实验四　配合物与沉淀溶解平衡

【实验目的】

1.加深对配合物与沉淀溶解平衡原理的理解。

2.学习利用配合物与沉淀溶解平衡原理在混合阳离子分离中的应用。

3.学会离心机的使用和固-液分离操作。

【实验原理】

1.配位-解离平衡

在一定条件下，形成体（中心离子）、配位体和配位化合物（配离子）达到配位-解离平衡，如［Cu（NH3）4］2+在水溶液中的配位-解离平衡：

称为累积稳定常数或形成常数，配位化合物（配离子）的形成常伴随溶液颜色、酸碱性、难溶电解质溶解度、中心离子氧化还原性的改变。

2.沉淀-溶解平衡

在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：

称为溶度积常数，沉淀的生成和溶解可以根据溶度积规则来判断：，有沉淀析出，平衡向左移动；，处于平衡状态，溶液为饱和溶液；，无沉淀析出，或平衡向右移动，原来的沉淀溶解。

溶液pH值的改变、配合物的形成或发生氧化还原反应，造成的离子浓度的改变打破了原来的沉淀-溶解平衡，其平衡移动符合Le Châtelier原理。综合利用酸碱解离平衡、配位-解离平衡和沉淀-溶解平衡和化学平衡原理可以分离溶液中的某些离子。

【仪器与试剂】

1.仪器　离心试管、试管架、石棉网、酒精灯、电动离心机、pH试纸。

2.试剂　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）。

【实验步骤】

1.配合物的形成与颜色变化（注：反应在试管中进行）

（1）在1mL 0.1mol·L-1 FeCl3中加1～3滴0.1mol·L-1 KSCN，观察现象，然后加6～8滴0.1mol·L-1 NaF，充分振荡试管，观察颜色的变化。写出反应方程式。

（2）在1mL 0.1mol·L-1K3［Fe（CN）6］溶液和1mL 0.1mol·L-1NH4Fe（SO4）2溶液中分别加1～3滴0.1mol·L-1KSCN，观察并解释现象。

（3）在1mL 0.1mol·L-1CuSO4溶液中滴加6mol·L-1NH3·H2O至过量，然后将溶液分为两份，分别滴加2mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1BaCl2，观察现象，写出反应方程式。

2.配合物形成时难溶物溶解度的改变　在3支离心试管中分别加入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，观察沉淀的颜色。离心分离，弃去清液。在每种沉淀中，都分别滴加2mL 2mol·L-1NH3·H2O、0.1mol·L-1 Na2S2O3、2mol·L-1 KI溶液，充分振荡试管，观察沉淀的溶解，写出反应方程式。

3.配合物形成时中心离子氧化还原性的改变（注：反应在试管中进行）

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

（2）在5滴 0.1mol·L-1 CoCl2溶液中滴加10滴1mol·L-1 NH4Cl溶液，振荡，再滴加1mL 6mol·L-1NH3·H2O，充分振荡试管，观察现象。然后加5滴3%的H2O2，振荡，观察并解释现象，写出反应方程式。

4.沉淀的生成与溶解

（1）在3支试管中各加入2滴0.01mol·L-1 Pb（Ac）2和2滴0.02mol·L-1 KI溶液，振荡试管，观察现象。在第1支试管中加5mL去离子水，摇荡，观察现象；在第2支试管中加少量NaNO3（s），摇荡，观察现象；在第3支试管中滴加过量的2mol·L-1 KI，观察现象，分别解释之。

（2）在2支试管中各加入1滴0.1mol·L-1Na2S溶液和1滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，观察现象。第1支试管中加几滴6mol·L-1HCl，在第2支试管中加6mol·L-1HNO3，摇荡，观察现象，写出反应方程式。

（3）在2支试管中各加入1mL 0.1mol·L-1 MgCl2溶液和数滴2mol·L-1NH3·H2O溶液至沉淀生成，在第1支试管中加几滴2mol·L-1HCl溶液，观察沉淀是否溶解；在第2支试管中加数滴1mol·L-1 NH4Cl溶液，观察沉淀是否溶解，写出反应方程式，分别解释实验现象。

5.分步沉淀

（1）在一支离心试管中加入3滴0.1mol·L-1Na2S溶液和3滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，用去离子水稀释至3mL，摇匀。先加入3滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，摇匀，观察沉淀的颜色，离心分离；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。写出反应方程式，并说明两种沉淀先后析出的原因。

（2）在试管中加入3滴0.1mol·L-1AgNO3溶液和3滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，用去离子水稀释至2mL，摇匀。逐滴加入0.1mol·L-1K2CrO4溶液，观察并解释沉淀颜色的变化，写出反应方程式。

6.沉淀的转化　在6滴0.1mol·L-1AgNO3溶液中加3滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，观察现象。再逐滴加入0.1mol·L-1NaCl溶液，摇荡，观察现象。写出反应方程式。

7.沉淀-配位溶解法分离混合阳离子　某溶液中含有Ba2+，Al3+，Fe3+，Ag+等离子，试设计方法分离之，写出有关反应方程式。

【提示】

离心分离操作及离心机的使用见本书2.5.1。

【思考题】

1.某溶液中含有Ba2+、Pb2+、Fe3+、Zn2+等离子，用图示法表示实验分离方案，写出有关反应方程式。

2.查相关数据，比较［Ag（NH3）2］+、［Ag（S2O3）2］3-和［AgI2］-的稳定性。

3.如何正确使用电动离心机？