九年級化學物質(zhì)的溶解性 5滬教版
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1、物質(zhì)的溶解性 教學目標: 1.知道物質(zhì)的溶解性及影響溶解性的因素。 2.知道什么叫飽和溶液與不飽和溶液及相互轉(zhuǎn)化。 教學重點: 影響溶解性的因素及飽和溶液與不飽和溶液的關系。 教學過程: 創(chuàng)設情景: 1. 消毒酒精中酒精的質(zhì)量分數(shù)是多大? 2. 生理鹽水的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是多少? 3.工業(yè)制氯氣通常采用電解食鹽水的方法,我們知道,越濃的食鹽水中氯化鈉越多,得到的氯氣越多,為什么工業(yè)上只用26%的食鹽水溶液,而不用30%、40%甚至50%的食鹽水來電解呢? 交流討論:氯化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈣在水中是否都容易溶解呢? 聯(lián)想與啟示:P166 小結(jié):一、溶解性 1.定義:一種物
2、質(zhì)溶解在另一種物質(zhì)里的能力稱為溶解性。 活動探究:P166實驗1 填表:在室溫條件下: 溶質(zhì) 溶劑 溶解性 食鹽 水 好 蔗糖 水 好 熟石灰 水 差 結(jié)論:2.影響物質(zhì)溶解性的因素 (1)不同物質(zhì)在同一種溶劑中的溶解性不同。 [即與溶質(zhì)的種類(或性質(zhì))]有關 活動探究:P167實驗2 填表:在室溫條件下 溶質(zhì) 溶劑 溶解性 食用油 水 差 食用油 汽油 好 結(jié)論: (2)同一種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性不同。 [即與溶劑的種類(或性質(zhì))]有關 活動探究:P167實驗3 填表: 溶質(zhì) 溶劑 溶解性 室溫 硝酸鉀 水
3、 好 加熱 硝酸鉀 水 更好 結(jié)論:(3)同一種物質(zhì)在同一溶劑中的溶解性與溫度有關。 交流討論:P167 閱讀:P167 過渡:上述實驗3中在室溫下將3g硝酸鉀加到5ml水中,硝酸鉀沒有全部溶解,說明了什么呢?(不能無限制的溶解,也就是不能無限制地提高溶液的濃度)那么,你能否解決上課前提出的問題:電解食鹽水制氯氣時,為什么不用50%的食鹽水呢? 交流討論:那么,除了用加熱的方法可以使未溶解的硝酸鉀溶解以外,你還有什么方法呢? 活動探究:P167 小結(jié):①大多數(shù)固體,在一定量的溶劑內(nèi),隨著溫度的升高,溶解量增多。 ②大多數(shù)固體,在一定溫度下,隨著溶劑的量增多,溶解量增
4、多。 ③在一定溫度下,一定量的溶劑中,大多數(shù)物質(zhì)的溶解量是有限的。 展示:觀察一瓶底部仍有少量白色硝酸鉀固體的溶液。 小結(jié): 二、飽和溶液:在一定溫度下,一定量的溶劑里,不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液。 不飽和溶液:在一定溫度下,一定量的溶劑里,能再溶解某種溶質(zhì)的溶液。 提問:那么飽和溶液與不飽和溶液之前是否可以轉(zhuǎn)化呢? 舉例:以上述實驗為例。 小結(jié): ① 加水 ② 加熱 飽和溶液 不飽和溶液 ①蒸發(fā) ② 降溫 ③ 加溶質(zhì) 一、影
5、響物質(zhì)溶解性的因素: 1. 不同的物質(zhì)在同一溶劑中的溶解性不同 2. 同一種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性不同 3. 同一物質(zhì)在同一溶劑中的溶解性與溫度有關 二、物質(zhì)溶解性的定量表示:常用溶解度來衡量 溶解度 = ×100克 但在解題過程中還是讓學生套公式進行計算。由于初中教材對溶解度計算的要求比較簡單,只要求涉及單一的溶劑量改變或溫度改變的情況下溶解度的計算,其它較復雜的情況則不要求,因此,書上的習題學生根據(jù)公式表面上也會計算,但這種方法學生只是死記硬背,死套公式,沒有真正理解到計算公式的原理、實質(zhì),更談不上能力、發(fā)散思維上的培養(yǎng),這樣,學生到高三總復習時,遇到稍復雜的涉及到溶解度的
6、計算時,就不知所措了。鑒于此,解度計算的教學利用學生學習化學方程式的計算時打下的基礎,采用與化學方程式計算相似的方法來教學,效果很好,絕大部分學生在學習后,對溶解度計算中較復雜的習題都能解答。此法對學生發(fā)散思維、特別是遷移能力的培養(yǎng)很有好處,具體方法如下: 一、在講解了溶解度的定義后,復習化學方程式的計算:化學方程式計算的原理、實質(zhì)就是根據(jù)化學方程式,推導出反應物、生成物各物質(zhì)之間的質(zhì)量關系進行的一種計算。 例如,根據(jù)化學方程式: 2H2 + O2 2H2O 4 : 32 : 36 得出:每4份質(zhì)量的氫氣跟32份質(zhì)量的氧氣完全反應,能生成36份質(zhì)量的水?,F(xiàn)只要知
7、道H2、O2、H2O三種物質(zhì)中任意一種物質(zhì)的質(zhì)量,就可以根據(jù)化學方程式中推導出的質(zhì)量關系,求出另外兩種物質(zhì)的質(zhì)量。 2H2 + O2 2H2O 4 : 32 : 36 x : y : z 即: 4∶32 = x∶y ( x已知:則可求y、z 或 4∶36 = x∶z y已知:則可求x、z 或 32∶36 = y∶z z已知:則可求x、y) 據(jù)此,根據(jù)溶解度的定義:在一定溫度下,某固態(tài)物質(zhì)在100克溶劑里(一般情況下指水做溶劑)達到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量,叫做這種物質(zhì)在此溫度下在這種溶劑里的溶解度。因此,根
8、據(jù)此定義,解題時利用此關系,先把溶劑設定為100克(已知數(shù)),一定溫度下的溶解度即是在這100克溶劑中達到飽和時所溶解的溶質(zhì),然后找出溶質(zhì)、溶劑和飽和溶液之間的質(zhì)量關系就可進行求解: 溫度(℃) ~ 溶劑質(zhì)量(克) ~ 溶質(zhì)質(zhì)量(克) ~ 飽和溶液質(zhì)量(克) t℃ 100克 ∶ 溶解度(S)克 ∶ (100 + 溶解度)克 學生在解有關溶解度計算的問題時,先將上式列出,再根據(jù)題意,找出溶質(zhì)、溶劑和飽和溶液間的質(zhì)量比關系: 溶劑質(zhì)量∶溶質(zhì)質(zhì)量 = 100 ∶ 溶解度 溶劑質(zhì)量∶飽和溶液質(zhì)量 = 100 ∶ (100+溶解度) 溶
9、質(zhì)質(zhì)量∶飽和溶液質(zhì)量 = 溶解度∶(100+溶解度) (相當于根據(jù)化學方程式計算時先找出反應物、生成物間的質(zhì)量關系)就可進行計算了(包括一些比較復雜的習題)。在具體教學過程中,不是讓學生死記以上推導出的關系式,而是將重點放在根據(jù)溶解度的實質(zhì)和化學方程式的計算二者的結(jié)合上。具體如下: 例題1、把50克20℃時的硝酸鉀飽和溶液蒸干,得到12克硝酸鉀,求硝酸鉀在20℃時的溶解度。 解析:設硝酸鉀在20℃時的溶解度為S 此題是在一定溫度下且定溫(t=20℃)時求溶解度的題,即溶解度為未知數(shù)(一般把溶解度設為S),跟化學方程式中物質(zhì)的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量未知時的計算相似。 溫度(℃)
10、~ 溶劑質(zhì)量(克) ~ 溶質(zhì)質(zhì)量(克) ~ 飽和溶液質(zhì)量(克) 20℃ 100克 ∶ 溶解度(S) ∶ (100 + 溶解度)克 20℃ 50克-12克 12克 50克 列出比例式: 100克 ∶ (100+S) =(50克-12克)∶ 50克 或 S ∶ (100+S) = 12 ∶ 50 或 100克 ∶ S =(50克-12克)∶ 12克 (用此式計算最簡單) S = 31.6克 例題2、已知氯化銨在20℃時的溶解
11、度是37. 2克。實驗室在20℃時,配制1000克氯化銨飽和溶液,需氯化銨和水各多少克? 解析:設需氯化銨的質(zhì)量為x,水的質(zhì)量為y 此題溶解度已知(相當于一般化學方程式的計算) 溫度(℃) ~ 溶劑質(zhì)量(克) ~ 溶質(zhì)質(zhì)量(克) ~ 飽和溶液質(zhì)量(克) 20℃ 100克 ∶ 溶解度=37.2克 ∶ (100+37.2)克 20℃ (1000-x)克 x克 1000克 列出比例式:37.2克 ∶(100+37.2)克 = x ∶ 1000克 (∵用這個式子計算最簡單
12、) x = 271克 ∴需要水的質(zhì)量y=1000克-271克=729克 例題3、已知氯化鈉在20℃時的溶解度是36克。在20℃時要把40克氯化鈉配制成飽和氯化鈉溶液,需要水多少克? 解析:設需要水的質(zhì)量為x 此題溶解度已知(相當于一般化學方程式的計算了) 溫度(℃) ~ 溶劑質(zhì)量(克) ~ 溶質(zhì)質(zhì)量(克) ~ 飽和溶液質(zhì)量(克) 20℃ 100克 ∶ 溶解度=36克 ∶ (100+36)克 20℃ x 40克 (40+x)克 列出比例式:1
13、00克∶ 36克 = x ∶ 40克 (∵這個式子計算最簡單) x = 111克 例題4、把200克氯化銨的飽和溶液從50℃降低到10℃,計算有多少克氯化銨析出?(已知氯化銨在50℃和10℃時溶解度分別為50克和33克) 解析:設有x克氯化銨析出 因為氯化銨在50℃和10℃時溶解度分別為50克和33克,根據(jù)溶解度的定義:50℃時,100克水中最多溶解50克氯化銨即飽和,當此(100+50)克50℃時的飽和溶液降到10℃時,溶劑量不變,但此時100克水中最多溶解33克氯化銨即飽和。所以(100+50)克50℃時的飽和溶液降到10℃時,只有(100+33)克,析出晶體[(100+50
14、)-(100+33)]克=17克,即析出的晶體等于兩溫度下的溶解度之差:50克-33克=17克(如果是升溫的題,則兩溶解度之差即是溶液在高溫時重新達到飽和所需加入的溶質(zhì)質(zhì)量)。 溫度(℃) ~ 溶劑質(zhì)量(克)~ 溶質(zhì)質(zhì)量(克) ~ 飽和溶液質(zhì)量(克) 50℃ 100克 溶解度=50克 (100+50)克 ↓降到 ↓不變 ↓降到 ↓變?yōu)? 10℃ 100克 溶解度=33克 (100+33)克 ↓析出晶體
15、 ↓析出晶體 50℃→10℃ 100克(不變) (50-33)克 [(100+50)-(100+33)]克 50℃→10℃ (200-x)克 ∶ x ∶ 200克 列出比例式: (50-33)克∶(100+50)克 = x ∶ 200克 x = 22.7克 二、對于一些較復雜的溶解度的習題,在教學過程中,常常采用畫圖的方法進行教學。圖示法有著直觀、明顯的特點,學生容易理解。 例題1、將某物質(zhì)的溶液蒸發(fā)60g水后,溫度降到20℃,析出無水晶體5g;再蒸發(fā)60g水后,溫度仍降到20℃,又析出無水晶體
16、6g。則在20℃時,該溶質(zhì)的溶解度為多少克? 解析:設在20℃時,該溶質(zhì)的溶解度為x克 首先,該題溫度一定(20℃)。某溶液在第一次蒸發(fā)60克水后,析出無水晶體5克,此時剩余溶液一定是飽和溶液(但原溶液可能是飽和溶液也可能是不飽和溶液)。然后,再蒸發(fā)60克水,又析出6克晶體,則20℃時,蒸發(fā)的60克水中溶解6克晶體即飽和。(60克∶6克 = 100克∶S) 如圖所示: 某溶液(可能是 析出晶體5克 析出晶體6克(則60克水溶解6克晶體即飽和) 飽和溶液,也可 (此溶液現(xiàn)在肯定飽和) 能是不飽和溶液) 所以,得出比
17、例式: 60克∶6克 = 100克∶S S = 10克 例題2、有t℃時的硝酸鉀溶液m克,在該溶液中加入x克硝酸鉀固體,充分攪拌后仍有y克不溶;若將原溶液加熱蒸發(fā)掉z克水,再恢復到t℃,溶液恰好達到飽和。則t℃時硝酸鉀的溶解度為多少。 解析:假設將此m克溶液分成兩部分(如圖),中間有一塊隔板隔開,上邊A克是純水,下邊(m-A)克恰好是t℃時硝酸鉀的飽和溶液: ①.將此溶液中加入x克硝酸鉀晶體后,充分攪拌仍有y克不溶,則A克水中剛好溶解(x-y)克硝酸鉀; ②.如將原溶液加熱蒸發(fā)掉z克水,再恢復到t℃,溶液恰好達到飽和,則蒸發(fā)的水應等于第一種情況下的純水,即z克 = A克。 ①
18、加入x克KNO3固體 純水(A克) → ↓ 殘留y克晶體(則:此部分飽和溶液質(zhì)量為 A+x-y ,此時如將隔板抽去,由于溫度不 t℃時KNO3 變,因此,混和后的溶液仍然剛好飽和)。 的飽和溶液 (m-A)克 ②蒸發(fā)掉A克水 純水(A克) → ↑ t℃時KNO3 此時剩下的溶液也恰好飽和: 的飽和溶液 因此:100克∶S = z∶(x-y) (
19、m-A)克 則: S = 100(x-y)/z 例題3、在某溫度下,某鹽的飽和溶液的質(zhì)量分數(shù)為26.8﹪,在足量的此溶液中加入W克該無水鹽,在保持溫度不變的情況下,析出N克含有一定量結(jié)晶水的該鹽晶體,則從飽和溶液中析出的溶質(zhì)的質(zhì)量是多少克? 解析:設從飽和溶液中析出的溶質(zhì)的質(zhì)量是x克 此題涉及結(jié)晶水合物的計算。W克無水鹽加入該鹽的飽和溶液中后,不僅不溶,反而要從溶液中吸水,形成含一定量結(jié)晶水的該鹽晶體。由于溶液是飽和溶液,這些水被吸去形成晶體后,它們所溶解的溶質(zhì)又要析出,析出過程中又要吸水,不斷進行,趨于一個數(shù)值(數(shù)學
20、中的極限)。因此,這類題正解很煩瑣,一般先設析出的晶體質(zhì)量,再求解。 本題加入W克無水鹽后,析出晶體N克,則:原溶液減少了(N-W)克。因此,設(N-W)克飽和溶液中有溶質(zhì)x克,依題意得: ×100% = 26.8% x = (N-W)×26.8% 此題用下圖解更直觀:假設將此飽和溶液分成兩部分,中間有一隔板:上部分加入W克該無水鹽后,剛好全部析出(得N克含結(jié)晶水的晶體);下部分是剩余的飽和溶液。 W克 ↓ 上部分飽 溶劑→ 水 上部分飽和 水 N克晶體 和溶液y克 溶質(zhì)→ x克
21、 → 溶液 y克 x克 ←隔板 ←隔板 下部分飽和溶液 → 下部分飽和溶液→ ∴ N-W = y x = y×26.8%=(N-W)×26.8% 三、結(jié)晶:人們通常把從溶液中析出晶體的過程稱為結(jié)晶 用途:常用結(jié)晶的方法從溶液中提取溶質(zhì)。例如:用海水曬鹽。 四、有關守恒法做溶液計算題 根據(jù)某些量守恒的關系進行解題,思路清晰,條理分明,解題快速是中學化學計算中最常用的一種方法。 守恒法的最基本原理為——質(zhì)量守恒定律,并由此
22、衍生出來: 一切化學變化中都存在的——微粒守恒 氧化還原反應中存在的——得失電子守恒 化合物的化學式存在的——正、負化合價總數(shù)相等 電解質(zhì)溶液中存在的——陰、陽離子電荷守恒 下面我們就每種舉例說明。 【典型例題】 1. 元素守恒: [例1] 粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì),取120g粗鹽溶于水過濾除去6g不溶物,向濾液中依次加入過量的①固體氯化鋇;③ ,發(fā)現(xiàn)白色沉淀逐漸增多,過濾除去沉淀物,再加入過量的鹽酸,使溶液呈酸性,加熱蒸發(fā)得NaCl晶體126.65g ,求粗鹽中含NaCl的質(zhì)量分數(shù)。 [例2] 現(xiàn)有組成的混合氣體,欲用溶液,使該混合氣體全部轉(zhuǎn)化成
23、鹽進入溶液,使混合氣體全部轉(zhuǎn)化成鹽進入溶液,需用NaOH溶液的體積是( ) 在足量的時,混合氣體可全部被吸收轉(zhuǎn)化成鹽。我們不必設多個未知數(shù),只要認真觀察兩種鹽的化學式會發(fā)現(xiàn):元素的物質(zhì)的量之比為1:1 ,由氮原子物質(zhì)的量即為所需的物質(zhì)的量: 答案:D 2. 電荷守恒: [例3] 鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂,將燃燒后的產(chǎn)物全部溶解在50mL,濃度為1.8mol/L鹽酸溶液中,以20mL0.9mol/L的氫氧化鈉溶液中和多余的酸,然后在此溶液中加入過量堿把氨全部釋放出來,用足量鹽酸吸收,經(jīng)測定氨為0.006mol,求鎂帶物質(zhì)的量。 解析:化學反應方程式為:
24、 3. 正、負化合價總數(shù)相等: [例4] 向一定量的的混合物中,加入的鹽酸,恰好使混合物完全溶解,放出 (標況)的氣體,所得溶液中加入溶液無血紅色出現(xiàn),若用足量的在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物,能得到的鐵的質(zhì)量為( ) 4. 得失電子相等(守恒): 5. 6. 解析:由反應物、生成物可知: 7. 8. 5. 綜合守恒: 9. [例6] 取鈉、鈣各一小塊,投入適量水中,反應完畢時只收集到(標準狀況)。再取碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物加入到所得的溶液中,當反應完后(此時完全進入沉淀)將溶液蒸干,得到白色固體8.8g,再將白色固體用水洗滌、干燥得白色不溶物4g。試求: 10. (1)鈉、鈣各多少克? 11. (2)NaHCO3、Na2CO3各多少克? 12. 解析:為了便于分析各量之間的關系,先將題目畫如圖(圖示法分析題) 13. 14. 15.
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