《难溶电解质的溶解平衡》教学案例

《难溶电解质的溶解平衡》教学案例作者：许建勋文章来源：本站原创点击数：1352更新时间：2006-11-12许建勋（海南省海口市海南中学571158）I、教学设计1、教材与学情分析：本节内容是取自人民教育出版社的普通高中课程标准实验教科书《化学反应原理（选修）》第3章第4节。它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。笔者认为其因有三：（1）将它安排在学生学完的化学平衡原理之后，便于运用该原理探究难溶电解质的化学行为。（2）又在学生认识了易溶性的强、弱电解质的特征之后，利于作横向比较。（3）通过全面认识难溶电解质（沉淀）的溶解平衡，使学生能体会到它在生产生活中的运用。从而起到理论指导实践的重要意义。本节内容拟分两课时开展教学。此外本班学生已有必修课的知识基础，且具有一定的动手、合作、交流、表达能力。2、教学目标：[知识与技能]：关注难溶电解质在水溶液中的化学行为，初步运用平衡移动原理，认识沉淀溶解平衡的主要特征，理解Ksp的含义及其初步应用。[过程与方法]：通过常见实例及数据分析引出课题，结合实验探究，认识难溶电解质在水溶液中的化学行为，沉淀的形成、转化和溶解的过程体验及分析中认识难溶电解质（沉淀）溶解平衡的主要特征。学会从浓度积Qc与Ksp大小关系上判断沉淀溶解平衡的移动方向，培养学生分析问题、解决问题的能力。[情感态度与价值观]：通过探究活动，让学生体验沉淀溶解平衡状态的存在及其移动方向的确定的方法，树立对立统一转化的思想，激发求知的兴趣和求真求是的态度。培养学生学会探究、思考、合作、交流创新的品质。3、教学重难点及其突破法（1）重点：难溶电解质在水溶液中存在着“沉淀—溶解”平衡并可在一定条件下发生移动。（2）难点：如何通过探究认识难溶电解质的化学行为以及在水溶液中确实存在着沉淀—溶解平衡，并能初步从Qc与Ksp大小关系上给予判定。（3）突破法：实验探究与理论分析相结合。4、教具准备（分四组探究）[试剂]：（一定浓度）AgNO3、KCl、KI、Na2S、NH3·H2OMgCl2、NaOH、NH4Cl、FeCl3溶液[器材]：试管架、试管、滴瓶、托盘、烧杯、多媒体投影设备。II、教学过程（实录简介，详见教学光盘）教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境引入新课展示常见物质溶解性表和溶解度数值，思考“溶与不溶”含义？思考、交流、回答引出本节研究对象一难溶电解质明确本节课程要完成的任务通过熟悉的离子反应是否真得进行到底的设问启发引导学生从理论上怎样分析？从实验方面如何设计？学生进一步思考。从两方面训练和培养学生思维和动手能力。活动探究分组实验教师巡视在交流讨论后展示探究活动方案，组织学生开展研究。学生按所供器材分组开展探究活动围绕教学重难点的突破调控课堂进度指导三、沉淀——溶解平衡的应用1、控制条件，利用沉淀反应得到预期的目的（制备、除杂等）2、沉淀转化与溶解Ag+（aq）→AgCl（s）[Ag（NH3）2]+（aq）Ag+（aq）→AgCl（s）—→AgI（s）——→Ag2S（s）四、沉淀——溶解平衡的定量判断（Ksp法）在一定温度下，当AgCl（s）===Ag+（aq）+Cl-（aq）达到沉淀溶解平衡时，体系中存在[Ag+]e·[Cl-]e===Ksp—溶度积常数（e表示平衡）若某AgCl悬溶液中：当体系中的Qc=[Ag+]·[Cl-]＞Ksp有沉淀析出Qc=[Ag+]·[Cl-]＜Ksp无沉淀析出，仍能溶解溶质Qc=[Ag+]·[Cl-]=Ksp沉淀溶解达到平衡IV、课后反馈与反思在设计本课时教学方案时，本人依据新课程教学理念，结合化学学科特点及学生的认知水平、改变了原教材的编排体系，首先以常见物质的溶解性表与溶解度数值，引发学生思考分析“溶与不溶”的含义，进而再以熟悉的离子反应Ag++Cl-=AgCl↓是否真得进行到底为话题，鼓励学生去质疑分析探究，启发学生从理论和实践两方面去思考，进而再分组实验通过（1）银的化合物之间的转化（2）沉淀溶解实验的探究，让学生获得难溶电解质的水溶液中确实存在着沉淀溶解平衡的事实和结论。并在实验探究中体会改变条件可以使其发生移动并为我所用的思想方法。在达成共识后，以两道实际运用的问题作为课后探究的课题留给学生，以期深化对本节重难点的理解与突破。本节课是一节对外公开课，课后经与同行们的交流和学生反馈，一致认为：本节的教学达到了预期的目的，基本实现了教学目标，师生互动效果较好，学生动手、表达、交流的能力得到了锻炼和展示。当然也有一些不足：诸如某些问题分析、交流因时间所限（1节课40分钟）还不够深入，学生展示的机会还不够充分等。建议拟采取半开放性的方式，分专题以便进行更深入的探究第五节难溶强电解质的沉淀溶解平衡一、溶度积和溶度积规则(一)溶度积在水溶液中，Ag+和Cl-作用产生白色的AgCl沉淀，但固态的AgCl并非绝对不溶于水，它仍能微量地溶解成为Ag+和Cl-。在一定条件下，当沉淀与溶解的速率相等时，便达到固体难溶电解质与溶液中离子间的平衡，AgCl沉淀与溶液中的Ag+和Cl-之间的平衡表示为平衡时，即由于［AgCl(s)］是常数，可并入常数项，得Ksp称为溶度积常数(solubilityproductconstant)，简称溶度积。它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。对于AaBb型的难溶电解质AaBb(s)aAn++bBm-Ksp=［An+］a［Bm-］b(2.19)上式表明：在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂之乘积为一常数。严格地说，溶度积应以离子活度幂之乘积来表示，但在稀溶液中，离子强度很小，活度因子趋近于1，故c=a，通常就可用浓度代替活度。溶度积和摩尔溶解度都可表示难溶电解质在水中的溶解能力的大小。AaBb型难溶电解质的溶解度S和Ksp的关系：AaBb(s)aAn++bBm-aSbSKsp=［An+］a［Bm-］b=(aS)a·(bS)b[例2-12]Ag2CrO4在298.15K时的溶解度为6.54×10-5mol·L-1，计算其溶度积。解：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)在Ag2CrO4饱和溶液中，每生成1molCrO42-，同时生成2molAg+，即［Ag+］=2×6.54×10-5(mol·L-1)CrO42-］=6.54×10-5(mol·L-1)Ksp(Ag2CrO4)=［Ag+］2［CrO42-］=(2×6.54×10-5)2(6.54×10-5)=1.12×10-12[例2-13]Mg(OH)2在298.15K时的Ksp值为5.61×10-12，求该温度时Mg(OH)2的溶解度。解：Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-设Mg(OH)2的溶解度为S，在饱和溶液中，［Mg2+］=S，［OH-］=2S。Ksp(Mg(OH)2)=［Mg2+］［OH-］2=S(2S)2=4S3=5.61×10-12对于同类型的难溶电解质，溶解度愈大，溶度积也愈大，对于不同类型的难溶电解质，不能直接根据溶度积来比较溶解度的大小。例如AgCl的溶度积比Ag2CrO4的大，但AgCl的溶解度反而比Ag2CrO4的小。这是由于Ag2CrO4的溶度积的表示式与AgCl的不同，前者与Ag+浓度的平方成正比。(二)溶度积规则离子积IP(ionproduct)：任一条件下离子浓度幂的乘积。Ksp表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积，仅是IP的一个特例。溶度积规则：1.IP=Ksp表示溶液是饱和的。这时溶液中的沉淀与溶解达到动态平衡，既无沉淀析出又无沉淀溶解。2.IP＜Ksp表示溶液是不饱和的。溶液无沉淀析出，若加入难溶电解质，则会继续溶解。3.IP＞Ksp表示溶液为过饱和。溶液会有沉淀析出。第三章水溶液中的离子平衡第４节难溶电解质的溶解平衡第2课时【学习目标】1、了解难溶物在水中的沉淀溶解平衡特点。2、能运用平衡移动原理分析、解决沉淀的溶解和沉淀的转化问题。3、了解沉淀溶解平衡在生产生活中的应用。【学习过程】三、沉淀反应的应用1、沉淀的生成〖探究1〗3—5滴浓盐酸3—5滴AgNO3溶液4mLNaCl饱和溶液〖思考1〗你认为发生上述变化现象的原因是什么？试用平衡移动原理解释。〖思考与交流〗课本P671、2〖思考2〗AgCl的Ksp=1.80×10-10,将0.001mol/LNaCl和0.001mol/LAgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?〖小结〗1、沉淀的生成①当溶液中Qc_____Ksp时，平衡向_________的方向移动——有沉淀生成。②要使溶液中的某离子生成沉淀而除去，可能与之结合成更难溶物质的离子浓度。练习1、除去括号中的杂质（写出离子方程式）①NaCl(AlCl3)；②NaCl(CuCl2)。练习2、为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是（）A、NaOHB、Na2CO3C、氨水D、MgO2、沉淀的溶解〖探究2〗蒸馏水盐酸NH4Cl氢氧化镁沉淀〖阅读〗课本P67-P68〖思考与交流〗课本P681、2〖小结〗2沉淀的溶解（1）沉淀溶解原理：根据平衡移动原理，对于处在水中的难溶电解质，只要不断______溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向方向移动，从而使沉淀。（2）溶解沉淀的方法：①加入量的水；②使沉淀转化为；③使沉淀转化为。练习3、试用平衡移动原理解释下列事实：①FeS难溶于水，但却能溶于稀盐酸中。②AgCl沉淀能溶于氨水③分别用等体积的蒸馏水和0.010mol/L硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成的BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。3、沉淀的转化〖探究3〗步骤NaCl和AgNO3溶液混合向所得固液混合物中滴加KI溶液向新得固液混合物中滴加Na2S溶液现象〖探究4〗步骤向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液向有白色沉淀的溶液中滴加FeCl3溶液静置现象〖探究5〗步骤向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液向有红褐色沉淀的溶液中滴加MgCl2溶液静置现象〖思考与交流〗课本P691、2〖阅读〗课本P69-P70〖小结〗3、沉淀的转化（1）沉淀的转化是__________的过程，其实质是_________。（2）一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。（3）应用练习4、将AgNO3溶液加入氯化钠溶液中，再依次加入溴化钠溶液、碘化钾溶液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：〖思考3〗为什么氟化物可防治龋齿？〖阅读〗课本P71“资料”练习5、为了除去下列括号内的杂质,下列物质的分离和提纯的适宜方法为:混合物除杂方法沉淀反应的应用NH4Cl(FeCl3)NaCl(CuCl2)NaCl(Na2CO3)BaSO4(CaCO3)Mg(OH)2(ＭgCO3)AgBr(AgCl)【小结】：沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题，其基本依据主要有①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。④加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子。使平衡向溶解的方向移动。〖分层练习〗1．下列有关离子反应的叙述不正确的是Ａ．溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子反应的发生条件之一Ｂ．离子反应发生的方向总是向着溶液中离子浓度降低的方向进行Ｃ．离子反应生成的沉淀的溶解度为零Ｄ．生成沉淀的离子反应之所以能发生，在于生成物的溶解度小E．绝对不溶解的物质是不存在的２．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3．在2mL物质的