高中化学 实验三电解质溶液

实验三 电解质溶液

一、实验目的

1、掌握弱电解质电离的特点、同离子效应；

2、学习缓冲溶液的配制并验证其性质；

3、了解盐类的水解反应及影响水解过程的主要因素；

4、学习离心分离和pH 试纸的使用等基本操作。

二、预习提问

1、 什么叫同离子效应？

答：因加入含有相同离子的强电解质而使弱电解质的电离平衡向生成分子的方向移动，使弱电解质的电离度降低，这种现象叫同离子效应。

2、 什么叫缓冲溶液？

答：能够抵抗外来少量酸、碱或稀释而保持本身pH 值不发生明显变化的溶液叫缓冲溶液。

3、 缓冲溶液的计算公式是什么？

答：对于弱酸及其盐公式为pH=pk a －lg b a C C

对于弱碱及其盐公式为pOH=pk b －lg

a b C C

4、 Na 2CO 3和Al 2（SO 4）3溶液能反应的原因何在？

答：双水解。Al 3++3H 2O ⇔Al （OH ）3+3H +

CO 32-+2H 2O ⇔H 2CO 3+2OH -

三、实验原理

1、弱电解质的电离平衡及同离子效应：

AB ⇔A + + B —

平衡时，A +和B —、AB 同时存在，且C(A +)C(B -)/C(AB)=K i (电离常数)——电离平衡

增加C(A +)或C(B -)离子浓度则平衡向生成AB 分子的方向移动，使弱电解质AB 的电离度降低——同离子效应。

2、缓冲溶液：

弱酸及其盐或弱碱及其盐的混合溶液，对外来酸或碱起缓冲作用。即当再加入少量酸、碱或稀释时，体系的pH 值变化不大，这种溶液称为缓冲溶液，按盐和酸(或碱)的不同比值配制溶液，就可以得到不同pH 值的缓冲溶液。如果是弱酸及盐组成的缓冲系，它的pH 值可由下式求得：

pH=pk a －lg b a C C

该式说明，缓冲溶液的pH 主要取决于pka 及盐和酸浓度的比值。若配制缓冲溶液所用盐和

酸的浓度相同，上式可改写为如下形式：

pH=pk a －lg b a V V

同理对于盐与弱碱组成的缓冲系则如下两个公式：

pOH=pk b －lg a b C C pOH=pk b －lg a b V V

3、盐类的水解反应：

为盐的离子与水中的H +或OH -结合生成弱酸或弱碱的反应，使盐溶液呈现一定的酸碱性，本身为一平衡，溶液中酸度的改变或其他反应的发生导致平衡中离子浓度的改变及温度都影响平衡的移动。

本实验通过pH 试纸测定同浓度HAc 和HCl ，其值不同，判断弱电解质电离平衡的存在；通过加入NH 4Cl 于NH 3•H 2O 中酚酞的变色判断同离子效应的存在；通过加入NaOH 于组成相同的缓冲体系中，其滴数的不同判断缓冲容量的不同；通过加热NaAc 溶液，酚酞颜色的改变说明温度对水解的影响；通过大量沉淀的生成和气体的产生说明双水解的发生。

四、仪器、试剂及材料

1、 仪器：

试管、试管夹、酒精灯、吸量管(10mL)、滴管、玻璃棒、烧杯(50 mL)。

2、试剂：

NaH 2PO 4(0.1mol ·L -1)、Na 2HPO 4(0.1mol ·L -1)、HCl(0.1mol ·L -1、2.0 mol ·L -1、6.0 mol ·L -1)、HAc(0.1mol ·L -1、2.0 mol ·L -1)、NaAc(0.1mol ·L -1、2.0 mol ·L -1)、NH 3·H 2O(0.1mol ·L -1)、NaOH(0.1mol ·L -1)、HNO 3(6.0 mol ·L -1)、NH 4Cl((0.1mol ·L -1)、Al 2(SO 4)3、Na 2CO 3溶液、固体NaAc 、NH 4Cl 、Fe(NO 3)3·9H 2O 、锌粒、指示剂(甲基橙、酚酞、甲基红)。

3、材料：

广泛pH 试纸，精密pH 试纸(3-5)和(9-11)。

五、实验内容

1、强弱电解质溶液的比较

①取两支试管分别加入0.1 mol ·L -1HCl 和0.1 mol ·L -1HAc 各1mL ，再各加入1滴甲基橙溶液，观察溶液的颜色。（pH=1；pH=3 ；红色）

②用pH 试纸测试浓度各为0.1 mol ·L -1HCl 、HAc 、NaOH 和氨水的pH 值，并与计算值作一比较。（pH=1； pH=3； pH=13； pH=11）

③取两个试管，一支加入2mol ·L -1HAc 溶液的2mL ，另一支加入2mol ·L -1HCl ，再各加一粒锌粒，观察反应现象。(剩余锌粒回收)。（无气泡；大量气泡）

2、弱电解质溶液中的电离平衡、同离子效应

(1)①往试管中加入约2mL0.1 mol ·L -1NH 3·H 2O,再滴加一滴酚酞，观察溶液的颜色。（pH=1；无色→红色）

将此溶液分盛于两支试管中，在一支试管中加入一小勺固体NH 4Cl ，摇荡使之溶解，观察溶

液的颜色，并与另一支试管比较。（红色变浅→无色；NH 3·H 2O=NH 4+＋OH －）

②往试管中加入约2 mL0.1 mol·L-1HAc溶液，再加一滴甲基橙，观察溶液的颜色(红色→黄色)；然后加入少量NaAc固体，观察溶液有何变化？（HAc=H+＋Ac－）

根据①、②实验指出同离子效应对电离度的影响。

(2)缓冲溶液的性质

①取四支试管，在第一、第三支试管中各加入2 mL pH=4的缓冲溶液；在第二、第四支试管中各加入2 mL pH=4的HCl溶液(自己稀释配制)。然后在第一、第二两支试管中各加入5滴0.1 mol·L-1HCl溶液，在第三、第四支试管中各加入5滴0.1mol·L-1NaOH溶液，用广泛pH试纸测定各管中pH值的变化。

②用pH=10的缓冲溶液和pH=10的NaOH(自己稀释配制)代替①的两种溶液，重作上述实验。

③在四支试管中，分别加入pH=4的缓冲溶液，pH=4的HCl溶液，pH=10的缓冲溶液，pH=10的NaOH溶液各约1 mL，然后在四支试管中各加入约5mL的H2O，振摇混合均匀后测定pH值。(此实验最好用精密pH试纸或用酸度计测之)。

通过上述三组实验，说明的是什么问题？

(3)缓冲容量

①缓冲容量与组分浓度的关系

取两支试管，在一支试管中加入0.1mol·L-1HAc和0.1mol·L-1NaAc溶液各2 mL，于另一试管中加入2mol·L-1HAc和2mol·L-1NaAc溶液各2 mL，测这两种缓冲溶液pH值，是否相同？（pH=4.75；相同）在两试管中各滴入2滴甲基红指示剂，呈何色？（橙色）；然后分别在两管中逐滴加入2.0mol·L-1NaOH，注意每加入一滴后均需摇匀，直至溶液变成黄色，各管中所加NaOH滴数是否相同？为什么？（否）

②缓冲容量与缓冲组分比值的关系

取两支试管，用移液管在一试管中加入0.1mol·L-1Na2HPO4和0.1 mol·L-1NaH2PO4各5 mL，于另一试管中加入9mL，0.1mol·L-1Na2HPO4和1mL0.1mol·L-1NaH2PO4。测两试管中缓冲溶液的pH是否相同，（否）；然后在每管中各加入1mL 0.1mol·L-1NaOH，再测定其pH 值(用精密pH试纸或酸度计测)。[变化小；变化大]。解释这一实验结果。

3、盐类的水解

(1)取少量固体NaAc，溶于少量纯H2O中，滴一滴酚酞观察溶液颜色，在小火上将溶液加热观察颜色有什么变化？为什么？（Ac－＋H2O⇔HAc＋OH－；无色→红色）

(2)取少量固体Fe(NO3)3·9 H2O，用6mL纯水溶解后，观察溶液颜色。然后将溶液分成3份，一份留作空白，一份加几滴6 mol·L-1HNO3(黄变浅→无色)；一份在小火上加热沸腾，（浅→深蓝）观察现象并作比较。加入HNO3或加热后对水解平衡有何影响？解释之。（Fe3+＋3H2O⇔Fe(OH)3↓＋3H+）

(3)取一支试管先加入饱和Al2(SO4)3溶液，再加入饱和Na2CO3溶液，有何现象？(↓)设法证明产生的沉淀是Al(OH)3而不是碳酸铝(怎么试验，沉淀要不要洗净？)；写出反应方程式。(Al3+＋3H2O⇔Al(OH)3↓＋3 H+;CO32－＋2H2O⇔H2O＋CO2↑＋2OH－;溶液中Al2(CO3)3不存在)

六、结果要求