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1146 浅谈溶度积(Ksp)在高考中的应用 - - 快速论文发表网_快速发表论文

浅谈溶度积(Ksp)在高考中的应用

作者:黄佳信时间:2017-06-15 08:57:43  来源:  阅读次数:1256次 ]
【摘 要】 Ksp 即沉淀平衡常数 (solubility product),简称溶度积。难溶电解质尽管难溶,但还是有一部分阴阳离子进入
溶液,其平衡常数就叫溶度积。
【关键词】溶度积 Ksp 沉淀溶解平衡Ksp 即沉淀平衡常数(solubility product),简称溶度积。
一般该知识点在新课标以来的理综高考试卷中会出现一到两
格的计算或者判断。也是许多学生必须掌握的得分点。有相
当一部分基础较弱的学生在化学试卷中一看到计算都采取直
接跳过,或者产生不明确的抵触心理。其实溶度积(Ksp)
并没有实际想象的那样困难,只要通过系统的学习,大部分
学生还是可以掌握的,以下是笔者整理的溶度积(Ksp)在
高考中的几个表现形式 :
一、溶度积(Ksp)的性质应用
溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质性质和温度有关,
与沉淀的量无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,却不
能改变溶度积。不同的难溶电解质在相同温度下 Ksp 不同。
例如:在25℃时,以下几种难溶电解质的溶解平衡和溶度积:
Ksp=[Ag + ][Cl - ]=1.8×10 -10 mol2L -2
Ksp=[Ag + ][Br - ]=5.0×10 -13 mol2L -2
Ksp=[Ag + ][Br - ]=8.3×10 -17 mol2L -2
Ksp=[Mg 2+ ][OH - ] 2 =5.6×10 -12 mol 3 L -3
在这个环节中主要是要让学生抓住两个考点 :①对某一
难溶性物质而言,它所对应的 Ksp 只随温度的改变而改变 ;
②相同类型的难溶电解质的 Ksp 越小,溶解度越小,越难溶。
如 :Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),即该温度下它
们对应的溶解度 :S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI)
二、沉淀转化的原理应用
首先,先让学生理解一个 :Qc(浓度商),指在化学反
应任意时刻,产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次
方的乘积之比称为浓度商,如果反应达到平衡状态时,Qc=K
(平衡常数)。
(一)沉淀的生成 :当 Qc > Ksp 时。可通过调节溶液
PH 或加入某些沉淀剂 ;
(二)沉淀的溶解 :当 Qc < Ksp 时 :①生成弱电解质。
如生成弱酸、弱碱、水或微溶气体使沉淀溶解。难溶物的
Ksp 越大、生成的弱电解质越弱,沉淀越易溶解。如 CuS、
HgS、As2S3等 Ksp 太小即使加入浓盐酸也不能有效降低 S2-
的浓度使其溶解。②发生氧化还原反应,即利用发生氧化还
原反应降低电解质离子浓度的方法使沉淀溶解。③生成难电
离的配离子,指利用络合反应降低电解质离子浓度的方法使
沉淀溶解。
(三)沉淀的转化 :在含有沉淀的溶液中加入另一种沉淀
剂,使其与溶液中某一离子结合成更难溶的物质,引起一种
沉淀转变成另一种沉淀。
例如 :CaSO 4 (s)+Na 2 CO 3 =CaCO 3 (s)+Na 2 SO 4
等三个方面展开教学。例如 :
【 例 1】 在 1L 含 1.0×10 -3 molL -1 的 SO 4 2- 溶 液 中, 注 入
0.01molBaCl 2 溶液(假设溶液体积不变)能否有效除去 SO 4 2- ?
已知 :Ksp(BaSO 4 )=4×10 -10 mol 2 L -2 。
解 :c(Ba 2+ )=0.01mol/L,c(SO 4 2- )=0.001mol/
L,生成 BaSO 4 沉淀后,Ba 2+ 过量,剩余的即 [Ba 2+ ]=0.01-
0.001=0.009mol/L.
[SO 4 2- ]=Ksp/[Ba 2+ ]=1.1×10-10/9.0×10-3=1.2×10 -8 (mol/L)
因为,剩余的即 [SO 4 2- ]=1.2×10 -8 mol/L<1.0×10 -5 mol/L
所以,SO42- 已沉淀完全,即有效除去了 SO42-。
三、溶解度 S 与溶度积 Ksp 的换算
溶度积(Ksp)和溶解度(S)都可用来衡量某难溶物质
的溶解能力,它们之间可以互相换算。例如 :
【例2】已知25℃时 KSP(AgCl)=1.8×10 -10 ,把足量的
AgCl 放入1L1.0mol/L 的盐酸溶液中溶解度是多少?(g/L)
解 :设 AgCl 在盐酸中的溶解度为 S(mol/L),
AgCl(s)⇋ Ag + (aq)+Cl - (aq)
平衡 S S + 1 ≈1
教师可以自行准备一些相关的有梯度的例题展开教学。
四、沉淀溶解平衡与其他平衡的综合
关于沉淀溶解平衡与其他平衡的关系应用,我们可以直
接从2011福建理综卷的这道题型中发现 Kw 在其中的引入。
【例3】四氯化钛(TiCl 4 )是制取航天航空工业材料钛合
金的重要原料由钛铁矿(主要成分是 FeTiO 3 )制备 TiCl 4 等
产品的一种工艺流程示意图 :
若把③中制得的固体 TiO 2 •n H 2 O 用酸清洗除去其中的 Fe
(OH) 3 杂质,还可制得钛白粉。已知25℃时,Ksp[Fe(OH) 3 ]
=2.79×10 -39 ,该温度下反应 Fe (OH) 3 +3H
+ Fe 3+ +
H 2 O 的平衡常数 K=_____。
五、情景问题解析
其实掌握了溶度积及其相关计算之后,还要学会应用溶
度积来分析一些现象背后的本质原理。
【例4】为什么医学上常用 BaSO 4 作为内服造影剂“钡餐”,
而不用 BaCO 3 作为内服造影剂“钡餐”? BaSO 4 和 BaCO 3 的
沉淀溶解平衡分别为 :
BaSO 4 ⇋ Ba 2+ + SO 4 2- Ksp=1.1×10 -10 mol 2 L -2
BaCO 3 ⇋ Ba 2+ + CO 3 2- Ksp=5.1×10 -9 mol 2 L -2
由于人体内胃酸的酸性较强(pH 在0.9-1.5之间),如果
服下 BaCO 3 ,胃酸会与 CO 3 2- 反应生成 CO 2 和水,使 CO 3 2- 离
子浓度降低,使 Qc < Ksp,使 BaCO 3 的沉淀溶解平衡向右移
动,使体内的 Ba 2+ 浓度增大而引起人体中毒。
总之,所谓师者 :传道授业解惑也。作为教师,如何更有
条理地把一些抽象的、数据的问题归纳成一个系统有序的网
络让学生在这张知识网块中形成认知,并最终达到内化和应
用,正是当前教学的一种模式的体现,也是作为理科的一个
必备手段。
参考文献
[1]2013年厦门教科院编辑《高考第一轮复习80课时》
[2]2001年02期《贵州教育学院学报》《关于溶度积与溶解度
相互关系的探讨》作者:郭晓青,何静

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