实验二无机综合性质实验

实验⼆⽆机综合性质实验
性质综合实验
⼀、实验⽬的
1．加深理解同离⼦效应、盐类的⽔解及浓度和温度对弱电解质解离平衡的影响；
2．学习缓冲溶液的配制，并验证其缓冲作⽤；
3．了解沉淀的⽣成和沉淀的溶解以及沉淀转化的条件；
4．学会离⼼机、酸度计的使⽤；
5. 加深理解温度、反应物浓度对氧化还原反应速率的影响；加深理解电极电势与氧化还原反应的关系；了解介质对氧化还原反应的影响；掌握物质浓度对电极电势的影响；
⼆、实验原理
弱电解质溶液中加⼊少量含有相同离⼦的另⼀强电解质时，使弱电解质的离解程度降低，这种效应称为同离⼦效应。

弱酸及其盐或弱碱及其盐的混合溶液，当将其稀释或在其中加⼊少量的强酸或强碱时，溶液的pH 值改变很少，这种溶液称作缓冲溶液。

缓冲溶液的pH 值（以HAc 和NaAc 为例）可⽤下式计算：
盐的⽔解是中和反应的逆反应，盐类⽔解可改变溶液pH 值。

有些盐类⽔解除可改变溶液pH 值外还能产⽣沉淀或⽓体。

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。

例如在PbI 2饱和溶液中，建⽴了如下平衡：
2+-
2PbI Pb +2I ?
其平衡常数的表达式为-2I sp K c c =?2+Pb ，称为PbI 2的溶度积。

根据溶度积规则可判断沉淀的⽣成和溶解，如将Pb(Ac)2和KI 两种溶液混合时，如果：
2I c c -?2+Pb ＞sp K ，溶液过饱和，有沉淀析出；
2I c c -?2+Pb ＝sp K ，溶液饱和；
2I c c -?2+Pb ＜sp K ，溶液未饱和，⽆沉淀析出。

使⼀种难溶电解质转化为另⼀种难溶电解质，即把⼀种沉淀转化为另⼀种沉淀的过程称为沉淀的转化，对于同⼀种类型的沉淀，溶度积⼤的难溶电解质易转化为溶度积⼩的难溶电解质。

对于不同类型的沉淀，能否进⾏转化，要具体计算溶解度进⾏⽐较。

氧化型/还原型,θE 越⼤，氧化型（剂）氧化能⼒增强；θ
E 越⼩，还原型（剂）还原能⼒越强 0.059[]lg []
E E n θ=+
氧化型还原型三. 实验⽤品
1. 仪器
点滴板试管若⼲玻棒酸度计量筒（25mL ）酒精灯离⼼机离⼼试管烧杯（50mL ）
2. 试剂
pH 试纸 HCl （0.1 mol?L -1） HAc （0.1 mol?L -1） NaOH （0.1 mol?L -1） NH 3?H 2O （0.1 mol?L -1）酚酞 NH 4Ac(固)甲基橙 NaAc （0.1 mol?L -1） NaOH （0.1 mol?L -1） NH 3.H 2O(1.0 mol·L -1) NH 4Cl(0.1 mol·L -1) HAc(0.1 mol·L -1) NaAc(1.0 mol·L -1) HAc(1.0 mol·L -1) BiCl 3(0.1 mol·L -1) HCl(2mol·L -1) Fe(NO 3)3?9H 2O(固) Al 2(SO 4)3 (0.1 mol·L -1) NaHCO 3（0.5 mol?L -1） Pb(NO3)2(0.1 mol·L -1) Na 2S(0.1 mol·L -1) MgSO 4(0.1 mol·L -1) 氨⽔(2mol·L -1) NH 4Cl(1mol·L -1) MgCl 2(0.1 mol·L -1) Pb(Ac)2(0.01 mol·L -1) KI(0.02 mol·L -1) NaNO 3（固） Na 2SO 4 (0.1 mol·L -1) K 2CrO 4(0.1 mol·L -1) AgNO 3(0.1 mol·L -1) NaCl(0.1 mol·L -1) Fe(NO 3)3 (0.1 mol·L -1) Al(NO 3)3(0.1 mol·L -1) NaOH(2mol·L -1) KI(0.1 mol·L -
1) KBr(0.1 m ol·L -1) FeCl 3(0.1 mol·L -1) CCl 4 KMnO 4 （0.01 mol·L -1）H 2SO 4（3.0 mol·L -1
）NaOH （6 mo l·L -1）Na 2SO 3（0.1 mol·L -1） H 2C 2O 4（0.1 mol·L -1） Pb(NO 3)20.5 mol·L -1） Pb(NO 3)（0.
1 mol·L -1）HAc （1.0 mol·L -1）Na 2SiO 3(0.5 mol·L -1) ZnSO 4（1.0 mol·L -1
） CuSO 4（0.5 mol·L -1） CuSO 4（0.005 mol·L -1）
四. 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0.1 mol·L -1的HCl ，HAc ，NaOH ，NH 3?H 2O 的pH 值，并与计算值作⼀⽐较(K a ? HAc =1.8×10-5，K b ?NH3?H2O =1.8×10-5）。

（⼆）同离⼦效应和缓冲溶液
1. 在试管中加⼊2mL0.1 mol·L -1 NH 3?H 2O ，再加⼊⼀滴酚酞溶液，观察溶液颜⾊变化;再加⼊少许NH 4Cl 固体，摇匀并使其溶解，观察溶液颜⾊变化，说明原因。

2. 在试管中加⼊2mL0.1 mol·L -1 HAc ，再加⼊⼀滴甲基橙，观察溶液颜⾊变化；再加⼊少许NH 4Ac 固体，摇匀并使其溶解，观察溶液颜⾊变化，说明原因。

3. 在50mL 烧杯中加⼊10mL 0.1 mol·L -1 HAc 和10 mL0.1 mol·L -1 NaAc ，搅匀，⽤pH 试纸测定pH 值；然后将溶液分成两份，⼀份加⼊10滴0.1 mol·L -1 HCl ，另⼀份加⼊10滴0.1 mol·L -1NaOH ，再分别⽤pH 试纸测其pH 值。

于另⼀烧杯中加⼊10 mL 去离⼦⽔，⽤pH 试纸测定其pH 值；然后将溶液分成两份，⼀份加⼊10滴0.1 mol·L -1 HCl ，另⼀份加⼊10滴0.1 mol·L -1 NaOH ，再分别⽤pH 试纸测其pH 值。

⽤缓冲溶液作⽤原理解释以上实验现象。

（三）盐类的⽔解及影响因素
1. 酸度对⽔解平衡的影响
在试管中加⼊2滴0.1 mol·L -1BiCl 3溶液，加⼊1mL ⽔，观察沉淀的产⽣，向沉淀中滴加2 mol·L -1 HCl 溶液，⾄沉淀刚好消失。

32BiCl H O BiOCl 2HCl ++?
2. 温度对⽔解平衡的影响
在两⽀试管中各加⼊5滴0.1 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液，第⼀份留作⽐较，第⼆份⽤⼩⽕加热煮沸。

观察溶液发⽣的变化，并说明加热对⽔解的影响。

3. ⽔解盐类间的相互作⽤
⽤pH试纸分别测试0.1 mol·L-1Al2(SO4)3和0.5 mol?L-1NaHCO3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，试⽤⽔解平衡移动理论解释实验现象。

（四）沉淀的⽣成和溶解
1. 在试管中加⼊10滴0.1 mol·L-1 Pb(NO3)2，加⼊等量0.1mol·L-1Na2S溶液，记录现象。

2. 两⽀试管中均加⼊0.1mol·L-1 MgCl2溶液0.5 mL，并滴加2.0 mol·L-1 NH3?H2O溶液，⾄沉淀⽣成。

在其中⼀⽀试管中加⼊数滴1.0 mol·L-1NH4Cl溶液，观察沉淀是否溶解，两只试管对⽐，解释每步实验现象。

3. 在试管中加⼊0.01mol·L-1 Pb(Ac)2溶液2滴和0.02mol·L-1KI溶液2滴，再加⼊0.5mL去离⼦⽔，⽣成PbI2黄⾊沉淀，然后加⼊少量NaNO3固体，并振荡试管，记录实验现象并解释之。

（五）沉淀的转化
1. 取10滴0.01 mol·L-1 Pb(Ac)2溶液加⼊试管中，加⼊2滴0.02 mol·L-1KI溶液，充分反应⾄沉淀⽣成，然后再加⼊0.1 mol·L-1Na2S溶液，边加边振荡，直到黄⾊消失，⿊⾊沉淀⽣成为⽌，记录实验现象并解释之。

2. 在离⼼试管中加⼊6滴0.1 mol·L-1 AgNO3，再加⼊3滴K2CrO4溶液，观察砖红⾊
Ag2CrO4沉淀⽣成，沉淀经离⼼机（1500r/min）离⼼，弃去上清液，将沉淀中加⼊0.1 mol·L-1 NaCl溶液，观察砖红⾊沉淀
转化为⽩⾊AgCl沉淀，记录实验现象并解释之。

（六）沉淀法分离混合离⼦
在⼀⽀离⼼试管中加⼊0.1 mol·L-1 Ag NO3、0.1 mol·L-1 Fe (NO3)3和0.1 mol·L-1 Al(NO3)3溶液各三滴，充分混合均匀后，向其中加⼊数滴2.0 mol·L-1HCl溶液，离⼼沉降，再加⼊1滴2.0 mol·L-1HCl溶液，若⽆沉淀出现，将清液转移⾄另⼀试管中。

在清液中加⼊过量的2.0 mol·L-1NaOH溶液，搅拌并加热，观察沉淀的颜⾊。

离⼼沉降，再加⼊1滴2.0 mol·L-1NaOH 溶液，若⽆沉淀出现，将清液转移⾄另⼀试管中。

此时三种离⼦已经分开。

写出⽅程式及分离过程⽰意图。

（七）电极电势和氧化还原反应
取⼀⽀试管，加⼊0.1mol·L-1 KI溶液10滴和0.1mol·L-1 FeCl3溶液2滴，摇匀，再加⼊CCl410滴，充分振荡，观察CCl4层颜⾊有⽆变化。

⽤0.1mol·L-1 KBr溶液代替KI溶液进⾏上述实验，反应能否发⽣，为什么？根据实验结果，定性地⽐较Br2/Br-、I2/I-、
Fe3+/Fe2+三个电对电极电势的⾼低，并指出哪个物质是最强的氧化剂，哪个是最强的还原剂。

（⼋）介质对氧化还原反应的影响
取三⽀试管，各加⼊0.01 mol·L-1KMnO4溶液5滴；第⼀⽀试管加⼊5滴3.0 mol·L-1H2SO4溶液，第⼆⽀试管中加⼊5滴H2O，第三⽀试管中加⼊5滴6mol·L-1NaOH溶液，然后往三⽀试管中各加⼊0.1 mol·L-1的Na2SO3溶液5滴。

观察实验现象，并写出离⼦反应⽅程式。

（九）浓度、温度、酸度对电极电势及氧化还原反应的影响
1. 温度对氧化还原反应的影响
取两⽀试管A和B，各加⼊0.01 mol·L-1KMnO4溶液1mL和3.0 mol·L-1 H2SO4溶液5滴，另取两⽀试管C和D各加⼊0.1 mol·L-1H2C2O4溶液5滴。

将A、C试管放在⽔浴中加热⼏分钟后混合，同时，将B、D试管中的溶液混合。

⽐较两组混合溶液颜⾊的变化，并做出解释。

2. 浓度对氧化还原反应的影响
在两⽀试管中，分别加⼊0.5mol·L-1和0.1mol·L-1的Pb(NO3)溶液各3滴，再都加⼊1.0
mol·L-1HAc溶液30滴，混匀后，再逐滴加⼊约26~28滴Na2SiO3(0.5mol·L-1)溶液，摇匀，⽤蓝⾊⽯蕊试纸检查，溶液仍呈酸性，在90℃⽔浴中加热(切记：温度不可超过90℃)，此时，两试管中均出现胶冻。

从⽔浴中取出两⽀试管，冷却后，同时往两⽀试管中插⼊表⾯积相同的锌⽚，观察两⽀试管中“铅树”⽣长的速度，并作出解释。

3. 浓度对电极电势的影响
在两只50mL烧杯中，分别加⼊20mL 1.0mol·L-1ZnSO4溶液和0.5mol·L-1CuSO4溶液。

在CuSO4溶液中插⼊Cu电极，在ZnSO4溶液中插⼊Zn电极，并分别与pH计的“+”、“-” 接线柱相接，溶液以盐桥相连。

测量两极之间的电动势。

⽤0.005mol·L-1CuSO4代替1.0mol·L-1CuSO4，观察电动势有何变化，解释实验现象，说明浓度的改变对电极电势的影响。

四、注意事项
1.取⽤试剂时看清楚试剂瓶上的标签，取⽤后⽴即把胶头滴管放回原试剂瓶。

2.加热试管中液体时要⼩⼼操作，不能将试管⼝朝向⾃⼰或他⼈。

3.使⽤离⼼机时，离⼼管必须等重，对称放置。

4.实验后的含⾦属离⼦的废液倒⼊废液桶内，统⼀处理。

5.实验前应将相关反应和参与反应物质的K a、K s、K sp及氧化还原电对的电极电位查出并对各反应的实验现象进⾏预判断。

五、思考题
1.同离⼦效应对弱电解质的解离度有何影响？
2.使⽤离⼼机时有什么注意事项？
3.沉淀平衡的移动有哪些影响因素？
4.⽤能斯特公式如何解释浓度、温度、酸度和不同的介质对电极电势及氧化还原反应的影响？。