人教版选修4第三章第四节难溶电解质的溶解平衡教案

第三章
第四节
难溶电解质的溶解平衡
人教版高二化学选修4
【教学目标】
1．认识什么是沉淀溶解平衡及沉淀溶解平衡是如何建立的，知道哪些外界条件会影响沉淀溶解平衡。
2．认识溶度积的概念，初步学会利用溶度积计算溶液中各离子的浓度。
3．知道沉淀溶解平衡有哪些应用，会用沉淀溶解平衡原理解决有关化学问题（如沉淀转化、沉淀生成等）。
【教学重点、难点】
运用溶度积规则判断分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化及沉淀溶解平衡在生产生活的应用。
【教学过程】
[设问1]：对于平衡AgCl（s）
Ag+
+
Cl—,运用Ksp与溶液中的离子积Qc的关系分析：增加C(Ag+)或C(Cl—)，平衡为什么向生成沉淀的方向移动
解析:
Qc
=
C(Ag+)
﹒C(Cl—)
Qc
＞
Ksp时：
平衡向生成沉淀的方向移动——有沉淀生成
Qc
=
Ksp时：
平衡不移动
Qc
﹤
Ksp时：
平衡向沉淀溶解的方向移动——沉淀溶解
增加C(Ag+)或C(Cl—)，平衡向生成沉淀的方向移动———同离子效应
三、沉淀溶解平衡的应用：
[引言]：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。
1、沉淀的生成：
[归纳1]：当溶液中Qc
＞
Ksp时，平衡向生成沉淀的方向移动——有沉淀生成，因而要使溶液中的某离子生成沉淀而除去，可增加能与之结合成更难溶物质的离子的浓度。
例1:　AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.001
mol/L
NaCl和0.001
mol/LAgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl
沉淀生成
解:　两溶液等体积混合后,
Ag+
和Cl—浓度都减小到原浓度的1/2.
c(Ag+)=c(Cl—)=1/2×0.001mol/L=0.005mol/L
在混合溶液中,则C(Ag+)﹒c(Cl-)=(0.005)2=2.5
×10-5＞Ksp,
所以有AgCl
沉淀生成。
练习1：将足量BaCO3分别加入：①
30mL
水
②10mL
0.2mol/LNa2CO3溶液
③50mL
0.01mol/L
氯化钡溶液
④100mL
0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为：
_____
2、沉淀的溶解
[归纳2]：根据溶度积原理,沉淀溶解的必要条件是溶液中离子积小于溶度积Ksp因此,创造一定条件,降低溶液中的离子浓度,使离子积小于其溶度积,就可使沉淀溶解.
1．生成难解离的物质使沉淀溶解
(1)金属氢氧化物沉淀的溶解
例如:Mg(OH)2(s)
+
2HCl
MgCl2
+
2
H2O
Mg(OH)
2氢氧化物中的OH-，加入HCl后生成H
2O，C(OH-)降低，
Qc
(Mg(OH)
2)＜Ksp
(Mg(OH)2)，于是沉淀溶解。
(2)碳酸盐沉淀的溶解
例如:CaCO3(s)
+2HCl
CaCl2
+
CO2↑+
H2O?
CaCO3的CO32-与酸生成难解离的HCO3-，甚至CO2气体，加入HCl后，H+与溶液中的CO32-反应生成难解离的HCO3-或CO2气体和水，使溶液中C(CO32-)降低，导致Qc
(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，故沉淀溶解。
(3)金属硫化物沉淀的溶解
例如:ZnS(s)
+
2HCl
ZnCl2
+
H2S↑
在ZnS沉淀中加入HCl，由于H+与S2-结合生成HS-，再与H+结合生成H2S气体，使ZnS的Qc
(ZnS)＜Ksp(ZnS)，沉淀溶解。
(4)PbSO4沉淀的溶解
例如:PbSO4(s)
+
2
NH4Ac
Pb(Ac)2↓+
(NH4)2SO4
在PbSO4沉淀中加入，能形成可溶性难解离的Pb(Ac)2，使溶液中C(Pb2+)降低，导致PbSO4的Qc
(PbSO4)＜Ksp(PbSO4)，沉淀溶解。
(5)形成难解离的配离子
例如:AgCl(s)
+
2NH3
[Ag(NH3)2]+
+
Cl-
?
在AgCl沉淀加入氨水，由于Ag+可以和氨水中的NH3结合成难解离的配离子［Ag(NH3)2］+，使溶液中C(Ag+)降低，导致AgCl沉淀溶解。
2．利用氧化还原反应使沉淀溶解
例如:3CuS
+
8HNO3
=
3Cu(NO3)2
+
3S↓+
2NO↑+
4H2O
HgS、CuS等Ksp值很小的金属硫化物就不能溶于盐酸。加入氧化剂，使某一离子发生氧化还原反应而降低其浓度,
导致金属硫化物沉淀溶解。。
例2、牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(固)
5Ca2++3PO43-+OH-
进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是
已知Ca5(PO4)3F（固）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。主动脉用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：
根据以上原理，请你提出一种其它促进矿化的方法：
解析：H++OH-=H2O，使平衡向脱矿方向移动
Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2+(aq)
+
3PO43—(aq)
+
OH—(aq)
+
F—
Ca5(PO4)3F(s)
5Ca2++3PO+F-=Ca5（PO4）3F↓
加Ca2+（或加PO等）
练习2:溶洞的形成：分析其形成原理。
3、沉淀的转化：
[归纳3]加入可与体系中某些离子发生反应生成更难溶电解质的离子，平衡会向溶解的方向移动，同时生成另一种溶解度更小的沉淀。
[沉淀转化的实质]：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。
例3：将AgNO3溶液加入氯化钠溶液中，再依次加入溴化钠溶液、碘化钾溶液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：
_____
练习3：在工业废水处理过程中，用FeS等难溶物作为沉淀剂除去废水中的重金属离子（
Cu2+、Hg2+等）？
练习4：分析化学上将难溶强酸盐（如：BaSO4）转化为难溶弱酸盐（如：BaCO3）原理？
拓展：分级沉淀：
[归纳]溶液中有两种以上能与同种离子反应产生沉淀的离子时，最先析出的是溶解度较小的化合物，这就是分步沉淀，。
例4：在含有同浓度的I-和Cl-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，为什么最先看到淡黄色AgI沉淀，至加到一定量AgNO3溶液后，才生成白色AgCl沉淀？
解析：这是因为AgI的溶度积比AgCl小得多，离子积最先达到溶度积而首先沉淀。
练习5:
在Cl-和CrO42-离子浓度都是0.100
mol·L-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液（忽略体积改变）时，问AgCl和Ag2CrO4哪一种先沉淀？当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中Cl-离子浓度是多少？。
解：查表可知，Ksp,AgCl=1.56×10-10
Ksp,Ag2CrO4=9.0×10-12
AgCl开始沉淀所需[Ag+]为
[Ag+]===1.56×10-9
(mol·L-1)
Ag2CrO4开始沉淀所需[Ag+]为
[Ag+]===9.5×10-6
(mol·L-1)
因此，首先满足溶度积的AgCl先沉淀。
当Ag2CrO4开始沉淀时，:[Ag+]=9.5×10-6
(mol·L-1)
此时，[Cl-]===1.64×10-5
(mol·L-1)
巩固提高:
练习6．在含AgCl固体的饱和溶液中，分别加入下列物质，对AgCl的溶解度有什么影响，并解释之。(1)盐酸
(2)
AgNO3
(3)KNO3
(4)
氨水
解：(1)
加入盐酸，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。
(2)
加入AgNO3，产生同离子效应，AgCl的溶解度减小。
(3)
加入KNO3，
产生盐效应，AgCl的溶解度增大。
(4)
加入氨水，形成[Ag(NH3)2]Cl配合物，AgCl的溶解度增大
练习7．计算下列反应的平衡常数，并估计反应的方向。
PbS
+
2HAcPb2+
+
H2S
+
2Ac-（已知Ksp,PbS=9.04×10-29，Ka,HAc=1.76×10-5）
Cu2+
+
H2S
CuS（S）
+
2H+（已知Ksp,CuS=1.27×10-36，H2S的K1=9.1×10-8，K2=1.1×10-12）
解：(1)反应
PbS
+
2HAcPb2++H2S+2Ac-
K=
=
===2.8×10-19
因为K很小，所以反应逆向进行的程度较大。
(2)
反应
Cu2+
+
H2S
CuS
+
2H+
K==
===7.88×1014
因为K很大，所以反应正向进行的程度较大。
练习8．AgI沉淀用(NH4)2S溶液处理使之转化为Ag2S沉淀，该转化反应的平衡常数是多少？若在1.0L(NH4)2S溶液中转化0.010molAgI，(NH4)2S溶液的最初浓度是多少？（Ksp,AgI=8.51×10-17；Ksp,Ag2S=6.69×10-50）
解：转化反应如下
：
2AgI
+
S2-
Ag2S
+
2I-
转化0.10
mol
AgI后，溶液I-浓度为：[I-]=0.010/1=0.010
(mol·L-1)
K=====1.08×1017
根据平衡常数K值可求出S2-平衡浓度:
K===1.08×1017
[S2-]=9.2×10-20
mol·L-1
S2-最初浓度为：1/2×0.010
+
9.2×10-20=5.0×10-3
(mol·L-1)