资源简介

课程基本信息
课题
沉淀溶解平衡(第二课时)
教科书
书名：
普通高中教科书化学选择性必修1化学反应原理
出版社：人民教育出版社
出版日期：2020年5月
教学目标
教学目标：
1、通过实验了解沉淀的溶解与转化，能应用化学平衡理论解释沉淀的溶解和转化。
2、学会通过比较Q、Ksp的大小，从定量的角度分析难溶电解质的溶解和转化。
教学重点：
难溶电解质的沉淀溶解平衡的原理
教学难点：
用沉淀溶解平衡的理论，解释实际情境中沉淀的溶解和转化。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
2
min
引入
在发电、采暖、机械、冶金等很多行业，都需要锅炉供给大量的热能。锅炉通过加热管道里的水，再利用热水传递热量。
使用锅炉，需要定期检查、去除管道内壁的水垢，否则会降低燃料的利用率，造成能源浪费，又会影响锅炉的使用寿命，并形成安全隐患。
去除水垢的方法和化学原理是什么呢？
5
min
任务一
水垢主要含有氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钙等，除水垢的方法有“酸洗”，即，用盐酸浸泡。
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
【分析】
寻找核心物质：Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4、HCl
寻找平衡：
【实验】
证明氢氧化镁的沉淀溶解平衡的存在。
向小试管中，加入少量氢氧化镁固体,加入蒸馏水,充分振荡,溶液仍然浑浊。向浊液中滴加几滴酚酞溶液，变红。少量氢氧化镁溶解出氢氧根离子，遇酚酞溶液变红。
【分析】
对于Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)
+
2OH-(aq)
如何设计实验证明呢？
【实验】
观看实验视频，将实验现象填写在教科书80页[实验3-3]的表格里。
【小结】
加水，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡影响不明显。
加盐酸，沉淀溶解。
【分析】
加H+与OH-反应，使c(OH-)减小，使Q
＜
Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移动。只要盐酸足够，沉淀完全溶解。
【试一试】
运用沉淀溶解平衡解释稀盐酸除碳酸钙的原理。
【思考】
稀盐酸能除去CaSO4吗？
3
min
任务二
除去水垢中的CaSO4等，需要另一种方法——“碱洗”。
即用Na2CO3溶液等浸泡一段时间，再辅以“酸洗”，可除去CaSO4。
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
【分析】
寻找核心物质：CaSO4、Na2CO3、HCl
寻找平衡：
CaSO4(s)SO42-(aq)
+
Ca2+(aq)
CO32-与Ca2+反应，使c(Ca2+)减小，使Q
＜
Ksp，平衡向CaSO4溶解的方向移动。生成的CaCO3
，可用盐酸除去。
这一过程沉淀CaSO4逐渐溶解，沉淀CaCO3逐渐生成，（翻）称为沉淀的转化。
上述沉淀的转化过程离子方程式可以表示为：
CaSO4(s)
+
CO32-(aq)CaCO3
(s)
+
SO42-(aq)
沉淀转化比较完全。
10
min
任务三
根据CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀，某同学推测是溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。并设计实验验证AgCl沉淀可以转化为AgI沉淀，AgI沉淀可以转化为Ag2S沉淀，请评价是否合理，并说明理由。
【分析】
该实验方案设计是合理的。
硝酸银和氯化钠溶液的用量，需保证Ag+不过量。如果银离子过量。加入KI溶液后，碘离子可以与过量Ag+生成沉淀AgI，无法证明AgI是由AgCl沉淀通过平衡移动转化成的。同理，加入Na2S溶液后，硫离子可以与过量Ag+生成沉淀Ag2S，无法证明Ag2S是由AgI沉淀通过平衡移动转化成的。
生成AgCl沉淀后，存在沉淀溶解平衡。当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中Ag+与I-的Q(AgI)＞Ksp(AgI)，因此，Ag+与I-结合生成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。
实现了AgCl沉淀转化为溶解度更小的AgI沉淀。
如果加入足量的KI溶液，上述过程会继续进行，直到绝大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀。
整个过程的离子方程式表示为：
AgCl(s)
+
I-(aq)
AgI(s)
+
Cl-(aq)
同理：
生成AgI沉淀后，存在沉淀溶解平衡。当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，溶液中Ag+与S2-的
Q(Ag2S)＞Ksp(Ag2S)，因此，Ag+与S2-结合生成Ag2S沉淀，导致AgI的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。实现了AgI沉淀转化为溶解度更小的Ag2S沉淀。
如果加入足量的Na2S溶液，上述过程会继续进行，直到绝大部分AgI沉淀转化为Ag2S沉淀。
整个过程的离子方程式表示为：
2AgI(s)
+
S2-(aq)
Ag2S(s)
+
2I-(aq)
观看实验视频，填写教科书80页[实验3-4]的表格
【小结】
沉淀的转化实质是沉淀溶解平衡的移动。
一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。
3
min
学以致用
自然界中，各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)，便慢慢地使它们转化为铜蓝(CuS)。
请运用沉淀溶解平衡的原理解释原因。
【分析】
闪锌矿(ZnS)存在沉淀溶解平衡：
方铅矿(PbS)存在沉淀溶解平衡：
【自我检测】
阅读下列实验（翻）：
①将0.1
mol/L
MgCl2溶液和0.5
mol/L
NaOH溶液等体积混合得到浊液；
②取少量①中浊液，滴加0.1
mol/L
FeCl3溶液，出现红褐色沉淀；
③将①中浊液过滤，取少量白色沉淀，滴加0.1
mol/L
FeCl3溶液，白色沉淀变为红褐色；
根据上述实验，下列说法哪个是不正确的？
A．将①中所得浊液过滤，所得滤液中含少量Mg2+
B．浊液中存在沉淀溶解平衡：
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)
+
2OH－(aq)
C．实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
2
min
总结
1
5课程基本信息
课题
沉淀溶解平衡(第一课时)
教科书
书名：
普通高中教科书化学选择性必修1化学反应原理
出版社：人民教育出版社
出版日期：2020年5月
教学目标
教学目标：
1、认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，能证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，能结合实例描述沉淀溶解平衡。进一步发展粒子观、平衡观。
2、了解溶度积的含义，知道溶度积是沉淀溶解平衡的平衡常数，溶度积可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。
3、学会运用与Q、Ksp相关的计算，分析和解决废水除金属离子等实际问题。
教学重点：
难溶电解质的沉淀溶解平衡的原理
教学难点：
运用与Q、Ksp相关的计算，分析和解决废水除金属离子等实际问题。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
引入
【资料】
在电子、医用金属、珠宝等行业都需要用到银材料，生产废水中含有的银离子属于重金属污染。
任务一
现用1
mL
0.010
mol/L
AgNO3溶液模拟工业废水，某同学提出可以加入1
mL
0.012
mol/L的NaCl溶液，充分反应，完全沉淀其中的Ag+。
这种方法是否合理？说明理由。
【看一看】
观察教科书77页的表3-3
几种电解质的
溶解度（20
℃），思
考生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+？
【分析】
1、经常提到的易溶、可溶、微溶和难溶是相对的。这些物质的溶解性各不相同。
2、生成AgCl沉淀后，非常少的一部分AgCl沉淀会溶解，成为Ag+、Cl-。
溶液中有三种粒子共存，AgCl固体、Ag+、Cl-。
即使过量的NaCl也无法完全沉淀溶液中的Ag+。
【小结】
1、在水溶液中：
一方面，溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl表面析出，这一过程是沉淀。
另一方面，在水分子作用下，少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中，这一过程是溶解。
两个过程同时存在，属于可逆的过程。
2、沉淀溶解平衡的表示方法：
可逆号表示沉淀、溶解两个过程同时进行。
物质状态用字母s表示固体，s是固体的英文单词首字母。
用字母aq表示离子，aq是溶液的英文单词开头两个字母。
【试一试】
请写出BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S的沉淀溶解平衡表达式。
任务二
上述1
mL
0.012
mol/L的
NaCl溶液与1
mL
0.010
mol/L
AgNO3溶液充分反应后，溶液中剩余Ag+的浓度是多少？涉及化学平衡的计算常需要哪些数据？
【分析】
1、难溶电解质的沉淀溶解平衡的平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp。
2、溶度积的几个特点：
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，Ksp越小，越难溶。
Ksp与温度有关。
其它条件一定时，一般温度越高，Ksp越大。
根据某温度下溶度积Ksp与溶液中离子积Q
的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。
Q
＞
Ksp，溶液中有沉淀析出；
Q
＝
Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态；
Q
＜
Ksp，溶液中无沉淀析出。
3、1
mL
0.012
mol/L
NaCl溶液与1
mL
0.010
mol/L
AgNO3溶液充分反应后剩余Ag+的浓度为（忽略溶液体积变化）：
一般情况，当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5mol/L时，化学上通常认为生成沉淀的反应就进行完全了。
任务三
根据本节课所学内容，请思考如何使沉淀反应完成后，溶液中的Ag+浓度能够尽量小？
你能想出几种办法？
【分析】
根据溶度积的计算式，使
c(Ag+)变小的方法是：
第一种
，保持Ksp不变，增大c(Cl-)，具体方法可以增大加入NaCl溶液的浓度。
第二种，保持氯离子浓度不变，使Ksp变小。
使AgCl的Ksp变小的一种具体方法可以降低温度。
第三种，选择生成Ksp更小的物质。
可以用含硫化合物沉淀Ag+。（Ag2S的Ksp为6.3×10-50）
【算一算】
用Na2S溶液沉淀AgNO3溶液中的Ag+，充分反应后，测得剩余溶液中的S2-
的浓度为1.0×10-4
mol/L，此时剩余溶液中Ag+的浓度为多少？（
25
℃
）
用同样的计算方法，用SO42-沉淀Ag+，如果反应后剩余溶液中的SO42-浓度是0.1
mol/L，经计算，剩余Ag+的浓度约为0.01
mol/L。达不到沉淀完全的标准。
【想一想】
用Cl-、S2-除去水中Ag+，各有什么优缺点？
除了沉淀法，除去废水中Ag+的方法还有电解法、离子交换法、吸附法、膜分离法……
学以致用
工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH，可使
Fe3+生成
Fe(OH)3
沉淀而除去。
请运用所学知识分析加氨水的优点有哪些？
若使Fe3+沉淀完全需要调节pH至少为多少？
【分析】
除去氯化铵中的氯化铁，可以将Fe3+转化为沉淀，与氯化铵溶液分离。
查阅教科书122页表格，25
℃难溶电解质Fe(OH)3
的Ksp
＝
2.8×10-39。
需要选择使溶液中OH-浓度增加的试剂。
根据Fe3+
+
3NH3·H2O
＝
Fe(OH)3↓
+
3NH4+
沉淀除杂原则：选择生成Ksp
尽量小的沉淀；
不引入新的粒子；
不消耗其他原料
【算一算】
工业处理含Cu2+、Fe3+等的混合溶液时，常利用不同金属离子生成氢氧化物所需的pH不同，来分离金属离子。
总结
1
4

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