資源簡介

新授課
第三章 水溶液中的離子反應與平衡
第14課時 沉淀溶解平衡的應用
【學習目標】
1.能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成的實質及應用。 2.能用平衡移動原理分析理解沉淀轉化的實質及應用。
【學習活動】
學習任務
目標一：能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成的實質及應用。 任務1：在涉及無機物制備、提純工藝的生產、科研、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。例如，用化學沉淀法處理廢水的工藝流程示意圖如下： 1．要除去溶液中的SO，選擇加入可溶性的鈣鹽還是鋇鹽？為什么？ 2．工業廢水中的金屬陽離子會對環境造成很大的危害，如何除去廢水中的Cu2＋和Hg2＋？ 3．已知常溫下，CuCO3、Cu(OH)2、CuS的Ksp分別為1.4×10－10、2.2×10－20、6.3×10－36。要除去溶液中的Cu2＋，選用下列哪種沉淀劑更好？為什么？ ①Na2CO3　②NaOH　③Na2S 4．常溫下，要去除ZnSO4溶液中混有的Fe3＋，可以通過調節溶液的pH來實現，試通過計算確定，當調節溶液的pH超過多少時可認為Fe3＋沉淀完全？{已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39，溶液中c(Fe3＋)＝10－5 mol·L－1時可認為Fe3＋沉淀完全} 任務2：實驗3—3：Mg(OH)2沉淀溶解的方法 實驗操作向3支盛有少量Mg(OH)2固體的試管中分別滴加適量的蒸餾水、鹽酸和NH4Cl溶液實驗裝置實驗現象
(1)應用平衡移動原理，解釋為什么Mg(OH)2能溶于鹽酸？ (2)應用平衡移動原理，解釋為什么Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液？
目標二：能用平衡移動原理分析理解沉淀轉化的實質及應用。 任務1：1.實驗3—4：探究難溶性銀鹽之間的轉化 實驗操作實驗現象離子方 程式
(1)通過上述實驗，你能比較出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解度的大小及Ksp的大小順序嗎？ (2)已知常溫下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，試應用平衡移動原理解釋為什么AgCl能轉化成AgI？寫出該沉淀轉化反應的離子方程式。 　 2.實驗3—5：探究Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化 實驗操作實驗現象 離子方程式
已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，試應用平衡移動原理解釋為什么Mg(OH)2能轉化成Fe(OH)3？寫出該沉淀轉化反應的離子方程式。 3．通過上述[實驗3-4]、[實驗3-5]，你得出的實驗結論是什么？ 4．鍋爐水垢的成分中含有CaSO4，且CaSO4用酸不能溶解，如何除去鍋爐水垢中的CaSO4？[已知：Ksp(CaCO3)＝3.4×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5] 任務2：重晶石(主要成分為BaSO4)是制備鋇的化合物的重要原料，由重晶石制備BaCl2的大致流程如圖。 重晶石BaCO3BaCl2 (1)查閱相關數據知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=5.1×10-9，請計算硫酸鋇轉化為碳酸鋇的轉化常數，并判斷該轉化難度。 (2)由重晶石轉化為BaCO3時，所加試劑a應是什么物質？該步轉化為什么能夠實現？ (3)1 mol的BaSO4(s)用1 L碳酸鈉溶液浸泡，假設能把硫酸鋇完全轉化為BaCO3(溶液體積不變)，則需要碳酸鈉濃度至少為多少 (4)由BaCO3轉化為BaCl2的過程中，所加入的試劑b應是什么試劑？操作②所指的是哪種具體操作？ (5)鋇餐透視誤服BaCl2或BaCO3后會造成鋇中毒，中毒者可服用5%的Na2SO4溶液解毒。當體液中c(Ba2+)<1×10-5 mol L時，幾乎不會對身體造成影響，5%的Na2SO4溶液中c(SO)=0.35mol/L，試著通過計算解釋為什么Ba2+中毒可服用5%Na2SO4溶液解毒。已知常溫下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2 L-2。
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
2新授課
第三章 水溶液中的離子反應與平衡
第14課時 沉淀溶解平衡的應用
【學習目標】
1.能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成的實質及應用。 2.能用平衡移動原理分析理解沉淀轉化的實質及應用。
【學習活動】
學習任務
目標一：能用平衡移動原理分析理解沉淀的溶解與生成的實質及應用。 任務1：在涉及無機物制備、提純工藝的生產、科研、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。例如，用化學沉淀法處理廢水的工藝流程示意圖如下： 1．要除去溶液中的SO，選擇加入可溶性的鈣鹽還是鋇鹽？為什么？ 參考答案：加入可溶性的鋇鹽，原因是BaSO4的Ksp比CaSO4的小，即BaSO4的溶解度小，SO沉淀得更完全，溶液中剩余的SO濃度更小。 2．工業廢水中的金屬陽離子會對環境造成很大的危害，如何除去廢水中的Cu2＋和Hg2＋？ 參考答案：加入沉淀劑Na2S，可以使廢水中的Cu2＋、Hg2＋轉化成CuS、HgS沉淀而除去。 3．已知常溫下，CuCO3、Cu(OH)2、CuS的Ksp分別為1.4×10－10、2.2×10－20、6.3×10－36。要除去溶液中的Cu2＋，選用下列哪種沉淀劑更好？為什么？ ①Na2CO3　②NaOH　③Na2S 參考答案：選用Na2S更好；原因是CuS的Ksp最小，溶解度最小，Cu2＋沉淀得更完全，溶液中剩余的Cu2＋最少。 4．常溫下，要去除ZnSO4溶液中混有的Fe3＋，可以通過調節溶液的pH來實現，試通過計算確定，當調節溶液的pH超過多少時可認為Fe3＋沉淀完全？{已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39，溶液中c(Fe3＋)＝10－5 mol·L－1時可認為Fe3＋沉淀完全} 參考答案：Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－5·c3(OH－)＝10－39 則c(OH－)＝ mol·L－1≈10－11.3 mol·L－1 c(H＋)＝＝ mol·L－1＝10－2.7 mol·L－1 pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－2.7＝2.7。 即調節到溶液的pH大于2.7時，Fe3＋沉淀完全。 任務2：實驗3—3：Mg(OH)2沉淀溶解的方法 實驗操作向3支盛有少量Mg(OH)2固體的試管中分別滴加適量的蒸餾水、鹽酸和NH4Cl溶液實驗裝置實驗現象沉淀不溶解沉淀溶解沉淀溶解
(1)應用平衡移動原理，解釋為什么Mg(OH)2能溶于鹽酸？ 參考答案：Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)??Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入稀鹽酸，H＋與OH－中和生成H2O，平衡體系中的c(OH－)不斷減小，Q[Mg(OH)2]目標二：能用平衡移動原理分析理解沉淀轉化的實質及應用。 任務1：1.實驗3—4：探究難溶性銀鹽之間的轉化 實驗操作實驗現象有白色沉淀生成白色沉淀轉化為黃色沉淀黃色沉淀轉化為黑色沉淀離子方 程式Ag＋＋Cl－===AgCl↓AgCl＋I－AgI＋Cl－2AgI＋S2－Ag2S＋2I－
(1)通過上述實驗，你能比較出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解度的大小及Ksp的大小順序嗎？ 參考答案：溶解度的大小順序為AgCl>AgI>Ag2S，Ksp的大小順序為Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)>Ksp(Ag2S)。 (2)已知常溫下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，試應用平衡移動原理解釋為什么AgCl能轉化成AgI？寫出該沉淀轉化反應的離子方程式。 參考答案：當向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中Ag＋與I－的離子積:Q(AgI)>Ksp(AgI)，因此，Ag＋與I－結合生成AgI沉淀，導致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，直至建立新的沉淀溶解平衡： 如果加入足量的KI溶液，上述過程可以繼續進行，直到絕大部分AgCl沉淀轉化為AgI沉淀。反應的離子方程式可表示為I－(aq)＋AgCl(s)AgI(s)＋Cl－(aq)。　 2.實驗3—5：探究Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化 實驗操作實驗現象產生白色沉淀產生的白色沉淀逐漸變為紅褐色沉淀離子方程式 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓3Mg(OH)2＋2Fe3＋3Mg2＋＋2Fe(OH)3
已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，試應用平衡移動原理解釋為什么Mg(OH)2能轉化成Fe(OH)3？寫出該沉淀轉化反應的離子方程式。 參考答案：當向Mg(OH)2沉淀中加入FeCl3溶液時，溶液中的OH－與Fe3＋的離子積:Q[Fe(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]，因此，Fe3＋與OH－結合生成Fe(OH)3沉淀，導致Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，直至建立新的沉淀溶解平衡。 如果加入足量的FeCl3溶液，上述過程可以繼續進行，直至絕大部分Mg(OH)2沉淀轉化為Fe(OH)3沉淀，反應的離子方程式為3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq)2Fe(OH)3(s)＋3Mg2＋(aq)。 3．通過上述[實驗3-4]、[實驗3-5]，你得出的實驗結論是什么？ 參考答案：難溶電解質可以轉化為更難溶的電解質，即溶解度小的沉淀能轉化成溶解度更小的沉淀。 4．鍋爐水垢的成分中含有CaSO4，且CaSO4用酸不能溶解，如何除去鍋爐水垢中的CaSO4？[已知：Ksp(CaCO3)＝3.4×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5] 參考答案：先用飽和Na2CO3溶液浸泡，使CaSO4轉化成溶解度更小、疏松、易溶于酸的CaCO3，最后再用稀鹽酸除去CaCO3，除去過程的離子方程式為CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)，CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。 任務2：重晶石(主要成分為BaSO4)是制備鋇的化合物的重要原料，由重晶石制備BaCl2的大致流程如圖。 重晶石BaCO3BaCl2 (1)查閱相關數據知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=5.1×10-9，請計算硫酸鋇轉化為碳酸鋇的轉化常數，并判斷該轉化難度。 參考答案：①BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO(aq)　Ksp(BaSO4)=1.1×10-10， ②BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO(aq)　Ksp(BaCO3)=5.1×10-9， ①—②得:BaSO4(s)+CO(aq)BaCO3(s)+SO(aq)　K=≈0.022， 轉化常數較小較難實現。 (2)由重晶石轉化為BaCO3時，所加試劑a應是什么物質？該步轉化為什么能夠實現？ 參考答案：選用的是飽和Na2CO3溶液。由于存在平衡關系BaSO4(s)＋Na2CO3(aq) BaCO3(s)＋Na2SO4(aq)，若要使BaSO4不斷轉化成BaCO3沉淀，應使溶液中Q=c(Ba2＋)·c(CO)>Ksp(BaCO3)。雖然BaSO4溶液中Ba2＋濃度很小，但可通過增大溶液中CO的濃度來達到目的。 (3)1 mol的BaSO4(s)用1 L碳酸鈉溶液浸泡，假設能把硫酸鋇完全轉化為BaCO3(溶液體積不變)，則需要碳酸鈉濃度至少為多少 參考答案： 　　　BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq) 始(mol) 1　 n　　　　 0　　　　 0 轉(mol) 1　　 1　　　　　 1　　　　 1 平(mol) 0　　 n-1　　　　 1　　　　 1 K===0.022，解得n≈46.5，所以c(Na2CO3)=46.5 mol·L-1。 (4)由BaCO3轉化為BaCl2的過程中，所加入的試劑b應是什么試劑？操作②所指的是哪種具體操作？ 參考答案：BaCO3＋2HCl===BaCl2＋CO2↑＋H2O，所以試劑b為稀鹽酸。從BaCl2溶液中獲得BaCl2固體可采用蒸發濃縮、降溫結晶、過濾的操作。 (5)鋇餐透視誤服BaCl2或BaCO3后會造成鋇中毒，中毒者可服用5%的Na2SO4溶液解毒。當體液中c(Ba2+)<1×10-5 mol L時，幾乎不會對身體造成影響，5%的Na2SO4溶液中c(SO)=0.35mol/L，試著通過計算解釋為什么Ba2+中毒可服用5%Na2SO4溶液解毒。已知常溫下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2 L-2。 參考答案：c(Ba2+)=Ksp/c(SO)=1.1×10-10 mol2 L-2/0.35mol·L—1=3.1×10-10 mol·L—1<1×10-5 mol L—1
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
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