实验十三　配合物与沉淀-溶解平衡

【实验目的】

（1）掌握配合物的形成、特征及稳定性。

（2）理解沉淀-溶解平衡和溶度积的概念，掌握溶度积规则及其应用。

（3）利用配合物形成分离常见混合阳离子。

【实验原理】

1.配位化合物与配位平衡

配合物是典型的Lewis酸碱加合物。作为Lewis酸碱加合物的配离子或配合物分子，在水溶液中存在着配合物的解离反应和生成反应间的平衡，这种平衡称为配位平衡。

以［Ag（NH3）2］+为例，［Ag（NH3）2］+的解离反应是分步进行的：

［Ag（NH3）2］+（aq）［Ag（NH3）］+（aq）+NH3（aq）　　（1）

［Ag（NH3）］+（aq）Ag+（aq）+NH3（aq）

配合物形成时往往伴随溶液颜色、酸碱性、难溶电解质溶解度、中心离子氧化还原性的改变等特征。

2.沉淀-溶解平衡

在含有难溶电解质晶体的饱和溶液中，难溶强电解质与溶液中相应离子间的多相离子平衡，称为沉淀-溶解平衡。

用通式表示如下；

AnBm（s）nAm+（aq）+mBn-（aq）　　（2）

其溶度积常数为：

沉淀的生成和溶解。可以根据溶度积规则判断：

Jθ>Ksp有沉淀析出、平衡向右移动；

Jθ=Ksp处于平衡状态、溶液为饱和溶液；

Jθ<Ksp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，往往引起难溶电解质溶解度的改变。对于相同类型的难溶电解质，可以根据其的相对大小判断沉淀的先后顺序。对于不同类型的难溶电解质，则要根据计算所需沉淀试剂浓度的大小来判断沉淀的先后顺序。

两种沉淀间相互转化的难易程度要根据沉淀转化反应的标准平衡常数确定。

利用沉淀反应和配位溶解可以分离溶液中的某些离子。

【实验仪器与试剂】

仪器：点滴板，试管，试管架，石棉网，酒精灯，电动离心机。

试剂：HCl（6mol·L-1、2mol·L-1），HNO3（6mol·L-1），H2O2（3％），NaOH（2mol·L-1），NH3·H2O（2mol·L-1、6mol·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），Na2H2Y（0.1mol·L-1），Na2S2O3（0.1mol·L-1），NH4Cl（1mol·L-1），MgCl2（0.1mol·L-1），CaCl2（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），AgNO3（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），丁二酮肟。

其它材料：pH试纸。

【实验步骤】

1.配合物的形成与颜色变化

①在0.1mol·L-1FeCl3溶液中加入0.1mol·L-1KSCN溶液，记录实验现象。再加入0.1mol·L-1NaF溶液，观察溶液变化。写出反应方程式。

②在0.1mol·L-1K3［Fe（CN）6］溶液和0.1mol·L-1NH4Fe（SO4）2溶液中分别滴加0.1mol·L-1KSCN溶液，观察溶液有无变化。

③在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，分别加入2mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1BaCl2溶液，记录实验现象，写出反应方程式。

④在0.1mol·L-1NiSO4溶液中，逐滴加入6mol·L-1NH3·H2O，记录实验现象。然后加入丁二酮肟，观察生成物的颜色和状态。写出有关反应方程列于表2-12。

注：以下实验内容参考表2-12，自行设计表格，书写反应方程式和实验现象。

2.配合物形成时难溶物溶解度的改变

在3支试管中分别加入0.1mol·L-1NaCl溶液、0.1mol·L-1KBr溶液、0.1mol·L-1KI溶液各1mL，再各加入1mL0.1mol·L-1AgNO3溶液，观察沉淀的颜色。离心分离，弃去清液。在沉淀中分别逐滴加入2mol·L-1NH3·H2O、0.1mol·L-1Na2S2O3溶液、2mol·L-1KI溶液，振荡试管，观察沉淀的溶解。写出反应方程式。

3.配合物形成时溶液pH值的改变

取一条pH试纸，在它的一端滴上半滴0.1mol·L-1CaCl2溶液，记下被CaCl2溶液浸润处的pH值，待CaCl2溶液不再扩散时，在距离CaCl2溶液扩散边缘0.5～1.0cm干试纸处，滴上半滴0.1mol·L-1Na2H2Y溶液，待Na2H2Y溶液扩散到CaCl2溶液区形成重叠时，记下重叠与未重叠处的pH值。说明pH值变化的原因，写出反应方程式。

4.配合物形成时中心离子氧化还原性的改变

①在0.1mol·L-1CoCl2溶液中滴加3％H2O2，观察有无变化。

②在0.1mol·L-1CoCl2溶液中加几滴1mol·L-1NH4Cl溶液，再滴加6mol·L-1NH3·H2O溶液，观察现象。然后滴加3％H2O2，观察溶液颜色的变化。写出有关的反应方程式。

上述①和②两个实验可以得出什么结论？

5.沉淀的生成与溶解

①在3支试管中各加入2滴0.01mol·L-1Pb（Ac）2溶液和2滴0.02mol·L-1KI溶液，振荡试管，观察现象。在第一支试管中加入5mL去离子水，振荡，观察现象；在第二支试管中加少量NaNO3（s），振荡，观察现象；在第三支试管中加过量的2mol·L-1KI溶液，观察实验现象，分析原因。

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，观察实验现象。在1支试管中加6mol·L-1HCl溶液，在另一支试管中加6mol·L-1HNO3溶液，振荡试管，观察实验现象。写出相关的反应方程式。

③在2支试管中加入0.1mol·L-1MgCl2溶液和几滴2mol·L-1NH3·H2O溶液至沉淀生成。在第一支试管中加入几滴2mol·L-1HCl溶液，观察沉淀是否溶解；在另一支试管中加入几滴1mol·L-1NH4Cl溶液，观察沉淀是否溶解。写出相关反应方程式，并解释每步实验现象。

6.分步沉淀

①在试管中加入1滴0.1mol·L-1Na2S溶液和1滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，用去离子水稀释至5mL，摇匀。先加入1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，观察此时沉淀的颜色。写出反应方程式，并说明判断两种沉淀先后析出的理由。

②在试管中加入2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液和1滴0.1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，用去离子水稀释至5mL，摇匀。逐滴加入0.1mol·L-1K2CrO4溶液，观察实验现象。写出反应方程式，并解释之。

7.沉淀的转化

0.1mol·L-1AgNO3溶液中加入3滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，观察实验现象。再逐滴加入0.1mol·L-1NaCl溶液，充分振荡，观察变化。写出反应方程式。

8.沉淀-配位溶解法分离混合阳离子

①某溶液中含有Ba2+、Al3+、Fe3+、Ag+等离子，设计方法进行分离，写出相关反应方程式。

②某溶液中含有Ba2+、Pb2+、Fe3+、Zn2+等离子，自己设计方法进行分离。写出相关反应方程式。

【思考题】

（1）计算0.1mol·L-1Na2H2Y溶液的pH值。

（2）如何正确地使用电动离心机？

【注意事项】

实验废液要倒入回收桶中。