易水解盐类溶液配制问题的报告

易水解盐类溶液配制问题的报告完成日期2014.10.17作者：郭伟杰、冯莎莎、马晋、金铃、陈航通、谭璐生命科学学院一、 摘要本文主要讨论实验室氯化铝、氯化铁溶液的配制方法、配制现象，同时讨论不同价态金属离子的水解能力，并依据水解反应原理对此进行解释。二、 前言通过讨论，可以掌握实验室配制不同类型水解型盐的方法，通过应用水解原理解释实验现象等，可以加深同学们对水解原理的理解。三、 内容1、溶液的配制方法氯化铁是棕黄色或橙黄色结晶性块状物，易潮解，易溶于水、醇、丙酮、醚和甘油等。熔点在379左右，所以需要避光防潮密封保存；氯化铝为白色或浅黄色结晶或颗粒，有盐酸气味，易潮解，易溶于水、醇和醚，熔点1009，因此要防潮密封保存。氯化铝和氯化铁都易水解，水溶液均呈酸性，但是水解能力铝离子比铁离子弱。对于铝离子，由于铝离子水解能力不是特别强，所以配制较低浓度氯化铝溶液（约0.1mol/L）时，可以忽略铝离子的水解，直接将氯化铝固体溶解于适量水中。但是如果要配置较高浓度的氯化铝溶液时，要先将氯化铝溶于盐酸（1+9,即一份浓盐酸加上九份纯水）中，然后加盐酸（1+9）稀释至所需体积，经讨论认为，这里最好用氯化铝晶体，由于无水氯化铝遇水强烈水解并且大量放热，可能会爆炸。对于铁离子，由于它水解能力较强，即使在较低浓度也存在如下的水解方程式：Fe3++3H2O =Fe(OH)3+3H+由以上水解反应式可以看出，为了防止Fe(OH)3的产生，我们应当改变条件使得平衡左移抑制离子水解。应把氯化铁固体溶解在少量盐酸(1+9)溶液中，然后加盐酸(1+9)进行稀释，从而得到纯度较高的溶液。加入较浓盐酸的原因是因为较稀的盐酸起不到足够的抑制效果。2、 配制时的现象使用无水氯化铝配制溶液，会放出大量的热，并有白烟冒出，十分不安全，所以一般情况下会使用氯化铝晶体。在使用氯化铝晶体配制氯化铝溶液时，几乎无现象，可能会存在放热和少量白雾，如果在配制较低浓度的氯化铝溶液时使用酸性介质盐酸，那么会发现氯化铝额溶解速度较慢；配制氯化铁溶液时，有白雾产生并伴随着放热，溶液呈现浅黄色或棕黄色。白雾是在盐类水解时产生的盐酸导致。放热则是由于氯化铝或氯化铁在溶解时水合而放热。3、 不同价态金属离子水解能力的差异和解释试验中比较同浓度的氯化钠、氯化镁、氯化铝和氯化铬，可以得出其PH氯化钠大于氯化镁大于氯化铝、氯化铬。可以粗略看出，水解能力的大小随着价态的升高有着增大趋势。下面，我们将从离子的水解的机理谈起。现在认为离子的水解模型主要有两种一一离子极化模型和离子水化模型。离子极化模型认为金属离子的电荷越大以及离子半径越小，极化作用越强，水解就越完全。其实质就是金属离子所具有的静电引力对水分子的作用而使水分子的结构发生破裂。随着金属离子静电力的增强，对水分子的极化也增强，这样不仅引起水分子的变形，也促使水分子的结构发生断裂，与离子电荷相反的羟基和离子结合在一起形成较为稳定的分子并释放出氢离子，因而水解常数Kb就越大。然而金属离子的静电力是由离子的电荷、半径和外层电子结构决定的，所以可以由经验列出下式供计算，因为是经验公式，所以会与实验数据产生一定公式中PK1即为金属离子的第一步水解常数，Z为离子的电价数，r为离子的半径。离子水化模型认为水解反应是水化金属离子内配位层的配位水分子与溶剂水分子发生授受反应，即lfcO= lfcO)^')+-bUO对于离子水和模型，可以简单地理解为金属离子周围的水分子分为两层，内层水分子为结合水，紧密而不活泼，水分子之间常形成氢键，金属离子通常与这一层的水分子发生配位，释放出氢离子；外层水分子与已水合的离子结合，但不会形成氢键。依据离子水化模型，水解程度取决于以下三方面：1、金属离子与配位水分子中氢之间的排斥作用。2、金属离子与配位水分子中氧之间的相互作用导致氢氧键断裂3、溶剂水分子对水合金属离子的影响单个水合金属离子的水解能力主要决定于与0配键的键能，由于配位原子0是固定的，因此，授受电子对的能力主要取决于金属离子的性质一一离子半径、电荷、电子层数以及离子势。四、 结论1、 配制方法：一般浓度的氯化铝溶液（约O.1mol/L）可直接配制。氯化铁溶液以及较高浓度的氯化铝溶液要先把固体溶解在浓盐酸溶液中，然后加稀盐酸和去离子水稀释。2、 现象：配制氯化铝溶液时，几乎无现象，可能会存在放热和少量白雾；配制氯化铁溶液时，有白雾产生并伴随着少量放热，溶液呈现浅黄色或棕黄色。3、 不同价态金属离子水解能力的差异和解释：不同价态金属离子对氢氧根离子的吸引能力不同，从而导致它们的水解能力不同。同价态亦然。五、 参考文献《常用化学试剂手册》，中国医药科技出版社，谢偶生，第12、60页、《水溶液中的离子平衡与化学反应》，高等教育出版社，1993年7月第1版，