电离平衡和沉淀反应

电离平衡和沉淀反应一、实验目的1、加深对电离平衡，同离子效应，盐类水解等理论的理解。2、学习缓冲溶液的配制并了解它的缓冲作用。3、了解沉淀的生成和溶解的条件。4、进一步练习pH计的使用。二、基本原理弱电解质（弱酸或弱碱）在水溶液中都发生部分电离，电离出来的离子与未电离的分子间处于平衡状态，例如醋酸（HAc）：如果往溶液中增加更多的Ac-（比如加入NaAc）或H+都可以使平衡向左方移动，降低HAc的电离度，这种作用称为同离子效应。在H*浓度（mol•L-1）小于1的溶液中，其酸度常用pH表示，其定义为：pH=-lg[H+]在中性溶液和纯水中，[H+]=[OH-]=10-7mol•L-1，pH=pOH=7，在碱性溶液中pH7，在酸性溶液中pH7。如果溶液中同时存在着弱酸以及其盐，例如HAc和NaAc，这时加入少量的酸可被Ac-结合为电离度很小的HAc分子，加入少量的碱则被HAc所中和，溶液的pH值始终改变不大，这种溶液称为缓冲溶液，同理弱碱及其盐也可组成缓冲溶液。缓冲溶液的pH值，（以HAc和NaAc为例）为：弱酸和强碱，或弱碱和强酸以及弱酸和弱碱所生成的盐，在水溶液中都发生水解，例如根据同离子效应，往溶液中加入H+或OH-就可以阻止它们（NH4+或Ac-）水解，另外，由于水解是吸热反应，所以加热则可促使盐的水解。难溶强电解质在一定温度下与它的饱和溶液中的相应离子处于平衡状态，例如：它的平衡常数就是饱和溶液中两种离子浓度的乘积，称为溶度积KSP(AgCl)。只要溶液中两种离子浓度乘积大于其溶度积，便有沉淀产生，反之如果能降低饱和溶液中某种离子的浓度，使两种离子浓度乘积小于其溶度积，则沉淀便会溶解。NH3•H2O，使Ag+转为Ag(NH3)+2，AgCl沉淀便可溶解，根据类似的原理，往溶液中加入Ⅰ-，它便与Ag*结合为溶解度更小的AgⅠ沉淀，这时溶液中Ag+浓度减小了，对于AgCl来说已成为不饱和溶液，而对于AgⅠ来说，只要加入足够量的Ⅰ-，便是过饱和溶液，结果，一方面AgCl不断溶解，另一方面不断有AgⅠ沉淀生成，最后AgCl沉淀全部转化为AgⅠ沉淀三、实验内容一、溶液的pH值在点滴板上，用pH试纸测试浓度各为0.1mol•L-1的HCl，HAc，NaOH，NH3•H2O的pH值，并与计算值作一比较（HAc和NH3•H2O的电离常数均为1.8×10-5）。二、同离子效应和缓冲溶液1、在一小试管中加入约2mL0.1mol•L-1HAc溶液，加入1滴甲基橙，观察溶液的颜色，然后加入少量固体NaAc，观察颜色有何变化？解释之。2、在一小试管中加入约2mL0.1mol•L-1NH3•H2O溶液，加入1滴酚酞，观察溶液的颜色，然后加入少量固体NH4Cl，观察颜色变化，并解释之。3、在一小烧杯中加入5mL0.1mol•L-1HAc和5mL0.1mol•L-1NaAc,搅拌均匀后，用pH计或精密pH试纸测试溶液的pH值，然后将溶液分成二份，第一份加入3滴，0.1mol•L-1NaOH,摇匀，用pH计或pH试纸测试其pH值。另一份中加入3滴0.1mol•L-1HCl溶液,用pH计或pH试纸测其pH值。解释所观察到的现象。在一小烧杯中加入10mL蒸馏水，用pH试纸测其pH值，将其分成二份，在一份中加入3滴0.1mol•L-1HCl溶液，测其pH值，在另一份中加入3滴0.1mol•L-1NaOH溶液,测其pH值，与上一实验做一比较,得出什么结论?三、盐类水解和影响水解平衡的因素1、在点滴板上，用精密pH试纸和广泛pH试纸测浓度为0.1mol•L-1的NaCl、NH4Cl、Na2CO3和NH4Ac的pH值,解释所观察到的现象，pH值有什么不同？2、取少量（两粒绿豆大小）固体Fe(NO3)•9H2O，用6mL水溶解后观察溶液的颜色，然后分成三份，第一份留作比较，第二份加几滴6mol•L-1HNO3，第三份小火加热煮沸，观察现象，Fe3+的水合离子为浅紫色，由于水解生成了各种碱式盐而使溶液显棕黄色，加入HNO3或加热对水解平衡有何影响？试加以说明。3、取约0.5mLSbCl3溶液加水稀释，观察有无沉淀生成？加入6mol•L-1HCl，沉淀是否溶解？再加水稀释，是否再有沉淀生成？加以解释。SbCl3的水解过程总反应式：4、用pH试纸测0.1mol•L-1的Al2(SO4)3和0.1mol•L-1的NaHCO3溶液的pH值，并取1mlNaHCO3溶液于小试管中，逐滴加入Al2(SO4)3溶液，观察有何现象，试从水解平衡的移动解释所看到的现象。沉淀的生成和溶解1、在二支小试管中分别加入约0.5mL饱和(NH4)2C2O4溶液和0.5mL0.1mol•L-1CaCl2溶液，观察白色CaC2O4沉淀的生成，然后在一支试管内加入2mol•L-1HCl溶液约2mL，搅拌，看沉淀是否溶解？在另一支试管中加入2mol•L-1HAc溶液约2mL，沉淀是否溶解？加以解释。2、在二支小试管中分别加入约0.5mL0.1mol•L-1MgCl2溶液，并逐滴加入2mol•L-1NH3•H2O至有白色沉淀Mg(OH)2生成，然后在第一支试管中加入2mol•L-1HCl溶液，沉淀是否溶解？在第二支试管中加入饱和NH4Cl溶液，沉淀是否溶解？加入HCl和NH4Cl对平衡各有何影响？3、Ca(OH)2,Mg(OH)2和Fe(OH)3的溶解度比较（1）在三支试管中分别取约0.5mL0.1mol•L-1CaCl2，MgCl2和FeCl3溶液，各加入2mol•L-1NaOH溶液数滴，观察并记录三支试管中有无沉淀生成。（2）用2mol•L-1NH3•H2O取代2mol•L-1NaOH，重复实验（1）。（3）在三支试管中分别取约0.5mL0.1mol•L-1CaCl2，MgCl2和FeCl3溶液，分别加入0.5mL饱和NH4Cl和2mol•L-1NH3•H2O的混合溶液（体积比为1：1），观察并记录三支试管中有无沉淀产生。通过上述三个试验比较Ca(OH)2,Mg(OH)2和Fe(OH)3的溶解度的相对大小，并与手册中查得的数值比较，看是否一致？沉淀的转化1、在一支试管中加入4滴0.1mol•L-1的Pb(NO3)2溶液，再加入4滴0.1mol•L-1的Na2SO4,观察白色沉淀生成，然后再加入几滴0.1mol•L-1的K2CrO4溶液，搅拌，观察白色PbSO4沉淀转化为黄色PbCrO4沉淀，写出反应式并根据溶度积原理解释。2、在离心试管中加入两滴0.1mol•L-1的AgNO3，再加入1滴K2CrO4溶液，观察砖红色Ag2CrO4沉淀生成，沉淀经离心，洗涤，然后加入0.1mol•L-1NaCl溶液，观察砖红色沉淀转化为白色AgCl沉淀，写出反应式并解释？四、思考题1、已知H3PO4，NaH2PO4，Na2HPO4和Na3PO4，四种溶液的物质的量浓度相同，它们依次分别显酸性，弱酸性，弱碱性和碱性，试解释之。2、加热对水解有何影响？为什么？3、将10mL，0.20mol•L-1HAc和10mL，0.10mol•L-1NaOH混合，问所得溶液是否有缓冲作用？这个溶液的pH值在什么范围内？4、沉淀的溶解和转化的条件各有哪些？