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2021化学高二教案案例1
第四单元 沉淀溶解平衡
第1课时 沉淀溶解平衡原理
[目标要求] 1.能描述沉淀溶解平衡。2.了解溶度积和离子积的关系,并由此学会判断反应进行的方向。
一、沉淀溶解平衡的建立
1.生成沉淀的离子反应之所以能够发生的原因
生成沉淀的离子反应之所以能够发生,在于生成物的溶解度小。
尽管生成物的溶解度很小,但不会等于0。
2.溶解平衡的建立
以AgCl溶解为例:
从固体溶解平衡的角度,AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下,少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面溶于水中;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面正、负离子的吸引,回到AgCl的表面析出——沉淀。
溶解平衡:在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即得到AgCl的饱和溶液,如AgCl沉淀体系中的溶解平衡可表示为AgCl(s) Cl-(aq)+Ag+(aq)。由于沉淀、溶解之间的这种动态平衡的存在,决定了Ag+和Cl-的反应不能进行到底。
3.生成难溶电解质的离子反应的限度
不同电解质在水中的溶解度差别很大,例如AgCl和AgNO3;但难溶电解质与易溶电解质之间并无严格的界限,习惯上将溶解度小于0.01 g的电解质称为难溶电解质。对于常量的化学反应来说,0.01 g是很小的,因此一般情况下,相当量的离子互相反应生成难溶电解质,可以认为反应完全了。
化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol•L-1时,沉淀就达完全。
二、溶度积
1.表达式
对于下列沉淀溶解平衡:
MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)
Ksp=[c(Mn+)]m•[c(Am-)]n。
2.意义
Ksp表示难溶电解质在溶液中的溶解能力。
3.规则
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小,可以判断在给定条件下沉淀能否生成或溶解:
Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出;
Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;
Qc
知识点一 沉淀的溶解平衡
1.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是( )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.向AgCl沉淀中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度不变
答案 C
解析 难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止,但溶解和生成速率相等;没有绝对不溶的物质;温度越高,一般物质的溶解度越大;向AgCl沉淀中加入NaCl固体,使溶解平衡左移,AgCl的溶解度减小。
2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时,溶液中各离子的浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
答案 B
3.在一定温度下,一定量的水中,石灰乳悬浊液存在下列溶解平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq),当向此悬浊液中加入少量生石灰时,若温度不变,下列说法正确的是( )
A.溶液中Ca2+数目减少 B.c(Ca2+)增大
C.溶液中c(OH-)减小 D.c(OH-)增大
答案 A
知识点二 溶度积
4.在100 mL 0.01 mol•L-1 KCl溶液中,加入1 mL 0.01 mol•L-1 AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.8×10-10 mol2•L-2)( )
A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀
C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl
答案 A
解析 c(Ag+)=0.01×1101 mol•L-1=9.9×10-5 mol•L-1,c(Cl-)=0.01×100101 mol•L-1=9.9×10-3 mol•L-1,所以Q c=c(Ag+)•c(Cl-)=9.8×10-7 mol2•L-2>1.8×10-10 mol2•L-2=Ksp,故有AgCl沉淀析出。
5.下列说法正确的是( )
A.在一定温度下的AgCl水溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
B.AgCl的Ksp=1.8×10-10 mol2•L-2,在任何含AgCl固体的溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)且Ag+与Cl-浓度的乘积等于1.8×10-10 mol2•L-2
C.温度一定时,当溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积等于Ksp值时,此溶液为AgCl的饱和溶液
D.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大
答案 C
解析 在AgCl的饱和溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数,故A错;只有在饱和AgCl溶液中c(Ag+)•c(Cl-)才等于1.8×10-10 mol2•L-2,故B项叙述错误;当Qc=Ksp,则溶液为饱和溶液,故C项叙述正确;在AgCl水溶液中加入HCl只会使溶解平衡发生移动,不会影响Ksp,所以D错。
6.对于难溶盐MX,其饱和溶液中M+和X-的物质的量浓度之间的关系类似于c(H+)•c(OH-)=KW,存在等式c(M+)•c(X-)=Ksp。一定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20 mL 0.01 mol•L-1 KCl;
②30 mL 0.02 mol•L-1 CaCl2溶液;
③40 mL 0.03 mol•L-1 HCl溶液;
④10 mL蒸馏水;
⑤50 mL 0.05 mol•L-1 AgNO3溶液
A.①>②>③>④>⑤
B.④>①>③>②>⑤
C.⑤>④>②>①>③
D.④>③>⑤>②>①
答案 B
解析 AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),由于c(Ag+)•c(Cl-)=Ksp,溶液中c(Cl-)或c(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。①c(Cl-)=0.01 mol•L-1;②c(Cl-)=0.04 mol•L-1;③c(Cl-)=0.03 mol•L-1;④c(Cl-)=0 mol•L-1;⑤c(Ag+)=0.05 mol•L-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的排列顺序:④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序:④>①>③>②>⑤。
练基础落实
1.25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s) Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡不移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
答案 D
2.CaCO3在下列哪种液体中,溶解度( )
A.H2O B.Na2CO3溶液 C.CaCl2溶液 D.乙醇
答案 A
解析 在B、C选项的溶液中,分别含有CO2-3、Ca2+,会抑制CaCO3的溶解,而CaCO3在乙醇中是不溶的。
3.下列说法正确的是( )
A.溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Qc判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
答案 C
解析 溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简单乘积,还与平衡式中化学计量数的幂指数有关,溶度积受温度的影响,不受离子浓度的影响。
4.AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10-10 mol2•L-2和2.0×10-12 mol3•L-3,若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度,则下面的叙述中正确的是( )
A.AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等
B.AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度
C.两者类型不同,不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小
D.都是难溶盐,溶解度无意义
答案 C
解析 AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同,不能直接利用Ksp来比较二者溶解能力的大小,所以只有C对;其余三项叙述均错误。比较溶解度大小,若用溶度积必须是同类型,否则不能比较。
5.已知HF的Ka=3.6×10-4 mol•L-1,CaF2的Ksp=1.46×10-10 mol2•L-2。向1 L 0.1 mol•L-1的HF溶液中加入11.1 g CaCl2,下列有关说法正确的是( )
A.通过计算得知,HF与CaCl2反应生成白色沉淀
B.通过计算得知,HF与CaCl2不反应
C.因为HF是弱酸,HF与CaCl2不反应
D.如果升高温度,HF的Ka、CaF2的Ksp可能增大,也可能减小
答案 A
解析 该题可采用估算法。0.1 mol•L-1的HF溶液中c(HF)=0.1 mol•L-1,因此,c2(F-)=c(H+)•c(F-)≈3.6×10-4 mol•L-1×0.1 mol•L-1=3.6×10-5 mol2•L-2,又c(Ca2+)=11.1 g÷111 g/mol÷1 L=0.1 mol•L-1,c2(F-)×c(Ca2+)=3.6×10-6>Ksp,显然,A是正确的;D项,由于HF的电离是吸热的,升高温度,Ka一定增大,D错误。
练方法技巧
6.
已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10-5 mol3•L-3,将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+和SO2-4浓度随时间变化关系如图所示[饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034 mol•L-1]。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 mol•L-1 Na2SO4溶液,下列示意图中,能正确表示t1时刻后Ag+和SO2-4浓度随时间变化关系的是( )
答案 B
解析 已知Ag2SO4的Ksp=2.0×10-5 mol3•L-3=[c(Ag+)]2•c(SO2-4),则饱和溶液中c(SO2-4)=Ksp[cAg+]2=2.0×10-50.0342 mol•L-1=0.017 mol•L-1,当加入100 mL 0.020 mol•L-1 Na2SO4溶液时,c(SO2-4)=0.017 mol•L-1+0.020 mol•L-12=0.018 5 mol•L-1,c(Ag+)=0.017 mol•L-1(此时Q c
7.已知:25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12 mol3•L-3,Ksp[MgF2]=7.42×10-11 mol3•L-3。下列说法正确的是( )
A.25℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大
B.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
C.25℃时,Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol•L-1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol•L-1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后, Mg(OH)2不可能转化为MgF2
答案 B
解析 Mg(OH)2与MgF2均为AB2型难溶电解质,故Ksp越小,其溶解度越小,前者c(Mg2+)小,A错误;因为NH+4+OH-===NH3•H2O,所以加入NH4Cl后促进Mg(OH)2的溶解平衡向右移动,c(Mg2+)增大,B正确;Ksp只受温度的影响,25℃时,Mg(OH)2的溶度积Ksp为常数,C错误;加入NaF溶液后,若Qc=c(Mg2+)•[c(F-)]2>Ksp(MgF2),则会产生MgF2沉淀,D错误。
8.Mg(OH)2难溶于水,但它溶解的部分全部电离。室温下时,饱和Mg(OH)2溶液的pH=11,若不考虑KW的变化,则该温度下Mg(OH)2的溶解度是多少?(溶液密度为1.0 g•cm-3)
答案 0.002 9 g
解析 根据Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),c(OH-)=10-3 mol•L-1,则1 L Mg(OH)2溶液中,溶解的n[Mg(OH)2]=1 L×12×10-3 mol•L-1=5×10-4 mol,其质量为58 g•mol-1×5×10-4 mol=0.029 g,再根据S100 g=0.029 g1 000 mL×1.0 g•cm-3可求出S=0.002 9 g。
凡是此类题都是设溶液的体积为1 L,根据1 L溶液中溶解溶质的质量,计算溶解度。
练综合拓展
9.金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,以达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol•L-1)如下图。
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是______。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH为______。
A.<1 B.4左右 C.>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2+杂质,______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去,理由是
________________________________________________________________________。
(4)要使氢氧化铜沉淀溶解,除了加入酸之外,还可以加入氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,写出反应的离子方程式_________________________________________________________。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表:
物质 FeS MnS CuS PbS HgS ZnS
Ksp 6.3×10-18 2.5×
10-13 1.3×10-36 3.4×10-28 6.4×10-53 1.6×10-24
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们。(选填序号)
A.NaOH B.FeS C.Na2S
答案 (1)Cu2+ (2)B
(3)不能 Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小
(4)Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
(5)B
解析 (1)据图知pH=4~5时,Cu2+开始沉淀为Cu(OH)2,因此pH=3时,铜元素主要以Cu2+形式存在。
(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3+,以保证Fe3+完全沉淀,而Cu2+还未沉淀,据图知pH应为4左右。
(3)据图知,Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2+。
(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式:
Cu(OH)2+4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积,且与其他三种物质的溶度积差别较大,因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2+、Pb2+、Hg2+,且因FeS也难溶,不会引入新的杂质。
第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用
[目标要求] 1.了解沉淀溶解平衡的应用。2.知道沉淀转化的本质。
一、沉淀的生成
1.沉淀生成的应用
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
2.沉淀的方法
(1)调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH至7~8,可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下:
Fe3++3NH3•H2O===Fe(OH)3↓+3NH+4。
(2)加沉淀剂法:如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下:
Cu2++S2-===CuS↓,
Cu2++H2S===CuS↓+2H+,
Hg2++S2-===HgS↓,
Hg2++H2S===HgS↓+2H+。
二、沉淀的转化
1.实验探究
(1)Ag+的沉淀物的转化
实验步骤
实验现象 有白色沉淀生成 白色沉淀变为黄色 黄色沉淀变为黑色
化学方程式 AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3 AgCl+KI===AgI+KCl 2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI
实验结论 溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀
(2)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验步骤
实验现象 产生白色沉淀 产生红褐色沉淀
化学方程式 MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+3MgCl2
实验结论 Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小
2.沉淀转化的方法
对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。
3.沉淀转化的实质
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。
两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀转化越容易。
4.沉淀转化的应用
沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。
(1)锅炉除水垢
水垢[CaSO4(s)――→Na2CO3溶液CaCO3――→盐酸Ca2+(aq)]
其反应方程式是CaSO4+Na2CO3 CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
(2)对一些自然现象的解释
在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如,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)时,便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。
其反应如下:
CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4,
CuSO4+PbS===CuS+PbSO4。
知识点一 沉淀的生成
1.在含有浓度均为0.01 mol•L-1的Cl-、Br-、I-的溶液中,缓慢且少量的加入AgNO3稀溶液,结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是( )
A.AgCl、AgBr、AgI B.AgI、AgBr、AgCl
C.AgBr、AgCl、AgI D.三种沉淀同时析出
答案 B
解析 AgI比AgBr、AgCl更难溶于水,故Ag+不足时先生成AgI,析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl,答案为B。
2.为除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是( )
A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO
答案 D
解析 要除FeCl3实际上是除去Fe3+,由于pH≥3.7时,Fe3+完全生成Fe(OH)3,而pH≥11.1时,Mg2+完全生成Mg(OH)2,所以应加碱性物质调节pH使Fe3+形成Fe(OH)3;又由于除杂不能引进新的杂质,所以选择MgO。
3.要使工业废水中的重金属Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下:
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10-4 1.81×10-7 1.84×10-14
由上述数据可知,选用沉淀剂为( )
A.硫化物 B.硫酸盐
C.碳酸盐 D.以上沉淀剂均可
答案 A
解析 PbS的溶解度最小,沉淀最彻底,故选A。
知识点二 沉淀的转化
4.向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴KI溶液并振荡,沉淀变为黄色,再滴入一滴Na2S溶液并振荡,沉淀又变成黑色,根据上述变化过程,分析此三种沉淀物的溶解度关系为( )
A.AgCl=AgI=Ag2S B.AgCl
C.AgCl>AgI>Ag2S D.AgI>AgCl>Ag2S
答案 C
解析 沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化,由转化现象可知三种沉淀物的溶解度关系为AgCl>AgI>Ag2S。
5.已知如下物质的溶度积常数:FeS:Ksp=6.3×10-18 mol2•L-2;CuS:Ksp=6.3×10-36 mol2•L-2。下列说法正确的是( )
A.同温度下,CuS的溶解度大于FeS的溶解度
B.同温度下,向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后,Ksp(FeS)变小
C.向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出现的沉淀是FeS
D.除去工业废水中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂
答案 D
解析 A项由于FeS的Ksp大,且FeS与CuS的Ksp表达式是相同类型的,因此FeS的溶解度比CuS大;D项向含有Cu2+的工业废水中加入FeS,FeS会转化为更难溶的CuS,可以用FeS作沉淀剂;B项Ksp不随浓度变化而变化,它只与温度有关;C项先达到CuS的Ksp,先出现CuS沉淀。
练基础落实
1.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀而除去。根据上述实验事实,可推知MnS具有的相关性质是( )
A.具有吸附性
B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C.溶解度大于CuS、PbS、CdS
D.溶解度小于CuS、PbS、CdS
答案 C
2.当氢氧化镁固体在水中达到溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)时,为使Mg(OH)2固体的量减少,须加入少量的( )
A.MgCl2 B.NaOH C.MgSO4 D.NaHSO4
答案 D
解析 若使Mg(OH)2固体的量减小,应使Mg(OH)2的溶解平衡右移,应减小c(Mg2+)或c(OH-)。答案为D。
3.已知常温下:Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11 mol3•L-3,Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2•L-2,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12 mol3•L-3,Ksp(CH3COOAg)=2.3×10-3 mol•L-2。下列叙述正确的是( )
A.等体积混合浓度均为0.2 mol/L的AgNO3溶液和CH3COONa溶液一定产生CH3COOAg沉淀
B.将0.001 mol/L的AgNO3溶液滴入0.001 mol/L的KCl和0.001 mol/L的K2CrO4溶液中先产生Ag2CrO4沉淀
C.在Mg2+为0.121 mol/L的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀,溶液的pH至少要控制在9以上
D.向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)变大
答案 C
4.已知下表数据:
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
Ksp/25 ℃ 8.0×10-16 mol3•L-3 2.2×10-20 mol3•L-3 4.0×10-38 mol4•L-4
完全沉淀时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 3~4
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法,不正确的是( )
①向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀 ②向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到白色沉淀 ③向该混合溶液中加入适量氯水,并调节pH到3~4后过滤,可获得纯净的CuSO4溶液 ④在pH=5的溶液中Fe3+不能大量存在
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
答案 C
练方法技巧
5.含有较多Ca2+、Mg2+和HCO-3的水称为暂时硬水,加热可除去Ca2+、Mg2+,使水变为软水。现有一锅炉厂使用这种水,试判断其水垢的主要成分为( )
(已知Ksp(MgCO3)=6.8×10-6 mol2•L-2,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12 mol3•L-3)
A.CaO、MgO B.CaCO3、MgCO3
C.CaCO3、Mg(OH)2 D.CaCO3、MgO
答案 C
解析 考查沉淀转化的原理,加热暂时硬水,发生分解反应:Ca(HCO3)2=====△CaCO3↓+CO2↑+H2O,Mg(HCO3)2=====△MgCO3↓+CO2↑+H2O,生成的MgCO3在水中建立起平衡:MgCO3(s) Mg2+(aq)+CO2-3(aq),而CO2-3发生水解反应:CO2-3+H2O HCO-3+OH-,使水中的OH-浓度增大,由于Ksp[Mg(OH)2]
6.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。提示:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO2-4(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba2+)•c(SO2-4),称为溶度积常数,下列说法正确的是( )
提示:BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO2-4(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba2+)•c(SO2-4),称为溶度积常数。
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
答案 C
解析 由溶度积公式可知,在溶液中当c(SO2-4)升高时,c(Ba2+)要降低,而由a点变到b点c(Ba2+)没有变化,A错;蒸发浓缩溶液时,离子浓度都升高,而由d点变到c点时,c(SO2-4)却没变化,B错;d点落在平衡图象的下方,说明Ksp>c(Ba2+)•c(SO2-4),此时是未饱和溶液,无沉淀析出,C正确;该图象是BaSO4在某一确定温度下的平衡曲线,温度不变,溶度积不变,a点和c点的Ksp相等,D错。
练综合拓展
7.已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡:
MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq)
Ksp=[c(Mn+)]m•[c(Am-)]n,称为溶度积。
某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性,查得如下资料:(25℃)
难溶电
解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Mg(OH)2
Ksp 2.8×10-9
mol2•L-2 9.1×10-6
mol2•L-2 6.8×10-6
mol2•L-2 1.8×10-12
mol3•L-3
实验步骤如下:
①往100 mL 0.1 mol•L-1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol•L-1的Na2SO4溶液,立即有白色沉淀生成。
②向上述悬浊液中加入固体Na2CO3 3 g,搅拌,静置,沉淀后弃去上层清液。
③再加入蒸馏水搅拌,静置,沉淀后再弃去上层清液。
④________________________________________________________________________。
(1)由题中信息知Ksp越大,表示电解质的溶解度越______(填“大”或“小”)。
(2)写出第②步发生反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)设计第③步的目的是
________________________________________________________________________。
(4)请补充第④步操作及发生的现象:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)大
(2)Na2CO3+CaSO4===Na2SO4+CaCO3↓
(3)洗去沉淀中附着的SO2-4
(4)向沉淀中加入足量的盐酸,沉淀完全溶解并放出无色无味气体
解析 本题考查的知识点为教材新增加的内容,题目在设计方式上为探究性实验,既注重基础知识,基本技能的考查,又注重了探究能力的考查。由Ksp表达式不难看出其与溶解度的关系,在硫酸钙的悬浊液中存在着:CaSO4(aq)===SO2-4(aq)+Ca2+(aq),而加入Na2CO3后,溶液中CO2-3浓度较大,而CaCO3的Ksp较小,故CO2-3与Ca2+结合生成沉淀,即CO2-3+Ca2+===CaCO3↓。既然是探究性实验,必须验证所推测结果的正确性,故设计了③④步操作,即验证所得固体是否为碳酸钙。
8.(1)在粗制CuSO4•5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。
①在提纯时为了除去Fe2+,常加入合适的氧化剂,使Fe2+转化为Fe3+,下列物质可采用的是______。
A.KMnO4 B.H2O2 C.氯水 D.HNO3
②然后再加入适当物质调整溶液pH至4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,调整溶液pH可选用下列中的______。
A.NaOH B.NH3•H2O C.CuO D.Cu(OH)2
(2)甲同学怀疑调整溶液pH至4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol•L-1时就认定沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol•L-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为______,Fe3+完全沉淀[即c(Fe3+)≤1.0×10-5 mol•L-1]时溶液的pH为______,通过计算确定上述方案______(填“可行”或“不可行”)。
答案 (1)①B ②CD (2)4 3 可行
(2)Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)•c2(OH-),则c(OH-)=3.0×10-203.0=1.0×10-10(mol•L-1),则c(H+)=1.0×10-4 mol•L-1,pH=4。
Fe3+完全沉淀时:Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•c3(OH-),则c(OH-)=31.0×10-381.0×10-5=1.0×10-11 mol•L-1。此时c(H+)=1×10-3 mol•L-1,pH=3,因此上述方案可行。
2021化学高二教案案例2
学习目标:
1、知道水是一种极弱的电解质,在一定温度下,水的离子积是常数。
2、了解溶液的酸碱 性和pH的关系。
3、掌握水的电离平衡/
学习过程
一、知识链接
1.水的电离:水是 电解质,发生 电离,电离过程
水的电 离平衡常数的表达式为
思考:实验测得,在室温下1L H2O(即 mol)中只有1×10-7 mol H2O电离,则室温下C(H+)和C( OH-)分别为多少? 纯水中水的电离度α(H2O)= 。
2.水的离子积
水的离子积:KW= 。
注:(1)一定温度时,KW是个常数,KW只与 有关, 越高KW越 。
25℃时,KW= ,100℃时,KW=10-12。
(2)KW不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。 任何水溶液中,由水所电离而生成的C(H+) C(OH-)。
二、自主探究
溶液的酸碱性和pH
1.影响水的电离平衡的因素
(1)温度: 温度升高,水的电离度 ,水的电 离平衡向 方向移动,
C(H+)和C(OH-) ,KW 。
(2)溶液的酸、碱度:改变溶液的酸、碱度均可使水的电离平衡发生移动。
三:合作探究
讨论:改变下列条件水的电离平衡是否移动?向哪个方向移动?水的离子积常数是否改变?是增大还是减小?
①升高温度 ②加入NaCl ③加入NaOH ④加入HCl
练习:①在0.01mol/LHCl溶液中, C(OH-)= , C(H+)= ,
由水电离出的H+浓度= ,由水电离出的OH-浓度= 。,
②在0.01mol/LNaOH溶液中,C(OH-)= ,C(H+)= ,
由水电离出的H+浓度= ,由水电离出的OH-浓度= 。
③在0.01mol/LNaCl溶液中, C(OH-)= ,C(H+)= ,
由水电离出的H+浓度= ,由水电离出的OH-浓度= 。
小结:(1)升高温度,促进水的电离KW增大
(2)酸、碱抑制水的电离
2.溶液的酸碱性
溶液的酸碱性 常温( 25℃)
中性溶液:C(H+) C (OH-) C(H+) 1×10- 7mol/L
酸性溶液:C(H+) C(OH-) C(H+) 1×10-7mol/L
碱性溶液:C(H+) C(OH-) C(H+) 1×10- 7mol/L
3.溶液的pH: pH=-lgc(H+)
轻松做答:
(1)C(H+)=1×10-6mol/L pH=______;C(H+)=1×10-3mol/L pH=__ ___
C(H+)=1×10-mmol/L pH=______ ;C(OH-)=1×10-6mol/L pH=______
C(OH-)=1×10-10mol/L pH=______ ;C(OH-)=1×10- nmol/L pH=___ ___
(2)pH=2 C(H+)=________ ;pH=8 c(H+)=________
(3)c(H+)=1mol/L pH= ______ ;c(H+)=10mol/L pH= _____
归纳:pH与溶液酸碱性的关系(25℃时)
pH 溶液的酸碱性
pH<7 溶液呈 性,pH越小,溶液的酸性
pH=7 溶液呈 性
pH>7 溶液呈 性,pH越大,溶液的碱性
四:学习评价
1.pH=2的强酸溶液,加水稀释,若溶液体积扩大10倍,则C(H+)或C(OH-)的变化 ( )
A、C(H+)和C(OH-)都减少 B、C(H+)增大
C、C(OH-)增大 D、C(H+)减小
2.向纯水中加入少量的KHSO4固体(温度不变),则溶液的 ( )
A、pH值升高 B、C(H+)和C(OH-)的乘积增大
C、酸性增强 D、OH-离子浓度减小
3.100℃时,KW=1×10-12,对纯水的叙述正确的是 ( )
A、pH=6显弱酸性 B、C(H+ )=10-6mol/L,溶液为中性
C、KW是常温时的10-2倍 D、温度不变冲稀10倍pH=7 五:总结与反思
2021化学高二教案案例3
教学重点:
1.影响盐类水解的因素,与水解平衡移动。
2.盐类水解的应用。
教学难点:盐类水解的应用。
教学设计:
【复习】师生共同复习巩固第一课时相关知识。
(1)根据盐类水解规律分析
醋酸钾溶液呈 性,原因 ;
氯化铝溶液呈 性,原因 ;
(2)下列盐溶于水高于浓度增大的是
A. B. C. D.
【设疑】影响盐类水解的内在因素有哪些?
【讲解】主要因素是盐本身的性质。
组成盐的酸根对应的酸越弱,水解程度也越大,碱性就越强, 越高。
组成盐的阳离子对应的碱越弱,水解程度也越大,酸性就越强, 越低。
【设疑】影响盐类水解的外界因素主要有哪些?
【讲解】
(1)温度:盐的水解是吸热反应,因此升高温度水解程度增大。
(2)浓度:盐浓度越小,水解程度越大;
盐浓度越大,水解程度越小。
(3)外加酸碱能促进或抑制盐的水解。例如水解呈酸性的盐溶液加入碱,就会中和溶液中的 ,使平衡向水解方向移动而促使水解,若加酸则抑制水解。
【设疑】如何判断盐溶液的酸碱性?
【讲解】根据盐的组成及水解规律分析。“谁弱谁水解,谁强显谁性”作为常规判断依据。
分析: 溶液是显酸性?还是显碱性?为什么? 溶液是显酸性?还是显碱性?为什么?
【设疑】如何比较溶液中酸碱性的相对强弱?
【讲解】“越弱越水解”
例题:分析 溶液与 溶液的碱性强弱?
∵ 的酸性比 酸性强。
∴ 水解程度大于 水解程度。
∴ 溶液碱性强于 溶液碱性。
【设疑】如何比较溶液中离子浓度的大小?
【讲解】电解质水溶液K存在着离子和分子,它们之间存在着一些定量关系,也存在量的大小关系。
(1)大小比较:
①多元弱酸溶液,根据多元酸分步电离,且越来越难电离分析。如:在 溶液中,
;
②多元弱酸正盐溶液,根据弱酸根分步水解分析。如:在 溶液中,
;
③不同溶液中同一离子浓度的比较要看溶液中其他离子对其影响因素。
④混合溶液中各离子浓度比较,要进行综合分析,要考虑电离、水解等因素。
(2)定量关系(恒等式关系)
①应用“电荷守恒”分析:
电解质溶液呈电中性,即溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等。如 溶液中,阳离子有 和 ,阴离子有 , , ,根据电荷守恒原理有:
②应用“物料守恒”方法分析。
电解质溶液中某一组份的原始浓度(起始浓度) 应等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。如:
晶体 中,
在 溶液中:
【例题】在 溶液中存在的下列关系中不正确的是:
A.
B.
C.
D.
【讲解】溶液中存在二个守恒关系
a.电荷守恒,即
………………(1)
b.物料守恒,即晶体中:
在溶液中S元素存在形式有三种: , 及
∴ …………………………………(2)
将(2)-(1)得
综上分析,关系正确的有A.C.D。答案:[B]
随堂练习
1.在 溶液中存在的下列关系不正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.为了除去 酸性溶液中的 ,可在加热搅拌下加入一种试剂过滤后,再加入适量盐酸,这种试剂是( )
A. B.
C. D.
3.下列各物质中,指定微粒的物质的量为1:1的是( )
A. 中的 和 B. 的纯水中 和
C. 中电子和中子 D.明矾溶液中 与
4.下列溶液加热蒸干后,不能析出溶质固体的是( )
A. B. C. D.
总结、扩展
1.影响盐类水解的因素及其影响原理。
2.盐类水解知识的应用:
(1)配制某些盐溶液,如配制澄清 溶液。
(2)除去溶液中某些杂质离子。如除去 溶液中混有的 。
3.扩展
泡沫灭火剂包括 溶液(约1mol/L), 溶液(约1mol/L)及起泡剂。使用时发生的化学反应方程式是 。 溶液和 溶液的体积比约是 。若用等体积、等浓度的 溶液代替 溶液,在使用时喷不出泡沫,这是因为 ;若用固体 代替 溶液,在使用时也喷不出泡沫,这是因为 。泡沫灭火器内的玻璃筒里盛硫酸铝溶液,铁筒里盛碳酸氢钠溶液,不能把硫酸铝溶液盛在铁筒里的原因是 。
板书设计:
1.水解的一般规律
(1)谁弱谁“水解”,谁强显谁“性”,可作为盐溶液性质(酸性或碱性)的常规分析方法。
(2)越弱越水解。
①碱越弱,对应阳离子水解程度越大,溶液酸性越强,对应弱碱阳离子浓度越小。
②酸越弱,酸根阴离子水解程度越大,溶液碱性越强,对应酸根离子浓度越小。
(3)水解是微弱的。
(4)都强不水解。
2.外界条件对盐水解的影响
(1)温度(实验1)
(2)溶液的酸、碱性(实验2)
3.盐类水解利用
(1)应用水解知识,配制某些盐溶液。如配制澄清 溶液。方法:加酸( ),抑制 水解。
(2)除去溶液中某些杂质离子:如 溶液中混有杂质 。方法:加热,促使 水解,使生成 除去。
4.典型例题
5.扩展
探究实验
本节教学中以“是否盐溶液都显中性?”为设问,以实验探究形式引入教学,在本节课后,也可做进一步的探究活动,如:在了解正盐溶液的酸碱性的本质后,提出问题“酸式盐的水溶液是否都显酸性?”
用pH试纸分别测 NaHSO4、 NaHSO3、 NaHCO3三种溶液的pH值,找出答案,并讨论分析原因。
分析:结果是有的酸式盐显酸性,有的酸式盐却显碱性,运用所学知识,通过讨论分析,拓宽知识面,活跃学生思维。
探究习题
一题多变
原题 :在氯化铵溶液中,下列关系正确的是( )
(A) [Cl-]>[NH4+]>[H+]>[OH-] (B) [NH4+]>[ Cl-]>[H+]>[OH-]
(C) [ Cl-]=[NH4+]>[H+]>[OH-] (D) [NH4+]=[ Cl-]>[H+]>[OH-]
变题一:100毫升0.1摩/升盐酸与50毫升0.2摩/升氨水溶液混和,在所得溶液中( )
(A) [Cl-]>[NH4+]>[H+]>[OH-] (B) [NH4+]>[Cl-]>[H+]>[OH-]
(C) [Cl-]=[NH4+]>[H+]>[OH-] (D) [NH4+]=[Cl-]>[H+]>[OH-]
变题二:将pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混和后,溶液中离子浓度关系正确的是( )
(A) [NH4+]>[Cl-]>[H+]>[OH-] (B) [NH4+]>[Cl-]>[OH-]>[H+]
(B) [Cl-]>[NH4+]>[H+]>[OH-] (D) [Cl-]>[NH4+]>[OH-]>[H+]
变题三:一种一元强酸HA溶液加入一种碱MOH反应后,溶液呈中性,下列判断一定正确的是( )
(A)加入的碱过量 (B)酸与碱等物质的量混和
(C)生成的盐不水解 (D)反应后溶液中[A-]=[M+]
答案:
A;A;B;D。
点拨:通过改变设问角度,改变化学过程,改变或增减已知条件,能大大提高思维的敏捷性、灵活性和深刻性。一题多变有效的两种形式为:⑴对同一知识点,按思维层次递进一题多变。⑵对同一知识点进行题型变换和条件变换。
上题中,按照思维层次的递进原则进行设计,能有效地提高学生综合运用知识的能力,培养了学生思维的创造性。
2021化学高二教案案例4
教学目标
知识目标
使学生了解强、弱电解质与结构的关系
使学生理解弱电解质的电离平衡的建立和外界条件对电离平衡的影响
使学生初步了解电离平衡常数
能力目标
使学生能够运用电离平衡理论及其学习方法探究电离平衡知识,培养学生的知识迁移能力和分析、推理能力。
通过设置“讨论题”,培养学生的思维的严密性和语言表达的条理性和准确性。
利用一些探究性的问题,培养学生独立思考,独立分析问题、解决问题的能力和实验设计能力,提高学生的实验技能。
情感目标
使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点,培养学生钻研精神和科学态度。
教学建议
教材分析
本节内容分为三部分。第一部分为强、弱电解质与结构的关系,教材设置该内容的主要目的是复习强、弱电解质概念,进而从化学键的角度分析强、弱电解质与结构的关系,加深学生对强、弱电解质概念的理解,为后面进一步学习弱电解质的电离平衡打下基础。强、弱电解质的概念和化学键理论,都是以前所学的知识,通过建立两部分知识之间的联系,使学生在物质结构的层次上认识强、弱电解质的概念,温故而知新,便于学生对强、弱电解质概念的内涵和外延有更加深刻的理解。同时,也使学生进一步认识结构对物质性质的决定作用。有助于培养学生的归纳、总结知识的能力。
第二部分为弱电解质的电离平衡,包括电离平衡的建立及浓度等外界条件对电离平衡的影响,是本节的重点和本章的核心,是上一章化学平衡知识的拓展和深化,是学习后面的几节知识的重要基础。通过该部分的学习,有利于学生加深对各种平衡体系的共性的认识,并且能够培养学生迁移运用所学知识的能力。由于本节知识具有较强的理论性,比较抽象,为了便于学生的理解,教材中安排了一些插图和表格,使知识形象、生动,以引起学生兴趣,降低学习的难度。本节最后设置的“讨论”题,有利于发挥教师的主导作用和学生的主体作用,使学生积极参与教学活动,可以激发学生的学习积极性、主动性,培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
第三部分电离平衡常数,是对电离平衡的定量描述。根据K值,可以判断弱电解质电离程度的大小,比较弱酸、弱碱的相对强弱。对该部分知识的学习可使学生对电离平衡的特征有更加深入的理解,并为下一节水的离子积的学习奠定基础。同时还能够使学生学到对平衡体系进行定量研究的科学方法。
教法建议
指导学生运用归纳、对比的方法,复习强、弱电解质的概念,分析强、弱电解质与化合物分类(酸、碱、盐)、化合物类型(离子化合物、共价化合物)和化学键类型的关系。使学生能够正确地区分强电解质和弱电解质,为学习弱电解质的电离平衡打下良好基础。
指导学生迁移化学平衡的知识和学习方法学习电离平衡。
可以提出如下问题引导学生思考:(1)弱电解质溶于水后不能完全电离的原因是什么?(2)建立电离平衡的条件是什么?(3)电离平衡的特征是什么?(4)改变外界条件对电离平衡会产生怎样的影响?让学生联系化学平衡的学习方法进行分析、讨论,独立寻求答案,获取知识。使学生认识到化学平衡的原理完全适用于弱电解质的电离平衡,建立起新知识与旧知识之间的联系,学会类比推理的方法。在本节的教学中,不宜采用注入式教学方法,即以教师为中心地灌输知识,这不仅不能使学生深入理解知识,不利于培养学生独立探究知识的能力,而且会扼杀学生的学习积极性和主动性。
有条件的学校,应尽可能地使用电教手段,借助电脑动画,形象直观地模拟、演示醋酸的电离平衡的建立过程,便于学生更好的理解电离平衡的建立和特征,从而突出重点,突破难点。
对于电离平衡常数的教学,要重点介绍其意义,使学生学会运用电离平衡常数的大小比较弱酸或弱碱的相对强弱。而不应涉及有关电离平衡常数的计算。这与化学平衡常数的教学思路上完全一致的。
2021化学高二教案案例5
教学目标:
1.结合实例说明化学键和分子间作用力的区别。
2.举例说明分子间作用力对物质的状态、稳定性等方面的影响。
3. 列举含有氢键的物质,知道分子间氢键、分子内氢键对物质性质的不同影响。
4.了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
5. 在理论分析和实验探究过程中学习辩证唯物主义的方法论,逐步形成科学的价值观。
教学重点、难点:分子间作用力对物质的状态、稳定性等方面的影响。
探究建议:①讨论:卤素单质、卤化氢熔沸点变化有什么规律?②收集有关“相似相溶”规则应用的具体资料。③查阅邻羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸的沸点和溶解度数据,解释差异的原因。④实验探究:氢键存在的证明。⑤交流讨论:相同条件下氧气在水中的溶解度比氮气在水中的溶解度大。⑥查阅资料:“手性分子”的合成及应用。
课时划分:两课时
教学过程
第一课时
[复习]必修(2)所学的极性共价键和非极性共价键定义。
[讲述]由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移,是极性键,极性键中的两个键合原子,一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ一)。
[板书] ]第三节 分子的性质
一、键的极性和分子的极性
1、极性键:由不同原子形成的共价键。吸电子能力较强一方呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ一)。
[讲述]分子有极性分子和非极性分子之分。在极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合,使分子的某一个部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ一);非极性分子的正电中心和负电中心重合。
[板书]2、有极性分子和非极性分子:极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合;非极性分子的正电中心和负电中心重合。
[投影] 图2—28
[练习]根据图2—28,思考和回答下列问题:
1、以下双原子分子中,哪些是极性分子,分子哪些是非极性分子?H2 02 C12 HCl
2.以下非金属单质分子中,哪个是极性分子,哪个是非极性分子?P4 C60
3.以下化合物分子中,哪些是极性分子,哪些是非极性分子?
CO2 HCN H20 NH3 BF3 CH4 CH3Cl
[回答]1、H2 02 C12 极性分子 HCl ,非极性分子。2、P4 C60都是非极性分子。3、CO2 BF3 CH4 为非极性分子,CH3Cl HCN H20 NH3为极性分子。
[讲解]分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。只含非极性键的分子也不一定是非极性分子(如O3);含极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定。当分子中各个键的极性的向量和等于零时,是非极性分子,否则是极性分子。
[板书]3、判断极性分子或非极性分子经验规律:若分子结构呈几何空间对称,为正某某图形,则为非极性分子。
[自学]科学视野—表面活性剂和细胞膜
[问题]1、什么是表面活性剂?亲水基团?疏水基团?肥皂和洗涤剂的去污原理是什么?
2、什么是单分子膜?双分子膜?举例说明。
3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?
[板书]三、范德华力及其对物质的影响
[讲述]降温加压气体会液化,降温液体会凝固,这一事实表明,分子之间存在着相互作用力。范德华(vandcrWaRls)是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家,因而把这类分子问作用力称为范德华力。范德华力很弱,约比化学键能小l一2数量级。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。
[投影]
[板书]范德华力:分子之间存在着相互作用力。范德华力很弱,约比化学键能小l一2数量级。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。
[思考]怎样解释卤素单质从F2~I2的熔、沸点越来越高?
[回答]相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越来越高。
[设问]夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行,却掉不下来,为什么?
[讲解]壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到,壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明,如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛,可以吊起20kg重的物体。近年来,有人用计算机模拟,证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。
[设问]你是否知道,常见物质中,水是熔、沸点较高的液体之一?你是否知道,冰的密度比液态的水小?
[板书]三、氢键及其对物质性质的影响
[讲述]为了解释水的这些奇特性质,人们提出了氢键的概念。氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力,它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
[板书] 1、氢键:是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
[讲述]氢键的存在,大大加强了水分子之间的作用力,使水的熔、沸点较高。另外,实验还证明,接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。用氢键能够解释这种异常性:接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”,形成所谓“缔合分子”。后来的研究证明,氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。例如,不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键,而且它们跟水分子之间也存在氢键。
[板书]2、分子间氢键:使物质的熔、沸点升高。
[讲解]此外,实验还证实,氢键不仅存在于分子之间,有时也存在于分子内,如邻羟基苯甲醛在分子内形成了氢键,在分子之间不存在氢键,对羟基苯甲醛不可能形成分子内氢键,只能在分子间形成氢键,因而,前者的沸点低于后者的沸点。
[板书]3、分子间内氢键:使物质的熔、沸点降低。
[强调]尽管人们把氢键也称作“键”,但与化学键比较,氢键属于一种较弱的作用力,其大小介于范德华力和化学键之间,约为化学键的十分之几,不属于化学键。
[阅读]资料卡片及科学视野
[板书]4、氢键表示方法:X—H…Y。
[小结]略。
[作业]P57、1、4、5、6
[板书计划]第三节 分子的性质
一、键的极性和分子的极性
1、极性键:由不同原子形成的共价键。吸电子能力较强一方呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ一)。
2、有极性分子和非极性分子:极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合;非极性分子的正电中心和负电中心重合。
3、判断极性分子或非极性分子经验规律:若分子结构呈几何空间对称,为正某某图形,则为非极性分子。
三、范德华力及其对物质的影响
范德华力:分子之间存在着相互作用力。范德华力很弱,约比化学键能小l一2数量级。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。
三、氢键及其对物质性质的影响
1、氢键:是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
2、分子间氢键:使物质的熔、沸点升高。
3、分子间内氢键:使物质的熔、沸点降低。
4、氢键表示方法:X—H…Y。
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