pbcl2

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

2

O

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

2

O

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

2

O

2

作还原剂，当遇到更强的还原剂时，H

2

O

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

2

O

2

常作氧化剂，被还原为H

2

O(或OH－)：

H

2

O

2

＋2H＋＋2e



2H

2

Oφ0=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

2

O

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Mn2＋

(无色或浅红色)；

MnO

4

－＋8H＋＋5e



Mn2＋＋4H

2

Oφ0=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

2

O＋3e



MnO

2

↓＋4OH－φ0=0.588V

在强碱性介质中，被还原为绿色的MnO

4

2－：

MnO

4

－＋e



MnO

4

2－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

303.2

0

还原态

氧化态

C

C

nF

RT



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

2

O(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

2

CrO

4

(0.5mol·L-1、0.05mol·L-1)，AgNO

3

(0.1mol·L-1)，BaCI

2

(0.5mol·L-1)，(NH

4

)

2

C

2

O

4

(饱

和)，Na

2

SO

4

(饱和)，Na

2

S(1mol·L-1、0.1mol·L-1)、H

2

SO

4

(2mol·L-1)、KBrO

3

(饱和)、

K

2

Cr

2

O

7

(0.2mol·L-1)、KMnO

4

(0.1mol·L-1、0.0010mol·L-1)、淀粉溶液、Na

2

S

2

O

3

(0.5mol·L-1)、

H

2

O

2

(3％)、NaOH(6mol·L-1)、Na

2

SO

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-1Pb(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。（Pb2++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

2

CrO

4

溶液，会有黄色沉淀生成。（Pb2++CrO

4

2—=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（Pb2+）较大，使得C（Pb2+）C（CrO

4

2—）>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1ml0.1mol·L-1Pb(NO

3

)

2

溶液5d，再滴加1ml0.1mol·L-1KI溶液5d，观察

有黄色沉淀生成，为PbI

2

。（Pb2++2I—=PbI

2

∵C（Pb2+）C2（I—）=

2

2

1.0

2

1.0

）（

>

Ksp

(PbI2)

=7.110—9∴有沉淀生成。）

(2)用0.001mol·L-1Pb(NO

3

)

2

溶液和0.001mol·L-1KI溶液进行实验，观察无现象。

（∵C（Pb2+）C2（I—）=

2

2

001.0

2

001.0

）（

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-1K

2

CrO

4

溶液3d。然后边振荡试管

边逐滴滴加0.1mol·L-1AgNO

3

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—10Ksp

(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++CrO

4

2—=Ag

2

CrO

4

↓。）

3、分步沉淀

在试管中滴加2滴0.1mol·L-1Na

2

S溶液和5滴0.1mol·L-1K

2

CrO

4

溶液，用水稀释至5mL，

然后逐滴滴加0.1mol·L-1Pb(NO

3

)

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(NO

3

)

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K

2

CrO

4

浓度大

于Na

2

S浓度，PbCrO

4

沉淀依旧后生成。）

4、沉淀的溶解

(1)取5滴0.5mol·L-1BaCI

2

溶液，滴3滴饱和(NH

4

)

2

C

2

O

4

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++C

2

O

4

2—=BaC

2

O

4

↓

BaC

2

O

4

+2H+=H

2

C

2

O

4

+Ba2+这是由于生成了弱酸，使沉淀消失）。

(2)取0.1mol·L-1AgNO

3

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-1NH

3

·H

2

O沉淀消失，（AgCl+2NH

3

=Ag(NH

3

)

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-1AgNO

3

溶液，滴入3－4滴1mol·L-1Na

2

S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-1HNO

3

溶液少许，加热，发现沉淀消失并

有臭味产生。（2Ag++S2—=Ag

2

S↓3Ag

2

S+8HNO

3

=6AgNO

3

+3S↓+2NO

↑+4H

2

0）

5、沉淀的转化

在离心试管中，滴5滴0.1mol·L-1Pb(NO

3

)

2

溶液，再滴3滴1mol·L-1NaCI溶液，出现白

色沉淀PbCl

2

，（方程式：Pb2++2Cl—=PbCl

2

↓）振荡离心试管，待沉淀完全后，离心分离

PbCl

2

↓。

用0.5mL蒸馏水洗涤沉淀一次。然后在PbCl

2

沉淀中滴3滴0.1mol·L-1KI溶液，沉淀转化

为黄色的PbI

2

↓，（方程式：PbCl

2

+2I—=PbI

2

↓+2Cl—，Ksp

(PbCl2)

＝1.610—5Ksp

(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Na

2

SO

4

溶液，沉淀转化为白色的PbSO

4

↓（方程式：PbI

2

+

SO

4

2—=PbSO

4

↓+2I—，Ksp

(PbSO4)

=1.610—5，可转化为溶度积更小的物质）；PbSO

4

沉淀中加

入0.5mol·L-1K

2

CrO

4

溶液，沉淀转化为黄色的PbCrO

4

↓（方程式：PbSO

4

+CrO

4

2—=PbCrO

4

↓+2Cl—，,Ksp

(PbCrO4)

＝2.810—13,可转化为溶度积更小的物质）；PbCrO

4

沉淀中加入

1mol·L-1Na

2

S溶液，沉淀转化为棕褐色的PbS↓，（方程式：PbCrO

4

+S2—=PbS↓+CrO

4

2—，

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-1KI10滴，2mol·L-1H

2

SO

4

8滴。在第一支试管中加

入饱和KBrO

3

溶液1滴。在第二支试管中加6mol·L-1HNO

3

10滴，在第三支试管中加入

0.2mol·L-1K

2

Cr

2

O

7

1滴。振荡并观察反应前后发生的变化，反应慢的放水浴中加热2分

钟。离子反应方程式：

BrO

3

—+6H++6I—=3I

2

+Br—+3H

2

O

2NO

3

—+8H++6I—=3I

2

+2NO—+4H

2

O

Cr

2

O

7

2—+14H++6I—=3I

2

+2Cr3++7H

2

O

氧化剂还原剂

(2)在试管中加入0.5mol·L-1KI溶液2滴和2mol·L-1H

2

SO

4

10滴，然后滴入0.1mol·L-1

KMnO

4

溶液1滴，此时溶液变为淡黄色。加淀粉溶液2滴，溶液变为蓝色。

10I—+2MnO

4

—+16H+=5I

2

+2Mn2++8H

2

O

在上面的溶液中，滴入0.5mol·L-1Na

2

S

2

O

3

溶液数滴，蓝色褪去

I

2

+2S

2

O

3

2—=2I—+S

4

O

6

2—

7、氧化剂与还原剂的相对性

(1)在试管中加入0.5mol·L-1KI5滴，2mol·L-1H

2

SO

4

8滴，然后加

3％(H

2

O

2

)溶液3滴。摇荡并观察有黄色的I

2

生成，

离子方程式：4I—+2H

2

O

2

+4H+=2I

2

+4H

2

O。

还原剂氧化剂

(2)在另一支试管中加入0.1mol·L-1KMnO

4

5滴，2mol·L-1H

2

SO

4

8滴，然后加3％H

2

O

2

10滴。摇荡可观察到红紫色的KMnO

4

颜色褪去，

离子方程式：2MnO

4

—+6H++5H

2

O

2

=2Mn2++5O

2

+8H

2

0。

氧化剂还原剂

8、浓度对氧化还原反应的影响

在两支试管中分别加入浓HCI和2mol·L-1HCI各1mL，再加入0.2mol·L-1K

2

Cr

2

O

7

溶液4

滴，水浴加热，观察到：前者橙色的K

2

Cr

2

O

7

颜色褪去，有绿色的Cr3+出现，后者无现

象。在发生变化的试管口用淀粉KI试纸检验有氯气放出。

离子方程式：Cr

2

O

7

2—+6Cl—+14H+=3Cl

2

↑+2Cr3++7H

2

O

9、介质酸碱性对氧化还原反应的影响

(1)介质的酸碱性对KMnO

4

氧化作用的影响：

在三支试管中，各加入0.1mol·L-1KMnO

4

溶液10滴。然后在第一支试管中加入2mol·L-1

H

2

SO

4

10滴，第二支试管中加入蒸馏水10滴，第三支试管中加入6mol·L-1NaOH10滴。

在以上三支试管中加入0.5mol·L-1Na

2

SO

3

溶液5－6滴，观察到第一支试管中紫红色褪去，

变为无色透明溶液，第二支试管中紫红色褪去，出现棕色小颗粒MnO

2

，第三支试管中紫红

色褪去，变为墨绿色溶液，为K

2

MnO

4

，

离子方程式：2MnO

4

－＋6H＋＋5SO

3

2—

2Mn2＋＋3H

2

O+5SO

4

2—

2MnO

4

－＋H

2

O＋3SO

3

2—

2MnO

2

↓＋2OH－+3SO

4

2—

2MnO

4

－＋SO

3

2—+2OH—

2MnO

4

2－+SO

4

2—＋H

2

O

※NaAsO

3

实验不做。

10、歧化反应

(1)在干燥的大试管中加入约一片KOH固体，少量KNO

3

固体及少量MnO

2

粉末，于酒精灯

上熔融使其充分反应。待自然冷却至室温，加入约5mL水，制得绿色K

2

MnO

4

溶液。其反

应方程式为：

3MnO

2

＋2KNO

3

＋4KOH＝3K

2

MnO

4

＋2NO↑＋2H

2

O

(2)取上述K

2

MnO

4

溶液2mL，加入2mol·L-1H

2

SO

4

1mL，可观察到溶液颜色变红，并悬浮

有少量棕色小颗粒，并根据下面锰元素电位图

酸性介质中：

φ0／VMnO

4

－MnO

4

2－MnO

2

φ0右>φ0左

六、思考题

1、在Ag

2

CrO

4

沉淀中加入NaCI溶液，将会产生什么现象？

2、在沉淀转化实验中能否用比较PbCI

2

，PbI

2

，PbSO

4

，PbCrO

4

，PbS的K

sp

值说明有关沉

淀转化的原因？并说明为什么？

3、沉淀的溶解常用的方法有哪几种？

4、怎样判断氧化还原反应的方向？

5、为何H

2

O

2

既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？

6、介质的酸碱性对氧化还原反应有何影响？

7、根据锰的元素电位图，判断MnO

4

2—发生歧化反应的条件？

0.5642.26