實驗六沉澱溶解平衡討論報告

完成日期：2023年11月3日

作者：劉薇劉春巨集劉樹青徐璐穎戴安婧吳亦歌

指導老師：王睿博

一摘要本文主要圍繞三個問題展開討論。乙個是**硫酸鐵和硫酸鋁與碳酸鈉反應的產物，第二個是根據本實驗1-2）討論酸鹼平衡對沉澱生成的影響，最後乙個是設計一種製備碳酸鉻，碳酸鋁以及碳酸鐵的方法。

二前言討論背景：在沉澱溶解平衡過程中，反應受多種因素影響。在不同的溶液組成條件下，沉澱生成的種類以及是否有沉澱生成都有可能不同。

討論意義：加深對沉澱溶解平衡的理解，認識影響沉澱溶解平衡的因素，進而掌握製備沉澱的方法。

三內容（一） **更換試劑後反應的產物

由於碳酸鈉水中溶液的碳酸根離子水解使溶液呈鹼性（該反應的平衡常數是2.13×10^(-4)）。所以溶液中存在較多的氫氧根離子（大概是0.

1m）。另一方面，氫氧化鐵的ksp=4.0×10^(-38),是乙個非常小的數值(同樣氫氧化鋁的ksp=1.

3×10^(-33)也是乙個非常小的數值)。所以溶液中很可能生成的是氫氧化物的沉澱。

再者，在水溶液中，若生成的是碳酸鐵或者碳酸鋁的話，由於碳酸根離子是弱酸的陰離子，鐵離子和鋁離子都是弱鹼的陽離子，它們在水溶液中都會發生一定程度的水解反應，且相互促進，使得各自的水解程度增大，即發生雙水解反應。生成的碳酸鐵或碳酸鋁又轉化成了氫氧化鐵或氫氧化鋁。（注：

碳酸鐵雙水解反應的平衡常數可以通過算該反應的δg，再通過van』t hoff公式求出該反應的平衡常數。至於氫氧化鐵的g可以通過鐵離子的水解方程求出。）

綜上所述，我們預計以硫酸鐵和硫酸鋁代替鉻鉀礬與碳酸鈉發生反應的產物是氫氧化鐵和氫氧化鋁。

（二）結合實驗1-2）闡述酸鹼平衡對沉澱生成的影響

實驗1-2）中硝酸鋅與硫化氫反應生成硫化鋅。zns（s）≒zn+（aq）+s2-（aq）反應中有硫離子生成，當溶液中有較多的氫離子時，氫離子會與硫離子結合生成硫化氫的弱電解質，從而使沉澱溶解的這一反應向沉澱溶解的方向進行，使得硫化鋅沉澱溶解。這解釋了為什麼硫化鋅沉澱會溶於6m的hcl溶液中。

況且硝酸鋅的ksp=2.5×10^(-22),相對於硫化汞的ksp（4×10^(-53)）和硫化銅的ksp（6.3×10^（-36））來說，要大得多。

所以在氫離子相同的情況，儘管硫離子減少的幅度相同，但是由於ksp的不同，所以平衡移動導致多溶解的難溶電解質的量各有不同，所以硫化鋅和硫化汞在6m的hcl溶液中不會溶解。

由1-2）實驗可知，當沉澱溶解能產生弱酸陰離子或弱鹼陽離子或者氫離子或氫氧根離子時，欲使沉澱溶解，可以通過酸鹼平衡來降低溶液中的離子濃度，使得沉澱溶解平衡向溶解的方向進行，進而使沉澱溶解。

如果難溶化合物的金屬離子或酸根離子能與水中的oh一或h+相結生成弱鹼或弱酸，從而使該難溶化合物的沉澱溶解平衡向溶解的方向移動，增大沉澱的溶解度，這種現象稱為酸效應.酸效應主要影響又難溶的弱酸鹽的溶解度.下面以弱酸鹽a,m為例，討論酸效應對溶解度的影響.

當考慮該效應時，a,m,、在i溶液中存在如下平衡關係:

（三）製備碳酸鉻，碳酸鋁，碳酸鐵的方法

由於鉻離子和碳酸根離子在水溶液中都會發生水解，因此無法在水溶液中製備碳酸鉻。鉻鉀礬（硫酸鉻鉀）和碳酸鈉混合時發生雙水解反應：3na2co3+2kcr(so4)2+3h2o==3na2so4+k2so4+2cr(oh)3↓+3co2 ↑

因此，可行的製備反應必須在非水溶液體系中進行。

碳酸鋁:將氟化鋁與碳酸鈉混合，高溫熔融，即可制得。副產品是冰晶石。方程式：4alf3+3na2co3=高溫=2na3[alf6]+al2(co3)3

注意控制溫度，防止碳酸鋁分解。當碳酸鋁以固體形式從混容物中析出時，過濾，可得較為純淨的碳酸鋁。此過程嚴格防水，以防碳酸鋁水解。

碳酸鐵在溶液中不能穩定存在。可以理解為酸鹼性原因，fe3+酸性比co2強，（co3）2-鹼性比fe（oh）3強，相當於自身發生強酸制弱酸+強鹼制弱鹼反應。同理，碳酸鉻在溶液中也不能穩定存在。

所以碳酸鐵和碳酸鉻的製備與碳酸鋁的製備都不能在水溶液中進行，只能在非水溶液體系中製備，且製備方法與碳酸鋁的製備相類似，即用碳酸鈉分別與三氟化鉻和三氟化鐵混合，在高溫熔融狀態下反應，即可制得。

四結論對於含有生成物中有弱酸陰離子或弱鹼陽離子（即能與氫離子或氫氧根離子結合生成弱電解質）的沉澱溶解平衡，溶液的酸鹼性會影響該沉澱的沉澱溶解平衡。如在較強的酸性條件下，含有硫離子的硫化鋅就會溶解。所以在製備一些難溶電解質時，需要考慮溶液的酸鹼性。

五參考文獻

六小組分工表

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