实验四 电解质溶液

一、实验目的

1.了解强弱电解质电离的差别及同离子效应。

2.学习缓冲溶液的配制方法及其性质。

3.熟悉难溶电解质的沉淀溶解平衡及溶度积原理的应用。

4.学习离心机、酸度计、pH试纸的使用等基本操作。

二、实验原理

1.弱电解质的电离平衡及同离子效应

对于弱酸或弱碱AB，在水溶液中存在下列平衡：AB A++B-，各物质浓度关系满足?

K? = [A+]·[B-]/[ AB]，K?为电离平衡常数。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-离子的浓度，则平衡向生成AB分子的方向移动，使弱电解质的电离度降低，这种效应叫做同离子效应。

2.缓冲溶液

由弱酸及其盐（如HAc-NaAc）或弱碱及其盐（如NH3·H2O-NH4Cl）组成的混合溶液，能在一定程度上对抗外加的少量酸、碱或水的稀释作用，而本身的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，生成弱酸或弱碱的过程。水解反应往往使溶液显酸性或碱性。如：弱酸强碱盐（碱性）、强酸弱碱盐（酸性）、弱酸弱碱盐（由生成弱酸弱碱的相对强弱而定）。通常加热能促进水解，浓度、酸度、稀释等也会影响水解。

4.沉淀平衡

（1）溶度积

在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解的固体及溶解的离子间存在着多相平衡，即沉淀平衡。Ksp?表示在难溶电解质的饱和溶液中，难溶电解质的离子浓度（以其化学计量数为幂指数）的乘积，叫做溶度积常数，简称溶度积。根据溶度积规则可以判断沉淀的生成和溶解。若以Q表示溶液中难溶电解质的离子浓度（以其系数为指数）的乘积，那么，溶液中Q>Ksp?有沉淀析出或溶液过饱和；Q=Ksp?溶液恰好饱和或达到沉淀平衡；Q<Ksp?溶液无沉淀析出或沉淀溶解。

（2）分步沉淀

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，沉淀的先后顺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，这种现象叫做分步沉淀。

（3）沉淀的转化

把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叫沉淀的转化。一般来说，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、仪器和试药

仪器：试管、烧杯、量筒、洗瓶、玻璃棒、酒精灯（或水浴锅）、pH计。

试药：HCl (0.1, 1, 6mol·L-1)、HAc (0.1, 1mol·L-1)、NaOH (0.1, 1mol·L-1)、NH3·H2O (2mol·L-1)、NaCl (0.1mol·L-1)、Na2CO3 (0.1mol·L-1)、NaAc (1mol·L-1, 固体)、Na2S（0.1mol·L-1）、KI (0.001, 0.1mol·L-1)、K2CrO4 (0.1mol·L-1)、MgCl2 (0.1mol·L-1)、Al2(SO4)3 (0.1mol·L-1)、ZnSO4

(0.1mol·L-1)、CuSO4 (0.1mol·L-1)、MnSO4 (0.1mol·L-1)、Pb(NO3)2 (0.001, 0.1mol·L-1)、AgNO3 (0.1mol·L-1)、NH4Cl (0.1, 饱和溶液, 固体)、Na3PO4 (0.1mol·L-1)、Na2HPO4 (0.1mol·L-1)、NaH2PO4 (0.1mol·L-1)、SbCl3（固体）、FeCl3（固体）、标准缓冲溶液 (pH = 6.86, 4.00)、锌粒（固体）、酚酞溶液（1%）、甲基橙（0.1%）、pH试纸。

四、实验内容

1.强弱电解质溶液的比较

用pH试纸分别测定HAc (0.1mol·L-1)、HCl（0.1mol·L-1）溶液的pH值。然后在两支试管中分别加入1mL上述溶液，再各加入一小颗锌粒并加热，观察哪支试管中产生氢气的反应比较剧烈。

2.同离子效应

（1）在两支试管中，各加1mL 0.1mol·L-1HAc溶液和1滴甲基橙指示剂，摇匀，观察溶液颜色；在一支试管中加入少量NaAc固体，振荡使之溶解，观察溶液颜色有何变化，与另一支试管溶液进行比较，指出同离子效应对电离度的影响。

（2）在两支小试管中，各加5滴0.1mol·L-1MgCl2溶液，在其中一支试管中再加入5滴饱和NH4Cl溶液，然后在两支试管各加入5滴2mol·L-1NH3·H2O溶液，观察两支试管发生的现象，写出有关反应方程式并说明原因。

3.缓冲溶液的配制和性质

（1）按说明书配制标准缓冲溶液（pH = 6.86, 4.00），并学习pH计的使用方法。

（2）在两个小烧杯中，各加入30mL蒸馏水，用pH试纸和pH计测定其pH值，再分别加入5滴1mol·L-1HCl和5滴1mol·L-1NaOH溶液，搅拌均匀，分别用pH试纸和pH计测定溶液的pH值。

（3）在一个烧杯中，加入1mol·L-1HAc及1mol·L-1NaAc溶液各50mL (用量筒)，玻棒搅匀，配制成HAc-NaAc 缓冲溶液。用pH试纸和pH计分别测定溶液的pH值，并与计算值比较。

（4）取3个烧杯，各加入30mL该缓冲溶液，先用pH计分别测定在一个烧杯中加入1滴、10滴1mol·L-1HCl后各溶液的pH值，用同法测定在另一个烧杯中加入1滴、10滴1mol·L-1NaOH溶液后各溶液的pH值，在第三个烧杯中加入1滴、10滴蒸馏水后各溶液的pH值，将测得结果与原来缓冲溶液的pH值比较，总结缓冲溶液的性质。

4.盐类水解反应及其影响因素

（1）盐的水解与溶液的酸碱性

①取3支小试管，分别加入5滴0.1mol·L-1NaCl、Na2CO3及Al2(SO4)3溶液，用玻棒蘸取少许溶液在pH试纸上测定溶液的酸碱性。写出水解的离子方程式，并解释。

②用pH试纸分别测定0.1mol·L-1Na3PO4、Na2HPO4 、NaH2PO4溶液的酸碱性，并说明原因。

（2）影响盐类水解反应的因素

①温度 取两支试管，分别加入5滴 1mol·L-1NaAc溶液和5滴蒸馏水，并各加入1滴酚酞溶液，将其中一支试管用酒精灯（或水浴）加热，观察颜色变化，冷却后颜色又如何？解释原因。

②酸度 将少量FeCl3、SbCl3固体（火柴头大小即可）置于一个小试管中，加入1mL蒸馏水，有何现象产生？用pH试纸测定溶液的酸碱性。再向试管中加入几滴6mol·L-1HCl,观察沉淀是否溶解？最后将所得溶液再加入2mL蒸馏水稀释，又有什么变化？解释现象并写出有关反应方程式。

③相互水解 在2支试管中，分别加入1mL 0.1mol·L-1Na2CO3及1mL 0.1mol·L-1Al2(SO4)3

溶液，先用pH试纸分别测定溶液的pH值，然后将二者混合，观察现象并写出有关反应的离子方程式。

5.溶度积规则的应用

（1）沉淀的生成

①取一支试管，加入10滴 0.1mol·L-1Pb(NO3)2溶液，再缓慢加入10滴0.1mol·L-1 KI溶液，观察沉淀的生成和颜色。

②取另一支试管，加入10滴0.001mol·L-1Pb(NO3)2溶液，再缓慢加入10滴0.001mol·L-1 KI溶液，观察有无沉淀的生成？试以溶度积规则解释上述现象。

③试设计实验，比较ZnS、CuS、MnS几种硫化物难溶盐溶解度的大小。

（2）沉淀的溶解

在一支离心试管中，加入5滴0.1mol·L-1AgNO3溶液和2滴0.1mol·L-1NaCl溶液混合，观察现象，离心沉降，弃去上层清液，向沉淀中滴加2mol·L-1NH3·H2O溶液，观察原有沉淀是否溶解？解释上述现象。

（3）分步沉淀

在离心试管中，加入5滴0.1mol·L-1NaCl和2滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，用蒸馏水稀释至1mL，摇匀，逐滴加入0.1mol·L-1AgNO3溶液，边加边振摇，当砖红色沉淀转化为白色沉淀转化较慢时，离心沉降，观察生成沉淀的颜色。再向清液中滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液，又有何现象？解释现象，写出相应方程式。

（4）沉淀的转化

在一支离心试管中，加入5滴0.1mol·L-1AgNO3溶液和2滴0.1mol·L-1NaCl溶液混合，观察现象，离心沉降，弃去上层清液，向沉淀中滴加0.1mol·L-1KI溶液并搅拌，观察沉淀的颜色变化并写出有关反应方程式。

五、注意事项

1.用pH试纸测定溶液的pH值时，不可将pH试纸投入待测溶液中测试。

2.使用离心机时要注意保持平衡，转速调整不要过猛，停止时不要马上打开机盖。

3.实验时要注意试剂用量，否则可能观察不到现象。

4.注意固体、液体取用的正确操作，以免试剂弄混和交叉污染。

5.试管加热时要注意管内液体体积不可过大，试管受热要均匀，试管口不要对人。

六、思考题

1.为什么NaH2PO4、Na2HPO4溶液分别呈现弱酸性和弱碱性？

2.使用酸度计应注意什么问题？

3.如何配制pH = 5.0的缓冲溶液？

4.同离子效应对弱电解质的电离度和难溶电解质的溶解度各有何影响？

5.试根据所给试剂设计实验：AgCl沉淀的制备和溶解，写出具体步骤及相应方程式。

第二篇：实验四 电解质溶液

实验四 电解质溶液

一、实验目的

1．掌握并验证同离子效应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．掌握并验证浓度、温度对盐类水解平衡的影响；

4. 了解沉淀的生成和溶解条件以及沉淀的转化。

二、实验原理

弱电解质溶液中加入含有相同离子的另一强电解质时，使弱电解质的解离程度降低，这种效应称为同离子效应。

弱酸及其盐或弱碱及其盐的混合溶液，当将其稀释或在其中加入少量的酸或碱时，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：

pH?pKaθ?lgc(酸)c(HAc) ?pKaθ?lg?c(盐)c(Ac)

在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解的难溶容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PbI2饱和溶液中，建立了如下平衡：

PbI2 (固) Pb2+ + 2I -

其平衡常数的表达式为Ksp= c(Pb2+) · c(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，当将Pb(Ac)2和KI两种溶液混合时 如果： c(Pb2+)· c(I -)2 ＞Ksp溶液过饱和，有沉淀析出。

c(Pb2+)· c(I -)2 ＝Ksp饱和溶液。

c(Pb2+)· c(I -)2＜Ksp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。

三、仪器和药品

仪器：试管，试管架，试管夹，离心试管，小烧杯（100mL或50mL），量筒（10mL），洗瓶，点滴板，玻璃棒，酒精灯（或水浴锅），离心机（公用）。 ????

药品：醋酸HAc（0.1mol·L-1， 1mol·L-1，2mol·L-1），盐酸HCl （0.1mol·L-1，2 mol·L-1，6mol·L-1）。氨水NH3·H2O（2mol·L-1），0.1mol·L-1NaOH。0.1mol·L-1 AgNO3，Al2(SO4)3（0.1mol·L-1， 1mol·L-1），K2CrO4（0.1mol·L-1，）KI（0.001mol·L-1， 0.1mol·L-1），MgCl2（0.1mol·L-1），NaAc（0.5mol·L-1， 1mol·L-1，固体），NaCl（0.1mol·L-1， 1mol·L-1），Na2CO3（0.1mol·L-1， 1mol·L-1），Pb(NO3)2（0.001mol·L-1， 0.1mol·L-1），NH4Cl（饱和，固体），Na3PO4（0.1mol·L-1），Na2HPO4（0.1mol·L-1），NaH2PO4（0.1mol·L-1），SbCl3（固体）。锌粒，甲基橙（0.1%），酚酞（1%），pH试纸。

四、实验内容

1．强弱电解质的比较

（1）在两支试管中分别加入少量0.1mol·L-1 HCl和0.1mol·L-1HAc，用pH试纸测定两溶液的pH值，并与计算值相比较。

（2）在两支试管中分别加入1mL 0.1mol·L-1 HCl或0.1mol·L-1Hac，再分别加入一小棵锌粒（可用砂纸擦去表面的氧化层），并用酒精灯加热试管，观察哪只试管中产生的氢气的反应比较剧烈。

由实验结果比较HCl和HAc的酸性有何不同？为什么？

2．同离子效应

（1）取两支试管，各加入1mL 蒸馏水，2滴NH3·H2O溶液，再滴入一滴酚酞溶液，混合均匀，观察溶液显什么颜色。在一支试管中加入1/4勺NH4Cl固体，振荡使之溶解，观察溶液的颜色，并与另一试管中的溶液比较。

根据以上实验指出同离子效应对电离度的影响。

（2）取两支小试管，各加入5滴0.1mol·L-1 MgCl2溶液，其中一支试管中再加入5滴饱和NH4Cl溶液，然后分别在两支试管中加入5滴2mol·L-1NH3·H2O，观察两支试管中发生的现象有何不同？写出有关反应式并说明原因。

3．缓冲溶液的配制和性质

（1）两支试管中各加入3mL去离子水，用pH试纸测定其pH值，再分别加入5滴0.1mol·L-1 HCl或0.1mol·L-1NaOH溶液，测定它们的pH值。

（2）在1个小烧杯中，加入1mol·L-1HAc和1mol·L-1NaAc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试纸测定其pH值，并与计算值比较。

（3）取3支试管，各加入此缓冲溶液3mL，然后分别加入5滴0.1mol·L-1 HCl、

0.1mol·L-1NaOH溶液及5滴去离子水，再用pH试纸分别测定其pH值。与原来缓冲溶液的pH值比较，有何变化？

比较实验情况，并总结缓冲溶液的性质。

4．盐类的水解和影响盐类水解的因素

（1）盐的水解与溶液的酸碱性

1）在三支试管中分别加入少量1mol·L-1 Na2CO3、NaCl 及Al2(SO4)3溶液，用pH试纸试验他们的酸碱性。写出水解的离子方程式，并解释之。

2）在三支试管中分别加入少量0.1mol·L-1Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4溶液，用pH试纸试验他们的酸碱性。酸式盐是否都呈酸性，为什么？

（2）影响盐类水解的因素

1）温度对水解的影响 在两支试管中分别加入1mL 0.5mol·L-1NaAc溶液，并各加入3滴酚酞溶液，将其中一支试管用酒精灯（或水浴）加热，观察颜色的变化。冷却后颜色有何变化？为什么？

2）相互水解 取两支试管，分别加入3mL 0.1mol·L-1 Na2CO3及2mL1mol·L-1 Al2(SO4)3溶液，先用pH试纸分别测定其pH值，然后混合。观察有何现象？写出反应的离子方程式。

5．溶度积原理的应用

（1）沉淀的生成

1）在一支试管中加入1mL 0.1mol·L-1Pb(NO3)2溶液，再逐渐加入1mL 0.1mol·L-1KI溶液，观察沉淀的生成和颜色。

2）在另一支试管中加入1mL 0.001mol·L-1Pb(NO3)2溶液，再逐渐加入1mL 0.001mol·L-1KI溶液，观察有无沉淀生成？

试以溶度积原理解释以上现象。

（2）分步沉淀 在离心试管中加入3滴0.1mol·L-1NaCl溶液和1滴0.1mol·L-1 K2CrO4溶液，稀释至1mL，摇匀后逐滴加入数滴（1～5滴以内）0.1mol·L-1AgNO3溶液（边摇边加）。当滴入AgNO3后，振摇使砖红色沉淀转化为白色沉淀较慢时，离心沉淀，观察生成沉淀的颜色（注意沉淀和溶液颜色的差别）。再往清液中滴加数滴0.1mol·L-1 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），判断哪一种难溶电解质先沉淀。

（3）沉淀的溶解 在试管中加入2 mL0.1mol·L-1MgCl2溶液，并滴入数滴2mol·L-1NH3·H2O溶液，观察沉淀的生成。再向此溶液中加入少量NH4Cl固体，振荡，观察原有沉淀是否溶

解，用例子平衡移动的观点解释上述现象。

（4）沉淀的转化 在离心试管中加入0.1mol·L-1Pb(NO3)2溶液和1mol·L-1NaCl溶液各10滴。离心分离，弃去上层清液，向沉淀中滴加0.1mol·L-1KI溶液并搅拌，观察沉淀的颜色变化。说明原因并写出有关反应方程式。

五、注意事项

1、用pH试纸试验溶液的性质时，方法是将一小片试纸放在干净饿点滴板上，用洗净的玻璃棒蘸取待测溶液，滴在试纸上，观察其颜色的变化。注意：不要把试纸投入被测试液中测试。

2、取用液体试剂时，严禁将滴瓶中的滴管伸入试管内，或用试验者的滴管到试剂瓶中吸取试剂，以免污染试剂。取用试剂后，必须把滴管放回原试剂瓶中，不可置于实验台上，以免弄混及交叉污染试剂。

3、用试管盛液体加热时，液体量不能过多，一般以不超过试管体积的1/3为宜。试管夹应夹在距离管口1～2cm处，然后挟持试管，从液体的上部开始加热，再过渡到试管下部，并不断地晃动试管，以免由于局部过热，液体喷出或受热不均使试管炸裂。加热时，应注意试管口不能朝向别人或自己。

4、正确使用离心机，注意保持平衡，调整转速时不要过快。

5、操作时注意试剂的用量，否则观察不到现象。

6、使用酒精灯时应注意安全，参阅“酒精灯和煤气灯的使用”一节中有关内容。

7、锌粒回收至指定容器中。

六、预习要求及思考题

1．预习要求

（1）复习电力平衡、同离子效应、缓冲原理及缓冲溶液的配制、盐类的水解及沉淀的生成和溶解等基本概念和原理。

（2）预习本书中“固体、液体试剂的取用”、“试管实验操作”、“试纸的使用”、“沉淀的分离与洗涤”、“离心机的使用”等内容，掌握操作要点。

2．思考题

（1）试解释为什么Na2HPO4、NaH2PO4均属酸式盐，但前者的溶液呈弱碱性，后者却呈弱酸性？

（2）同离子效应对弱电解质的电离度和难溶电解质的溶解度各有什么影响？

（3）使用离心机应注意什么？

（4）沉淀的溶解和转化的条件是什么？