一、实验目的

（1）掌握锡、铅、锑、铋的氢氧化物的生成和酸碱性以及它们盐类的水解性。

（2）掌握锡（II）的还原性和铅（IV）的氧化性。

（3）掌握锡、铅、锑、铋硫化物的生成和性质。

（4）学习锡、铅、锑、铋的分离和鉴定方法。

（5）学习铅（II）盐的溶解性。

二、实验原理

锡、铅、锑、铋这4个元素都是周期表中p区金属元素，锡、铅是第IV A族元素，其价电子层结构分别为5s² 5p²和6s² 6p²，都能形成+2和+4氧化数的化合物。锑、铋是VA族元素，其价电子层分别为5s² 5p²和6s²6p²，都能形成+3和+5氧化数的化合物。从锡到铅和从锑到铋，由于“惰性电子对效应”的影响，其高氧化态化合物的稳定性减小，低氧化态化合物的稳定性增加。

1 Sn（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）氢氧化物的酸碱性

Sn、Pb、Sb、Bi的低氧化态氢氧化物均是难溶于水的白色化合物。除Bi(OH)₃（s）为碱性氢氧化物以外，其他氢氧化物都是两性氢氧化物，它们既可以溶解在相应的酸中，也可以溶解在过量的NaOH溶液中。在过量的NaOH溶液中，发生如下的反应：

这些元素的氢氧化物的酸碱性也有明显的变化规律：

2.Sn（II）、Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）氯化物的水解性

Sn（II）、Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）卤化物和它们与强酸生成的可溶性盐的水溶液中都易发生水解，生成相应的碱式盐沉淀

因此在配制相应的溶液时，为了抑制其水解反应，必须加入相应的酸。而对于SnCl₂由于其水解反应是不可逆的，即生成的碱式盐沉淀不能溶解于相应的酸中，所以配制SnCl₂溶液时应先将SnCl₂溶解于不量的浓HCl中，然后再加水稀释。

3 Sn（II）、Sn(IV)、Sb（II）、Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）硫化物的生成和性质

Sn（II）、Sn(IV)、Sb（II）、Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）都能与适量的Na₂S作用，生成不溶于稀盐酸的有色硫化物：

SnS SnS₂ PbS Sb₂S₃ Bi₂S₂

暗棕 黄色 黑色 橙色 棕黑

这些硫化物的酸碱性变化规律与其氧化物的酸碱性变化规律相同。同族元素的硫化物（氧化数相同）从上而下酸性减弱，碱性增强，同种元素的硫化物，高氧化物的硫化物（如SnS₂）的酸性比低氧化物数硫化物（如SnS）的强。

SnS₂ Sb₂S₃能溶于Na₂S溶液中，生成相应的硫代酸盐。

在酸性介质中，硫代酸盐不稳定，发生分解，放出H₂S气体和折出相应的硫化物沉淀：

SnS、PbS和Bi₂S₃不溶于Na₂S溶液中

硫代酸盐的形成与分解，可以使Sb₂S₃(辉锑矿)在自然界中进行迁移和富集。

SnS、SnS₂、PbS、Sb₂S₃、Bi₂S₃,虽然都不溶于水和稀盐酸中，但是都可以溶解于浓盐酸中。

4 氧化还原性

Sn（II）是常用的还原剂，即使是较弱的氧化剂如Fe³⁺、HgCl₂等也能被它还原，相应的反应式为：

后两个反应是Sn²⁺对HgCl₂的分步还原反应，常用于鉴定溶液中的Hg²⁺（或Sn²⁺）。由于Sn²⁺的水解性和强还原性，在配制Sn²⁺溶液时，不仅要防止Sn²⁺的水解，而且还应加入少量的Sn粒，以防止溶液中的Sn²⁺被空气氧化。

在碱性介质中，Sn²⁺的还原性更强，可以将Bi³⁺还原为Bi：

或者：

这个反应可以用来鉴定溶液中的Bi³⁺。

Pb（IV）具有很强的氧化性，在酸性介质中，PbO₂可以将Mn²⁺氧化为:

这个反应可以用来鉴定溶液中的Mn²⁺。

5 Pb（II）盐的溶解性

除了于水溶于水外，其他Pb（II）盐均难溶于水，例如：

PbCl₂ PbSO₄ PbCO₃ PbS PbI₂ PbCrO₄

白色 白色 白色 黑色 黑色 黑色

PbCl₂虽然溶于冷水，却可溶于热水，其溶解度随温度变化较大。这一点是PbCl₂与其他难溶氯化物（如AgCl）不同之处。在Pb（II）的难溶盐中，PbCrO₄的溶解度较小，又有鲜明的颜色，故常用来鉴定Pb²⁺。

三、仪器和药品

1 仪器：

试管；试管夹；酒精灯；离心试管；离心机。

2 药品：

H₂SO₄（2.0mol·dm^-3） HNO₃(2、6 mol·dm^-3)

NaOH（2、6 mol·dm^-3） HCl（浓、2 mol·dm^-3）

BiCl₃（s） Bi(NO₃)₃（0.1 mol·dm^-3）

K₂CrO₄(0.1 mol·dm^-3) HgCl₂(0.1 mol·dm^-3)

KI(0.1 mol·dm^-3) Na₂S(0.5 mol·dm^-3)

MnSO₄(0.1 mol·dm^-3) PbO₂(s)

Pb(NO₃)₂(0.1 mol·dm^-3) SnCl₂(S、0.1 mol·dm^-3)

SnCl₄(0.1 mol·dm^-3) SbCl₃(s、0.1 mol·dm^-3)

pH试纸

四、实验内容

1 氢氧化物的生成及其酸碱性

有浓度均为0.1 mol·dm^-3的SnCl₂,Pb(NO₃),SbCl₃,BiCl₃及浓度为2.0 mol·dm^-3的NaOH,HCl和HNO₃。用试管制备少量M(OH)_x。并分别试验它们的酸碱性，写出实验步骤，试剂用量及实验现象，将实验结果填入下表：

2 盐的水解

①取绿豆粒大的固体SbCl₃于试管中，加1cm³馏水溶解，观察实验现象，并用pH试纸测溶液的pH值，然后逐滴加浓HCl到溶液澄清，再加入蒸馏水稀释，又有何现象。解释实验现象，并写出反应方程式。

②用BiCl₃代替SbCl₃重复上述实验。

③从上面实验小结水解性盐溶液的配制方法，并设计方案配制0.1 mol·dm^-3 SnCl₂溶液30ml（注：Sn²⁺易被空气中的氧化所氧化，长期放置时，应在溶液中加锡粒）。所配溶液留作下面实验用。

3 Sn（II）、Sn(IV)、Pb（II）、Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）硫化物的生成与性质

于3支离心试管中加入5滴自己配制的0.lmol·dm^-3 SnCl₂溶液，然后滴加0.5mol·dm^-3 Na₂S溶液到有沉淀析出，观察沉淀的颜色，离心分离；弃去上层清液，分别加入2mol·dm^-3 HCl、浓HCl和0.5mol·dm^-3 Na₂S溶液，记录有关现象，再在加入0.5mol·dm^-3 Na₂S溶液的离心试管中加人数滴2mol·dm^-3 HCl，有何现象，写出有关的化学反应方程式。

分别用0.1mol·dm^-3 SnCl₄溶液，0.1mol·dm^-3 Pb(NO₃)₂溶液0.1mol·dm^-3 SbCl₃,溶液和0.1mol·dm^-3 Bi(NO₃)₃溶液代替SnCl₂溶液，重复上述操作，记录有关现象，写出有关化学反应方程式。

通过以上试验掌握SnS、SnS₂、PbS、Sb₂S₃、Bi₂S₃的颜色，总结它们的溶解性质。

4氧化还原性

①Sn(Ⅱ)的还原性－Bi(Ⅲ)、Sn(Ⅱ)(或Hg(II)的鉴定)：

A．于试管中加人10滴自己配制的0.1mol·dm^-3 SnCl₂；溶液和4滴0.1mol·dm^-3 Bi(NO₃)₃溶液，观察有何现象，再加入过量的6mol·dm^-3 NaOH溶液，又有何现象发生，写出相应的化学反应方程式。

B．在试管中加入5滴0.1mol·dm^-3 HgCl₂溶液，再逐渐加入自己配置的0.1mol·dm^-3 SnCl₂ 溶液，微热，观察沉淀颜色的变化，写出化学反应方程式。

②Pb(Ⅳ)的氧化性－Mn(Ⅱ)的鉴定：在试管中加入约1ml 6mol·dm^-3 HNO₃和3滴0.1mol·dm^-3 MnSO₄溶液，再加少量的PbO₂(固体)，微热，静置片刻，待溶液澄清后，观察溶液的颜色，写出化学反应方程式。

5 难溶铅盐的性质

于4支试管中各加入5滴0.1mol·dm^-3 Pb(NO₃)₂溶液；分别加入一定量的2mol·dm^-3 HCl、2mol·dm^-3 H₂SO₄、0.1mol·dm^-3 KI、0.1mol·dm^-3 K₂CrO₄溶液，观察沉淀的生成和颜色,写出化学反应方程式。

试验PbCl₂在冷、热水中的溶解情况，记录有关现象。

五、预习要求

1 学习《无机化学》元素部分的有关内容

2 复习离心机，加热等操作

六、预习思考题

1 沉淀氢氧化物是否一定要在碱性条件下进行?是否是加入碱的量越多，氢氧化物的沉淀就越完全?

2 试验Pb(OH)₂的酸碱性时，用哪一种酸较合适?为什么？

3 怎样配制能较长时间保存的SnCl₂溶液?

4 如何鉴别SnCl₂和SnCl₄?

5 如何分离并鉴定Sn²⁺、Pb²⁺?

6 拟定分离Pb²⁺、Bi³⁺、Bb³⁺的实验方案。

7 在SnS、SnS₂、PbS、Sb₂S₃中，哪些能溶于Na₂S中，溶解后生成什么化合物?加酸以后又会发生什么变化?