高中化学第3章 物质在水溶液中的行为第3节 沉淀溶解平衡教学设计及反思

教学建议

一、重难点分析

重点:溶度积常数的含义,沉淀的溶解、生成和转化的本质。

难点:沉淀的转化。

二、教学中应注意的问题

把握住知识的深度和教学语言的科学性,在难溶电解质物质的溶解平衡问题上的讨论宜粗不宜细。需要指出的是,难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡不能混为一谈。首先从物质类别方面看,难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质,而Al(OH)3是弱电解质],而难电离物质只能是弱电解质。再从变化的过程来看,溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态;而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。关于这类问题要让学生了解,但不必深入探讨。

要使学生明白:生成难溶电解质的沉淀,是工业生产、环保工程和科学研究中除杂质或提纯物质的重要方法之一(并不是唯一方法)。可以在重点讨论溶液中Fe3+(也可以是其他离子)的沉淀方法的基础上,大概地介绍以下几点:

(1)沉淀剂的选择(要求除去溶液中的某种离子,又不能影响其他离子的存在,并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去)。

(2)形成沉淀和沉淀完全的条件(由于难溶电解质溶解平衡的存在,在合理选用沉淀剂的同时,有时还需要考虑溶液pH和温度的调控)。

(3)不同沉淀方法的应用。

①直接沉淀(为除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质)。

②分步沉淀(为鉴别溶液中含有哪些离子,或是为分别获得不同难溶电解质)。

③共沉淀(为除去一组某种性质相似的离子,加入合适的沉淀剂)。

④通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式,促使其转变为溶解度更小的难溶电解质以便分离出去。

另一方面,关于沉淀溶解的讨论,必须以探讨影响溶解平衡移动的条件为中心,了解几种促使沉淀溶解的基本方法,如通过温度的改变、溶液pH的调控、弱电解质的形成等。根据学生情况,还可以简略介绍配位化合物的形成或氧化还原反应等因素对难溶电解质溶解平衡的影响。

参考资料

利用Ksp的有关计算

(1)难溶电解质饱和溶液中离子的浓度的计算

MA型(如AgBr、BaSO4等)和MA2型[如Mg(OH)2等]难溶电解质,以物质的量浓度表示的溶解度(S)与Ksp的关系式可以表示为:

MAMn++An-

 S S

Ksp=[Mn+][An-]=S2

S=[Mn+]=[An-]=

MA2M2n++2An-

 S 2S

Ksp=[M2n+][An-]2=S(2S)2=4S3

S=[M2n+]=

(2)在一定条件下溶液中某种离子的浓度的计算

例如,判断向1.0 mol·L-1 CaCl2溶液中通入CO2气体至饱和,能否有沉淀生成。

①对于沉淀溶解平衡CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)

Ksp=[Ca2+][C]=2.8×10-9(mol·L-1)2

故要使Ca2+生成沉淀,需要满足[C]= mol·L-1=2.8×10-9 mol·L-1

而在饱和CO2溶液中,[C]=Ka2=5.6×10-11 mol·L-1

因此,无法生成CaCO3沉淀。

②这一问题也可以通过Q和Ksp的比较来证明

　　　CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)

 1.0 5.6×10-11

Q=c(Ca2+)·c(C)=1.0×5.6×10-11(mol·L-1)2=5.6×10-11 (mol·L-1)2

Q<Ksp

因此,无法生成CaCO3沉淀。