱和溶液中的c(Mg2+)和c(OH-)。
[讲解]离子的浓度商Qc和溶度积Ksp的关系:
(1)当Qc>Ksp时是过饱和溶液,离子生成沉淀即反应向生成沉淀方向进行,直到平衡状态(饱和为止)。
(2)当Qc=Ksp时是饱和溶液,已达到沉淀溶解平衡状态。
(3)当Qc<Ksp时是不饱和溶液,沉淀溶解即反应向沉淀溶解的方向进行,直到平衡状态(饱和为止)。
以上规则称为溶度积规则。沉淀的生成和溶解这两个相反的过程它们相互转化的条件是离子浓度的大小,控制离子浓度的大小,可以使反应向所需要的方向转化。
[总结]难溶电解质的溶解平衡作为一种平衡体系,遵从平衡移动原理。

一、难溶电解质的溶解平衡
1.定义:一定条件下,难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。
2.特征:等动、定、变。
变:当条件改变时,强电解质的溶解平衡可发生移动,达到新的平衡。
3.表达式:如AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
4.影响溶解平衡的因素:
(1)内因:电解质本身的性质
1.绝对不溶的电解质是没有的。
2.同是难溶电解质,溶解度差别也很大。
3.易溶电解质作溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。
(2)外因:遵循平衡移动原理
①浓度:加水,平衡向溶解方向移动。
②温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。
5.溶度积常数或溶度积(Ksp)
(1)定义:难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时,离子浓度保持不变(或一定)。其离子浓度的方次的乘积为一个常数这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积,用Ksp表示。
(2)溶度积(Ksp)的性质
溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关,与沉淀的量无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,而不能改变溶度积。不同的难溶电解质在相同温度下Ksp不同。
(3)溶度积的应用

本节课为难溶电解质的溶解平衡,要抓住平衡的思想来授课。之前我们已学过很多平衡:电离平衡、水解平衡等,有了这样的基础应该说对于沉淀溶解平衡,学生应该感到容易理解,但还应对于沉淀溶解平衡的特点讲解清楚。




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