电解质溶液
化学试剂,九料化工商城 / 2020-10-23
一、电解质溶液实验目的
1.了解弱电解质的电离平衡及其移动
2.了解缓冲溶液的配制及其性质
3.了解盐类的水解反应及其水解平衡的移动
4.了解难溶电解质的多相离子平衡及溶度积规则
5.学习离心分离和pH试纸的使用等基本操作。
二、电解质溶液提要
1.弱电解质在溶液中的电离平衡及其移动
若AB为弱酸或弱碱,则在水溶液中存在下列电离平衡:
AB↔A++B-
达到平衡时,未电离的分子浓度和已电离成离子的浓度的关系为
[A+][TB=]
-------------=K4(电离常数)
[AB]
在此平衡体系中,若加入含有相同离子的强电解质,即增加A+或B离子的度,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,这种效应叫做同离子效应.
2.缓冲溶液
弱酸及其盐(例如HAC和NaAc)或弱碱及其盐(例如氨水和NH4Cl)的混和溶液,能在一定程度上对外来的酸或碱起缓冲作用,即当另外加入少量酸、碱或稀释时,提溶液的pH值变化不大,这种溶液叫做缓冲溶液。
3.盐类的水解反应
盐类的水解反应是由组成盐的离子和水电离出来的H或OH离子作用,生成弱酸或弱碱的反应过程。水解反应往往使溶液显酸性或碱性。例如,弱酸强碱所生或的(如NaAC)水解使溶液呈碱性;强酸弱碱所生成的盐(如NHC)水解使溶液呈酸性;对于弱酸弱碱所生成的盐的水解,则视生成的弱酸与弱碱的相对强度而定,例如NH4Ac溶液几乎为中性,而（NH4)2S溶液则星硷性。通常水解后生成的酸或碱越弱,则盐的水解度大。水是吸热反应,加热能促进水解作用。
4.难溶电解质的多相离子平衡、溶度积规则
在难溶电解质的饱和溶液中,未溶解的固体和溶解后形成的离子间存在多相离子平衡。例如,在含有过量PbI2的饱和溶液中,存在有下列平衡:
PbI2 ↔ Pb2++2I-
(固相) (液相)
LPbI2=[Pb2+]「I-]2＜＞
L表示在难溶电解质的饱和溶中难溶电解质离子浓度(以其系数为指数)的乘积,叫做溶度积。LPbI2表示二碘化铅的溶度积.
根据溶度积规则可以判断沉淀的生成和溶解,例如
[Pb2+l][I-]2＞LPbI2 有沉淀析出或溶液过饱和
[Pb2+][I-]2=LPbI2 溶液正好饱和
[Pb2+][I-]2＜LPbI2 溶液未饱和,无沉淀析出
如果设法降低含有难溶电解质沉淀的饱和溶液中某一离子的浓度,使离子浓度的乘积小于其溶度积,则沉淀就溶解。
如果溶液中含有两种或两种以上的离子都能与加入的某种试剂(沉淀剂)反应生成难溶电解质时,沉淀的先后次序决定于所需沉淀剂离子浓度的大小。需要沉淀剂离子浓度较小的先沉淀,需要沉淀剂离子浓度较大的后沉淀。这种先后沉淀的现象叫做分步沉淀。例如,往含有Cu2+和Cd2+离子的混和溶液中(若Cu2+、Cd2+离子度相差不太大)加入少量沉淀剂Na2S,由于LCus＜＜LCds Cu2+与S2-离子的浓度乘积将先达到CS的溶度积,黑色CuS先沉淀析出,继续加入NaS,等到[Cd2+][S2-]>LCds时,黄色cdS才沉淀析出。
使一若溶电解质转化为另一种难溶电解质,即把一沉淀转化为另一种沉淀的过程,叫\做沉淀的转化。一数来说,溶度积较大的难溶电解质容易转化为溶度积较小的难溶电解质。
三、仪器和药品
1.仪器
试管、试管架、试管夹、离心试管(2支)、玻璃棒、烧杯(100ml及500mL)量筒(10mL)酒精灯\点滴板\洗瓶\铁架\铁圈、石棉铁丝网、离心机(公用)
2.药品
酸：醋酸HAc(0.1N,1N) 盐酸HCl(O.1N)
氢硫酸H2S(饱和溶液)
碱：氨水NH3(0.1N,2N) 氢氧化钠NaOH(O,1N)
盐: 硝酸银AgNO3(0.1M） 硫酸铝AL2(S04)3(0.1M)
氯化镉CdCI2(0.1M) 硫酸铜SuSO4(0.1M)
铬酸钾K2CrO4(0.1M） 碘化钾KI(0.1M)
氯化镁MgCI2(0.1M) 醋酸铵NH4Ac(0.1M,固)
氯化铵NH4CI(0.1M,固) 醋酸钠NaAc(1M,固)
氯化钠NaCl(0.1M,1M) 碳酸钠Na2CO3(0.1M)
硫化钠Na2S(0.1M) 硝酸铅Pb(NO3)(0.1M)
其他: 锌粒 甲基橙(0.1%)
酚酞(1%) PH试纸
四、电解质溶液实验内容
1.弱电解质溶液的比较
用PH试纸测定0.1N(或0.5N)HCI和0.1N(或0.5N)HAC溶液的pH值,并与计算值比较。然后往2支试管中分别加入2m1 0.1N(或0.5N)HCI或2ml 0.1N(或0.5N)HCa溶液，再各加入一小颗锌粒并加热试管,观察哪支试管中产生氢气的反应比较剧烈。
2.电解质溶液中的电离平衡及其移动
(1)往试管中加入约2m氨水溶液,再滴入1滴酚散溶液,观察溶液显什么额色。然后将此溶液分盛于2支试管中,往1支试管中加入一小勺醋酸铵(NHAC)固体,摇荡使之溶解,观察溶液的颜色,并与另1支试管中的溶液相比较。
根据以上实验指出同离子效应对电离度的影响。
(2)取2支离心试管,各加入1~2mlH2S饱和溶液及1滴甲基橙溶液,观察溶液显何色（为什么？）往1支试管中,滴入数滴0.1 M AGNO3。溶液,观察黑色沉淀的生成和溶液显颜色的变化。若现象不明显,可将此离心试管置于离心机的套管中,在套管重量均的情况下,起动离心氧使转动数分钟(离心分离的方法参看7页),待离心沉降后,再观亲。若溶液色仍不明显，可再加入1滴甲基橙溶液。写出有关反应式并说明原因。
3.缓冲溶液的配制和性质
(1)往2支试管中各加入3m1去离子水,用pH试纸测定其pH值;再分别加入5滴0.1N HC1或0.1 N NAOHI溶液,测定它们的pH值。
(2)往1只小烧杯中,加入1N HAc和1M NaAC溶液各5ml(用量筒尽可能准确量取)用玻璃棒搅匀，配制成HAc-NaAc缓冲溶液。用PH试纸测定该溶液的pH值,并与计算值比较。PH值有否变化？比较(1)(2)的实验情况，瓶总结缓冲溶液的特性。
4.盐类的水解和影响盐类水解的因素
(1)往1支试管中加入少量醋酸钠(NaAc)固体及约4ml水,摇荡试管使NaAc溶解,再滴入1滴酚汰溶液。然后将溶液分盛于2支试管中,将1支试管中溶液加热至沸,比较此两支试管中溶液颜色,并简单解释之。
(2)取2支试管,分别加入3ml 0.1M Na2CO3[注]或2ml 0.1M Al2(SO24)3溶液,先用PH试纸分别测定其pH值,然后混和。观察有何现象?写出反应的离子方程式。
[注]也可用0.1M Na2S代替0.1M Na2co3溶液。
5.沉淀的生成和分步沉淀
(1)试管中加入10滴0.1 M AGNO3溶液,再逐滴加入10滴0.1M K2CrO4溶液,观察沉淀生成和颜色。同上操作,用0.1 M NACI溶液代替0.1M K2CrO4溶液,观察沉淀的生成和颜色。
根据溶度积规则说明沉淀产生的原因。
(2)往离心试管中加入6滴0.1M NaCI溶液和2滴0.1M K2CrO4溶液,稀释至2mL,摇匀后逐滴加入6~8滴0.1M AGNO3溶液(边滴边摇)离
心沉降后,观察生成的沉淀的颜色(注意江淀和液色的差别!)。再住清液中滴加数滴0.1M AGNO3溶液,会出现什么颜色的沉淀?试根据沉淀颜色的变化(并通过有关溶度积的计算),判断哪一种难溶物先沉淀?
(3)取1支离心试管,加入3滴0.1 M Cuso4溶液和6滴0.1M CdCI2溶液,稀释至2mL,摇匀后逐滴加入数满0.1M Na2S溶液、观察先生成的沉淀是黄色还是黑色?离心沉降后,再往清液中演加数滴0.1M Na2S溶液,观察出现什么颜色的沉淀?试根据有关溶度积数据予以理解(九料https://www.999gou.cn/)。
6.沉淀的溶解和转化
(1)往试管中加入2ml0.1 M Mgcl2溶液,并滴入数滴2N氨水溶液,观察沉淀的生成.再向此溶液加入少量NH4CI固体,摇荡,观察原有沉淀是否溶解?用离子平衡移动的观点解释上述现象。
(2)取1支离心试管,加入0.1M Pb(NO3)2和1M NaCI溶液各10滴。离心分离,弃去清液,往沉淀中滴加0.1M KⅠ溶液并剧烈搅拌,观察沉淀颜色的变化。说明原因并写出有关反应方程式。
五、电解质溶液实验前准备的思考题
(1)同离子效应对弱电解质的电离度及难溶电解质的溶解度各有什么影响?
(2)如何配制缓冲溶液,并试验其缓冲性质?
(3)水解和电离的区别何在? Na2CO3(或Na2S)和Al2(SO4)3溶液能反应的原因何在？如何证明产生的白色沉淀是Al(OH)而不是Al2(CO3)3(或A12S3)?
(4)什么叫做分步沉淀?试根据溶度积规则,计算本实验5(2)、(3)中沉淀先后的次序.
(5)如何进行沉淀和溶液的分离?在离心分离操作中有哪些应注意之处?
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