1、沉淀溶解平衡 （第2课时） 高中化学选择性必修1第三章第四单元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。如何运用沉淀溶解平衡分析和解决更多工业、科研和环保领域的实际问题。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，形成能源浪费，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？【任务一】除水垢时“酸洗”的化学原理沉淀的溶解 【任务二】除水垢
2、时“碱洗”的化学原理沉淀的转化【任务三】设计实验进一步探究沉淀的转化规律 【任务一】除水垢时“酸洗”的化学原理沉淀的溶解 1. 实验探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡的存在【活动设计】结合图片资料介绍锅炉水垢的成分锅炉水垢的成分：Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4等，工业上除水垢的方法有“酸洗”，即用盐酸浸泡。 【分析】核心物质：Mg(OH)2、CaCO3、CaSO4、HCl 存在平衡:MgOH2s Mg2+aq+2OHaqCaCO3s Ca2+aq+CO32aqCaSO4s Ca2+aq+SO42aq【实验1】验证Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡实验操作：向小试管中加入少量氢氧化镁固体，加入
3、蒸馏水，充分振荡，再滴加几滴酚酞溶液。观察并记录现象完成下表滴加试剂蒸馏水酚酞溶液现象溶液浑浊变红 【设计意图】通过对锅炉水垢中的Mg(OH)2沉淀溶解的验证实验，培养学生的证据意识和探究意识以及严谨的科学态度，能设计实验从宏观现象认识难溶电解质的沉淀溶解平衡的存在。2.探究去除锅炉水垢Mg(OH)2、CaCO3的原理【活动设计】1.探究盐酸溶解氢氧化镁沉淀的原理【分析】从平衡移动的角度MgOH2s Mg2+aq+2OHaq教材【实验3-3】向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象，完成表格滴加试剂盐酸蒸馏水现象浑浊变澄清无明显变化【分析讨论】对于Mg
4、(OH)2的沉淀溶解平衡，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。只要盐酸足量，沉淀完全溶解。【符号表示】MgOH2s Mg2+aq+2OHaq + H+ H2O2.运用沉淀溶解平衡的原理解释“酸洗时”稀盐酸除去碳酸钙的原理【分析讨论】碳酸不稳定易分解，CO2气体的生成和逸出，使 CO32的浓度不断减小，使Q Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移动。只要盐酸足量，沉淀完全溶解。【符号表示】CaCO3s Ca2+aq+CO32aq + H+ HCO3aq + H+ H2CO3 H2O + CO2【设计意图】通过对Mg(OH)2沉淀溶解的实验探究，引导学生从微观、动
5、态、平衡的视角分析解释实验现象产生的原因，并能正确的用符号表达。进一步引导学生自主完成盐酸去除CaCO3沉淀的原理分析和符号表达，深化学生对沉淀溶解的微观本质的认识。通过讨论锅炉水垢的去除方法沉淀的溶解，培养学生应用沉淀溶解原理解决实际问题的能力，让学生感知沉淀溶解平衡的应用价值。 【任务二】除水垢时“碱洗”的化学原理沉淀的转化1. 探究去除锅炉水垢CaSO4的原理【活动设计】1.【问题1】稀盐酸能除去水垢中的CaSO4吗？【思考讨论】从沉淀溶解平衡的角度分析CaSO4s Ca2+aq+SO42aq加入盐酸，不能使CaSO4溶解【问题2】请选择合适的试剂去除CaSO4？ 【方案设计】方案一：选
6、择试剂：Na2CO3溶液；具体操作：用Na2CO3溶液浸泡一段时间，再用稀盐酸调节pH，可除去CaSO4。方案二：选择试剂：BaCl2溶液；具体操作：用BaCl2溶液浸泡一段时间，再用Na2CO3溶液浸泡除去过量有毒的Ba2+等，再辅以“酸洗”，可除去CaSO4。【思考与讨论】：从实际工业成本、整体工序的难易程度等角度考虑，方案一更好。2.介绍实际工业去除水垢中的CaSO4的方法“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。【实验方案】CaSO4s Ca2+aq+SO42aq【符号表达】CaSO4s SO42aq+ Ca2+
7、aq + CO32 CaCO3【分析】对于CaSO4的沉淀溶解平衡， 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。在这一过程中，沉淀CaSO4逐渐溶解，沉淀CaCO3逐渐生成，称为沉淀的转化，即实现了CaSO4 CaCO3沉淀的转化。【定量计算】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) 该离子反应的平衡常数为1.4104，沉淀转化比较完全。K = c(SO42)c(CO32) = c(SO42) c(Ca2+)cCO32 c(Ca2
8、+) = Ksp(CaSO4)Ksp(CaCO3) = 4.91053.4109 1.4104【设计意图】依据之前学习所建立的沉淀溶解平衡概念来认识去除难溶物的另一种方法沉淀的转化。结合定性的分析和定量的计算验证方案的可行性，培养学生方案的设计和评价能力以及严谨的科学态度。通过解决真实情境下的问题，让学生对沉淀转化的微观本质形成初步的认识，同时感知沉淀溶解平衡的应用价值。 【任务三】设计实验进一步探究沉淀的转化规律1.实验探究沉淀转化的实质【活动设计】1.通过上述学习我们知道CaSO4(25，Ksp 4.910-5 )可以比较完全的转化为CaCO3 (25，Ksp3.410-9 )，这是为什么
9、呢？【假设猜想】有同学推测：溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。【实验1】设计实验验证下列沉淀的转化，请评价是否合理，并说明理由。 AgCl AgI Ag2S【实验方案】【方案评价】方案设计合理。实验第一步，AgNO3和NaCl溶液的用量问题，过量的NaCl溶液保证了Ag+不过量。【分析】如果银离子过量。第二步加入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，第三步加入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。【符号表达】AgCl沉淀转化为AgI沉淀AgCls
10、Ag+aq+Claq+ I-(aq) AgI (s)【分析】AgCl沉淀转化为AgI沉淀的原理反应生成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-的离子积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，直至建立新沉淀溶解平衡。即：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。反应的离子方程式表示为：AgCl(s) + I- (aq) AgI(s) + Cl- (aq)【符号表达】AgI沉淀转化为Ag2S
11、沉淀AgIs Ag+aq+Iaq+ S2-(aq) Ag2S (s)【分析】AgI沉淀转化为Ag2S沉淀的原理生成AgI沉淀后，也存在沉淀溶解平衡。当向AgI沉淀中滴加Na2S溶液时，溶液中Ag+与S2-的离子积 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，直至建立新沉淀溶解平衡。即：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。反应的离子方程式表示为：2AgI(s) + S2-(aq)Ag2S(s) + 2I-(aq)2.观看实
12、验视频，将实验现象填写在教科书80页 实验3-4 的表格里 步骤（1）（2）（3）现象产生白色沉淀白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀【结论】沉淀的转化实质：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。【设计意图】依据之前的学习建立的沉淀转化概念，通过设计沉淀连续转化的实验方案，证明理论分析是否正确，培养学生的证据意识和探究意识以及严谨的科学态度。让学生通过实验事实体会到固体悬浊液中的固体和离子之间存在动态平衡关系，进而认识到难溶电解质在水中存在溶解平衡。进一步引导学生认识到沉淀的转化实质上就是在调控溶解平衡的移动向着溶
13、解度更小的沉淀方向移动。2. 应用沉淀转化原理解释实际问题【活动设计】1.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。【符号表达】闪锌矿 (ZnS) 转化为铜蓝 (CuS)ZnS(s) S2-(aq) + Zn2+(aq) + Cu2+(aq) CuS (s)【分析】闪锌矿 (ZnS) 转化为铜蓝 (CuS) 的原理闪锌矿(ZnS)存在沉淀溶解平衡，遇到CuSO4溶液，Cu2+与S2-生成溶解度更小的CuS，使S2-浓度减小，使ZnS的离子积
14、小于溶度积，平衡不断向ZnS溶解的方向移动。最终ZnS转化为更难溶的CuS。反应的离子方程式可表示为：ZnS(s) + Cu2+(aq) CuS(s) + Zn2+(aq)【符号表达】方铅矿 (PbS) 转化为铜蓝 (CuS) PbS(s) S2-(aq) + Pb2+(aq) + Cu2+(aq) CuS (s)【分析】方铅矿 (PbS) 转化为铜蓝 (CuS) 的原理方铅矿 (PbS) 也存在沉淀溶解平衡，遇到CuSO4溶液，Cu2+与S2-生成溶解度更小的CuS，使S2-浓度减小，使PbS的离子积小于溶度积，平衡不断向PbS溶解的方向移动。最终PbS转化为更难溶的CuS。反应的离子方程式
15、可表示为：PbS(s) + Cu2+(aq) CuS(s) + Pb2+(aq) 2.【自我检测】 阅读下列实验： 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； 取少量中浊液，滴加0.1 mol/L FeCl3溶液，出现红褐色沉淀； 将中浊液过滤，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，下列说法不正确的是（ C ）A将中所得浊液过滤，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实验和均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶 【总结】【设计意图】通过对沉淀转化规律的学习，引导学生自主解释实际问题自然界中闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)转化为铜蓝(CuS)的原理，能用符号表达和语言表述两种方式呈现分析过程，培养学生的归纳整合思维、表达交流能力以及学以致用的能力。最后总结明确本单元的核心概念，梳理认识思路。
