2022年难溶电解质的溶解平衡教材分析及教学案例 .pdf

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1、 3-4 难溶电解质的溶解平衡教材分析及教学案例广州三中向林仕一、明确标高：1课程标准要求：能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质。2. 广东考试说明 (2011) 要求：了解难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质，并综合应用。3. 解读：建立沉淀溶解平衡的概念，能从离子的层面描述沉淀溶解平衡的建立及移动，知道沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。二、教学目标（一）知识技能：1了解沉淀溶解平衡的概念，能用微粒观、平衡观来认识沉淀溶解平衡的主要特征。2理解外界条件对难溶电解质的沉淀溶解平衡移动的影响，能用平衡移动的观点对沉淀的生成、溶解、转化是进行解释。3了解沉淀溶解平在工农业生产中的应用，能运用平

2、衡移动的观点进行分析解释。4了解溶度积常数KSP的含义并能写出其表达式，了解溶度积KSP的大小与沉淀转化的关系。（二）过程与方法：1通过补充向碘化铅的饱和溶液中滴入0. 1mol L1KI 、0. 1mol L1AgNO3溶液的实验，根据实验现象分析、建立沉淀溶解平衡的概念，认识沉淀溶解平衡的主要特征。类比推理得因沉淀、溶解之间动态平衡的存在，决定了Ag+与 Cl 反应不能完全进行到底。2在建立沉淀溶解平衡概念的过程中，在分析实验基础上作出AgCl 沉淀溶解平衡时的 - t 图，建立起“宏观现象微观本质符号表达曲线变化”四个表征之间的联系并进行相互间的转换，进一步强化平衡观、微粒观。3通过分析

3、上述实验，写出溶度积常数KSP表达式， 了解其含义及解溶度积KSP的大小与沉淀转化的关系。4通过分析工 业原料氯化铵中含杂质氯化铁除去、P63“思考与交流1”了解沉淀生成的常用方法。通过用平衡移动分析用盐酸溶解难溶电解质CaCO3的原理、 分析解释P63实验 3- 3 中发生的反应 及 P64“思考与交流”得出沉淀的溶解的规律。通过分析P64实验 3-4、实验 3- 5 中发生的反应特点，讨论P64“思考与交流2”及了解锅炉水垢除去的方法，掌握沉淀转化的原理，理解沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。5通过介绍氟化物防治龋齿化学原理、自然界矿物质的转化，了解难溶电解质溶解平衡在工农业生产中的应用

4、。（三）情感态度价值观：1通过沉淀溶解平衡概念的建立，拓展对物质“溶”与“不溶”的理解，知道物质的溶解是绝对的即难溶不溶，体会辩证唯物主义的相对论。2通过除锅炉水垢、氟牙膏预防龋齿等化学原理知识在解决实际问题中的应用，进一步感受化学知识与人类生活的密切关系，激发学习化学学科学习兴趣。三、教材分析：本节包含沉淀溶解平衡与溶度积及沉淀溶解平衡的应用两部分内容，它原属于大学无机化学电离理论中的一部分内容，现置于新高中选修教材中并作了深入浅出的处理。1. 应用化学平衡理论作指导来探讨水溶液中离子与难溶电解质固体间的相互作用，建立沉淀溶解平衡(一种动态平衡，具有化学平衡的基本特征、满足化学平衡的基本规律

5、)，可视为化学平衡学习的延伸、拓展及平衡理论体系的丰富和完善。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2. 对沉淀的生成、溶解、转化的通过实验探究，帮助学生深化对沉淀溶解平衡的理解。通过建构沉淀溶解平衡模型，了解“宏观一微观一符号一曲线”表征并进行表征间的转换，帮助学生从微观角度理解沉淀溶解平衡的本质。沉淀的生成、溶解、转化如除锅炉水垢、氟牙膏预防龋齿等问题在生产、 生活中应用广泛，感受化学知识在生产生活中的应用价值，体会理论 理论指导实践的重要意义。3. 在化学平衡常数的基础上建立溶度积常数，利用科学视野从定量分析的角度

6、了解沉淀转化的本质。4. 利用化学平衡移动的一般规律探讨外界条件对难溶强电解质沉淀溶解平衡的影响。实际上，难溶电解质包括难溶强电解质和难溶弱电解质，前者在水溶液中的平衡过程只是溶解平衡，溶解后完全电离，而后者在溶液中的平衡包括溶解平衡和电离平衡两个过程，限于中学生的认知能力和水平，本节书把这两种情况统一为难溶电解质固体和溶液中的离子之间的平衡关系进行讨论。四、教学重、难点：1. 重点 ：难溶电解质的溶解平衡建立，用化学平衡移动原理解释沉淀的生成、溶解和转化。2. 难点 ：难溶电解质的溶解平衡建立， Qc 与 Ksp 大小关系来判定沉淀的生成、溶解和转化。五、教学设计思路本节教学设计共分两个课时

7、。第 1 课时是沉淀溶解平衡、溶度积Ksp。主要内容有电解质的溶解性、溶解度及二者间的关系，沉淀溶解平衡的建立。溶度积常数Ksp 的概念、表达式书写、溶度积规则(简单的计算 )。1. 以实验的方法引入新课，不仅是化学学科研究的重要手段，而且为研究沉淀转化做准备。2. 难溶电解质在水溶液中建立的动态平衡，与电离平衡一样合乎化学平衡的基本特征、满足平衡的变化基本规律。讨论难溶电解质的溶解平衡要注意3 点： (1)难溶电解质溶解达到饱和才能建立溶解平衡；(2)温度对难溶电解质溶解平衡的影响：一般是温度升高， 溶解度增大、 Ksp 增大，但也有少数特例如Ca(OH)2是温度升高，溶解度降低、Ksp 减

8、少。 (3)对难溶电解质的溶解平衡常数的正确的理解，一方面要运用的影响化学平衡、 电离平衡的因素知识进行迁移和类比以达到强化和内化的目标；另一方面把 “Qc 与 Ksp 的比较”作为核心方法指导分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化。3.关于溶度积Ksp：在第二章的基础上结合平衡常数和浓度商并不难理解，尽管课程标准不要求掌握“ 溶度积相关的计算” ，为了真正理解难溶电解质转化的原理，突破对后续内容“通过调整溶液pH 使某些离子逐一沉淀”的理解，可适当地通过Ksp 的定量计算说明沉淀的原理和过程(但不作为考试要求)。第 2 课时是沉淀溶解平的应用。1. 充分利用教材提供丰富的教学资源，做好分组实验，

9、既通过实验得出结论，又可培养实验操作技能。2. 将沉淀溶解问题与离子生成沉淀的反应相联系，用化学平衡的基本规律来研究沉淀溶解平衡的相关问题，把知识紧密联系，形成完整的知识体系。3. 关于沉淀的生成、溶解， 实际是对难溶电解质溶解平衡中两个不同的方向进行讨论。利用 Q c 与 Ksp的关系去判断溶解平衡移动方向的判断。同时利用好教材中的【思考与交流】活动，激发学生的思维。最后要在讨论中理清思路和总结归纳，交给学生一些常见的沉淀生成和溶解的方法。4. 关于沉淀的转化：可理解为难溶电解质溶解平衡移动的一种特殊形式即沉淀溶解平衡向正向移动使精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

10、 - - - - - - -第 2 页，共 7 页原难溶物溶解，转化为另一种难溶电解质。5. 在教学中，应充分发挥四个【思考与交流】的作用，用实验和图表的方法来理解沉淀溶解平衡。应用 CAI 课件提供信息资源，加强知识的归纳和总结。第 1 课时【观察 思考】难溶等于不溶吗？1.在装有少量难容于水的PbI2黄色固体的50mL 烧杯中，加入约15mL 蒸馏水，充分振荡后静置。2.待上层液体变澄清后，即得到碘化铅的饱和溶液，向其中滴加几滴0. 1mol L1KI 溶液，观察实验现象。你能解释观察到的现象吗？【学生活动】实验现象：滴加KI 溶液后，出现黄色沉淀，说明上层清液中有Pb2+存在。思考：如何

11、证明用实验证明上述清液中有I 存在？【学生】滴加 Pb(NO3)2或 AgNO3溶液后，出现黄色沉淀。说明上层清液中有Pb2+ 结论：尽管PbI2固体难溶于水，但并不是绝对不溶，仍有极少量溶解。P61【思考与交流】1. 阅读 P61-62，分析 P61表 3- 4、P91附表并思考：(1)你如何理解溶解性表中的“溶”与“不溶”？【CAI】 20 时，电解质在水中的溶解度与溶解性的关系：不同的电解质在水中的溶解性有很大差异。(2).难溶电解质：习惯上将在水中的溶解度小于0. 01g 的电解质称为难溶电解质。思考： 难容于水的PbI2为什么能极少量溶解？为什么能PbI2只能极少溶解？2. 沉淀溶解

12、平衡(1)在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时，形成AgCl 饱和溶液，达到平衡状态，我们把这种平衡状态称为沉淀溶解平衡。(2)特征：“动”动态平衡“等” 溶解 =沉淀0。“定”达到平衡时，溶液中离子的浓度保持不变。“变”当改变外界条件时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。(3)影响沉淀溶解平衡的因素：遵循平衡移动原理(I) 内因（决定因素） ：溶质本身的性质(II) 外因：浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程。同离子效应：加入电解质离子抑制沉淀的溶解其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。

13、将 AgCl 放于水中，在水分子作用下，少量Ag+和 Cl 脱离 AgCl 表面进入水中(溶解过程 )，另一方面，溶液中的 Ag+和 Cl 受到 AgCl 表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl 表面析出 (沉淀过程 )。3. Ag+和 Cl 的反应真的能进行到底吗？(1)沉淀、溶解之间这种动态平衡的存在，决定了生成沉淀(难溶性物质 )的离子反应 (如 Ag+和 Cl 反应 )不能进行真正到底。(2)生成难溶电解质的离子反应的限度一般情况下，相当量的离子互相反应生成难溶电解质，可以认为反应完全了。化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1105 molL1时，沉淀就达完全。4. 溶度积 (Ksp)

14、 阅读 P65【科学视野】(1) 根据化学平衡的研究方法，用平衡常数来描述难溶电解质在水溶液中的沉淀溶解平衡，其平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积，常用Ksp 表示。(2)表达式：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页对于下列沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn+ (aq)+ nA m(aq) 固体纯物质不列入平衡常数, Ksp= c(Mn+) mc(A m)n K spc( Pb2+) c(I )2=7. 1109(molL1) 3 c (Pb2+) = Ksp/c2(I-) =7.110-9/0. 12=7.1 10-

15、7即：该溶液里允许Pb2+的最大浓度为7. 1 10-7mol L-1(3) 影响 Ksp 的因素：Ksp 与其他化学平衡常数一样，只与难溶性电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中离子的浓度变化只能使平衡移动，并不改变。问题 1 作图：在图示坐标系中， 画出一定温度下AgCl溶解达平衡后，溶液中c(Ag+)随 c(Cl )的变化曲线。强调：曲线形状和函数表达式的对应关系，合理图像如图所示。区分溶度积常数Ksp 和离子积Qc的不同。温度一定，溶度积常数Ksp=c(Ag+) c(Cl )，指溶解平衡时；而离子积Q =c(Ag+)c(Cl )，指任何时刻。问题 2在图中有A、 B、C

16、三点，分别代表溶解达何种状况?能否比较该点Ksp与Qc的相对大小 ?由此可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解吗? (4) 结论 :溶度积反映了物质在水中的溶解能力。对于同类型的难溶电解质(化学式所表示的组成中阴阳离子个数比相同,如 AgCl 、AgBr 、AgI) 而言， Ksp 的数值越大难溶电解质在水中的溶解能力越强。根据 P65表 3- 5 判断 CaCO3、CaSO4、 BaSO4的溶解性强弱。如: Ksp (AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI) 溶解度 :AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI) (5) 溶度积规则通过比较溶度积与溶液中有关离子

17、浓度幂的乘积离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：Qc Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；Qc=Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；Qc Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入适量难溶电解质，难溶电解质溶解。例.某温度时， BaSO4在水中的沉淀溶剂诶平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( ) 提示： BaSO4(s) Ba2+(aq)SO42(aq)的平衡常数Kspc(Ba2+) c(SO42)，称为溶度积常数。A加入 Na2SO4可以使溶液由a 点变到 b 点B通过蒸发可以使溶液由d 点变到 c 点C d 点无 BaSO4沉淀

18、生成D a点对应的Ksp 大于 c 点对应的Ksp 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页第 2 课时二、沉淀反应的应用1. 沉淀的生成(1)沉淀生成的应用：【思考与交流】 （改编自P63“思考与交流” ） 根据 P65表 3-5 数据1. 除去 NaCl 溶液中的Na2SO4杂质 ,选择 CaCl2还是 BaCl2溶液做沉淀剂，为什么？2. 除去并回收NH4Cl 溶液中的FeCl3和 MgCl2杂质的实验流程（部分）如下：【学生思考并回答】(1). 计算得： c(SO42-)CaSO43 10-3mol/L 则 SO4

19、2-未完全沉淀c(SO42-)BaSO4 110-5moL/L 则 SO42已经完全沉淀所以应该选择BaCl2溶液做沉淀剂(2)3pH19， Fe(OH)3 ；9pH2Mg(OH)2 【总结】1. 沉淀剂的选择：使溶液中的某种离子转化为难溶物除去，不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去。2. 沉淀的方法 ; CAI 沉淀剂法直接沉淀法沉淀法(1)调整溶液的pH 法（ 2）分级沉淀法氧化还原法Fe3+3NH3H2O=3Fe(OH)3 +3NH4+ Cu2+S2-=CuS、Hg2+S2-=HgS、Cu2+ H2S=CuS + 2H+、Hg2+ H2S= HgS + 2H+

20、 (3)沉淀生成的本质：通过加入试剂，使Q cKsp，促使难溶电解质的溶解平衡向逆移动，溶质从溶液中结晶析出，形成沉淀。3. 沉淀的溶解(1) 沉淀溶解的方法酸碱溶解法：P63实验 3-3向 1 支盛有氯化镁和NaOH 溶液静置， 将沉淀分装入试管中分别滴加适量的蒸馏水、盐酸和氯化铵溶液，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页观察并记录现象。滴加试剂蒸馏水盐酸氯化铵溶液实验现象实验结论及解释Mg(OH)2 溶于水Mg(OH)2 溶于盐酸Mg(OH)2 溶于NH4Cl溶液【思考与交流】实验现象及解析填表(参考 P63的范例

21、 )。【学生回答】根据表3-5，Mg(OH)2饱和溶液中c(Mg2+)=8 10-7mol/L 纯水中 c(OH-)=110-7mol/L , 则加入盐酸，使Qc110-21Ksp Mg(OH)2，溶解平衡向正方向移动，沉淀溶解。同理，加入氯化铵使Qc110-21Ksp Mg(OH)2，沉淀溶解【问】为什么在MgCl2溶液中滴加NH3H2O，能生成氢氧化镁沉淀，但该沉淀又能溶解在氯化铵溶液中？Mg(OH)2 (s) + 2NH4+(aq) Mg2+(aq) + 2NH3H2O(aq) 在 MgCl2溶液中滴加NH3 H2O，则 c（NH3H2O）增大，平衡向逆，生成氢氧化镁沉淀在氢氧化镁浑浊液

22、中加入氯化铵，则c（NH4+）增大，平衡向正，沉淀溶解。【总结】 (1)沉淀溶解的本质：加入试剂，减少难溶电解质溶解平衡中某种离子的浓度，使其Q c Ksp，则难溶电解质向着溶解的方向转化(2)沉淀溶解的原理：根据原理，对于在水中难溶的电解质，使平衡向方向移动，就可以使沉淀溶解。(3)使沉淀溶解的方法：生成难电离的物质弱电解质（如H2O,NH3H2O 等）生成易挥发物质气体、挥发性酸（如CO2,H2S 等）生成络合物如Ag(NH3)2OH 等4. 沉淀的转化P64实验 3-4 实验步骤实验现象离子方程式实验结论P64实验 3-5 Mg(OH)2 (s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq)

23、+ 2H+-2HCl 2H2O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页实验步骤实验现象产生产生离子方程式实验结论Fe (OH)3比 Mg(OH)2 思维拓展 如果将实验中沉淀生成和转化的操作步骤顺序颠倒，只能观察到色沉淀。由于Fe(OH)3的溶解度比 Mg(OH)2的溶解度小，在Fe(OH)3沉淀溶解平衡体系中Fe(OH)3 (s)Fe 3+ 3OH-加入 MgCl2后，不能使平衡向正反应方向移动。沉淀之间可以相互转化，由一种难溶的电解质转化为更难溶的电解质的过程容易实现。P64思考与交流3(1)沉淀转化的方法：对于一些

24、用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先将其化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。(2)沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一般说来，沉淀只能从溶解度小的转化为溶解度更小的。(3)沉淀转化 的应用（阅读教材P63-64） ： 。锅炉除垢：锅炉中锅垢的主要组分之一为CaSO4，锅垢的导热能力小，会阻碍传热，浪费燃料，还可能引起锅炉或蒸汽管的爆裂，造成事故，故需要除去。但是CaSO4不溶于酸，难以除去。若用Na2CO3溶液处理，则可使CaSO4转化为疏松而且可溶于酸的CaCO3沉淀，便于锅垢的清除。写出反应原理。 在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。如各种原生铜的硫化物经氧化

25、、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)，便慢慢地使之转变为铜蓝 (CuS)。试写出反应化学方程式：。仔细观察教材封面并思考：石灰岩里不溶性的CaCO3与水及二氧化碳反应能转化为可溶性Ca(HCO3)2溶有Ca(HCO3)2的水从溶洞顶向溶洞底滴落时水分蒸发、二氧化碳压强减小或温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出CaCO3沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。请你写出上述过程中所涉及反应的化学方程式，并从沉淀溶解平衡的角度进行解释。 阅读 P66资料思考下列问题：牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH 的

26、物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+3PO43-+OH-(1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸(乳酸CH3CHOHCOOH) ，这时牙齿就会受到腐蚀，请从平衡移动的角度分析其原因是(2)已知 Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因 (用离子方程式表示)：(3)根据以上原理，请你提出一种其它促进矿化的方法：【总结】沉淀的生成、溶解、转化都是改变难容电解质溶解平衡中的某些离子的浓度，促使平衡向生成或溶解的方向移动，最终使反应向着离子浓度减少的方向进行。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页