沉淀溶解平衡教学设计.doc

第3章 物质在水溶液中的行为(鲁科版)
第3节 沉淀溶解平衡教学设计
海南中学 萱书慧

一、教材内容分析
本节是普通高中课程标准实验教科书（鲁科版）化学《化学反应原理》 第3章 第3节 沉淀溶解平衡。本节教材按照由简到繁、逐步递进的原则构建。首先分析单一难溶电解质在水中的行为，建立起沉淀溶解平衡的概念，引入描述这种平衡的平衡常数——溶度积；在此基础上分析沉淀的生成和溶解，最后考虑比较复杂的沉淀转化问题。本节教材设计中始终依据实际例子来诠释抽象的概念，通过对具体问题的讨论分析带动原理的学习，引导学生利用平衡移动的一般规律一步步揭示沉淀溶解平衡的本质。
二、教学目标
1、知道难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，并能结合实例进行描述。
2、能描述沉淀溶解平衡，写出溶度积的表达式， 知道溶度积的含义，知道溶度积是沉淀平衡的平衡常数、溶度积可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。
3、能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成过程进行分析。
三、教学重点与难点
重点：溶度积常数的含义，沉淀的溶解、生成的本质
难点：沉淀溶解平衡
四、教学方法
习题练习、讲解启发、实验法、自主学习、合作探究、多媒体展示
五、教学过程
第一课时

【导入新课】
当我们外出旅游,沉醉于秀美的湖光山色时,一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞，如何形成? 小朋友吃糖不刷牙易形成蛀牙又什么原因？这都与我们要学习第3节沉淀溶解平衡有一定的关系。
【图片展示】 千姿百态的岩石、溶洞、蛀牙。
【老师】现在学习沉淀溶解平衡之前，我们首先思考讨论两个问题：
问题一：在NaCl的水溶液中，再加入固体溶质，固体有没有溶解过程？
【学生思考讨论】分两种情况：当溶液没有达到饱和时，固体能继续溶解；当溶液达到饱和时不能继续溶解。
【老师提出质疑】达到饱和后固体真的不能溶解了吗？
【图片展示】将形状不规则的NaCl固体放在饱和食盐水中过了一昼夜后发现变成形状规则的固体且质量不变。你得到什么启示？
【老师提示】联想如何改变固定形状的积木？拆——拼。
【学生】其实有溶解也有结晶的过程。质量不变说明这两种过程的速率相等。
【老师】可用NaCl（S） Na+ (aq) + Cl-表示
【老师】问题二：NaCl能不能与盐酸反应？在饱和NaCl溶液中加入浓盐酸有什么现象？
【学生实验】在饱和NaCl溶液中滴加浓盐酸
实验现象：有大量白色沉淀产生。
【老师】你认为白色沉淀是什么物质？产生白色沉淀的原因是什么？（提示联系问题一）
【学生分组分析讨论】白色沉淀是NaCl。
原因：NaCl（S） Na+ (aq) + Cl-(aq)
加入浓盐酸，C(Cl-)增大，使平衡向左移动，有NaCl固体生成.
【老师】可溶的电解质溶液中存在溶解平衡，难溶的电解质在水中是否也存在溶解平衡呢？若有，可以如何表示？（参照NaCl（S） Na+ + Cl-）【实验探究】
实验步骤：
1、将少量PbI2(难溶于水）固体加入盛有一定量水的５０mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌静置一段时间。
2、取上层清液2 mL，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，有______________产生。
结论解释：说明上层清液中有________当加入AgNO3后，从而有_____色的________生成。
探究本质： I － + Ag+ = AgI↓
2I － + Pb2+ = PbI2↓
【学生】分析探讨沉淀溶解平衡的本质。
【动画演示】氯化银的溶解过程
【分析】一方面：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，既可以形成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】一、沉淀溶解平衡
1、概念: 一定温度下，当沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等时，形成电解质的饱和溶液，达到平衡状态，我们把这种平衡称为沉淀溶解平衡 。 2、表达式：如Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) +2OH- (aq)
MmAn（S）m Mgn+ (aq) +nAm- (aq)
【练习】CaCO3 (s) Ca2+ + CO32- （aq可省略）
【学生总结】写表达式需要注意之处。
【讲解】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，合乎平衡的基本特征、满足平衡的变化基本规律。
【学生回忆、联系、回答】3、特征：逆、动、等、定、变
（1）等：达到沉淀溶解平衡，沉淀溶解速率与沉淀生成速率相等。
（2）逆：沉淀生成过程与沉淀溶解过程是可逆的。
（3）动：动态平衡，达到沉淀溶解平衡，沉淀的生成与溶解仍在进行。
（4）定：达到沉淀溶解平衡，溶质离子浓度保持不变。
（5）变：沉淀溶解平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变，会建立新的平衡。
【问题探究】
对于平衡: AgCl Ag+ + Cl- 若改变条件，对其有何影响
改变条件
平衡移动方向
C（Ag）
C（Cl）
升 温

加水

加AgCl（s）

加NaCl（s）

加AgNO (s)

【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，沉淀的速率与溶解的速率相等
C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中离子的浓度相等且保持不变
D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入该沉淀物，将促进溶解
【思考】难溶等于不溶吗？
【讲解】习惯上,将溶解度小于0.01克的电解质称为难溶电解质。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。
【多媒体显示】
二、沉淀溶解平衡常数-----溶度积常数或溶度积Ksp
1、概念：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）。其离子浓度的次方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、表达式：如Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) +2OH- (aq)
25℃时， Ksp= [Mg2+ ][OH-]2 = 5.6×10-12mol3·L-3
【学生练习】请写出 BaSO4 、 Al(OH)3 、 CuS的沉淀溶解平衡与溶度积KSP表达式。
【讲解】在一定温度下，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。
【多媒体显示】常见难溶电解质的溶度积和溶解度
【练习】例1.下列叙述中正确的是（ ）
A. 溶度积大的化合物溶解度肯定大。
B. 向含有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，溶解度也不变。
C. 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。
D. 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。
例2.将足量的AgCl分别放入下列物质中， AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是（ ）
① 10mL0.01mol/L的KCl溶液
② 10mL0.02mol/L的CaCl2溶液
③ 10mL0.03mol/L的KCl溶液
④ 10mL蒸馏水
⑤ 10mL0.05mol/L的 AgNO3溶液
A . ④ ① ② ③ ⑤ B . ④ ① ③ ② ⑤
C . ⑤ ④ ② ① ③ D . ⑤ ③ ② ① ④
点拨：由于Ksp=[Ag+][Cl-]，[Ag+]或[Cl-]越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。
3、影响溶解平衡的因素：
【老师提示】应该从那几方面去分析？
【多媒体显示】（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易溶电解质做溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。
（2）外因：
【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（如①加水②增大相同离子浓度）、温度（如升温）对溶解平衡分别有什么影响？
【学生思考回答】1、浓度：①加水，平衡向溶解方向移动。②增大相同离子浓度
2、温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。
【交流·研讨】
珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物，它们可以从周围海水中获取Ca2+和HCO3-，经反应形成石灰石外壳：Ca2+ +2HCO3- CaCO3↓ +CO2↑+H2O 珊瑚周围的藻类植物的生长会促进碳酸钙的产生，对珊瑚的形成贡献很大。人口增长、人类大规模砍伐森林、燃烧煤和其他的化石燃料等因素，都会干扰珊瑚的生长，甚至造成珊瑚虫死亡。分析这些因素影响珊瑚生长的原因。
【迁移应用】分析溶洞的形成、龋齿和含氟牙膏
（1）钙、鳞在骨骼牙齿中的存在形式 Ca5（PO4）3OH
（2）存在的溶解平衡
Ca5（PO4）3OH 5Ca2+（aq）+3PO43- （aq） +OH- （aq）
（3）吃糖为何会出现龋齿？
提示:糖在酶的作用下产生了一种有机弱酸
（4）含氟牙膏的使用
5Ca2++3PO43-+F- = Ca5（PO4）3OH
氟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀,使牙齿更坚固
注：氟过量会导致氟斑牙，因此，生活在水中含氟量较高的地区的人，不宜使用含氟牙膏
【布置作业】
P97 迁移应用的第1、3题及预习第二课时的内容

第二课时
【预习提问】
浓度商Q和平衡常数K的关系与化学平衡什么关系？
【归纳】
一、沉淀的溶解与生成
离子的浓度商Qc和离子积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。
【学生讨论】 运用此结论解释第一课时PbI2的实验现象。
1 、沉淀的溶解
BaCO3(s) 等难溶盐溶解在强酸溶液中:
BaCO3(s) +2H+=CO2­+H2O+Ba2+
CaCO3(s)+2H+=CO2­+H2O+Ca2+
ZnS(s)+2H+ = Zn2++H2S ­
难溶于水的氢氧化物溶解在酸中：
Mg(OH)2(s)+2H+=Mg2++2H2O
Fe(OH)3(s) +3H+=Fe3++3H2O
Mg(OH)2(s)溶解在氯化铵等酸性的盐溶液中:
Mg(OH)2(s)+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3
2、沉淀的生成
例1：将4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液与4×10-3mol·L-1的NaCl溶液等体积混合能否有沉淀析出？Ksp(AgCl)= 1.8×10-10mol2·L-2
解：只有当 Qc > Ksp时，离子才能生成沉淀。
混合后：[Ag+]=2 ×10-3mol·L-1,[Cl-]= 2 ×10-3mol·L-1
Qc=[Ag+][Cl-]=2 ×10-3mol·L-1 × 2 ×10-3mol·L-1
=4.0 ×10-6mol2·L-2 >1.8×10-10mol2·L-2
Qc>Ksp,所以有AgCl沉淀析出。
例2、用5%的Na2SO4溶液能否有效除去误食的Ba2+?已知:
Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2·L-2
解：5% 的Na2SO4溶液中的[SO42-]≈0.36mol/L,
[Ba2+]=(1.1×10-10mol2·L-2)/ (0.36mol/L)
=2.9×10-10mol·L-1
因为剩余的[Ba2+]< 10-5mol/L
所以有效除去了误食的Ba2+。
3、沉淀的转化
【观察思考】 ZnS沉淀转化为CuS沉淀
(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。
【思考】为什么白色的ZnS沉淀会转化成为黑色的CuS沉淀？
【教师分析】ZnS在水中存在沉淀溶解平衡：
ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.6×10-24mol2•L-2
CuS在水中存在沉淀溶解平衡：
CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq) Ksp=1.3×10-36mol2•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不断的溶解，结果是ZnS沉淀逐渐转化成为CuS沉淀。
【教师分析】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.
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。
【练习】离子方程式的书写
Ag++Cl-=AgCl↓
AgCl (s)+I-(aq)= AgI (s)+Cl-(aq)
2AgI(s)+S2-(aq)= Ag2S(s)+2I-(aq)
二、沉淀转化原理利用:
【过渡】沉淀的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。请同学们思考为什么？
【学生活动】1．组内交流、讨论；
2．回答问题，进行组间交流；
3．其他同学进行补充、评价。
【练习】写出FeS(s)与废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+的反应离子方程式。
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:
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：沉淀的生成、溶解与转化；
2、 基本思路：分析沉淀溶解平衡问题的一般思路。
【小结】硬水加热后的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3 和MgCO3.
【思考】如何除去水垢？
洗涤水垢的方法：除出水垢中的CaCO3和Mg(OH)2用食醋， CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca +CO2­+H2O
Mg(OH)2+2CH3COOH =(CH3COO)2Mg+2H2O
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