1、沉淀溶解平衡 （第1课时） 高中化学选择性必修1第三章 第四单元1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，能证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，能结合实例描述沉淀溶解平衡。进一步发展微粒观、平衡观。2.了解溶度积的含义，知道溶度积是沉淀溶解平衡的平衡常数，溶度积可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。3.学会运用与Q、Ksp相关的计算，能从定性和定量角度分析和解决除废水中金属离子等实际问题。水溶液中除了电离平衡、水解平衡，还有第三种平衡沉淀溶解平衡。生成沉淀是离子反应发生的条件之一，常用来除去工业废水中的重金属离子。在电子、医用金属、珠宝等行业都需要用到银材料，生产废水中含有的银离子属于重金属污
2、染。【资料】白鲢鲤鱼蝌蚪48小时约3.010-7 mol/L约1.710-7 mol/L约1.010-7 mol/L表1 银离子对几种水生动物的半致死浓度资料显示浓度约10-7mol/L的银离子，经过48小时就可以导致水体中50%的白莲、鲤鱼、蝌蚪等生物的死亡，故工业废水中含有的剧毒性的离子需要除去后才能排放。【任务一】实验探究沉淀溶解平衡概念的建立 【任务二】微观探析难溶电解质的溶解能力溶度积【任务三】问题解决如何更好的除去废水中的金属离子 【任务一】实验探究沉淀溶解平衡概念的建立1. 初识AgCl存在沉淀溶解平衡【活动设计】1.【假设猜想】某同学认为用1 mL 0.010 mol/L Ag
3、NO3溶液模拟工业废水，加入1 mL 0.012 mol/L的NaCl溶液，充分反应后，可以完全沉淀其中的Ag+。Cl- + Ag+ AgCl【问题1】这种方法是否合理，说明理由【思考讨论】结合资料卡片和难溶电解质的含义生成AgCl沉淀的离子反应完成后，溶液中是否还有Ag+？生成AgCl沉淀后，非常少的一部分AgCl沉淀会溶解，成为Ag+、Cl-。 溶液中有三种粒子共存，AgCl固体、Ag+、Cl-。 【结论】即使过量的NaCl也无法完全沉淀溶液中的Ag+。 2.【问题2】设计实验，探究难溶电解质AgCl在水中是否溶解平衡。【实验1】将纯净的AgCl固体溶于水，取上清液滴加0.1 mol/L
4、KI溶液，出现黄色沉淀。【结论】黄色沉淀是AgI，Ag+是由AgCl沉淀溶解产生的。【设计意图】通过设计过量的NaCl溶液与AgNO3溶液充分反应的实验方案，引出反应后的溶液中是否存在Ag+问题分析。结合难溶电解质的溶解度表、难溶电解质的定义以及对化学反应限度的知识，从理论上分析沉淀反应是不能完全彻底的，生成沉淀的离子也可以在溶液中微量共存。再引导学生设计探究实验，验证难溶电解质AgCl在水中存在溶解平衡，从理论上的数据分析到宏观现象的定性分析，初步建立学生对沉淀溶解平衡的认识。2.微观探析沉淀溶解平衡模型【活动设计】1.绘制AgCl固体进入水中的微观变化示意。【微观示意图】【问题3】如何表达
5、AgCl在水中建立的溶解平衡呢？【符号表征】 AgCls Ag+aq+Cl-aq注意：可逆号表示沉淀、溶解同时进行 物质状态：固体(s)、溶液(aq)2.其他的难溶电解质是否也存在沉淀溶解平衡【分析讨论】请写出BaSO4、CaCO3、AgI、Ag2S的沉淀溶解平衡表达式BaSO4s Ba2+aq+SO42-aqCaCO3s Ca2+aq+CO32-aqAgIs Ag+aq+I-aqAg2Ss 2Ag+aq+S2-aq【设计意图】通过绘制AgCl固体在水中的微观变化示意图，让学生从微观角度认识物质的溶解性是绝对的，不溶解是相对的，形成辩证看待化学物质溶解问题。结合沉淀溶解和沉淀生成的符号表征，建
6、立难溶电解质的沉淀溶解平衡概念模型及“宏观现象微观本质符号表达”的三重表征。 【任务二】微观探析难溶电解质的溶解能力溶度积1. 了解溶度积的含义【活动设计】【问题1】上述1 mL 0.012 mol/L的 NaCl溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后，溶液中剩余Ag+的浓度是多少？涉及化学平衡的计算常需要哪些数据？ 1. 难溶电解质的沉淀溶解平衡的平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，符号为Ksp。【表达式】（1）AgCls Ag+aq+Cl-aq Ksp=c(Ag+)c(Cl-)（2）Ag2Ss 2Ag+aq+S2-aqKsp=c2(Ag+)c(S2-)【问题2】
7、查阅资料：常见难溶电解质的溶度积常数如下表（25 ），你发现了什么？能提出几个关于溶度积的问题吗？【思考讨论】关于溶度积（Ksp）几点说明：Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。Ksp越小，越难溶。Ksp与温度有关。其它条件一定时，一般温度越高，Ksp越大。根据某温度下溶度积Ksp与溶液中离子积Q 的相对大小，可以判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。 Q Ksp，溶液中有沉淀析出； Q Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态； Q Ksp，溶液中无沉淀析出。2. 算一算【定量计算】1 mL 0.012 mol/L NaCl溶液与1 mL 0.010 mol/L AgNO3溶液充分反应后剩余Ag+的浓度（
8、忽略溶液体积变化）。c(Cl-) = 1mL0.012molL-1 - 1mL0.010molL-11mL+1mL = 0.001molL-1根据：Ksp=c(Ag+)c(Cl-) =1.810-10c(Ag+) = Kspc(Cl-) = 1.810-100.001 =1.810-7 molL-1 【设计意图】引导学生认识溶度积Ksp就是沉淀溶解平衡的平衡常数，结合已学知识和提供的资料数据让学生总结溶度积Ksp的表达式和相关性质，能利用某温度下离子积Q和溶度积Ksp的相对大小判断难溶电解质的沉淀和溶解情况，并能从定量的角度进行简单的计算。 【任务三】问题解决如何更好的除去废水中的金属离子1.
9、方案设计更完全的除去废水中的Ag+【活动设计】1.综上所学，请思考如何使沉淀反应完成后，溶液中的Ag+浓度能够尽量小？【问题1】你能想出几种办法？【思考讨论】从溶度积Ksp的角度出发，根据 Ksp c(Ag+)c(Cl-)方案一：保持Ksp不变，使c(Cl-)变大。操作：可以增大加入的NaCl溶液的浓度。方案二：保持c(Cl-)不变，使Ksp变小。操作：可以降低温度，使AgCl的Ksp数值变小。 方案三：选择沉淀试剂，能生成Ksp更小的物质。如：在沉淀Ag+时，可以用含硫化合物沉淀Ag+。(Ag2S的Ksp为6.310-50)【算一算】 用Na2S溶液沉淀AgNO3溶液中的Ag+，充分反应后，
10、测得剩余溶液中的S2- 的浓度为1.010-4 mol/L，此时剩余溶液中Ag+的浓度为多少？(25 ） Ag2Ss 2Ag+aq+S2-aqKsp=c2(Ag+)c(S2-)c2(Ag+) = Kspc(S2-) = 6.310-501.010-4 = 6.310-46 借助计算器可以计算：c(Ag+) 2.510-23 molL-1【对比】如果选择Na2SO4作为沉淀试剂，用SO42-沉淀Ag+，即使反应后剩余溶液中的SO42-浓度是0.1 mol/L，经计算，溶液中剩余Ag+的浓度约为0.01 mol/L，达不到沉淀完全的标准。2.用Cl-、S2-除去水中Ag+，各有什么优缺点？【思考与
11、讨论】结合资料数据，完成表格填写【方案评价】用Cl-用S2-原料易得沉淀Ag+的选择性好引入过量的Cl-沉淀更完全能同时沉淀多种金属离子引入过量的S2- 【设计意图】通过分析问题、设计方案，引导学生从微观、动态、定量的角度认识难溶电解质的溶解平衡。学生基于化学平衡移动原理，自主设计使溶液中Ag+向沉淀生成的方向移动的方案，完善对沉淀溶解平衡是一个动态平衡的认识。通过对沉淀试剂的选择，以及方案的评价，培养学生优化方案设计的能力。2. 实际问题除去工业废水中重金属离子的原理【活动设计】1.工业处理废水需要考虑哪些因素，填写表格【讨论交流】考虑因素选择方案废水的成分离子浓度排放标准工艺时长能源消耗成
12、本单一方法联合多种方法【案例1】工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入氨水调节pH，可使 Fe3+生成 Fe(OH)3 沉淀而除去。【讨论交流】请运用所学知识分析加氨水的优点有哪些？若使Fe3+沉淀完全需要调节溶液的pH至少为多少？【方案】 Fe3+ + 3NH3H2O = Fe(OH)3 +3NH4+【分析】氢氧化铁的溶度积非常小，去除铁离子比较完全。Fe3+与氨水反应的另一种产物是NH4+，不引入新的粒子。同时氯化铵也不与氨水反应，不被消耗。归纳沉淀除杂原则：选择生成Ksp 尽量小的沉淀；不引入新的粒子；不消耗其他原料。【算一算】根据 Fe(OH)3(s) Fe3+
13、(aq) + 3OH-(aq) Ksp=c(Fe3+)c3(OH-) 当溶液中Fe3+的浓度为110-5molL-1时，c3(OH-) = Kspc(Fe3+) = 2.810-391.010-5 = 2.810-34 c(OH-) =6.510-12molL-1 pH 2.8 故调节溶液的pH2.8，可认为完全沉淀了Fe3+【案例2】 工业处理含Cu2+、Fe3+等的混合溶液时，常利用不同金属离子生成氢氧化物所需的pH不同，来分离金属离子。【方案】【总结】【设计意图】通过解决工业原料中杂质氯化铁的除杂问题，让学生认识到当溶液中存在多种离子时，需要根据除杂原则选择合适的除杂试剂，以达到除杂或分离的目的。通过调节pH解决重金属离子分离的问题，让学生了解分步沉淀的设计原理。将理论分析和实际问题结合，培养学生自主应用难溶电解质的沉淀溶解平衡原理解决实际问题的能力，深化学生对沉淀溶解平衡的应用价值的认识。
