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难溶电解质的溶解平衡学案2(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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第二课时 沉淀反应的应用
三维目标     
知识与技能
让学生掌握沉淀反应的应用,并运用平衡移动原理分析、解决沉淀的溶解和沉淀的转化问题。
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
沉淀的转化。
教学难点
沉淀的转化和溶解。
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]难溶电解质的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。本节课我们共同探究沉淀反应的应用。
[板书]沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
[学生思考]向饱和NaCl溶液中加浓盐酸会有什么现象?
学生动手实验:观察实验现象,并运用平衡移动原理,讨论产生现象的原因。
[总结]加入相同离子,平衡向沉淀方向移动。
以上是存在溶解平衡时的情况,如果不存在溶解平衡,如何生成沉淀呢?
[提问]:如果想沉淀溶液中的碳酸根,可以用什么方法?
学生阅读课本P61第一部分:沉淀的生成,完成思考与交流。
1.如果要除去某溶液中的硫酸根离子,你选择加入钙盐还是钡盐?为什么?
2.以你现有的知识,你认为判断沉淀能否生成可从哪些方面考虑?是否可能使要除去的离子全部通过沉淀除去?说明原因。
[分析]应该加入钡盐,因为在相同条件下硫酸钡的溶解度比硫酸钙小。
[总结]根据物质的溶解性,加入一种离子生成沉淀即可。
例1.为除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是(  )
A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO
例2.将4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3 mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出?Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2·L-2
解:只有当Qc>Ksp时,离子才能生成沉淀。
混合后:c(Ag+)=4×10-3 mol·L-1,c(Cl-)=4×10-3 mol·L-1
Qc=c(Ag+)c(Cl-)=4×10-3 mol·L-1×4×10-3 mol·L-1
=1.6×10-5 mol2·L-2>1.8×10-10 mol2·L-2
Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。
练习:将4×10-3 mol·L-1的Pb(NO3)2溶液与4×10-3 mol·L-1的KI溶液等体积混合能否有沉淀析出?Ksp(PbI2)=7.1×10-9 mol3·L-3
解:Qc=c(Pb2+)C2(I-)=4×10-3 mol·L-1×(4×10-3 mol·L-1)2=6.4×10-8>Ksp(PbI2) 所以有PbI2沉淀析出。
例3.在1L含1.0×10-3 mol·L-1的SO溶液中,注入0.01 mol BaCl2溶液(假设溶液体积不变)能否有效除去SO?已知:Ksp(BaSO4)=4×10-10 mol2·L-2(注意:当剩余离子即平衡离子浓度≤10-5 mol/L时,认为离子已沉淀完全或离子已有效除去)。
解:c(Ba2+)=0.01 mol/L,c(SO)=0.001 mol/L,生成BaSO4沉淀后,Ba2+过量,剩余的即(Ba2+)=0.01( mol/L)-0.001( mol/L)=0.009 mol/L。(SO)=Ksp/(Ba2+)=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10-8( mol/L)。因为剩余的c(SO)=1.2×10-8 mol/L<1.0×10-5 mol/L。所以,SO已沉淀完全,即有效除去了SO。
2.沉淀的溶解
[过渡]既然已经存在沉淀,就存在沉淀溶解平衡。
[思考]为什么医学上常用BaSO4作为内服造影剂“钡餐”,而不用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”?
BaSO4和BaCO3的沉淀溶解平衡分别为:
BaSO4(s) Ba2+(ag)+SO(ag) Ksp=1.1×10-10 mol2·L-2
BaCO3(s) Ba2+(ag)+CO(ag) Ksp=5.1×10-9 mol2·L-2
由于人体内胃酸的酸性较强(pH0.9-1.5),如果服下BaCO3,胃酸会与CO反应生成CO2和水,使CO离子浓度降低,使Qc<Ksp,使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,使体内的Ba2+浓度增大而引起人体中毒。

而SO不与H+结合生成硫酸,胃酸中的H+对BaSO4的溶解平衡没有影响,Ba2+浓度保持在安全浓度标准下,所以用BaSO4作“钡餐”,而不能用BaCO3作为内服造影剂“钡餐”。
[分析]BaCO3(s)等难溶盐溶解在强酸溶液中:
BaCO3+2H+===CO2↑+H2O+Ba2+ CaCO3+2H+===CO2↑+H2O+Ca2+
ZnS+2H+===Zn2++H2S↑
难溶于水的氢氧化物溶解在酸中:
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
Mg(OH)2(s)溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中:
Mg(OH)2+2NH===Mg2++H2O+2NH3
[提问]结合以前的知识,如果想溶解碳酸钙,可以用什么方法?
[学生]阅读课本P61第二部分
教师指导学生完成试验33
[总结]溶解沉淀的方法:
①加入足量的水;
②使沉淀转化为气体;
③使沉淀转化为弱电解质。
[交流、讨论]1.溶洞里美丽的石笋、钟乳是如何形成的?
2.海洋中的多彩珊瑚又是怎样生长形成的?
练习2:试用平衡移动原理解释下列事实
1.FeS不溶于水,但却能溶于稀盐酸中。
2.CaCO3难溶于稀硫酸,但却能溶于醋酸中。
3.分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol/L硫酸洗涤BaSO4沉淀,用水洗涤造成的BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。
[过渡提问]当向AgNO3和NaCl恰好完全反应的平衡体系中加入I-,若再加入S2-,会看到什么现象?
[学生思考]根据实验34的实验步骤,完成实验。
[设问]通过实验你观察到了什么现象?
[探究实验](1)在1试管中加入ZnSO4溶液,再滴入Na2S溶液,观察现象。
(2)静置后倾去上层清液,蒸馏水洗涤沉淀2~3次。
(3)向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液,观察现象。
[实验现象]有白色沉淀出现,白色沉淀转化成为黑色沉淀。
[追问]为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀?
[分析]ZnS在水中存在沉淀溶解平衡:
ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.6×10-24 mol2·L-2
CuS在水中存在沉淀溶解平衡:
CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.3×10-36 mol2·L-2
ZnS与CuS是同类难溶物,Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。
(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定性解释
当向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液时,ZnS溶解产生的S2-与CuSO4溶液中的Cu2+足以满足Qc>Ksp(CuS)的条件,S2-与Cu2+结合产生CuS沉淀并建立沉淀溶解平衡。CuS沉淀的生成,使得S2-的浓度降低,导致S2-与Zn2+的Qc<Ksp(ZnS),使得ZnS不断地溶解,结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。

ZnS沉淀转化为CuS沉淀的总反应:
ZnS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Zn2+(aq)
沉淀转化的实质:沉淀溶解平衡的移动。一种沉淀可转化为更难溶的沉淀,难溶物的溶解度相差越大,这种转化的趋势越大。
如:在AgCl(s)中加入NaI溶液可转化为AgI(s)沉淀。
在CaSO4(s)加入Na2CO3溶液可转化为CaCO3(s)沉淀。
(2)ZnS沉淀转化为CuS沉淀的定量计算
例1.在ZnS沉淀加入10 mL 0.001 mol/L的CuSO4溶液是否有CuS沉淀生成?
已知:Ksp(ZnS)=1.6×10-24 Ksp(CuS)=1.3×10-36 mol2·L-2
解:ZnS沉淀中的硫离子浓度为:
c(S2-)=c(Zn2+)=(Ksp)1/2=(1.6×10-24)1/2=1.26×10-12( mol/L)
Qc=c(Cu2+)c(S2-)=1.0×10-3 mol/L×1.26×10-12 mol/L=1.26×10-15 mol2·L-2
因为:Qc(CuS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。
[板书]3.沉淀的转化
完成试验35,学生阅读P63剩余部分。
[总结]加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或放出气体的离子,使平衡向溶解的方向移动。
利用沉淀转化原理,在工业废水的处理过程中,常用FeS(s)、MnS(s)等难溶物作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。
Ksp(FeS)=6.3×10-18 mol2·L-2 Ksp(CuS)=1.3×10-36 mol2·L-2
Ksp(HgS)=6.4×10-53 mol2·L-2 Ksp(PbS)=3.4×10-28 mol2·L-2
FeS(s)+Cu2+(aq)=CuS(s)+Fe2+(ag)
FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(ag)
FeS(s)+Pb2+(aq)=PbS(s)+Fe2+(ag)
[提问]水垢中的Mg(OH)2是怎样生成的?
硬水:是含有较多Ca2+、Mg2+、HCO、Cl-和SO的水。
加热时:Ca2++2HCO=CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg2++2HCO=MgCO3↓+CO2↑+H2O
MgCO3(s)+H2O=Mg(OH)2(s)+CO2↑
为什么在水垢中镁主要以Mg(OH)2沉淀形式存在,而不是以MgCO3沉淀的形式存在?比较它们饱和时c(Mg2+)的大小。
在MgCO3的饱和溶液中:
c(Mg2+)===2.6×10-3 mol·L-1
在Mg(OH)2饱和溶液中:
c(Mg2+)===1.1×10-4 mol·L-1
练习3:将AgNO3溶液依次加入氯化钠溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液中都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:________________________________________________________________________
[小结]沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题,其基本依据主要有:________________________________________________________________________。
[投影]: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。
③加入相同离子,平衡向沉淀方向移动。
④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或放出气体的离子,使平衡向溶解的方向移动。

1.沉淀的生成
加入相同离子,平衡向沉淀方向移动。
根据物质的溶解性,加入一种离子生成沉淀即可
2.沉淀的溶解
溶解沉淀的方法
①加入足量的水;②使沉淀转化为气体;③使沉淀转化为弱电解质。
3.沉淀的转化
加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子,使平衡向溶解的方向移动。

沉淀的溶解与转化,其实就是沉淀溶解平衡移动的问题。我们应该用平衡移动的观点去解释分析。同时教材虽然对溶度积常数不要求进行计算,但适当的分析还是必须的,有利于巩固所学知识。




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