实验二 电离平衡与沉淀反应

实验五电离平衡与沉淀反应实验目的:1、通过实验，理解电离平衡、水解平衡、沉淀平衡和同离子效应的基本原理；2、学习缓冲溶液的配制方法；3、掌握沉淀的生成、溶解和转化的条件；4、掌握离心机的使用方法。实验原理:弱电解质在水溶液中仅部分电离，它们的电离过程是可逆的，存在着未电离的分子与电离出来的离子间的电离平衡，例如醋酸(HAc)：HACH++Ac－1.电离平衡2.同离子效应弱电解质溶液中，加入含有与弱电解质相同离子的另一强电解质时，使弱电解质的电离程度减小，这种效应为同离子效应。弱酸（碱）及其盐的混合液在一定的程度上可抵抗外来的少量的酸、碱或稀释作用，使溶液的pH值改变很小，这种溶液叫缓冲溶液。3.缓冲溶液弱酸及其盐(如HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3)、多元弱酸酸式盐及其次级盐(NaH2PO4-Na2HPO4、NaHCO3-Na2CO3)、弱碱及其盐(NH3·H2O-NH4Cl)都有缓冲作用。盐的离子与溶液中水电离出的H+离子或OH-离子作用产生弱电解质的反应，叫做盐的水解。缓冲溶液的pH值(以HAc和NaAc为例)可用下式计算：)Ac()HAc(lgp)()(lgppHθaθaccKccK盐酸4.水解平衡沉淀平衡是在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解的难溶电解质和溶液中相应的离子之间建立了多相离子平衡。沉淀溶解AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-Ksp(AmBn)=[An+]m[Bm-]nKsp(AmBn)称为溶度积，在一定温度下，AmBn饱和溶液中，Ksp(AmBn)为一常数。[An+]，[Bm-]分别表示达到平衡时两种离子的浓度。5.沉淀溶解平衡将任意溶液中实际离子浓度的幂次方乘积定义为离子积，用Q表示Q=[An+]m[Bm-]n那么离子积Q与溶度积Ksp之间有以下关系，称溶度积规则：Q＞Ksp过饱和溶液，可能析出沉淀；Q＝Ksp饱和溶液，处于沉淀溶解平衡；Q＜Ksp不饱和溶液，沉淀溶解。所以，增加沉淀剂离子浓度，使Q＞Ksp即可析出沉淀；减少溶液中离子的浓度，使其Q＜Ksp即可使沉淀溶解。在一定条件下，如果溶液中含有多种离子，且都能与所加沉淀剂反应生成沉淀，形成沉淀物的溶解度又相差较大，在这种情况下向溶液中缓缓加入沉淀剂，Q先达到Ksp的化合物首先析出，这种先后沉淀的过程称为分步沉淀，在实际工作中常利用分步沉淀进行离子间的分析和分离。在含有沉淀的溶液中，加入适当的试剂，使之与某一离子结合生成另一种更难溶的沉淀，这一过程称为沉淀的转化。离心机使用时，将装试样的离心管放在离心机的套管中，几个离心管放在对称的位置上，如果是单数个试样，则在对称的位置上放一支离心管，管内装等量的水。放好离心管后，应盖好盖子。先慢速后加速，停止时应逐步减速，最后任其自行停下，决不能用手强制它停止。实验内容:实验步骤实验现象解释和结论一.同离子效应1.1mL0.1mol·L-1HAc+1滴甲基橙1mL0.1mol·L-1HAc+1滴甲基橙+少量NaAc(s)2.5滴0.1mol·L-1MgCl2+5滴2mol·L-1NH3·H2O5滴0.1mol·L-1MgCl2+5滴饱和NH4Cl+5滴2mol·L-1NH3·H2O二.缓冲溶液的配制和性质1.8.5mL1mol·L-1HAc+1.5mL1mol·L-1NaAc组成缓冲溶液，用pH试纸测其pH值。2.5mL缓冲溶液+1滴1mol·L-1HCl，测其pH值。5mL缓冲溶液+1滴1mol·L-1NaOH，测其pH值。3.测蒸馏水的pH值;5mL蒸馏水+1滴1mol·L-1HCl，测其pH值；5mL蒸馏水+1滴1mol·L-1NaOH，测其pH值三.盐的水解1.用pH试纸试验0.1mol·L-1Na2CO3，NaCl，Al2(SO4)3溶液的酸碱性2.测定0.1mol·L-1Na3PO4，Na2HPO4，NaH2PO4溶液的pH值3.BiCl3(s)+1mL蒸馏水，现象？酸碱性？加6mol·L-1HCl，现象？再稀释，现象？四.溶度积原理的应用(1)沉淀的生成1mL0.1mol·L-1Pb(N03)2+1mL0.1mol·L-1KI，有无沉淀？1mL0.001mol·L-1Pb(N03)2+1mL0.001mol·L-1KI，有无沉淀？(2)沉淀的溶解自行设计方案制取：CaC2O4、AgCl、CuS(1)用生成弱电解质的方法溶解CaC2O4沉淀(2)生成配离子的方法溶解AgCl沉淀(3)用氧化还原的方法溶解CuS(3)分步沉淀0.5mL0.1mol·L-1NaCl,+0.5mL0.05mol·L-1K2CrO4，逐滴加入0.1mol·L-1AgNO3，现象？解释(4)沉淀的转化5滴0.1mol·L-1AgNO3+6滴0.1mol·L-1NaCl，何颜色的沉淀？取沉淀+0.1mol·L-1Na2S，现象？实验注意事项：1、取用试剂要看清标签，滴头与滴瓶一一对应，不要放错。2、仔细观察实验现象。3、少量溶液与沉淀的分离用离心分离法，注意离心试管的对称放置。思考题：1、NaHCO3溶液是否具有缓冲能力？答：NaHCO3溶液具有缓冲能力。HCO3-H++CO32-加H+时，H++CO32-HCO3-加OH-时，H+减少，HCO3-解离出H+来补充。2、试解释为什么NaHCO3水溶液呈碱性，而NaHSO4水溶液呈酸性？答：NaHCO3水溶液以水解为主：HCO3-+H2OH2CO3+OH-NaHSO4水溶液以电离为主：HSO4-SO42-+H+下次实验项目滴定操作练习请预习:P107-110P25-2641-44实验内容:实验步骤实验现象解释和结论一.同离子效应1.1mL0.1mol·L-1HAc+1滴甲基橙1mL0.1mol·L-1HAc+1滴甲基橙+少量NaAc(s)溶液呈红色溶液呈黄色HACH++AC-NaAC加入使溶液中AC-大大增加，由于同离子效应使上述平衡向左移动，H+减小，故甲基橙由红变黄。2.5滴0.1mol·L-1MgCl2+5滴2mol·L-1NH3·H2O5滴0.1mol·L-1MgCl2+5滴饱和NH4Cl+5滴2mol·L-1NH3·H2O白色沉淀生成无沉淀生成NH3·H2ONH4++OH-Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓NH4Cl加入，由于同离子效应使溶液中OH-减少，故Mg(OH)2不能生成。二.缓冲溶液的配制和性质1.8.5mL1mol·L-1HAc+1.5mL1mol·L-1NaAc组成缓冲溶液，用pH试纸测其pH值。pH=44.0=4.74+lgVNaAc/VHAcVNaAc+VHAc=10mL由上述两式得：VHAc=8.5mLVNaAc=1.5mL2.5mL缓冲溶液+1滴1mol·L-1HCl，测其pH值。5mL缓冲溶液+1滴1mol·L-1NaOH，测其pH值。pH=4pH=4缓冲溶液中加入少量酸或碱，溶液的pH值几乎没有变化。3.测蒸馏水的pH值;5mL蒸馏水+1滴1mol·L-1HCl，测其pH值；5mL蒸馏水+1滴1mol·L-1NaOH，测其pH值pH=6pH=2pH=12说明水没有缓冲性能三.盐的水解1.用pH试纸试验0.1mol·L-1Na2CO3，NaCl，Al2(SO4)3溶液的酸碱性碱性中性酸性CO32-+H2OHCO3-+OH-NaCl=Na++Cl-Al3++3H2OAl(OH)3+3H+2.测定0.1mol·L-1Na3PO4，Na2HPO4，NaH2PO4溶液的pH值碱性碱性酸性PO43-+H2OHPO42-+OH–HPO42-+H2OH2PO4-+OH–H2PO4-HPO42-+H+3.SbCl3(s)+1mL蒸馏水，现象？酸碱性？加6mol·L-1HCl，现象？再稀释，现象？白色沉淀，酸性，加6mol·L-1HCl澄清。再稀释，又有沉淀SbCl3+H2OSbOCl↓+HCl加6mol·L-1HCl，平衡左移。加水，平衡右移。四.溶度积原理的应用(1)沉淀的生成1mL0.1mol·L-1Pb(N03)2+1mL0.1mol·L-1KI，有无沉淀？1mL0.001mol·L-1Pb(N03)2+1mL0.001mol·L-1KI，有无沉淀？有沉淀生成无沉淀生成Ksp(PbI2)=1.39×10-8Q=1.25×10-4(＞Ksp)Q=1.25×10-10(＜Ksp)(2)沉淀的溶解自行设计方案制取：CaC2O4、AgCl、CuS(1)用生成弱电解质的方法溶解CaC2O4沉淀(2)生成配离子的方法溶解AgCl沉淀(3)用氧化还原的方法溶解CuS沉淀生成沉淀溶解AgNO3+NaCl→AgClCaCl2+(NH4)2C2O4→CaC2O4CuSO4+Na2S→CuSCaC2O4+2HCl=CaCl2+H2C2O4AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2OCuS+10HNO3(浓)=8NO2Cu(NO3)2+H2SO4+4H2O(3)分步沉淀0.5mL0.1mol·L-1NaCl,+0.5mL0.05mol·L-1K2CrO4，逐滴加入0.1mol·L-1AgNO3，现象？解释先白色后砖红哪种盐的离子积先超过溶度积时，该盐就先沉淀。(4)沉淀的转化5滴0.1mol·L-1AgNO3+6滴0.1mol·L-1NaCl，何颜色的沉淀？取沉淀+0.1mol·L-1Na2S，现象？白色沉淀向黑色沉淀转化2AgCl(s)+S2-Ag2S+2Cl-（转化反应）经计算Kθ=4.1×1029所以该转化反应能发生