单、多相离子平衡实验

实验目的 

1. 加深理解单多相离子平衡、盐类水解平衡及其移动等基本原理和规律。 

2. 学习缓冲溶液的配制方法，并试验其缓冲作用。 

3. 掌握酸碱指示剂及pH试纸的使用方法。 

4. 学习使用pHS-25型pH计测定缓冲溶液pH值的方法。 

实验原理：（略） 

仪器药品及材料 

仪器 pHS-25型pH计，800型电动离心机，量筒(25mL，6个)，点滴板，烧杯(50mL，4个)，试管 

药品 

酸：HAc(1.0mol·L-1，0.1mol·L-1)，HCl(2mol·L-1，0.1mol·L-1)  

碱：NaOH(2.0mol·L-1，0.1mol·L-1)，NH3·H2O(1.0mol·L-1，0.1mol·L-1)  

盐：Na2CO3(0.1mol·L-1，饱和)，Al2(SO4)3(0.1mol·L-1)，Na2HPO4(0.1mol·L-1)，NaH2PO4(0.1mol·L-1)，Na3PO4(0.1mol·L-1)，NH4Cl(0.1mol·L-1)，Pb(NO3)2(0.1mol·L-1)， NaCl(0.1mol·L-1)，MgCl2(0.1mol·L-1)，KI(0.1mol·L-1，0.02mol·L-1)，AgNO3(0.1mol·L-1)，KCl(0.1mol·L-1，0.02mol·L-1)，BiCl3(0.1mol·L-1)，Fe(NO3)3(0.1mol·L-1)，CaCl2(0.5mol·L-1)， Al(NO3)3(0.1mol·L-1)，Na2SO4(0.5mol·L-1)，Pb(Ac)2(0.1mol·L-1)，K2CrO4(0.1mol·L-1)， Na2S(0.1mol·L-1) 

固体：NaAc，NH4Cl，NaNO3  

指示剂：甲基橙，酚酞 

材料：碎滤纸，pH为4.003，6.864，9.182的标准缓冲溶液 

实验内容 

一、离解平衡 

1. 同离子效应 

（1）在试管中加入0.1mol·L-1 HAc溶液2mL，1～2滴甲基橙指示剂，摇匀，观察溶液的颜色。然后分在两支试管中，一支作对比，在另一支中加入少量固体NaAc，振荡溶解后，观察两只试管中溶液颜色的变化，解释实验现象。 

（2）利用0.1mol·L-1 NH3·H2O溶液，设计一个实验，证明同离子效应能使NH3·H2O的解离度降低的事实（应选用那种指示剂？）。 

    2. 盐类的水解平衡及其移动 

（1）用pH试纸分别检验0.1mol·L-1的Na2CO3、Al2(SO4)3和NaCl溶液的pH值，并用去离子水作实验。写出水解反应的离子方程式。 

    （2）用pH试纸分别检验0.1mol·L-1的Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4溶液的pH值。解释实验现象。 

（3）温度、溶液酸度对水解平衡的影响 

①在试管中加入1.0mol·L-1 NaAc溶液2mL和1滴酚酞溶液 ，加热观察溶液颜色的变化，解释实验现象。 

②在试管中加入0.1mol·L-1 BiCl3溶液1滴，加水稀释有何现象？再逐滴加入2mol·L-1 HCl溶液，观察现象。当沉淀刚刚消失后，再加水稀释又有何现象？写出水解的离子反应式，解释实验现象。 

3. 能水解的盐类间的相互作用 

（1）在试管中加入0.1mol·L-1 Al2(SO4)3溶液1mL，加入0.1mol·L-1 NaHCO3溶液1mL，从水解平衡移动的观点解释之。写出反应的离子方程式。 

（2）在试管中加入0.1mol·L-1 CrCl3溶液1mL，加入0.1mol·L-1 Na2CO3溶液1mL，观察实验现象。写出反应的离子方程式。 

二、沉淀反应 

1. 沉淀的生成和溶解 

（1）在两支试管中分别加入0.5mol·L-1 Pb(NO3)2溶液5滴，一支试管中加入1mol·L-1 KCl溶液5滴；另一支试管中加入0.02mol·L-1 KCl溶液5滴，观察有无白色沉淀产生（不产生沉淀的留作下一实验）。写出离子反应方程式。 

（2）在上面未产生沉淀的试管中加入0.02mol·L-1 KI溶液，观察现象。写出离子反应方程式。 

(3) 在两支试管中分别加入0.1mol·L-1 MgCl2溶液0.5mL和数滴2.0mol·L-1 NH3·H2O溶液，至沉淀生成。在一支试管中加入几滴2.0mol·L-1 HCl溶液；在另一支试管中加入数滴1.0mol·L-1 NH4Cl溶液，观察沉淀是否溶解。解释每步实验现象。 

（4）在试管中加入0.01mol·L-1 Pb(Ac)2溶液2滴和0.02mol·L-1 KI溶液2滴，再加入少量去离子水，后再加入少量NaNO3固体，并振荡试管，直到沉淀消失。解释沉淀溶解的原因。 

2. 分步沉淀 

    （1）在试管中加入0.1mol·L-1 Na2S溶液1滴和0.1mol·L-1 K2CrO4溶液2滴，用去离子水稀释至5mL，混合均匀。首先加入1滴0.1mol·L-1 Pb(NO3)2溶液，离心分离，观察试管底部沉淀的颜色，然后再向清液中继续滴加Pb(NO3)2溶液，观察此时生成沉淀的颜色。指出两种沉淀各是什么物质。 

（2）在试管中加入0.1mol·L-1 AgNO3溶液和Pb(NO3)2溶液各2滴，用去离子水稀释至5mL，摇匀。逐滴加入0.1mol·L-1 K2CrO4溶液，每加入1滴后都要充分摇荡，离心分离，观察试管底部先后生成沉淀的颜色，指出各是什么物质并解释现象。

    3. 沉淀的转化 

在2支试管中各加入1mL 0.5mol·L-1的CaCl2溶液和Na2SO4溶液，振荡至生成沉淀，离心分离，弃去清液。在其中1支试管中加入2.0mol·L-1 HCl溶液1mL，观察沉淀是否溶解；在另一支试管中加入饱和Na2CO3溶液1mL，充分振荡几分钟，离心分离，弃去清液，用去离子水洗涤沉淀1~2次，然后在沉淀中加入2.0mol·L-1 HCl溶液1mL，观察沉淀是否溶解。 

4. 沉淀法分离混合离子 

在小试管中加入0.1mol·L-1的AgNO3、Fe(NO3)3和Al(NO3)3溶液各3滴。混合均匀后，向其中加入几滴2.0mol·L-1 HCl溶液，离心沉降，再加入1滴HCl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2.0mol·L-1 NaOH溶液，搅拌并加热，观察沉淀的颜色。离心沉降，再加入1滴NaOH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。写出分离过程示意图。 

三、缓冲溶液 

1. 缓冲溶液的配制及其pH值的测定 

按表4-1配制4种缓冲溶液，并用pH计分别测定其pH值。记录测定结果，并进行计算，将计算值与测定结果相比较。关于pH计的使用方法参看附录。 

表4-1 缓冲溶液的配制 

    2. 试验缓冲溶液的缓冲作用 

在上面配制的已测定pH值的第4号缓冲溶液中加入0.10mol·L-1 HCl溶液0.5mL(约10滴)，搅拌均匀，用pH计测定其pH值。再加入0.10mol·L-1 NaOH溶液1.0mL(约20滴)，搅拌均匀，用pH计测定其pH值。记录测定结果于表4-2中，并与计算值进行比较。 

表4-2 缓冲溶液性质的检验