本文题目:高二化学教案:沉淀溶解平衡
第3节 沉淀溶解平衡
学习目标
1. 能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质
2. 知道溶度积并利用溶度积进行简单的计算
3.熟悉溶度积与溶解度的相互换算。
知识梳理
1. 象碳酸钙、氢氧化镁这样的电解质,尽管在水中难以溶解,但它们在水中会建立一种___________________________,即沉淀溶解平衡。
2. 沉淀溶解平衡的研究对象是__________特点是_______________________。
一定温度下,难溶电解质在水中达到平衡时,也存在着一个平衡常数,叫做____________或____________,用符号_________表示,溶度积只与____________和_____________有关,与________无关,反映了物质在水中的__________。对于难溶物电解质AmBn在水溶液中的沉淀溶解平衡,可以表示为:
AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=_______________________
影响沉淀平衡的因素有______________________________________。
3.由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为________________,若难溶解电解质类型相同,则Ksp___________的沉淀易于转化为Ksp_________的沉淀;根据溶度积常数Ksp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC= [An+] ???m[Bm-]n
若QC
若QC=Ksp_______________________________________________________,
若QC>Ksp_______________________________________________________。
4.碳酸钡和硫酸钡的溶度积相差不大,为什么不用碳酸钡而硫酸钡做钡餐?
5.解释水垢的成分形成原因。
学习导航
1. 方法导引
(1)用类比的方法,从化学平衡出发,引出沉淀平衡也属于化学平衡,因此具有化学平衡的共同特点,从而很容易理解溶度积及影响沉淀平衡的条件。在此必须强调研究的对象是难溶的电解质,达到平衡时所得溶液为饱和溶液,推出Ksp和溶解度S的关系。溶度积Ksp和溶解度S的数值都可用来表示不同物质的溶解能力。但用溶度积直接比较时,必须是相同类型的难溶化合物。Ksp与S换算时,S的单位必须用物质的量浓度(mol?1-1或mol?dm-3)。
(2)根据溶度积常数Ksp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,称为溶度积规则。对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC= [An+] ???m[Bm-]n
若QC
若QC=Ksp为饱和溶液,体系处于平衡状态
若QC>Ksp为过饱和溶液,体系中有沉淀生成
(3)由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。若难溶解电解质类型相同,则Ksp较大的沉淀易于转化为Ksp较小的沉淀;用此原理 可以解释自然界的某些现象及在工业上进行废水处理、物质制备等。
(4)在一定条件下,使一种离子先沉淀,而其它离子在另一条件下沉淀的现象叫作分步沉淀或称选择性沉淀。
对于同类的沉淀物(如MA型)来说,Ksp小的先沉淀,但对不同类型的沉淀物就不能根据Ksp值来判断沉淀先后次序。
当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子目的。
2. 例题解析
例1. 25℃时,AgCl的溶解度是0.00192g ?L-1,求它的溶度积.
解析. AgCl的相对分子质量为143.3, AgCl饱和溶液物质的量浓度为:
0.00192 g ?L-1 /143.3 g/ mol-1 =1.34×10-5mol?L-1
根据AgCl在溶液中的离解:
AgCl Ag+ + Cl--
溶液中应有 [Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5 mol?L-1
所以AgCl的Ksp= [Ag+][Cl-]=(1.34×10-5 ) 2=1.80×10-10 mol2.L-2
例2.18℃时,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11 mol3.L-3求饱和溶液中Mg2+的浓度。
解: 设Mg(OH)2中Mg2+的浓度为x mol?L-1,根据Mg(OH)2在溶液中的离解:
Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH--
溶液中应有[Mg2+]=χmol.L-1 [OH-]=2χmol.L-1
Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ.(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3
χ=1.65×10-4(mol.L-1)
答:饱和溶液中Mg2+的浓度为1.65×10-4mol.L-1
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本文题目:高二化学教案:沉淀溶解平衡学案
第3节 沉淀溶解平衡
学习目标
1. 能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质
2. 知道溶度积并利用溶度积进行简单的计算
3.熟悉溶度积与溶解度的相互换算。
知识梳理
1. 象碳酸钙、氢氧化镁这样的电解质,尽管在水中难以溶解,但它们在水中会建立一种___________________________,即沉淀溶解平衡。
2. 沉淀溶解平衡的研究对象是__________特点是_______________________。
一定温度下,难溶电解质在水中达到平衡时,也存在着一个平衡常数,叫做____________或____________,用符号_________表示,溶度积只与____________和_____________有关,与________无关,反映了物质在水中的__________。对于难溶物电解质AmBn在水溶液中的沉淀溶解平衡,可以表示为:
AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=_______________________
影响沉淀平衡的因素有______________________________________。
3.由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为________________,若难溶解电解质类型相同,则Ksp___________的沉淀易于转化为Ksp_________的沉淀;根据溶度积常数Ksp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC= [An+] ???m[Bm-]n
若QC
若QC=Ksp_______________________________________________________,
若QC>Ksp_______________________________________________________。
4.碳酸钡和硫酸钡的溶度积相差不大,为什么不用碳酸钡而硫酸钡做钡餐?
5.解释水垢的成分形成原因。
学习导航
1. 方法导引
(1)用类比的方法,从化学平衡出发,引出沉淀平衡也属于化学平衡,因此具有化学平衡的共同特点,从而很容易理解溶度积及影响沉淀平衡的条件。在此必须强调研究的对象是难溶的电解质,达到平衡时所得溶液为饱和溶液,推出Ksp和溶解度S的关系。溶度积Ksp和溶解度S的数值都可用来表示不同物质的溶解能力。但用溶度积直接比较时,必须是相同类型的难溶化合物。Ksp与S换算时,S的单位必须用物质的量浓度(mol?1-1或mol?dm-3)。
(2)根据溶度积常数Ksp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,称为溶度积规则。对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC= [An+] ???m[Bm-]n
若QC
若QC=Ksp为饱和溶液,体系处于平衡状态
若QC>Ksp为过饱和溶液,体系中有沉淀生成
(3)由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。若难溶解电解质类型相同,则Ksp较大的沉淀易于转化为Ksp较小的沉淀;用此原理 可以解释自然界的某些现象及在工业上进行废水处理、物质制备等。
(4)在一定条件下,使一种离子先沉淀,而其它离子在另一条件下沉淀的现象叫作分步沉淀或称选择性沉淀。
对于同类的沉淀物(如MA型)来说,Ksp小的先沉淀,但对不同类型的沉淀物就不能根据Ksp值来判断沉淀先后次序。
当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子目的。
2. 例题解析
例1. 25℃时,AgCl的溶解度是0.00192g ?L-1,求它的溶度积.
解析. AgCl的相对分子质量为143.3, AgCl饱和溶液物质的量浓度为:
0.00192 g ?L-1 /143.3 g/ mol-1 =1.34×10-5mol?L-1
根据AgCl在溶液中的离解:
AgCl Ag+ + Cl--
溶液中应有 [Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5 mol?L-1
所以AgCl的Ksp= [Ag+][Cl-]=(1.34×10-5 ) 2=1.80×10-10 mol2.L-2
例2.18℃时,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11 mol3.L-3求饱和溶液中Mg2+的浓度。
解: 设Mg(OH)2中Mg2+的浓度为x mol?L-1,根据Mg(OH)2在溶液中的离解:
Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH--
溶液中应有[Mg2+]=χmol.L-1 [OH-]=2χmol.L-1
Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ.(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3
χ=1.65×10-4(mol.L-1)
答:饱和溶液中Mg2+的浓度为1.65×10-4mol.L-1
第3节沉淀溶解平衡
学习目标
1.能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质
2.知道溶度积并利用溶度积进行简单的计算
3.熟悉溶度积与溶解度的相互换算。
知识梳理
1.象碳酸钙、氢氧化镁这样的电解质,尽管在水中难以溶解,但它们在水中会建立一种___________________________,即沉淀溶解平衡。
2.沉淀溶解平衡的研究对象是__________特点是_______________________。
一定温度下,难溶电解质在水中达到平衡时,也存在着一个平衡常数,叫做____________或____________,用符号_________表示,溶度积只与____________和_____________有关,与________无关,反映了物质在水中的__________。对于难溶物电解质AmBn在水溶液中的沉淀溶解平衡,可以表示为:
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)
Ksp=_______________________
影响沉淀平衡的因素有______________________________________。
3.由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为________________,若难溶解电解质类型相同,则Ksp___________的沉淀易于转化为Ksp_________的沉淀;根据溶度积常数Ksp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC=[An+]m[Bm-]n
若QCKsp_______________________________________________________,
若QC=Ksp_______________________________________________________,
若QCKsp_______________________________________________________。
4.碳酸钡和硫酸钡的溶度积相差不大,为什么不用碳酸钡而硫酸钡做钡餐?
5.解释水垢的成分形成原因。
学习导航
1.方法导引
(1)用类比的方法,从化学平衡出发,引出沉淀平衡也属于化学平衡,因此具有化学平衡的共同特点,从而很容易理解溶度积及影响沉淀平衡的条件。在此必须强调研究的对象是难溶的电解质,达到平衡时所得溶液为饱和溶液,推出Ksp和溶解度S的关系。溶度积Ksp和溶解度S的数值都可用来表示不同物质的溶解能力。但用溶度积直接比较时,必须是相同类型的难溶化合物。Ksp与S换算时,S的单位必须用物质的量浓度(mol1-1或moldm-3)。
(2)根据溶度积常数Ksp与浓度商QC的关系可以判断沉淀溶解平衡移动的规律,称为溶度积规则。对于难溶电解质AmBn,浓度商QC表示为:
QC=[An+]m[Bm-]n
若QCKsp溶液为未饱和溶液,体系中无沉淀生成
若QC=Ksp为饱和溶液,体系处于平衡状态
若QCKsp为过饱和溶液,体系中有沉淀生成
(3)由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。若难溶解电解质类型相同,则Ksp较大的沉淀易于转化为Ksp较小的沉淀;用此原理可以解释自然界的某些现象及在工业上进行废水处理、物质制备等。
(4)在一定条件下,使一种离子先沉淀,而其它离子在另一条件下沉淀的现象叫作分步沉淀或称选择性沉淀。
对于同类的沉淀物(如MA型)来说,Ksp小的先沉淀,但对不同类型的沉淀物就不能根据Ksp值来判断沉淀先后次序。
当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子目的。
2.例题解析
例1.25℃时,AgCl的溶解度是0.00192gL-1,求它的溶度积.
解析.AgCl的相对分子质量为143.3,AgCl饱和溶液物质的量浓度为:
0.00192gL-1/143.3g/mol-1=1.34×10-5molL-1
根据AgCl在溶液中的离解:
AgClAg++Cl--
溶液中应有 [Ag+]=[Cl-]=1.34×10-5molL-1
所以AgCl的Ksp=[Ag+][Cl-]=(1.34×10-5)2=1.80×10-10mol2.L-2
例2.18℃时,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11mol3.L-3求饱和溶液中Mg2+的浓度。
解: 设Mg(OH)2中Mg2+的浓度为xmolL-1,根据Mg(OH)2在溶液中的离解:
Mg(OH)2Mg2++2OH--
溶液中应有[Mg2+]=χmol.L-1[OH-]=2χmol.L-1
Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ.(2χ)2=1.8×10-11mol3.L-3
χ=1.65×10-4(mol.L-1)
答:饱和溶液中Mg2+的浓度为1.65×10-4mol.L-1
第四节沉淀溶解平衡
一、学习点拨
1.目标要求
(1)了解难溶电解质在水中的溶解情况。
(2)理解难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点,正确理解和掌握溶度积KSP的概念。
(3)掌握运用浓度商和平衡常数来分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化。
(4)掌握简单的利用KSP的表达式,计算溶液中相关离子的浓度。
2.知识要点
(1)难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点,运用溶度积KSP简单计算溶液中相关离子的浓度
(2)运用浓度商和平衡常数来分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化。
3.学习方法
难溶电解质在水中也会建立一种动态平衡,这种动态平衡和化学平衡、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。难溶电解质溶解程度大小可以用沉淀溶解平衡常数--溶度积KSP来进行判断,因此我们就可以运用溶度积KSP计算溶液中相关离子的浓度。对难溶电解质的溶解平衡常数的正确的理解,一方面要运用前面的影响化学平衡、电离平衡的因素知识进行牵移和类比以达到强化和内化的目标;另一方面要用溶度积KSP知识来分析沉淀的溶解、生成和沉淀的转化。本节内容的核心知识点就是溶度积KSP
二、学习训练材料
第一课时
[知识技能]
1.一些电解质如BaSO4在水中只能溶解很少、可以说是难以溶解,所以称为______________。尽管这些电解质难以溶解于水中,但在水中也会建立一种_____________。
2.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,其基本特征为:(1)____________(2)____________
(3)____________(4)____________
3.难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡,其平衡常数称为_________,简称_________。请写出PbI2Cu(OH)2BaSO4CaCO3Al(OH)3CuS的沉淀溶解平衡与溶度积KSP表达式
4.溶度积KSP反映了难溶电解质在水中的___________,KSP的大小和溶质的溶解度不同,它只与________有关,与________无关。利用溶度积KSP可以判断__________、__________以及__________。
5.沉淀的转化是__________的过程,其实质是__________。
当Qc大于Ksp时,情况为:__________
当Qc等于Ksp时,情况为:__________
当Qc小于Ksp时,情况为:__________
6.将AgNO3溶液依次加入氯化钠溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液中都会出现不同颜色的沉淀,沉淀的颜色变化是_____→_____→_____。出现这种颜色变化的原因是:
_______
7.将足量BaCO3分别加入:①30mL水②10mL0.2mol/LNa2CO3溶液③50mL0.01mol/L氯化钡溶液④100mL0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为:_____
8.已知在室温时,Cu(OH)2的溶度积Ksp=2.2×10-20mol3L-3,求室温下Cu(OH)2饱和溶液中Cu2+和OH-的物质的量浓度。
[能力方法]
1.铝和镓的性质相似,如M(OH)3都是难溶的两性氢氧化物。在自然界镓常以极少量分散于铝矿,如Al2O3中。用NaOH溶液处理铝矿(Al2O3)时,生成NaAlO2、NaGaO2;而后通入适量CO2,得Al(OH)3沉淀,而NaGaO2留在溶液中(循环多次后成为提取镓的原料)。发生后一步反应是因为
A、镓酸酸性强于铝酸B、铝酸酸性强于镓酸
C、镓浓度小,所以不沉淀D、Al(OH)3是难溶物
2.己知碳酸钙和氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡Ca(OH)2(固)Ca2++2OH-,CaCO3(固)Ca2++CO32-。在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2、O2、N2,CO2等,为了除去有害气体SO2变废为宝,常常见粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气,反应产物为石膏。
(1)写山上述两个反应的化学方程式:
①S02与CaCO3悬浊液反应
②S02与Ca(OH)2悬浊液反应
(2)试说明用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水的理由
3.以BaS为原料制备Ba(OH)28H2O的过程是:BaS与HCl反应,所得溶液在70℃~90C时与过量NaOH溶液作用,除杂,冷却后得到Ba(OH)28H2O晶体。据最新报道,生产效率高、成本低的Ba(OH)28H2O晶体的新方法是使BaS与CuO反应……
1.新方法的反应方程式为:
2.该反应反应物CuO是不溶物,为什么该反应还能进行:
3.简述新方法生产效率高、成本低的原因。
4.牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡:
Ca5(PO4)3OH(固)5Ca2++3PO43-+OH-
进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是
已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固。主动脉用离子方程式表示,当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因:
根据以上原理,请你提出一种其它促进矿化的方法:
[拓展体验]
一定温度下,难溶电解质在饱和溶液中各离子浓度幂的乘积是一个常数,这个常数称为该难溶电解质的溶度积,用符号Ksp表示。
即:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)[An+]m[Bm-]n=Ksp
已知:某温度时,Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10
Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO2-4]=1.1×10-12
试求:
(1)此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度,并比较两者的大小。
(2)此温度下,在0.010mo1L-1的AgNO3溶液中,AgCl与Ag2CrO4分别能达到的最大物质的量浓度,并比较两者的大小。
[学习小结]
参考答案
[知识技能]
1.难溶电解质动态平衡
2.可逆过程沉积和溶解速率相等各离子浓度不变改变温度、浓度等条件平衡移动
3.溶度积常数溶度积(略)
4.溶解能力温度浓度沉淀的生成溶解情况沉淀溶解平衡移动方向
5.一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质沉淀溶解平衡的移动此时有沉淀析出直至沉积与溶解达到平衡沉积与溶解处于平衡状态若溶液中存在难溶电解质,则难溶电解质会溶解,直至沉积与溶解达到平衡状态
6.白→淡黄→黄色AgClAgBrAgI的Ksp逐渐减小,白色AgCl沉淀转化成难溶的淡黄色的AgBr,然后淡黄色的AgBr再转变成更难溶的黄色AgI沉淀。
7.③④①②
8.略
[能力方法]
1.A
2.(1)①2SO2+O2+2CaCO3+4H2O=2(CaSO4H2O)+2CO2或
2SO2+O2+2CaCO3+4H2O=2(CaSO4H2O)+2CO2
②2SO2+O2+2Ca(OH)2+2H2O=2(CaSO42H2O)或2SO2+O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2O
(2)Ca(OH)2微溶于水,石灰水中Ca(OH)2浓度小,不利于吸收SO2
3.(1)BaS+CuO+9H2O=Ba(OH)28H2O+CuS[也可写Ba(OH)2]
(2)CuS的溶度积比CuO小得多(更难溶),有利于该反应正向进行。
(3)CuS为难溶物(未反应的CuO也不溶),过滤后,将滤液浓缩、冷却,就可在溶液中析出Ba(OH)28H2O晶体,故生产效率高;CuS在空气中焙烧氧化可得CuO与SO2,故CuO可反复使用(SO2可用于制硫的化合物),因而成本低。
4..H++OH-=H2O,使平衡向脱矿方向移动5Ca2++3PO+F-=Ca5(PO4)3F↓
加Ca2+(或加PO等)
[拓展体验]
①AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)
2xx
(2x)2x=Ksp
∴c(AgCl)<c(Ag2CrO4)
②在0.010molL-1AgNO3溶液中,c(Ag+)=0.010molL-1
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
溶解平衡时:0.010+xx
(0.010+x)x=1.8×10-10∵ x很小,∴ 0.010+x≈0.010
x=1.8×10-8(molL-1)
c(AgCl)=1.8×10-8(molL-1)
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO2-4(aq)
溶解平衡时:0.010+x x
(0.010+2x)2x=1.1×10-12∵ x很小,∴ 0.010+2x≈0.010
x=1.1×10-8(molL-1)∴ c(Ag2CrO4)=1.1×10-8(molL-1)
∴ c(AgCl)>c(Ag2CrO4)
文章来源:http://m.jab88.com/j/42718.html
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