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选择性必修1 化学 难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素 逐字稿-3,446字

  师:各位同学,大家好,本节课我们一起来学习难溶电解质的沉淀、溶解平衡及其影响因素。首先,我们思考这样一个问题:向盛有两毫升0.1摩尔每升硝酸银溶液的试管中加入两毫升0.1摩尔每升的氯化钠溶液,充分反应后,此时溶液中还有银离子和氯离子吗?

  要解决这个问题,我们需要思考:通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解?生成氯化银沉淀的离子反应完成后,溶液中是否还存在银离子和氯离子?现在,我们来看教材77页上提供的资料卡片,这是几种我们比较熟悉的电解质在水中的溶解度。

  在初中,我们曾根据物质溶解度的大小,将物质分为易溶物、可溶物、微溶物和难溶物。结合资料卡片中的数据,大家有什么发现?

  生:氯化银是难溶物,但不是绝对不溶,只不过溶解度很小,溶液中依旧存在少量的银离子和氯离子。

  师:没错。这是氯化银在水中的微观示意图,从图中,大家又能得到什么结论?

  生:在微观示意图中,可以看出氯化银沉淀溶解生成银离子和氯离子,同时银离子和氯离子又结合生成氯化银沉淀。当生成氯化银沉淀后,氯化银固体、银离子、氯离子三者共存在一个体系中,也就是氯化银溶解产生银离子和氯离子,与银离子、氯离子结合生成氯化银沉淀会达到一个平衡。

  师:请同学们模拟我们之前所学的化学平衡,绘制氯化银沉淀溶解平衡随时间变化的示意图。大家画好了吗?从这张图中,我们可以看到,当氯化银溶解的速率和生成沉淀的速率相等时,就会得到饱和的氯化银溶液,从而建立起氯化银的沉淀溶解平衡。

  如同所有的化学平衡一样,这个平衡也是一个动态平衡。当溶解的速率大于沉淀的速率,固体将会溶解;当溶解的速率等于沉淀生成的速率时,溶解达到平衡;当溶解的速率小于沉淀生成的速率时,将会析出晶体。这就是难溶电解质的沉淀溶解平衡,即在一定条件下,难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变。那么,我们该如何表达呢?

  生:可以用这样的平衡进行表达。

  师:同学们,我们来看一看这个平衡跟我们之前所学的化学平衡有何不一样呢?

  生:在这个平衡中,对应物质后面的状态或者离子后面都进行了标注,比如说用s代表难溶电解质,此时是固态,在溶液当中用AQ进行标注,代表是在水溶液中。

  师:请同学们再次模拟化学平衡,写出难溶电解质在水溶液当中的平衡常数表达式。大家写好了吗?按照之前我们对平衡常数书写的要求,固体一般不列入平衡常数的表达式中。我们可以书写成这样的形式,对这个平衡常数进行调整,用KSP来表示,我们把它称之为溶度积常数,简称溶度积。也就是说难溶电解质与我们之前所学的电离平衡、水解平衡一样,也存在着平衡常数,只不过在表达形式上,注意用KSP来表示。

  比如,这是硫化银的KSP的表达。

  这是几种常见难溶电解质的溶度积常数。同学们,根据表格中的数据,大家又有什么新的发现?

  生:KSP反映了难溶电解质在水中的溶解能力,KSP越小表示越难溶。KSP与温度有关,当其他条件一定时,一般来说温度越高,KSP越大。当然也有反常,比如说氢氧化钙,因为氢氧化钙的溶解度是随着温度的升高而降低的。

  师:非常好。影响难溶电解质溶解平衡的因素有哪些呢?一是内因,电解质本身的性质,这就是为什么有的物质溶解度很大,有的物质溶解度很小,究其原因,是内因所决定的,也就是电解质本身的性质。二是外因,比如浓度,加水,我们发现电解质会向着溶解的方向移动;再比如改变温度,升高温度,多数的平衡会向着溶解的方向移动。

  什么是离子积呢?我们用Qc来表示离子积,其表达式中离子浓度是任意的,为某瞬间溶液中的实际浓度。利用离子积,我们可以判断难溶电解质的沉淀或者溶解情况。

  具体来说,当Qc大于KSP时,溶液过饱和,此时会有沉淀析出,直至溶液饱和达到新的平衡;当Qc等于KSP时,溶液饱和,此时沉淀与溶解处于平衡状态;当Qc小于KSP时,溶液未饱和,不会有沉淀析出,此时若加入过量难溶电解质,难溶电解质会继续溶解,直至溶液达到饱和状态。

  同学们,下面我们思考这样的问题,在下面两种情况下,是否会有碳酸钙沉淀生成呢?第一种情况,往盛有一升纯水中加入0.1毫升浓度为0.01摩尔每升的氯化钙和碳酸钠溶液,是否有碳酸钙沉淀生成?根据刚才所学,要判断解决这个问题,就要比较Qc和KSP的相对大小。那我们一起来算一算此时溶液当中钙离子和碳酸根的浓度。

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