84沉淀溶解平衡
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学必求其心得,业必贵于专精
第三节 沉淀溶解平衡(第一课时) 【学习目标】
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、了解溶度积的含义,知道是沉淀溶解平衡的平衡常数。 【课前预习】 一、沉淀溶解平衡与溶度积 [观察思考]取有PbI2沉淀的饱和溶液中上层清液,即PbI2的饱和溶液滴加几滴KI溶液。
观察现象
。 原因:尽管PbI2固体 溶于水,但仍有部分 和
离开固体表面进入溶液,同时进入溶液的 和 又会在固体表面沉淀下来,当这两个过程的速 率
时, 和 的 与 固体的
达到平衡状态,得到PbI2的
溶液 ,即达到沉淀溶解平衡状态。 1、沉淀溶解平衡概念:在一定条件下,当沉淀
的速率与沉淀 的 速率相等时,
保持不变的状态。 2、沉淀溶解平衡的表达式: 如:PbI2固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为 。 练习:写出下列物质的沉淀溶解平衡表达式:AgCl ; AgBr ;AgI ; Mg(OH)2 ;Cu(OH)2 .. 3、溶度积常数或溶度积: (1)定义: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).其离子浓度的方次的乘积为一个常数这个常数称之为 ,简称为 ,用 表示。PbI2 (s) Pb2+ + 2I— Ksp = (2)意义:反映 电解质在 中的 能力. (3)影响因素:与化学平衡常数相似,溶度积(Ksp )的大小与难溶电解质 和 有关,与 无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,而溶度积 变。 (4)规律 :①不同的难溶电解质在相同温度下Ksp 。 ②相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越 ,越难溶。 如: Ksp (AgCl) Ksp (AgBr) Ksp (AgI) 溶解度:AgCl AgBr AgI 4。有关计算 (1)。利用溶度积计算某种离子的浓度 例1、25℃时, Ksp (PbI2)= 7。1×10—9 mol3·L-3,求:PbI2的饱和溶液中的[Pb2+]和[I—]。
2021·04文章以“难溶物沉淀溶解平衡”的教学为例,通过创设真实情境,让学生感知化学变化;通过实验教学,帮助学生建构变化观念;通过深度探究,帮助学生完善变化观念并形成平衡思想;通过知识的迁移和应用,深度发散学生思维,建构完整的知识体系,提升学生的问题解决能力,进而培育学生化学核心素养。摘要
关键词变化观念;平衡思想;核心素养;实验教学;溶解平衡
“变化观念与平衡思想”是化学学科核心素养之一,是学生对化学变化过程的综合认识。为培养学生的化学变化观念与平衡思想,苏教版普通高中化学教材不但在必修2中设置了“化学反应与能量变化”,还开设了《化学反应原理》课程。教学中化学知识的学习必须通过相关问题的设置和实验进行引导,让学生的创新意识得到提高,创新思维得到深化,还应该将所学知识运用到实践中,起到解决实际问题的作用,以培养学生的综合素养。教师在课堂教学中,应围绕变化观念与平衡思想,选取合适的教学内容,落实学科素养教育。一、“变化观念与平衡思想”的涵义研究化学中物质之间的相互转化的基本观念就是中学化学的变化观念,化学变化过程又涉及有关平衡问题,变化观念与平衡思想是动态的组织机构。高中化学变化观念与平衡思想核心素养的内涵包括:(1)在一定条件下,物质能遵循一定的规律在不断地运动和变化的。(2)化学变化是可以调控的,且有一定的速率和限度并生成新物质。(3)能多角度、多元化的分析问题,在一些预设的条件下能预测可能产生的结果。(4)能揭示物质间相互反应的内在联系与变化规律[1]。总之,“变化观念与平衡思想”是学生对化学变化过程的综合认识。教师要让学生能够认识化学反应是一个形成新物质的过程,在变化过程中可通过创造一些条件让反应达到原先预期的目的来助力社会发展,能借助变化观念去理清化学变化的本质,能够运用已掌握的变化规律去解决问题,能用变化观和平衡观对社会现象做出正确的价值判断。难溶电解质的沉淀溶解平衡是建立在学生已知的化学平衡、弱电解质的电离平衡的基础上进一步学习的,有助于学生形成系统的离子平衡理论,[2]动态认识沉淀溶解平衡,多角度的分析有难溶电解质参加反应或生成离子反应的本质,进一步发展学生的变化观和平衡观。本文以“难溶物沉淀溶解平衡”的教学为例,阐述对“变化观念与平衡思想”素养培育的体会。二、“变化观念与平衡思想”教学策略(一)创设真实情境,感知化学变化化学知识的学习具有一定的情景性,通过情景设计,顺利导入课堂内容,激发学习兴趣,驱动学习动力。教师在教学过程中依据多元智能结构,适当的融合多种教学手段、联系整体的学科知识,引导认知变化观念,更能够让学生精确、全面、透彻地理解化学概念。本节引课是通过“溶洞形成”的图片和“小孩蛀牙”的视频创设教学情景。首先播放“溶洞的照片”,这些千奇百怪的石柱、石笋都是由于水和二氧化碳长期缓慢侵蚀石灰岩而创造出来的杰作,石灰岩的主要成分为CaCO3。石灰岩组成的山地当溶有CO2和H2O时就会反应生成溶解性较大的Ca(HCO3)2,溶有Ca(HCO3)2的水遇热或压强突然减小时,溶在水中的Ca(HCO3)2又重新生成CaCO3沉积下来,沉积在洞顶形成钟乳石,沉积在洞底形成石笋,当钟乳石与石笋相连就形成石柱。接着展示小朋友爱吃糖容易引起蛀牙的视频。通过这样情景的创设,能顺理成章地引出沉淀溶解平衡的课题,不但让学生认识物质变化的过程所涉基于“变化观念与平衡思想”的高中化学教学策略——以“难溶物沉淀溶解平衡”教学为例王斯良(永泰县第一中学,福建永泰350700)教学研究
难溶电解质的沉淀溶解平衡
1 沉淀溶解平衡的建立
生成沉淀的离子反应之所以能够发生,在于生成物的溶解度很小,但生成的沉淀并不是绝对不溶。如AgCl在溶液中存在两个过程: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——溶解;
另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引,回到AgCl的表面析出——沉淀。
在一定温度下,当v溶解=v沉淀时,得到AgCl的饱和溶液,即建立动态平衡:
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
2 沉淀溶解平衡
在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即达到沉淀溶解平衡状态。
3 沉淀溶解平衡的特征
4 沉淀溶解平衡的表达式
MmAn(s)mMn+(aq)+nAn-(aq)
难溶电解质用“s”标明状态,溶液中的离子用“aq”标明状态,并用“”连接。如Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)。
注意
易溶电解质作溶质时,如果是饱和溶液,存在沉淀溶解平衡。如饱和食盐水中存在的沉淀溶解平衡为NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq),向饱和食盐水中滴入浓盐酸,可以清楚地观察到有晶体析出。
5 沉淀溶解平衡的影响因素
内因 难溶电解质本身的性质。不存在绝对不溶的物质;同是微溶物质,溶解度差别也很大;易溶物质的饱和溶液也存在沉淀溶解平衡
外因 温度 升高温度,多数平衡向沉淀溶解方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡
浓度 加水稀释,平衡向沉淀溶解方向移动
同离子效应 向平衡体系中加入与难溶电解质中相同的离子,平衡向生成沉淀的方向移动
其他 向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时,平衡向沉淀溶解方向移动
名师提醒
物质的溶解性与溶解度的关系(20 ℃)
1.物质的溶解性与溶解度的关系(数轴记忆法):
2.难溶物质是指溶解度小于0.01 g的物质,其溶解度很小,但不会等于0。溶解是绝对的,不溶是相对的,没有绝对不溶的物质。
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
学习目标
1.通过浓度商与Ksp关系的学习,知道根据两者关系判断沉淀溶解平衡移动的方向。
2.通过沉淀溶解平衡移动的学习,了解水溶液中沉淀溶解平衡在化学反应规律研究、物质转化中的应用。
学习任务1 沉淀的溶解与生成
1.沉淀溶解
(1)沉淀溶解原理:沉淀溶解平衡正向移动,使沉淀溶解。从Q与Ksp关系考虑就是使Q
(2)沉淀溶解方法:基本思路是降低沉淀溶解后电离出的某种离子浓度。
①酸溶解:CaCO3溶于盐酸,实质是发生反应2H++CO32-H2O+CO2↑导致c(CO32-)降低,沉淀溶解平衡右移。
②盐溶解:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,实质是NH4Cl电离产生的NH4+发生反应NH4++OH-NH3·H2O,导致c(OH-)降低 ,沉淀溶解平衡右移。
③配位溶解:AgCl溶于氨水,实质是氨水中的NH3与Ag+形成[Ag(NH3)2]+导致c(Ag+)降低,沉淀溶解平衡右移。 ④氧化还原溶解:例如CuS溶于硝酸,实质是S2-被硝酸氧化,导致c(S2-)降低 ,沉淀溶解平衡右移。
2.沉淀生成
(1)沉淀形成原理:沉淀溶解平衡逆向移动,使沉淀生成。从Q与Ksp关系考虑就是使Q>Ksp,平衡左移。
(2)沉淀方法:基本思路是增大沉淀溶解后电离出的某种离子浓度。
①调节pH法:本质是调节c(H+)或c(OH-),使沉淀溶解平衡逆向移动。如提高pH[即增大c(OH-)],使FeCl3溶液生成Fe(OH)3沉淀。
②硫化物法:多数硫化物很难溶解于水,所以向某些金属离子溶液中加入溶解度较大的硫化物(提高S2-浓度),使金属离子形成硫化物沉淀。如CuSO4溶液中通入H2S或加入Na2S,使Cu2+转化为CuS沉淀。
③其他沉淀剂法:如Ba2+沉淀可以加入能产生较高浓度SO42-或CO32-的电解质,Ag+沉淀可以加入能产生较高浓度Cl-的电解质。
微点拨:(1)一般认为当一种离子浓度降至10-5 mol·L-1时即可认为该离子沉淀完全。