沉淀溶解平衡讨论报告

完成日期：20XX年11月3日

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指导老师： 

一 摘要

本文主要围绕三个问题展开讨论。一个是预测硫酸铁和硫酸铝与碳酸钠反应的产物，第二个是根据本实验1-2）讨论酸碱平衡对沉淀生成的影响，最后一个是设计一种制备碳酸铬，碳酸铝以及碳酸铁的方法。

二 前言

讨论背景：在沉淀溶解平衡过程中，反应受多种因素影响。在不同的溶液组成条件下，沉淀生成的种类以及是否有沉淀生成都有可能不同。

讨论意义：加深对沉淀溶解平衡的理解，认识影响沉淀溶解平衡的因素，进而掌握制备沉淀的方法。

三 内容

（一）预测更换试剂后反应的产物

由于碳酸钠水中溶液的碳酸根离子水解使溶液呈碱性（该反应的平衡常数是2.13×10^(-4)）。所以溶液中存在较多的氢氧根离子（大概是0.1M）。另一方面，氢氧化铁的Ksp=4.0×10^(-38),是一个非常小的数值(同样氢氧化铝的Ksp=1.3×10^(-33)也是一个非常小的数值)。所以溶液中很可能生成的是氢氧化物的沉淀。

再者，在水溶液中，若生成的是碳酸铁或者碳酸铝的话，由于碳酸根离子是弱酸的阴离子，铁离子和铝离子都是弱碱的阳离子，它们在水溶液中都会发生一定程度的水解反应，且相互促进，使得各自的水解程度增大，即发生双水解反应。生成的碳酸铁或碳酸铝又转化成了氢氧化铁或氢氧化铝。（注：碳酸铁双水解反应的平衡常数可以通过算该反应的ΔG，再通过van’t Hoff公式求出该反应的平衡常数。至于氢氧化铁的G可以通过铁离子的水解方程求出。）

综上所述，我们预计以硫酸铁和硫酸铝代替铬钾矾与碳酸钠发生反应的产物是氢氧化铁和氢氧化铝。

（二）结合实验1-2）阐述酸碱平衡对沉淀生成的影响

实验1-2）中硝酸锌与硫化氢反应生成硫化锌。ZnS（S）≒Zn+（aq）+S2-（aq）反应中有硫离子生成，当溶液中有较多的氢离子时，氢离子会与硫离子结合生成硫化氢的弱电解质，从而使沉淀溶解的这一反应向沉淀溶解的方向进行，使得硫化锌沉淀溶解。这解释了为什么硫化锌沉淀会溶于6M的HCl溶液中。

况且硝酸锌的Ksp=2.5×10^(-22),相对于硫化汞的Ksp（4×10^(-53)）和硫化铜的Ksp（6.3×10^（-36））来说，要大得多。所以在氢离子相同的情况，尽管硫离子减少的幅度相同，但是由于Ksp的不同，所以平衡移动导致多溶解的难溶电解质的量各有不同，所以硫化锌和硫化汞在6M的HCl溶液中不会溶解。

由1-2）实验可知，当沉淀溶解能产生弱酸阴离子或弱碱阳离子或者氢离子或氢氧根离子时，欲使沉淀溶解，可以通过酸碱平衡来降低溶液中的离子浓度，使得沉淀溶解平衡向溶解的方向进行，进而使沉淀溶解。

如果难溶化合物的金属离子或酸根离子能与水中的OH一或H+相结生成弱碱或弱酸，从而使该难溶化合物的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，增大沉淀的溶解度，这种现象称为酸效应.酸效应主要影响又难溶的弱酸盐的溶解度.下面以弱酸盐A,M为例，讨论酸效应对溶解度的影响.当考虑该效应时，A,M,、在I溶液中存在如下平衡关系:

（三）制备碳酸铬，碳酸铝，碳酸铁的方法

由于铬离子和碳酸根离子在水溶液中都会发生水解，因此无法在水溶液中制备碳酸铬。 铬钾矾（硫酸铬钾）和碳酸钠混合时发生双水解反应：3Na2CO3+2KCr(SO4)2+3H2O==3Na2SO4+K2SO4+2Cr(OH)3↓+3CO2 ↑

因此，可行的制备反应必须在非水溶液体系中进行。

碳酸铝:将氟化铝与碳酸钠混合，高温熔融，即可制得。副产品是冰晶石。方程式：4AlF3+3Na2CO3=高温=2Na3[AlF6]+Al2(CO3)3

注意控制温度，防止碳酸铝分解。当碳酸铝以固体形式从混容物中析出时，过滤，可得较为纯净的碳酸铝。此过程严格防水，以防碳酸铝水解。

碳酸铁在溶液中不能稳定存在。可以理解为酸碱性原因，Fe3+酸性比CO2强，（CO3）2-碱性比Fe（OH）3强，相当于自身发生强酸制弱酸+强碱制弱碱反应。同理，碳酸铬在溶液中也不能稳定存在。所以碳酸铁和碳酸铬的制备与碳酸铝的制备都不能在水溶液中进行，只能在非水溶液体系中制备，且制备方法与碳酸铝的制备相类似，即用碳酸钠分别与三氟化铬和三氟化铁混合，在高温熔融状态下反应，即可制得。

四 结论

对于含有生成物中有弱酸阴离子或弱碱阳离子（即能与氢离子或氢氧根离子结合生成 弱电解质）的沉淀溶解平衡，溶液的酸碱性会影响该沉淀的沉淀溶解平衡。如在较强的酸性条件下，含有硫离子的硫化锌就会溶解。所以在制备一些难溶电解质时，需要考虑溶液的酸碱性。

五 参考文献

 

第二篇：实验九配合物与沉淀溶解平衡

试验九 配合物与沉淀——溶解平衡

一．实验目的：

1．加深理解配合物的组成和稳定性。了解配合物形成时特征

2．加深理解沉淀—溶解平衡和溶度积的概念。掌握溶度积规则及其应用

3．初步学习利用沉淀反应和配位溶解的方法，分离常见混合阳离子

4．学习电动离心机的使用和固—液分离操作

二．实验原理：

配合物石油形成体（又称为中心离子或原子）与一定数目的配位体（负离子或中性分子）。以配位键结合而形成的一类复杂化合物，是路易斯（Lewis）酸和路易斯（Lewis）碱的加合物。配合物的内层与外层之间以离子键结合，在水溶液中完全解离。配位个体在水溶液中分步解离，其类似于弱电解质。

在一定条件下，中心离子。配位个体和配位个体之间达到配位平衡。例：

Cu2+ + 4NH3 ——[Cu（NH3）4]2+

相应反应的标准平衡常数KfQ。 成为配合物的稳定常数。对于相同类型的配合物KfQ数值愈大就愈稳定。

在水溶液中，配合物的生成反应。主要有配位体的取代反应和加合反应

例：[Fe（SCN）n]3+ + ===[FeF6]3- + nScn-

HgI2(s) + 2I- ==[HgI4]2-

配合物形成时，往往伴随溶液颜色、酸碱性（即PH）。难溶电解质溶解度，中心离子氧化还原的改变等特征。

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;

AnBn(s) == mAn+（ag） + nBm-(ag)

其溶度积常数为：

KspQ（AmBn）==[c(An+)/cQ]m[c(Bm-)/cQ]n

沉淀的生成和溶解。可以根据溶度积规则判断：

J Q ＞ KspQ　 有沉淀析出、平衡向右移动

JQ = KspQ 处于平衡状态、溶液为饱和溶液

J Q ＜ KspQ 无沉淀析出、或平衡向右移动，原来的沉淀溶解

溶液PH的改变，配合物的形成发生氧化还原反应。往往会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KspQ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，则要根据计算所需测定试剂浓度的大小来判断测定的先后顺序。

两种测定间相互转换的难易程度，要根据沉淀转化反应的标准平衡常数确定。利用测定反应和配位溶解。可以分离溶液中心某些离子。

实验内容与数据处理

四．思考题

1．比较[FeCl4]-，[Fe（NCS）3-和[FeF6]3-稳定性。

2．比较[Ag（NH3）2]+，[Ag（S2O3）2]3-和[AgI]-的稳定性

3．试计算0.1mol·L-1Na2H2Y溶液的pH

4．如何正确地使用电动离心机？