实训7　解离平衡和沉淀反应

【实训目的】

理解同离子效应、盐类的水解及影响因素；影响沉淀溶解平衡的因素。掌握运用溶度积规则判断沉淀的生成和溶解、分步沉淀顺序和沉淀转化方向。

【实训指导】

弱电解质溶液中加入含有相同离子的另一种强电解质时，弱电解质解离程度降低，这种效应称为同离子效应。

弱酸及其盐或弱碱及其盐溶液，将其稀释或在其中加入少量酸或碱时，溶液pH 基本不改变，这种溶液称为缓冲溶液。

按照酸碱质子理论，盐类水解是溶液中质子酸碱与水分子发生质子传递反应，影响因素有溶液酸度和温度等。

在难溶电解质饱和溶液中，未溶解的难溶电解质和溶液中相应离子之间建立多相离子平衡。例如，在PbI2 饱和溶液中，建立如下平衡：

PbI2Pb2++2I-

其平衡常数表达式为=[Pb2+][I-]2，称为溶度积。

根据溶度积规则，可判断沉淀的生成和溶解。例如，将Pb（Ac）2 和KI 两种溶液混合时，如果①[Pb2+][I-]2 >过饱和溶液，有沉淀析出；②[Pb2+][I-]2=饱和溶液；③[Pb2+][I-]2 <未饱和溶液，无沉淀析出。

如果溶液中同时含有几种离子，均可与某种试剂反应生成难溶化合物，那么溶解度小的需要沉淀剂的浓度小，先被沉淀出来；溶解度大的需要沉淀剂的浓度大，后被沉淀出来。这种先后沉淀的现象称为分步沉淀。

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，溶解度大的沉淀转化为溶解度小的沉淀。

【实训内容】

1）准备仪器和试剂

（1）仪器。试管、离心试管、离心机、药匙、烧杯（100 mL）、量筒（10 mL）、点滴板、pH试纸等。

（2）试剂。HAc（2 mol/L、0.1 mol/L），HCl（2 mol/L、0.1 mol/L），NH3·H2O（2 mol/L、0.1 mol/L），AgNO3（0.1 mol/L），NaOH（0.1 mol/L），HNO3（6 mol/L），NH4Ac（1 mol/L、0.1 mol/L），NaAc（s、1 mol/L、0.1 mol/L），NaCl（1 mol/L、0.1 mol/L），NH4Cl（饱和溶液、1 mol/L、0.1 mol/L），Ca（NO3）2（0.1 mol/L），KNO3（0.1 mol/L），MgSO4（0.1 mol/L），MgCl2（1 mol/L），CaCl2（0.1 mol/L），Pb（NO3）2（0.1 mol/L、0.001 mol/L），K2CrO4（0.1 mol/L），Fe（NO3）3·9H2O（s），ZnCl2（0.1 mol/L），Pb（Ac）2（0.01 mol/L），Na2S（0.1 mol/L），KI（0.1 mol/L、0.02 mol/L、0.001 mol/L），Na2CO3（饱和溶液、1 mol/L、0.1 mol/L），（NH4）2C2O4（饱和溶液），NaHCO3（0.1mol/L），Na2HPO4（0.1 mol/L），NaH2PO4（0.1 mol/L），Na3PO4（0.1 mol/L），Al2（SO4）3（饱和溶液），酚酞指示剂，甲基橙指示剂等。

2）操作步骤

（1）同离子效应和缓冲溶液。

①取3 支有编号的试管，各加1 mL 0.1 mol/L NH3·H2O 溶液和1 滴酚酞试剂，在2号试管中加2 滴1 mol/L NH4Ac 溶液，在3 号试管中加2 滴1 mol/L NaCl 溶液，比较3 支试管中颜色的变化，并解释。

②取3 支有编号的试管，各加1 mL 0.1 mol/L HAc 溶液和1 滴甲基橙试剂，在2 号试管中加2 滴1 mol/L NH4Ac 溶液，在3 号试管中加2 滴1 mol/L NaCl 溶液，比较3 支试管中颜色的变化，并解释。

③用0.1 mol/L NaOH 溶液代替0.1mol/LNH3·H2O 溶液，用0.1 mol/L HCl 溶液代替0.1 mol/L HAc 溶液重做①、②实验，比较酚酞、甲基橙颜色的变化，并解释。

④在烧杯中加入10 mL 0.1 mol/L HAc 溶液和10 mL 0.1 mol/L NaAc 溶液，搅匀，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 HCl 溶液，测其pH值，另一份加入10 滴0.1 mol/L NaOH 溶液，测其pH 值。在另一烧杯中加入10 mL 去离子水，重复上述实验。说明缓冲溶液的作用。

（2）盐类的水解及其影响因素。

①在点滴板上，用pH 试纸测定浓度为0.1mol/L 的下列各溶液的pH 值：Na2CO3、NaHCO3、NaCl、Na2S、Na2HPO4、NaH2PO4、Na3PO4、NaAc、NH4Cl、NH4Ac，并与计算值相比较。

②取少量NaAc 固体，溶于少量去离子水中，加1 滴酚酞试剂，观察溶液颜色。在小火上将溶液加热，观察颜色变化。

③取少量Fe（NO3）3·9H2O 固体，用6 mL 去离子水溶解后，观察溶液颜色（Fe3+水解生成Fe（OH）3 胶体而使溶液呈黄棕色）。然后将溶液分成3 份，一份加数滴6 mol/L HNO3 溶液，另一份在小火上加热煮沸，观察现象并比较。通过上述现象说明，加HNO3 溶液或加热对水解平衡的影响。

④在一支装有Al2（SO4）3 饱和溶液的试管中，加入饱和Na2CO3 溶液，观察现象。通过实验证明产生的沉淀是Al（OH）3 而不是Al2（CO3）3，并写出相关反应方程式。

（3）溶度积规则的应用。

①在试管中加入0.5 mL 0.1 mol/L Pb（NO3）2 溶液及0.5 mL 0.1 mol/L KI 溶液，观察有无沉淀生成，并用溶度积规则解释之。

②用0.001 mol/L Pb（NO3）2 溶液和0.001 mol/L KI 溶液重复上述实验，观察有无沉淀生成，并用溶度积规则解释之。

（4）沉淀的生成和溶解。

①在两支试管中分别加入0.5 mL（NH4）2C2O4 饱和溶液和0.5 mL 0.1 mol/L CaCl2溶液，观察白色沉淀的生成。然后在一支试管中加入约2 mL 2 mol/L HCl 溶液，搅匀，观察沉淀是否溶解。在另一支试管中加入约2 mL 2 mol/L HAc 溶液，观察沉淀是否溶解，并解释现象。

②取2 滴0.1 mol/L ZnCl2 溶液，加入2 滴0.1 mol/L Na2S 溶液，观察沉淀的生成和颜色，再在试管中加入数滴2 mol/L HCl 溶液，观察沉淀是否溶解，并写出相关反应方程式。

③在两支试管中分别加入1 mL 1 mol/L MgCl2 溶液，并分别滴加2 mol/L NH3·H2O溶液至有白色沉淀生成。在一支试管中加入2 mol/L HCl 溶液，观察沉淀是否溶解。在另一支试管中加入饱和NH4Cl 溶液，观察沉淀是否溶解。说明加入HCl 或NH4Cl 对Mg（OH）2沉淀溶解平衡的影响。

（5）分步沉淀。在试管中分别加入1 滴0.1 mol/L AgNO3 溶液和3 滴0.1 mol/L Pb（NO3）2溶液，再加入2 mL 蒸馏水稀释。摇匀后，先加1 滴0.1 mol/L KCrO4 溶液，振荡试管，观察沉淀颜色，再继续滴加0.1 mol/L K2CrO4 溶液，观察沉淀颜色有何变化。根据沉淀颜色的变化和溶度积规则，计算两种难溶铬酸盐开始沉淀时CrO24-浓度，以判断沉淀先后顺序。

（6）沉淀的转化。取10 滴0.01 mol/L Pb（Ac）2 溶液，加入2 滴0.02 mol/L KI 溶液，振荡，观察沉淀颜色。再在其中加入0.1 mol/L Na2S 溶液，边加边振荡，直到黄色沉淀消失，黑色沉淀生成为止。解释观察到的现象，写出相关反应方程式。

（7）用沉淀法分离混合离子。在离心试管中加入1 滴0.1 mol/L Pb（NO3）2 溶液、2 滴0.1 mol/L Ca（NO3）2 溶液和1 滴0.1 mol/L KNO3 溶液，然后滴加0.1 mol/L KI 溶液，产生什么沉淀？ 离心分离后，在上层清液中加1 滴0.1 mol/L KI 溶液，如无沉淀出现，表示Pb2+已沉淀完全，否则继续滴加0.1 mol/L KI 溶液，直至沉淀完全，离心分离。用滴管将清液移入另一离心试管中，滴加1 mol/L Na2CO3 溶液，直至沉淀完全，离心分离。写出分离过程流程图。

【实训注意】

使用离心机进行离心操作时，应注意离心试管要对称地放入离心机孔内，防止离心机在高速运转时因质量不平衡产生危险。如果只有1 支试管需要离心分离，也要另取1 支试管加入相同量的水，放在离心机对称的孔内。离心机一般有6 孔，为了对称平衡，一次只能放入2 支、3 支、4 支或6 支试管。

【实训思考】

（1）同离子效应与缓冲溶液的原理有何异同？

（2）如何抑制或促进水解？ 举例说明。

（3）是否一定要在碱性条件下，才能生成氢氧化物沉淀？ 不同浓度的金属离子溶液，开始生成氢氧化物沉淀时，溶液pH 值是否相同？

（4）什么是分步沉淀？ 根据什么判断溶液中离子被沉淀的先后顺序？

（5）沉淀转化的条件是什么？ 实训中PbI2 沉淀为什么能转化为PbS 沉淀？