苏教版选修4 化学反应原理第四单元 沉淀溶解平衡教案

这是一份苏教版选修4 化学反应原理第四单元 沉淀溶解平衡教案，共12页。
提示：溶解度是指一定温度下，某固体物质在100 g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。
2．物质的溶解性与溶解度之间有何关系？
提示：
3．锅垢的主要成分是什么？
提示：锅垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。
[新知探究]
探究1 难溶电解质在水中的溶解性
(1)实验探究：
(2)沉淀溶解平衡的建立：
以AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)为例：
探究2 沉淀溶解平衡和溶度积
(1)沉淀溶解平衡：
在一定的温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态。
(2)沉淀溶解平衡特征：
(3)溶度积：

[必记结论]
1．沉淀溶解平衡的影响因素

2．利用Ksp判断沉淀的溶解与生成
若难溶电解质溶液中有关离子浓度幂的乘积为Q。通过比较Ksp和Q的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下能否溶解。
(1)Q＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。
(2)Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Q＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直到溶液饱和。
[成功体验]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)难溶物质在水中绝对不溶。( )
(2)物质溶于水达到饱和时，溶解过程就停止了。( )
(3)某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0。( )
(4)溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。( )
解析：绝对不溶的物质是不存在的；溶解平衡是动态平衡；通常认为离子浓度小于10－5 ml·L－1时，认为沉淀完全；难溶物质一定时，Ksp只与温度有关。
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√
2．(好题共享·选自鲁科版教材P97·T1)将足量AgCl分别放入：①5 mL水，
②10 mL 0.2 ml·L－1MgCl2溶液，③20 mL 0.5 ml·L－1NaCl溶液，④40 mL 0.1 ml·L－1盐酸中溶解至溶液饱和，各溶液中Ag＋的浓度分别为a、b、c、d，它们由大到小的排列顺序是________________________________________________________________________。
解析：由溶度积Ksp＝(Ag＋)·(Cl－)知，溶液中(Ag＋)与(Cl－)的乘积为一常数，溶液中(Cl－)越大，(Ag＋)越小。①中无同离子效应；②中(Cl－)＝0.4 ml·L－1；③中(Cl－)＝0.5 ml·L－1；④中(Cl－)＝0.1 ml·L－1。所以(Ag＋)的顺序为：a>d>b>c。
答案：a>d>b>c

[新知探究]
探究1 沉淀生成在生产、生活中的应用
探究2 沉淀之间的转化
(1)实验探究：
(2)沉淀转化的实质：
沉淀转化的实质就是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。
(3)沉淀转化的应用：
①原理：难溶强酸盐→难溶弱酸盐eq \(――→,\s\up7(酸溶),\s\d5( ))使阳离子进入溶液。
②案例：
a．重晶石(BaSO4) BaCO3eq \(――→,\s\up7(盐酸),\s\d5(反应Ⅱ))BaCl2
离子反应式如下：
Ⅰ.BaSO4＋COeq \\al(2－,3)BaCO3＋SOeq \\al(2－,4)；
Ⅱ.BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑。
b．锅炉除水垢(CaSO4)eq \(――→,\s\up7(Na2CO3溶液),\s\d5(反应Ⅰ))CaCO3eq \(――→,\s\up7(盐酸),\s\d5(反应Ⅱ))Ca2＋
其反应的离子方程式如下：
Ⅰ.CaSO4＋COeq \\al(2－,3)CaCO3＋SOeq \\al(2－,4)；
Ⅱ.CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
探究3 溶洞中石笋的形成原理
CaCO3(s)Ca2＋(aq)eq \a\vs4\al(＋ CO\\al(2－,3)aq)eq \a\vs4\al(\(――→,\s\up7(CO2＋H2O),\s\d5( )))eq \a\vs4\al(2HCO\\al(－,3))
总反应的离子方程式：
CaCO3＋CO2＋H2O Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)。
[必记结论]
沉淀溶解平衡的应用
沉淀溶解平衡是一种动态平衡，当条件发生改变时，平衡也会相应的发生移动，在生产生活中根据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着需要的方向移动。
eq \a\vs4\al(AmBns) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
[成功体验]
3．向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴加一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变为黑色。根据上述变化过程，分析三种沉淀物的溶解度关系是( )
A．AgCl＝AgI＝Ag2S B．AgClAg2S D．AgI>AgCl>Ag2S
解析：选C 化学反应向着生成溶解度更小的物质的方向进行。
4．(好题共享·选自人教版教材P67·T5)试利用平衡移动原理解释下列事实：
(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中；
(2)CaCO3难溶于稀硫酸，却能溶于醋酸中；
(3)分别用等体积的蒸馏水和0.010 ml/L硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量。
答案：(1)在FeS的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，当加入稀盐酸时，2H＋＋S2－===H2S↑，使c(S2－)减小，从而平衡右移，使FeS最终溶解。
(2)CaCO3的溶解度小于CaSO4，在CaCO3的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq \\al(2－,3)(aq)，当加入稀硫酸时，生成的CaSO4微溶，又沉积在CaCO3表面，阻碍反应的进行，从而使CaCO3难溶于稀硫酸；当加入CH3COOH时，2CH3COOH＋COeq \\al(2－,3)===H2O＋CO2↑＋2CH3COO－，使COeq \\al(2－,3)浓度减小，且(CH3COO)2Ca溶于水，从而使CaCO3的沉淀溶解平衡右移，使CaCO3慢慢溶于醋酸中。
(3)在BaSO4饱和溶液中存在如下沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，用水冲洗沉淀时，使c(Ba2＋)和c(SOeq \\al(2－,4))减小，平衡右移，从而促进BaSO4溶解，而用0.010 ml·L－1硫酸洗涤时，增大了溶液中c(SOeq \\al(2－,4))，可以抑制BaSO4溶解，故BaSO4损失的量少。
——————————————[关键语句小结]————————————————
1．在一定的温度下，难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态，称为沉淀溶解平衡，其特征是一种动态平衡。
2．难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积，对于MmAnmMn＋＋nAm－，Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)。Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，相同类型的难溶电解质，Ksp越小，其在水中溶解能力越小。Ksp只受温度影响。
3．若难溶电解质的离子积为Qc，当Qc>Ksp时有沉淀生成，Qc＝Ksp为饱和溶液，当QcKsp(CaCO3)，c(Mg2＋)·c( COeq \\al(2－,3))＝ 0.050 ×0.001 ＝ 5×10－5> Ksp(MgCO3)，由于Ksp(CaCO3)< Ksp(MgCO3)，因此先生成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中 c( COeq \\al(2－,3))＝Ksp(CaCO3)/c(Ca2＋)＝4.96×10－7Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(10－3)2＝1×10－8Ksp[Ca(OH)2]，由于Ksp[Mg(OH)2]Ag2S的Ksp，可以生成黑色的Ag2S。C项，AgCl的溶度积相同，即c(Ag＋)c(Cl－)的乘积相同，但因为两种溶液中的氯离子浓度不同，两溶液中c(Ag＋)不同。D项，沉淀的转化是可逆的，在一定条件下，AgBr和AgI可以相互转化。
4．某温度下，难溶物FeR的水溶液中存在平衡：FeR===Fe2＋＋R2－，其沉淀溶解平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
A．可以通过升温实现由c点变到a点
B．d点可能有沉淀生成
C．a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp
D．该温度下，Ksp＝4×10－18
解析：选C 通过温度变化改变难溶物的溶解度，难溶物的阴、阳离子应同时增大或减小，A项错误；溶解平衡曲线上方表示过饱和溶液，有沉淀生成，曲线以下表示不饱和溶液，所以d点没有沉淀生成，B项错误；温度不变，Ksp不变，C项正确；该温度下，
Ksp＝2×10－18，D项错误。
5．医学上在进行胃肠疾病的检查时，利用X射线对BaSO4穿透能力较差的特性，常用BaSO4做内服造影剂，这种检查手段称为钡餐透视。
Ⅰ.请写出BaSO4能作为钡餐透视的另外一个理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.请用文字叙述和离子方程式说明钡餐透视时为什么不用BaCO3?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅲ.某课外活动小组为探究BaSO4的溶解度，分别将足量BaSO4放入：①5 mL水 ②20 mL 0.5 ml·L－1的Na2SO4溶液 ③40 mL 0.2 ml·L－1的Ba(OH)2溶液 ④40 mL 0.1 ml·L－1的H2SO4溶液中，溶解至饱和。
(1)以上各溶液中，c(Ba2＋)的大小顺序正确的是____________，BaSO4的溶解度的大小顺序为______(填序号)。
A．③＞①＞④＞②
B．③＞①＞②＞④
C．①＞④＞③＞②
D．①＞③＞④＞②
(2)已知25℃时，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，上述条件下，溶液③中的c(SOeq \\al(2－,4))为________________，溶液②中c(Ba2＋)为________________。
(3)某同学取同样的溶液③和溶液④直接混合，则混合溶液的pH为________(假设混合后溶液的体积为混合前两溶液的体积之和)。
解析：BaSO4既不溶于水，也不溶于酸，同时可经人体排出，不会引起Ba2＋中毒，胃酸与BaCO3反应生成Ba2＋引起人体中毒，BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑，②④由于c(SOeq \\al(2－,4))增大，BaSO4溶解度降低但②中的c(SOeq \\al(2－,4))大于④中的，③中c(Ba2＋)增大，BaSO4溶解度降低，其浓度在②④之间，故c(Ba2＋)大小应为③＞①＞④＞②，溶解度应是①＞④＞③＞②，③中c(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(1.1×10－10,0.2)＝5.5×10－10ml·L－1。②中c(Ba2＋)＝eq \f(1.1×10－10,0.5)＝2.2×10－10ml·L－1；当③④混合，发生反应Ba(OH)2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O，由于Ba(OH)2过量，故显碱性，其c(OH－)＝eq \f(2×40×0.2－2×40×0.1,40＋40) ml·L－1＝0.1 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(10－14,0.1)＝10－13 ml·L－1，pH＝13。
答案：Ⅰ.BaSO4既不溶于水，也不溶于酸，可经人体排出体外，不会引起Ba2＋中毒
Ⅱ.BaCO3遇到胃酸生成Ba2＋，会使人体中毒，BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑
Ⅲ.(1)A C (2)5.5×10－10 ml·L－1
2．2×10－10 ml·L－1 (3)13
实验步骤
实验现象
实验结论
①中PbI2难溶于水
②中产生黄色沉淀
PbI2水溶液中含有I－，证明PbI2在水中有极少量溶解
②绝对不溶的物质是不存在的
实例及原理
沉淀剂法
如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃；
离子反应为：Ba2＋＋SOeq \\al(2－,4)===BaSO4↓
精制食盐水，可加适量氢氧化钠溶液除去镁离子，离子反应为：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH2)↓
调节pH法
如除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子，可向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸铜 ，调节pH到3～4，铁离子就会全部转化为氢氧化铁沉淀除去
实验步骤
实验现象
A中产生白色沉淀，B中变为黄色，C中变为黑色
离子方程式
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
AgCl＋I－AgI↓＋Cl－
2AgI＋S2－Ag2S↓＋2I－
实验结论
溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀
化学式
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
溶度积
1.4×10－10
1.4×10－5
6.3×10－50
7.7×10－13
8.51×10－16