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        溶液中氯離子的檢驗(yàn)方法引起的思考

        2017-01-21 08:23:40余玲莉
        新課程·下旬 2016年11期
        關(guān)鍵詞:檢驗(yàn)方法氯離子硝酸

        余玲莉

        摘 要:利用氯離子和銀離子反應(yīng)可以產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象,常常作為檢驗(yàn)溶液中是否有氯離子的方法。而能和銀離子產(chǎn)生白色難溶物的離子,除了氯離子之外,常見(jiàn)的還有碳酸根、氫氧根、硫酸根等。因此,在進(jìn)一步確認(rèn)中,需再往上述反應(yīng)體系中滴加稀硝酸,如果白色沉淀不溶解,則白色沉淀為氯化銀。也就是說(shuō),其他離子產(chǎn)生沉淀均會(huì)溶解嗎?如硫酸銀、亞硫酸銀會(huì)不會(huì)溶解?溶解原理又是怎樣?還是否有其他方法可以進(jìn)行溶液中離子的檢驗(yàn)?對(duì)此展開(kāi)討論。

        關(guān)鍵詞:氯離子;檢驗(yàn)方法;硫酸銀;亞硫酸銀;硝酸

        在蘇教版必修一教材中,常見(jiàn)物質(zhì)的檢驗(yàn)一節(jié)內(nèi)容中,涉及了常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法,其中之一是:取兩支試管:分別加入2ml的氯化鉀和氯化銨溶液,然后加入硝酸銀和稀硝酸,觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為兩支溶液中都有不溶于稀硝酸的白色沉淀產(chǎn)生,則得出白色沉淀為AgCl。從該實(shí)驗(yàn)中,我們得出檢驗(yàn)溶液中是否還有氯離子的方法是:取少量原溶液于試管中,往試管中滴加硝酸銀溶液,如果出現(xiàn)了白色沉淀,再滴加稀硝酸,白色沉淀不溶解,則說(shuō)明白色固體為氯化銀,原溶液有氯離子。而我們知道,銀離子會(huì)和碳酸根、氫氧根、硫酸根等產(chǎn)生白色沉淀,那滴加硝酸后,這些離子產(chǎn)生的沉淀會(huì)有怎樣的變化?

        從已有的知識(shí),學(xué)生完全可以想象和理解,碳酸銀和氫氧化銀會(huì)被硝酸溶解,利用強(qiáng)酸制弱酸的原理,碳酸鹽會(huì)溶解在強(qiáng)酸中,其發(fā)生的反應(yīng)為:

        Ag2CO3+2HNO3=2AgNO3+H2O+CO2↑;氫氧化銀屬于堿,酸堿可以發(fā)生中和反應(yīng),反應(yīng)為:AgOH+HNO3=AgNO3+H2O,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出現(xiàn)象也如預(yù)想一樣,沉淀溶解。

        而硫酸銀會(huì)不會(huì)溶解成為疑問(wèn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,硫酸銀可以被稀硝酸溶解。實(shí)驗(yàn)如下:取少量硫酸鉀固體溶于水,然后加入足量的硝酸銀,產(chǎn)生了白色沉淀,靜置一段時(shí)間,往里面加入了1mol·L-1的稀硝酸,震蕩,白色沉淀溶解,并且溶解速度也較快。硫酸銀溶解于稀硝酸的原理是什么呢?從反應(yīng)類型來(lái)考慮,應(yīng)該是復(fù)分解反應(yīng),因?yàn)榱蛟靥幵谧罡邇r(jià)。復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生條件是有難溶物、弱電解質(zhì)、易揮發(fā)的物質(zhì)生成。首先,硝酸銀是可溶的,而且溶解度大,而硫酸銀僅僅是微溶的;其次,硫酸酸性比硝酸強(qiáng)。而實(shí)驗(yàn)證明可以溶解,那會(huì)是什么原因?硫酸的第一步電離的確是完全的,但是第二步硫酸氫根電離不完全,硫酸氫根只是一個(gè)比較強(qiáng)的弱酸,酸性和磷酸差不多:HSO-4H++SO2-4,也就是說(shuō)硫酸根可以與氫離子結(jié)合,生成硫酸氫根這種弱電解質(zhì)。

        查表可知:

        Ag2SO4?葑2Ag++SO2-4 (1)K1=1.20×10-5

        HSO-4?葑H++SO2-4 (2)K2=1.20×10-3

        反應(yīng)Ag2SO4+H+?葑2Ag++HSO-4 (3)K3

        相當(dāng)于上面兩個(gè)反應(yīng)(1)、(2)相加。解得反應(yīng)(3)的相對(duì)平衡常數(shù)K3=K1×K2=0.01,因此,增大反應(yīng)物中的H+有利于平衡向右移動(dòng),可促使硫酸銀溶解。

        根據(jù)以上得出結(jié)論,亞硫酸銀肯定會(huì)被硝酸溶解。其一,從元素化合價(jià)考慮,亞硫酸銀中硫元素為+4價(jià),具有還原性,硝酸具有氧化性,則硝酸可以把亞硫酸銀氧化成硫酸銀,從上述闡述可知硫酸銀可以被硝酸溶解,則亞硫酸銀會(huì)被溶解。其二,從復(fù)分解反應(yīng)的角度,反應(yīng)也可以發(fā)生。Ag2SO3+2H+■2Ag++SO2↑+H2O。那具體是哪種原理。本人進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):取少量亞硫酸鈉固體于試管中,加入蒸餾水溶解,然后加入足量硝酸銀,使亞硫酸銀完全反應(yīng)。再把產(chǎn)生白色沉淀均分成兩支試管,一支加入足量稀硝酸,現(xiàn)象為:白色沉淀溶解,有刺激性氣味產(chǎn)生。另一支加入足量濃硝酸,現(xiàn)象為:白色沉淀溶解,在液面上方看到了紅棕色氣體,有刺激性氣味。從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,亞硫酸銀會(huì)溶解于硝酸。當(dāng)硝酸濃度較小時(shí),則主要發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),產(chǎn)生SO2氣體而溶解。當(dāng)硝酸濃度較大時(shí),通過(guò)紅棕色氣體則說(shuō)明有還原物質(zhì)產(chǎn)生,則他們之間有氧化還原反應(yīng)發(fā)生。

        除了上述氯離子檢驗(yàn)方法之外,高中階段還可以有什么方法進(jìn)行溶液中離子的檢驗(yàn)?從電極反應(yīng)規(guī)律及離子放電順序考慮,從前到后為S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、NO3-、SO2-4、CO2-3、F-,在水溶液中,只考慮前面四種離子放電順序,后四種在水溶液中不放電。因此,通過(guò)惰性電極電解法,可以看出,如果陽(yáng)極有黃綠色氣體產(chǎn)生,高中階段認(rèn)為黃綠色氣體為氯氣,則說(shuō)明產(chǎn)生了氯氣,則認(rèn)為原溶液含有氯離子,相當(dāng)于也排除了其他幾種離子的干擾。

        參考文獻(xiàn):

        [1]楊長(zhǎng)進(jìn).SO2-4的最佳檢驗(yàn)方法[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)(高中版),2003(7).

        [2]石宗欽.氯離子和硫酸根離子鑒別實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].天津教育,1982(12).

        ?誗編輯 薄躍華

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