实验四 沉淀反应与氧化还原反应.

Ag+＋Cl －实验四 沉淀反应与氧化还原反应一、实验目的1、掌握沉淀平衡和溶度积规则的运用。

2、了解沉淀的溶解和沉淀转化的原理。

3、学习离心分离操作和电动离心机的使用。

4、加深对氧化还原反应的本质及氧化剂、还原剂具有相对性等基本知识的理解。

5、了解氧化还原反应与浓度、介质酸度的关系。

二、预习提问1、何为溶度积规则？（以AgCl 为例）答：当C(Ag ＋)·C(Cl －)＞K sp ，有沉淀析出；C(Ag ＋)·C(Cl －)＝K sp ，溶液达到饱和，但仍无沉淀析出；C(Ag ＋)·C(Cl －)＜K sp ，溶液未饱和，没有沉淀析出。

2、为何H 2O 2即可作为氧化剂又可作为还原剂？在何种情况下作为氧化剂？在何种情况下作为还原剂？答：H 2O 2中O 的氧化价—1价为中间价态，即可作为氧化剂又可作为还原剂，当遇到更强的氧化剂时，H 2O 2作还原剂，当遇到更强的还原剂时，H 2O 2作氧化剂。

3、怎样判断氧化还原的方向？答：作为氧化剂的电对的电极电位应大于作为还原剂电对的电极电位。

三、实验原理 1、任何难溶的电解质，在水溶液中总是或多或少地溶解，绝对不溶的物质是不存在的。

AgCI 在水中的溶解度虽然很小，但溶液中仍然存在着一个溶解与沉淀间的平衡关系： AgCI(s)⇔当C(Ag ＋)·C(Cl －)＞K sp ，有沉淀析出；C(Ag ＋)·C(Cl －)＝K sp ，溶液达到饱和，但仍无沉淀析出；C(Ag ＋)·C(Cl －)＜K sp ，溶液未饱和，没有沉淀析出。

分步沉淀：如果在溶液中有两种或两种以上的离子都可以与同一种沉淀剂反应生成难溶电解质，所需沉淀剂离子浓度小的先沉淀出来，所需沉淀剂离子浓度大的后沉淀出来。

沉淀转化：如果在沉淀中再加入某种试剂，能使其形成溶度积更小的物质，则沉淀就转化。

氧化还原反应是电子转移的反应。

电极电位(φ)相对大小可用来衡量物质得失电子能力的大小。

φ数值愈大，其氧化态的氧化能力愈强，还原态的还原能力愈弱。

根据电极电位数值可以判断氧化还原反应的方向。

物质的氧化性和还原性强弱是相对的，中间价态化合物一般既可作氧化剂，又可作还原剂。

例如,H 2O 2常作氧化剂，被还原为H 2O(或OH －)： H 2O 2＋2H ＋＋2e ⇔2H 2O φ0=1.77V但遇到更强的氧化剂，如高锰酸钾(在酸性介质中)时，过氧化氢作为还原剂，被氧化而放出氧气：2H ＋＋O 2＋2e ⇔H 2O 2 φ0=0.682V溶解沉淀介质的酸碱性对含氧酸盐的氧化性影响很大。

例如，高锰酸钾在酸性介质中被还原为Mn 2＋(无色或浅红色)；MnO 4－＋8H ＋＋5e ⇔Mn 2＋＋4H 2O φ0=1.51V在中性或弱碱性介质中，被还原为褐色或暗黄色的MnO 2沉淀： MnO 4－＋2H 2O ＋3e ⇔MnO 2↓＋4OH －φ0=0.588V在强碱性介质中，被还原为绿色的MnO 42－：MnO 4－＋e ⇔MnO 42－φ0=0.564V电极电位的大小与浓度的关系可用能斯特方程式表示：)()(lg 303.20还原态氧化态C C nF RT +Φ=Φ四、仪器和试剂1、 仪器试管、离心试管、离心机、酸度计、烧杯(100mL)2、 试剂HCI(浓、6mol ·L -1)、HNO 3(6mol ·L -1)、NH 3·H 2O(浓、6mol ·L -1)、Pb(NO 3)2(0.1mol ·L -1、0.001mol ·L -1)，NaCl(1mol ·L -1、0.1mol ·L -1)，KI(0.5mol ·L -1、0.1mol ·L -1、0.001mol ·L -1)，K 2CrO 4(0.5mol ·L -1、0.05mol ·L -1)，AgNO 3(0.1mol ·L -1)，BaCI 2(0.5mol ·L -1)，(NH 4)2C 2O 4(饱和)，Na 2SO 4(饱和)，Na 2S(1mol ·L -1、0.1mol ·L -1)、H 2SO 4(2mol ·L -1)、KBrO 3(饱和)、K 2Cr 2O 7(0.2mol ·L -1)、KMnO 4(0.1mol ·L -1、0.0010mol ·L -1)、淀粉溶液、Na 2S 2O 3(0.5mol ·L -1)、H 2O 2(3％)、NaOH(6mol ·L -1)、Na 2SO 3(0.5mol ·L -1)、KNO 3(s)、MnO 2(s)3、 材料 淀粉KI 试纸五、实验步骤及现象解释 1、沉淀平衡在离心试管中滴加10滴0.1mol ·L -1 Pb(NO 3)2溶液然后滴加5滴1mol ·L -1NaCI 溶液，振荡离心试管，会有白色沉淀生成。

（Pb 2++2Cl —= PbCl 2↓）待沉淀完全后，离心分离。

在分离后的溶液中，加入一滴0.5mol ·L -1K 2CrO 4溶液，会有黄色沉淀生成。

（Pb 2++CrO 42—= PbCrO 4↓；Ksp(PbCl 2)＝1.6⨯10—5； Ksp(PbCrO 4)＝2.8⨯10—13由Ksp 可清楚的看出白色沉淀PbCl 2↓生成后，体系中C （Pb 2+）较大，使得C （Pb 2+）∙ C （CrO 42—）> Ksp(PbCrO 4)有黄色沉淀生成。

）2、溶度积规则的应用(1)在试管中加1ml 0.1mol ·L -1Pb(NO 3)2溶液5d ，再滴加1ml 0.1mol ·L -1 KI 溶液5d ，观察有黄色沉淀生成，为PbI 2。

（Pb 2++2I —= PbI 2 ∵C （Pb 2+）∙ C 2（I —）=221.021.0）（⨯> Ksp (PbI2)=7.1⨯10—9 ∴有沉淀生成。

）(2)用0.001mol·L-1Pb(NO3)2溶液和0.001mol·L-1KI溶液进行实验，观察无现象。

（∵C（Pb2+）∙ C2（I—）=22001.02001.0）（⨯< Ksp PbI2=7.1⨯10—9 ∴无沉淀生成。

）(3)在试管中注入0.1mol·L-1NaCI溶液2d和0.5mol·L-1K2CrO4溶液3d。

然后边振荡试管边逐滴滴加0.1mol·L-1 AgNO3溶液，观察沉淀的颜色由白色沉淀变化为砖红色，这是（因为Ksp(AgCl)＝1.8⨯10—10 Ksp(Ag2CrO4)＝1.1⨯10—12，由于AgCl的溶解度较小，开始有AgCl白色沉淀生成。

随着AgCl的滴加，AgCl沉淀的生成，Cl—浓度的逐渐减小，2Ag++CrO42—= Ag2CrO4↓。

）3、分步沉淀在试管中滴加2滴0.1mol·L-1Na2S溶液和5滴0.1mol·L-1K2CrO4溶液，用水稀释至5mL，然后逐滴滴加0.1mol·L-1Pb(NO3)2溶液，观察首先生成棕褐色沉淀。

待沉淀完全后，继续向清液中滴加Pb(NO3)2溶液，会出现黄色沉淀。

（Ksp(PbS)＝8.0⨯10—28非常小Qi很容易大于Ksp(PbS)，∴先有PbS 棕褐色沉淀生成。

Ksp(PbCrO4)＝2.8⨯10—13较大，∴尽管K2CrO4浓度大于Na2S浓度，PbCrO4沉淀依旧后生成。

）4、沉淀的溶解(1)取5滴0.5mol·L-1BaCI2溶液，滴3滴饱和(NH4)2C2O4溶液观察有白色沉淀生成，离心分离弃去溶液,在沉淀物上滴加6mol·L-1HCI溶液，沉淀消失，（Ba2++C2O42—= BaC2O4↓BaC2O4+2H+= H2C2O4+Ba2+ 这是由于生成了弱酸，使沉淀消失）。

(2)取0.1mol·L-1AgNO3溶液10滴，滴入1mol·L-1NaCI溶液3－4滴，有白色的AgCl沉淀生成。

再逐滴滴入6mol·L-1 NH3·H2O沉淀消失，（AgCl+2NH3= Ag(NH3)2++Cl—这是由于生成了更稳定的配合物，使沉淀消失）。

(3)取10滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，滴入3－4滴1mol·L-1Na2S溶液，有黑色沉淀产生。

离心分离，弃去溶液，在沉淀物上滴加6mol·L-1HNO3溶液少许，加热，发现沉淀消失并有臭味产生。

（2Ag++S2—= Ag2S↓3Ag2S+8HNO3 = 6AgNO3+3S↓+2NO↑+4H20）5、沉淀的转化在离心试管中，滴5滴0.1mol·L-1 Pb(NO3)2溶液，再滴3滴1mol·L-1 NaCI溶液，出现白色沉淀PbCl2，（方程式：Pb2++2Cl—= PbCl2↓）振荡离心试管，待沉淀完全后，离心分离PbCl2↓。

用0.5mL蒸馏水洗涤沉淀一次。

然后在PbCl2沉淀中滴3滴0.1mol·L-1KI溶液，沉淀转化为黄色的PbI2↓，（方程式：PbCl2+2I—= PbI2↓+2Cl—，Ksp(PbCl2)＝1.6⨯10—5 Ksp(PbI2)=7.1⨯10—9可见可转化为溶度积更小的物质）。

按上述操作依次先后滴入5滴饱和Na2SO4溶液，沉淀转化为白色的PbSO4↓（方程式：PbI2+ SO42—= PbSO4↓+2I—，Ksp(PbSO4)=1.6⨯10—5，可转化为溶度积更小的物质）；PbSO4沉淀中加入0.5mol·L-1K2CrO4溶液，沉淀转化为黄色的PbCrO4↓（方程式：PbSO4+ CrO42—= PbCrO4↓+2Cl—，,Ksp(PbCrO4)＝2.8⨯10—13,可转化为溶度积更小的物质）；PbCrO4沉淀中加入1mol·L-1Na2S溶液，沉淀转化为棕褐色的PbS↓，（方程式：PbCrO4+ S2—= PbS↓+ CrO42—，Ksp(PbS)＝8.0⨯10—28，可转化为溶度积更小的物质）。

6、氧化剂、还原剂及氧化还原反应（1）取三支试管，各加入0.5mol·L-1 KI 10滴，2mol·L-1 H2SO4 8滴。

在第一支试管中加入饱和KBrO3溶液1滴。

在第二支试管中加6mol·L-1 HNO310滴，在第三支试管中加入0.2mol·L-1 K2Cr2O71滴。