實驗四　配合物與沉淀溶解平衡

【實驗目的】

1.加深對配合物與沉淀溶解平衡原理的理解。

2.學習利用配合物與沉淀溶解平衡原理在混合陽離子分離中的應用。

3.學會離心機的使用和固-液分離操作。

【實驗原理】

1.配位-解離平衡

在一定條件下，形成體（中心離子）、配位體和配位化合物（配離子）達到配位-解離平衡，如［Cu（NH3）4］2+在水溶液中的配位-解離平衡：

稱為累積穩定常數或形成常數，配位化合物（配離子）的形成常伴隨溶液顏色、酸堿性、難溶電解質溶解度、中心離子氧化還原性的改變。

2.沉淀-溶解平衡

在一定條件下，當溶解和沉淀速率相等時，便建立了一種動態的多相離子平衡，可表示如下：

稱為溶度積常數，沉淀的生成和溶解可以根據溶度積規則來判斷：，有沉淀析出，平衡向左移動；，處于平衡狀態，溶液為飽和溶液；，無沉淀析出，或平衡向右移動，原來的沉淀溶解。

溶液pH值的改變、配合物的形成或發生氧化還原反應，造成的離子濃度的改變打破了原來的沉淀-溶解平衡，其平衡移動符合Le Chatelier原理。綜合利用酸堿解離平衡、配位-解離平衡和沉淀-溶解平衡和化學平衡原理可以分離溶液中的某些離子。

【儀器與試劑】

1.儀器　離心試管、試管架、石棉網、酒精燈、電動離心機、pH試紙。

2.試劑　HCl（6mol·L-1，2mol·L-1）、H2SO4（2mol·L-1）、HNO3（6mol·L-1）、H2O2（3%）、NaOH（2mol·L-1）、NH3·H2O（6mol·L-1，2mol·L-1）、KBr（0.1mol·L-1）、KI（0.02mol·L-1，0.1mol·L-1，2mol·L-1）、K2CrO4（0.1mol·L-1）、KSCN（0.1mol·L-1）、NaF（0.1mol·L-1）、NaCl（0.1mol·L-1）、Na2S（0.1mol·L-1）、NaNO3（s）、Na2S2O3（0.1mol·L-1）、NH4Cl（1mol·L-1）、MgCl2（0.1mol·L-1）、CaCl2（0.1mol·L-1）、Ba（NO3）2（0.1mol·L-1）、Al（NO3）3（0.1mol·L-1）、Pb（NO3）2（0.1mol·L-1）、Pb（Ac）2（0.01mol·L-1）、CoCl2（0.1mol·L-1）、FeCl3（0.1mol·L-1）、Fe（NO3）3（0.1mol·L-1）、AgNO3（0.1mol·L-1）、Zn（NO3）2（0.1mol·L-1）、NiSO4（0.1mol·L-1）、NH4Fe（SO4）2（0.1mol·L-1）、K3［Fe（CN）6］（0.1mol·L-1）、BaCl2（0.1mol·L-1）、CuSO4（0.1mol·L-1）。

【實驗步驟】

1.配合物的形成與顏色變化（注：反應在試管中進行）

（1）在1mL 0.1mol·L-1 FeCl3中加1～3滴0.1mol·L-1 KSCN，觀察現象，然后加6～8滴0.1mol·L-1 NaF，充分振蕩試管，觀察顏色的變化。寫出反應方程式。

（2）在1mL 0.1mol·L-1K3［Fe（CN）6］溶液和1mL 0.1mol·L-1NH4Fe（SO4）2溶液中分別加1～3滴0.1mol·L-1KSCN，觀察并解釋現象。

（3）在1mL 0.1mol·L-1CuSO4溶液中滴加6mol·L-1NH3·H2O至過量，然后將溶液分為兩份，分別滴加2mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1BaCl2，觀察現象，寫出反應方程式。

2.配合物形成時難溶物溶解度的改變　在3支離心試管中分別加入5滴 0.1mol·L-1 NaCl、0.1mol·L-1 KBr和0.1mol·L-1 KI，再各加入5滴 0.1mol·L-1AgNO3，觀察沉淀的顏色。離心分離，棄去清液。在每種沉淀中，都分別滴加2mL 2mol·L-1NH3·H2O、0.1mol·L-1 Na2S2O3、2mol·L-1 KI溶液，充分振蕩試管，觀察沉淀的溶解，寫出反應方程式。

3.配合物形成時中心離子氧化還原性的改變（注：反應在試管中進行）

（1）在1mL 0.1mol·L-1 CoCl2溶液中滴加3～5滴3%的H2O2，有無變化？

（2）在5滴 0.1mol·L-1 CoCl2溶液中滴加10滴1mol·L-1 NH4Cl溶液，振蕩，再滴加1mL 6mol·L-1NH3·H2O，充分振蕩試管，觀察現象。然后加5滴3%的H2O2，振蕩，觀察并解釋現象，寫出反應方程式。

4.沉淀的生成與溶解

（1）在3支試管中各加入2滴0.01mol·L-1 Pb（Ac）2和2滴0.02mol·L-1 KI溶液，振蕩試管，觀察現象。在第1支試管中加5mL去離子水，搖蕩，觀察現象；在第2支試管中加少量NaNO3（s），搖蕩，觀察現象；在第3支試管中滴加過量的2mol·L-1 KI，觀察現象，分別解釋之。

（2）在2支試管中各加入1滴0.1mol·L-1Na2S溶液和1滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，觀察現象。第1支試管中加幾滴6mol·L-1HCl，在第2支試管中加6mol·L-1HNO3，搖蕩，觀察現象，寫出反應方程式。

（3）在2支試管中各加入1mL 0.1mol·L-1 MgCl2溶液和數滴2mol·L-1NH3·H2O溶液至沉淀生成，在第1支試管中加幾滴2mol·L-1HCl溶液，觀察沉淀是否溶解；在第2支試管中加數滴1mol·L-1 NH4Cl溶液，觀察沉淀是否溶解，寫出反應方程式，分別解釋實驗現象。

5.分步沉淀

（1）在一支離心試管中加入3滴0.1mol·L-1Na2S溶液和3滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，用去離子水稀釋至3mL，搖勻。先加入3滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，搖勻，觀察沉淀的顏色，離心分離；然后再向清液中繼續滴加Pb（NO3）2溶液，觀察此時生成沉淀的顏色。寫出反應方程式，并說明兩種沉淀先后析出的原因。

（2）在試管中加入3滴0.1mol·L-1AgNO3溶液和3滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，用去離子水稀釋至2mL，搖勻。逐滴加入0.1mol·L-1K2CrO4溶液，觀察并解釋沉淀顏色的變化，寫出反應方程式。

6.沉淀的轉化　在6滴0.1mol·L-1AgNO3溶液中加3滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，觀察現象。再逐滴加入0.1mol·L-1NaCl溶液，搖蕩，觀察現象。寫出反應方程式。

7.沉淀-配位溶解法分離混合陽離子　某溶液中含有Ba2+，Al3+，Fe3+，Ag+等離子，試設計方法分離之，寫出有關反應方程式。

【提示】

離心分離操作及離心機的使用見本書2.5.1。

【思考題】

1.某溶液中含有Ba2+、Pb2+、Fe3+、Zn2+等離子，用圖示法表示實驗分離方案，寫出有關反應方程式。

2.查相關數據，比較［Ag（NH3）2］+、［Ag（S2O3）2］3-和［AgI2］-的穩定性。

3.如何正確使用電動離心機？