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1、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)：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
2、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(NH3H2O-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：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。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
3、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：QKsp 过饱和溶液，可能析出沉淀；QKsp 饱和溶液，处于沉淀溶解平衡；QKsp 不饱和溶液，沉淀溶解。所以，增加沉淀剂离子浓度，使QKsp即可析出沉淀；减少溶液中离子的浓度，使其QKsp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
4、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 解释和结论一一.同离子效应同离子效应1.1mL 0.1molL-1 HAc+1滴甲基橙 1mL 0.1molL-1 HAc+1滴甲基橙+少量NaAc(s)2.5滴 0.1molL-1 M
5、gCl2+5滴2molL-1 NH3H2O 5滴0.1molL-1 MgCl2+5滴 饱和NH4Cl+5滴2molL-1 NH3H2O二二.缓冲溶液的配制和缓冲溶液的配制和性质性质1.8.5mL 1molL-1HAc+1.5mL 1molL-1 NaAc组成缓冲溶液，用pH试纸测其pH值。2.5mL缓冲溶液+1滴1molL-1HCl，测其pH值。5mL缓冲溶液+1滴1molL-1NaOH，测其pH值。3.测蒸馏水的pH值;5mL蒸馏水+1滴1molL-1HCl，测其pH值；5mL蒸馏水+1滴1molL-1NaOH，测其pH值 三三.盐的水解盐的水解1.用pH试纸试验0.1molL-1 Na2C
6、O3，NaCl，Al2(SO4)3溶液的酸碱性2.测定0.1molL-1 Na3PO4，Na2HPO4，NaH2PO4溶液的pH值3.BiCl3(s)+1mL蒸馏水，现象？酸碱性？加 6molL-1HCl，现象？再稀释，现象？四四.溶度积原理的应用溶度积原理的应用(1)沉淀的生成1mL 0.1molL-1 Pb(N03)2+1mL 0.1molL-1KI，有无沉淀？1mL 0.001molL-1Pb(N03)2+1mL0.001molL-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 A
7、gCl沉淀(3)用氧化还原的方法溶解CuS(3)分步沉淀0.5mL0.1molL-1 NaCl,+0.5mL0.05molL-1K2CrO4，逐滴加入0.1molL-1AgNO3，现象？解释 (4)沉淀的转化5滴0.1molL-1AgNO3+6滴0.1molL-1 NaCl，何颜色的沉淀？取沉淀+0.1molL-1 Na2S，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。思思 考考 题：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
8、-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、试解释为什么NaHCO3水溶液呈碱性，水溶液呈碱性，而而NaHSO4水溶液呈酸性？水溶液呈酸性？答：NaHCO3水溶液以水解为主：HCO3-+H2O H2CO3+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:P107-110 P25-26 41-44实验内容:实验步骤实验 现象 解释和结论一一.同离子效应同离子效应1.1mL 0.1molL-1 HAc+1滴甲基橙 1mL 0.1molL-1 HAc+1滴甲基橙+少量NaAc(s)溶液呈红色溶液
9、呈黄色 HAC H+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 0.1molL-1 MgCl2+5滴2molL-1 NH3H2O 5滴0.1molL-1 MgCl2+5滴 饱和NH4Cl+5滴2molL-1 NH3H2O白色沉淀生成无沉淀生成NH3H2O NH4+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。二二.缓冲溶液的配制和缓冲溶液的配制和性质性质1.8.5mL 1molL-1HAc+1.5mL 1molL-1 NaAc组成缓冲溶液，用
10、pH试纸测其pH值。pH=4 4.0=4.74+lgVNaAc/VHAc VNaAc+V HAc=10mL由上述两式得：VHAc=8.5mL VNaAc=1.5mL 2.5mL缓冲溶液+1滴1molL-1HCl，测其pH值。5mL缓冲溶液+1滴1molL-1NaOH，测其pH值。pH=4 pH=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1molL-1HCl，测其pH值；5mL蒸馏水+1滴1molL-1NaOH，测其pH值 pH=6 pH=2 pH=12 说明水没有缓冲性能 三三.盐的水解盐的水解1.用pH试纸试验0.1molL-1 Na2C
11、O3，NaCl，Al2(SO4)3溶液的酸碱性碱性中性酸性 CO32-+H2O HCO3-+OH-NaCl=Na+Cl-Al3+3H2OAl(OH)3+3H+2.测定0.1molL-1 Na3PO4，Na2HPO4，NaH2PO4溶液的pH值碱性碱性酸性PO43-+H2O HPO42-+OHHPO42-+H2O H2PO4-+OHH2PO4-HPO42-+H+3.SbCl3(s)+1mL蒸馏水，现象？酸碱性？加 6molL-1HCl，现象？再稀释，现象？白色沉淀，酸性，加6molL-1HCl澄清。再稀释，又有沉淀SbCl3+H2OSbOCl+HCl加6molL-1HCl，平衡左移。加水，平衡右
12、移。四四.溶度积原理的应用溶度积原理的应用(1)沉淀的生成1mL 0.1molL-1 Pb(N03)2+1mL 0.1molL-1KI，有无沉淀？1mL 0.001molL-1Pb(N03)2+1mL0.001molL-1KI，有无沉淀？有沉淀生成无沉淀生成Ksp(PbI2)=1.3910-8Q=1.2510-4(Ksp)Q=1.2510-10(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+NaClAgClCaCl2+(NH
13、4)2C2O4CaC2O4CuSO4+Na2SCuSCaC2O4+2HCl=CaCl2+H2C2O4AgCl+2NH3H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2OCuS+10HNO3(浓)=8NO2Cu(NO3)2+H2SO4+4H2O(3)分步沉淀0.5mL0.1molL-1 NaCl,+0.5mL0.05molL-1K2CrO4，逐滴加入0.1molL-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0.1molL-1AgNO3+6滴0.1molL-1 NaCl，何颜色的沉淀？取沉淀+0.1molL-1 Na2S，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K=4.11029所以该转化反应能发生