基础无机化学实验 化学化工学院 实验中心
1 基础无机化学实验 化 学 化 工 学 院 实 验 中 心
目录 1化学反应速度、反应级数和活化能的测定 2弱电解质电离常数的测定 ..5 3氧化还原与电化学. 8 4银氨配离子配位数的测定.13 5磺基水杨酸合铜配合物的组成及其稳定常数的测定 17 6硫酸亚铁铵的制备和性质 .21 7三草酸合铁酸钾的制备和性质 25 8硫代硫酸钠的制备.… .30 9水溶液中Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Ba2+等离子的分离和检出31 10P区元素重要化合物的性质 .….35 11DS区重要元素化合物的性质 43 12水溶液中Ag、Pb2+、Hg2+、C2+、B+、Z2+等离子的分离和检出.47 13D区元素重要化合物的性质… 54 14水溶液中Fe3+、C02+、N2+、M+、A1+、Cr3+、Zn2+等离子的分离和检出59 15阴离子定性分析 .63
2 目 录 1 化学反应速度、反应级数和活化能的测定............................................................1 2 弱电解质电离常数的测定........................................................................................5 3 氧化还原与电化学....................................................................................................8 4 银氨配离子配位数的测定......................................................................................13 5 磺基水杨酸合铜配合物的组成及其稳定常数的测定..........................................17 6 硫酸亚铁铵的制备和性质......................................................................................21 7 三草酸合铁酸钾的制备和性质...............................................................................25 8 硫代硫酸钠的制备..................................................................................................30 9 水溶液中 Na +、K+、NH4 +、Mg 2+、Ca 2+、Ba 2+等离子的分离和检出..............31 10 P 区元素重要化合物的性质 .................................................................................35 11 DS 区重要元素化合物的性质...............................................................................43 12 水溶液中 Ag +、Pb 2+、Hg 2+、Cu 2+、Bi 3+、Zn 2+等离子的分离和检出............47 13 D 区元素重要化合物的性质..............................................................................54 14 水溶液中 Fe 3+、Co 2+、Ni 2+、Mn 2+、Al 3+、Cr 3+、Zn 2+等离子的分离和检出59 15 阴离子定性分析....................................................................................................63
1化学反应速度、反应级数和活化能的测定 1.1教学目的及要求 1、了解浓度、温度和催化剂对反应速度的影响： 2、测定过二硫酸铵与碘化钾反应的平均反应速度、反应级数、速度常数和 活化能： 3、练习依据实验数据作图，计算反应级数，反应速度常数。 1.2预习与思考 1.预习化学反应速度理论以及浓度、温度和催化剂对反应速度的影响等有 关内容。 2.思考下列问题： 1)在向KI、淀粉和Na2S2O3混合溶液中加入NH42S2Os时，为什么必须越 快越好？ 2)在加入NH4)2S2Og时，先计时后搅拌或者先搅拌后计时，对结果各有何 影响？ 1.3实验提要 测反应速率 在水溶液中，NH42S2O8与KI发生如下反应： (NH4)2 S2O8+3KI==(NH4)2S04 +K2S04+KI3 离子反应方程式为： S20g2+3==2S042-+13 (1) y=AIS2O1=k [S2Os- 式中，△S20g2]为S2O82在△t时间内物质的量浓度的改变值，[S2O82-]、 分别为两种离子初始浓度(mol·Ll),k为反应速度常数，m和n为反应级数。 为了能够测定N2S2O3溶液和作为指示剂的淀粉溶液，这样在反应(1)进行 的同时，也进行着如下的反应： 2S2032-+I3==S4062.+3I (2) 反应(2)进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应(1)却慢的多，所以由反
1 1 化学反应速度、反应级数和活化能的测定 1.1 教学目的及要求 1、了解浓度、温度和催化剂对反应速度的影响； 2、测定过二硫酸铵与碘化钾反应的平均反应速度、反应级数、速度常数和 活化能； 3、练习依据实验数据作图，计算反应级数，反应速度常数。 1.2 预习与思考 1. 预习化学反应速度理论以及浓度、温度和催化剂对反应速度的影响等有 关内容。 2. 思考下列问题： 1）在向 KI、淀粉和 Na2S2O3 混合溶液中加入(NH4)2S2O8 时，为什么必须越 快越好？ 2）在加入(NH4)2S2O8 时，先计时后搅拌或者先搅拌后计时，对结果各有何 影响？ 1.3 实验提要 测反应速率 在水溶液中，(NH4)2S2O8与 KI 发生如下反应： (NH4)2 S2O8 + 3KI === (NH4)2SO4 + K2SO4 + KI3 离子反应方程式为： S2O8 2- + 3I - === 2 SO4 2- + I3 - (1) ν =- 2 2 8 [S O ] t − = k [S2O8 2- ] m [I- ] n 式中，Δ[S2O8 2- ] 为 S2O8 2-在 Δt 时间内物质的量浓度的改变值，[S2O8 2- ]、[I- ] 分别为两种离子初始浓度（mol·L -1），k 为反应速度常数，m 和 n 为反应级数。 为了能够测定 Na2S2O3 溶液和作为指示剂的淀粉溶液，这样在反应（1）进行 的同时，也进行着如下的反应： 2S2O3 2- + I3 - === S4O6 2- + 3I- （2） 反应（2）进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应（1）却慢的多，所以由反
应(1)生成的立刻与S2O2作用生成无色的S4O62和，因此在反应开始阶段， 看不到碘与淀粉作用显示出来的特有蓝色。但是一旦N2S2O3耗尽，反应(1) 继续生成的微量I:立即使淀粉溶液呈现特有的蓝色。所以蓝色的出现就标志着 反应(2)的完成。 从反应方程式(1)和(2)的计量关系可以看出，S2O82浓度减少的量等于 S2032-减少量的一半，即 4S,0=4S,0 2 由于S2O32在溶液显示蓝色时己全部耗尽，所以△S2O32]实际上就是反应开 始时N2S2O,的初始浓度。因此，只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的 时间△，就可以就算反应(1)的平均反应速度.AS,0] △ 在固定[S2O2],改变S2Og2]和的条件下进行一系列实验，测得不同条件 下的反应速度，就能根据v=k[S2Og2]m]”的关系推出反应的反应级数。 再由下式可进一步求出反应速度常数k k= [S202[UW 根据阿雷尼乌斯公式，反应速度常数k与反应温度有如下关系： Lgk=-Ea/2.303RT+IgA 式中，E为反应的活化能，R为气体常数，T为绝对温度。因此，只要测 得不同温度时的k,以gk对1/T作图可得一直线，由直线的斜率可求得反应的 活化能Ea: 斜率=-Ea2.303R 1.4实验用品 仪器：烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计。 液体试剂：NH42S2Os(0.20mol·Ll)、KI(0.20mol·L-l)、Na2S2O3 (0.010mol·L1)、KN03(0.20mol·L)、NH4)2S04(0.20mol·Ll)、 CuNO32(0.02mol·Ll)、淀粉溶液0.2%(m)。 1.5实验内容
2 应（1）生成的 - 3 I 立刻与 S2O3 2-作用生成无色的 S4O6 2-和 I -，因此在反应开始阶段， 看不到碘与淀粉作用显示出来的特有蓝色。但是一旦 Na2S2O3 耗尽，反应（1） 继续生成的微量 - 3 I 立即使淀粉溶液呈现特有的蓝色。所以蓝色的出现就标志着 反应（2）的完成。 从反应方程式（1）和（2）的计量关系可以看出，S2O8 2-浓度减少的量等于 S2O3 2-减少量的一半，即 2- 2- 2 3 2 8 [S O ] [S O ]= 2 由于 S2O3 2-在溶液显示蓝色时已全部耗尽，所以 Δ[S2O3 2- ]实际上就是反应开 始时 Na2S2O3 的初始浓度。因此，只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的 时间 Δt，就可以就算反应（1）的平均反应速度- 2 2 8 [S O ] t − 。 在固定[S2O3 2- ]，改变[S2O8 2- ]和[I- ]的条件下进行一系列实验，测得不同条件 下的反应速度，就能根据 ν = k [S2O8 2- ] m [I - ] n 的关系推出反应的反应级数。 再由下式可进一步求出反应速度常数 k 2 2 8 [ ] [ ] m n k S O I v − − = 根据阿雷尼乌斯公式，反应速度常数 k 与反应温度有如下关系： Lgk＝－Ea/2.303RT + lgA 式中，Ea 为反应的活化能，R 为气体常数，T 为绝对温度。因此，只要测 得不同温度时的 k，以 lgk 对 1/T 作图可得一直线，由直线的斜率可求得反应的 活化能 Ea： 斜率 = －Ea/2.303R 1.4 实验用品 仪器：烧杯、大试管、量筒、秒表、温度计。 液 体 试 剂 ： (NH4)2S2O8(0.20mol·L -1 ) 、 KI （ 0.20mol·L -1 ）、 Na2S2O3 （ 0.010mol·L -1 ） 、 KNO3(0.20mol·L -1 ) 、 (NH4)2SO4(0.20mol·L -1 ) 、 Cu(NO3)2(0.02mol·L -1 )、淀粉溶液 0.2%（m）。 1.5 实验内容
1浓度对化学反应速度的影响。 室温下按下表各溶液用量进行实验。先分别量取KI、淀粉、Na2S2O3溶液于 150mL烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。再量取NH42S2O8溶液，迅速加到烧杯中， 同时按动秒表，立刻用玻璃棒将溶液搅拌均匀。观察溶液，刚一出现蓝色，立即 停止计时。记录反应时间。 室温 实验编号 I IV 0.20mol/L (NH4)2S208 20 10 5.0 20 20 0.20 mol/L KI 20 20 20 10 5.0 试剂用量 0.010mol/L Na2S203 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 mL 0.2g/dm3淀粉溶液 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 0.20 mol/L KNO3 0 0 0 10 15 0.20mol/L (NH4)2SO4 0 10 15 0 0 混合液中 (NH4)2S2Os 反应的起 KI 始始浓度 Na2S203 mol/L 反应时间△s S2Og2-的浓度变化△Cs2og2mol/L 反应速率v 为了使溶液的离子强度和总体积保持不变，在实验编号2~5中所减少的KI 或NH4)2S2Og的量分别用KNO3和NH4)2SO4溶液补充。 2温度对化学反应速度的影响： 按上表实验V的药品用量分别加入KI、淀粉、Na2S2O3和KNO3溶液于150 mL烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。在一个大试管中加入NH42S2Os溶液，将烧杯 和试管中的溶液控制温度在283K的条件下，把试管中的NH42S2Og迅速倒入烧 杯中，搅拌，记录反应时间和温度。 分别在293K、303K和313K的条件重复上述实验，记录反应时间和温度。 在(1)高于室温：(2)高于室温10℃：(3)低于室温10℃的条件下进行实验
3 1 浓度对化学反应速度的影响。 室温下按下表各溶液用量进行实验。先分别量取 KI、淀粉、Na2S2O3 溶液于 150 mL 烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。再量取(NH4)2S2O8 溶液，迅速加到烧杯中， 同时按动秒表，立刻用玻璃棒将溶液搅拌均匀。观察溶液，刚一出现蓝色，立即 停止计时。记录反应时间。 室温 ℃ 实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 试剂用量 mL 0.20mol/L (NH4)2S2O8 20 10 5.0 20 20 0.20 mol/L KI 20 20 20 10 5.0 0.010mol/L Na2S2O3 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 0.2g/dm3 淀粉溶液 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 0.20 mol/L KNO3 0 0 0 10 15 0.20mol/L (NH4)2SO4 0 10 15 0 0 混合液中 反应的起 始始浓度 mol/L (NH4)2S2O8 KI Na2S2O3 反应时间△t/s S2O8 2-的浓度变化△C S2O8 2- /mol/L 反应速率 v 为了使溶液的离子强度和总体积保持不变，在实验编号 2~5 中所减少的 KI 或(NH4)2S2O8的量分别用 KNO3和(NH4)2SO4溶液补充。 2 温度对化学反应速度的影响： 按上表实验Ⅳ的药品用量分别加入 KI、淀粉、Na2S2O3 和 KNO3 溶液于 150 mL 烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。在一个大试管中加入(NH4)2S2O8 溶液，将烧杯 和试管中的溶液控制温度在 283K 的条件下，把试管中的(NH4)2S2O8 迅速倒入烧 杯中，搅拌，记录反应时间和温度。 分别在 293K、303K 和 313K 的条件重复上述实验，记录反应时间和温度。 在⑴高于室温；⑵高于室温 10℃；⑶低于室温 10℃的条件下进行实验