(完整版)沉淀溶解平衡教学设计

(完整版)沉淀溶解平衡教学设计，观察到有白色沉淀生成，说明NaCl与盐酸反应生成了难溶的沉淀物。【老师】那么，这个沉淀物会一直存在吗？还是会溶解掉？【学生思考讨论】当加入过量的盐酸时，沉淀会完全溶解；当加入少量的盐酸时，沉淀会部分溶解，达到沉淀溶解平衡。【老师】非常好，我们现在引出了沉淀溶解平衡的概念。接下来我们将学习如何描述这种平衡的平衡常数——溶度积。2第二课时【老师】上节课我们学习了沉淀溶解平衡的概念，今天我们来学习如何描述这种平衡的平衡常数——溶度积。【学生】老师，什么是溶度积？【老师】溶度积是指在一定温度下，难溶电解质在水中达到饱和时，其离子浓度的乘积，用Ksp表示。比如，对于AgCl的饱和水溶液，可以表示为AgCl（S）Ag+(aq)+Cl-(aq)，其溶度积Ksp为1.8×10^-10。【学生】那么，溶度积有什么意义呢？【老师】溶度积可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。当溶度积大于离子积时，溶解度大，反之，溶解度小。【学生】老师，那么溶度积和沉淀溶解平衡有什么关系呢？【老师】在沉淀溶解平衡中，沉淀物的溶解和生成速率相等，达到了动态平衡。而溶度积就是达到饱和时，离子浓度的乘积，反映了沉淀的生成速率和溶解速率相等的状态。因此，溶度积可以作为沉淀溶解平衡的平衡常数。3第三课时【老师】上节课我们学习了溶度积的概念和意义，今天我们来学习沉淀的生成和溶解过程。【学生】老师，沉淀的生成和溶解有什么影响因素吗？【老师】有的，主要有离子浓度和温度两个因素。当离子浓度增加时，沉淀生成速率增加，溶解速率减小；当温度升高时，沉淀生成速率减小，溶解速率增加。【学生】老师，那么我们如何用数学公式来描述沉淀的生成和溶解过程呢？【老师】可以用溶度积Ksp和离子积Q来描述。当Q<Ksp时，沉淀生成速率大于溶解速率，沉淀物继续生成；当Q>Ksp时，溶解速率大于沉淀生成速率，沉淀物开始溶解；当Q=Ksp时，沉淀物的生成速率和溶解速率相等，达到了沉淀溶解平衡。4第四课时【老师】上节课我们学习了沉淀的生成和溶解过程，今天我们来学习比较复杂的沉淀转化问题。【学生】老师，什么是沉淀转化问题？【老师】沉淀转化问题指的是，在一定条件下，沉淀物可以转化为另一种沉淀物或者完全溶解。比如，对于AgCl和NH4Cl的混合溶液，在加入NH3水后，AgCl会转化为Ag(NH3)2Cl，而NH4Cl则完全溶解。【学生】老师，如何用数学公式来描述沉淀转化问题呢？【老师】可以用溶度积和离子积的变化来描述。比如，在AgCl和NH4Cl的混合溶液中加入NH3水，会使AgCl的离子浓度减小，而NH4Cl的离子浓度增加，导致溶度积Ksp的值发生变化，从而引起沉淀转化。实验现象：大量白色沉淀生成。老师问道：“你认为这个白色沉淀是什么物质？它为什么会产生呢？”（提示联系问题一）学生分组讨论后得出结论：这个白色沉淀是NaCl。原因是NaCl（S）Na+(aq)+Cl-(aq)。加入浓盐酸后，C(Cl-)增大，平衡向左移动，从而生成NaCl固体。老师接着问道：“可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，那么难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？如果存在，又可以如何表示呢？”（参照NaCl（S)）为了回答这个问题，进行了以下实验探究：实验步骤：1.将少量难溶于水的PbI2固体加入盛有一定量水的50mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌后静置一段时间。2.取上层清液2mL，加入试管中，逐滴加入AgNO3溶液，振荡，观察实验现象。3.取少量KI溶液于试管中，加入Pb(NO3)2溶液，观察实验现象。实验现象：在上层清液中滴加AgNO3溶液后，会产生沉淀。结论解释：说明上层清液中含有I-，当加入AgNO3后，从而有黄色的AgI沉淀生成。学生们分析探讨了沉淀溶解平衡的本质。通过动画演示氯化银的溶解过程，可以看到少量的Ag+和Cl-脱离AgCl表面进入水中（沉淀溶解过程），另一方面，溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面的阴、阳离子的吸引回到AgCl的表面析出（沉淀生成过程）。当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，就可以形成AgCl的饱和溶液，达到一种平衡状态，我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。多媒体显示了沉淀溶解平衡的概念和表达式，如Mg(OH)2(s)MmAn（S），CaCO3(s)Ca2++CO32-（aq可省略）。学生总结了写表达式需要注意的地方。难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡和化学平衡、电离平衡一样，具有平衡的基本特征，满足平衡的变化基本规律。学生们回忆联系并回答了平衡的逆、动、等、定、变等特征。等：当沉淀溶解达到平衡时，沉淀生成速率与沉淀溶解速率相等。逆：沉淀生成过程与沉淀溶解过程是可逆的。动：动态平衡意味着沉淀生成和溶解仍在进行，但是达到了沉淀溶解平衡。定：在沉淀溶解平衡时，溶质离子浓度保持不变。变：沉淀溶解平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变时，会建立新的平衡。对于平衡：AgCl，当升温或加水时，会影响Ag+和Cl-的浓度，从而改变平衡移动方向。加入AgCl(s)、NaCl(s)或AgNO3(s)会影响Ag+和Cl-的浓度，从而改变平衡移动方向。正确的对沉淀溶解平衡的描述是：沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率与溶解的速率相等，溶液中离子的浓度相等且保持不变。难溶电解质的溶解度尽管很小，但不会等于0，没有绝对不溶的物质。BaSO4的沉淀溶解平衡与溶度积Ksp表达式为Ksp=[Ba2+][SO42-]，Al(OH)3的沉淀溶解平衡与溶度积Ksp表达式为Ksp=[Al3+][OH-]3，CuS的沉淀溶解平衡与溶度积Ksp表达式为Ksp=[Cu2+][S2-]。难溶电解质的Ksp的大小反映了其在水中的溶解能力，即Ksp越大，溶解能力越强。在含有AgCl固体的溶液中加入适量的水使溶解又达到平衡时，氯化银的溶度积不变，但溶解度会改变。将难溶电解质放入纯水中，溶解达平衡时，电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶解度。在氯化银达沉淀溶剂平衡时，氯化银沉淀生成和沉淀溶解不再进行。AgCl在10mL0.01mol/L的KCl溶液中的溶解度最大，因为加入KCl会影响Ag+和Cl-的浓度，从而改变平衡移动方向。离子浓度商Qc和离子积Ksp之间有着密切的关系。根据溶度积规则，当Qc>Ksp时，溶液为过饱和状态，离子会生成沉淀，反应会向生成沉淀的方向进行，直到达到平衡状态。当Qc=Ksp时，溶液为饱和状态，已经达到沉淀溶解平衡状态。而当Qc<Ksp时，溶液为不饱和状态，沉淀会溶解，反应会向沉淀溶解的方向进行，直到达到平衡状态。通过控制离子浓度的大小，可以使反应向所需要的方向转化。运用溶度积规则，我们可以解释第一课时PbI2的实验现象。当Pb2+和I-离子浓度达到一定程度时，它们会生成PbI2沉淀，直到达到平衡状态。而当溶液中Pb2+或I-离子浓度降低时，沉淀会溶解，反应会向沉淀溶解的方向进行，直到达到平衡状态。在化学实验中，我们也可以根据溶度积规则来判断是否会有沉淀生成。例如，在将AgNO3溶液和NaCl溶液混合时，只有当离子浓度商Qc>Ksp时，才会有AgCl沉淀析出。而在用Na2SO4溶液除去Ba2+离子时，根据计算可知，5%的Na2SO4溶液中的[SO42-]浓度足以与Ba2+离子形成BaSO4沉淀，因此可以有效地除去误食的Ba2+离子。沉淀转化的实验过程如下：首先，在一个试管中加入ZnSO4溶液，然后滴入Na2S溶液，观察现象。接着，静置后倾去上层清液，使用蒸馏水洗涤沉淀2-3次。最后，向沉淀中滴加适量的CuSO4溶液，再次观察现象。实验现象为白色沉淀转化成为黑色沉淀。为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀呢？这是因为ZnS和CuS都是同类难溶物，但是CuS的溶解度远小于ZnS的溶解度。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+结合产生CuS沉淀，建立沉淀溶解平衡。由于CuS沉淀的生成使得S2-的浓度降低，导致S2-与Zn2+的Qc<Ksp(ZnS)，从而使得ZnS不断溶解，最终结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。例如，在AgCl(s)中加入NaI溶液可以转化为AgI(s)沉淀，在CaSO4(s)中加入Na2CO3溶液可以转化为CaCO3(s)沉淀。沉淀转化在生产和生活中应用非常广泛。例如，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。这是因为这些重金属离子与沉淀剂形成难溶的沉淀，可以被过滤掉，从而达到净化水质的目的。FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式如下：FeS(s)+Cu2+(aq)→CuS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Hg2+(aq)→HgS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Pb2+(aq)→PbS(s)+Fe2+(aq)说明：使用MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作沉淀剂都能除去工业废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。阅读自学课本95页“追根寻源”水垢中的Mg(OH)2是怎样形成的？小组交流：1、基础知识：沉淀