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        例析雙組分混合體系檢驗方案設計

        2017-02-05 15:03:13吳朝輝
        中學化學 2016年12期
        關鍵詞:過量試管鹽酸

        吳朝輝

        物質(zhì)檢驗(鑒別)試題是

        根據(jù)物質(zhì)或組成物質(zhì)的離子、基團的特性設計方案,通過分析實驗現(xiàn)象,進行判斷、推理和分析,并得出最終結果。

        例1CO2、SO2

        方案:將氣體試樣依次通過品紅溶液(如果溶液紅色褪去,則試樣中含SO2)、KMnO4溶液(除去SO2)、品紅溶液(溶液不褪色,則證明SO2已除盡)、澄清石灰水(如果溶液變渾濁,則證試樣中含CO2)。

        提示:①括號內(nèi)的內(nèi)容為現(xiàn)象和結論,下同。②KMnO4可以用FeCl3、碘水等試劑代替。

        例2Fe3+、Fe2+

        方案1:取兩份試樣于兩支試管中,分別加KSCN溶液(如果溶液變紅色,則試樣含F(xiàn)e3+)、酸性KMnO4溶液(如果紫色褪去,則試樣含F(xiàn)e2+)。

        方案2:取兩份試樣于兩支試管中,分別加KSCN溶液(如果溶液變紅色,則試樣含F(xiàn)e3+)、鐵氰化鉀(K3\[Fe(CN)6\])溶液(如果生成藍色沉淀,則試樣含F(xiàn)e2+)。

        提示:如果試樣中含有Cl-,則方案1不可用,因為:10Cl- +2MnO-4+16H+ 2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O。

        例3Fe3+、Cu2+

        方案:取少量試樣于試管中,加過量氨水,如果溶液變成深藍色,則試樣含Cu2+;如果生成紅棕色沉淀,則試樣含F(xiàn)e3+。

        提示①檢驗Fe2+、Cu2+的雙組份體系也可用這一方法。②加入過量氨水,發(fā)生的反應為:

        Cu2+ + 4NH3·H2O

        Cu(NH3)2+4+4H2O

        Fe3+ + 3NH3·H2OFe(OH)3↓+ 3NH4+。

        例4CO2-3、HCO-3

        方案:取少量試樣于試管中,加過量MgCl2溶液(如果生成白色沉淀,則試樣含CO2-3),過濾后向濾液中加入鹽酸(如果生成無色無味的氣體,則試樣含HCO3-)。

        提示:加MgCl2溶液過量,是在檢出CO2-3的同時除去CO2-3。

        例5CO2-3、OH-

        方案:取少量試樣于試管中,加過量CaCl2溶液(如生成白色沉淀,則試樣含CO2-3),過濾后向濾液中加入酚酞(如溶液變紅色,則試樣含OH-)。

        提示:①加過量CaCl2溶液,是為了檢出CO2-3的同時除去CO2-3。②CaCl2可用BaCl2代替。

        例6SO2-4、SO2-3

        方案1:取少量試樣于試管中,依次加入過量鹽酸(如生成無色有刺激性氣味的氣體,則試樣含SO2-3)、BaCl2溶液(如生成白色沉淀,則試樣含SO2-4)。

        提示:加過量鹽酸,是在檢出SO2-3的同時將它除去。

        方案2:取少量試樣于試管中,依次加入BaCl2溶液、過量鹽酸(如果沉淀部分溶解,且生成無色有刺激性氣味的氣體,則試樣含SO2-4SO2-3)。

        提示:兩個方案中的鹽酸,均不能用硫酸、硝酸代替。

        例7NO-3、NO-2

        方案:取少量試樣于試管中,先加入過量稀硫酸并微熱(如果生成紅棕色氣體,則試樣含NO-2)、再加入銅片(溶液變藍色且生成紅棕色氣體,則試樣含NO-3)。

        提示:①加入稀硫酸時,反應有:

        NaNO2+H2SO4NaHSO4+HNO2

        2HNO2NO↑+NO2↑+H2O

        ②加入Cu,反應有:

        3Cu+8H++2NO-33Cu2++2NO↑+4H2O

        2NO+O22NO2

        ③酸性條件下,NO-3、NO-2都具有強氧化性,能氧化Fe2+、I-等還原性離子,故設計檢驗方案時不能用上述試劑。

        例8CH3CH2OH、CH3COOH

        方案:取少量試樣于試管中,依次加少量NaHCO3溶液(如果產(chǎn)生氣泡,則試樣含CH3COOH)、酸性K2Cr2O7溶液(如果溶液由橙色變綠色,則試樣含CH3CH2OH)。

        提示:①加K2Cr2O7時的反應為:2K2Cr2O7+3CH3CH2OH+8H2SO42K2SO4+3CH3COOH+4Cr2(SO4)3+11H2O 。

        ②K2Cr2O7可用KMnO4代替,現(xiàn)象為溶液紫色褪去。

        例9Na2O、Na2O2

        方案準確稱取a g試樣,加足量水溶解后加入酚酞作指示劑,用b mol·L-1的標準鹽酸滴定至終點,消耗x mL鹽酸。如果x=1000a/31b,則試樣只含Na2O;如果x=1000a/39b,則試樣只含Na2O2;如果x 介于兩者之間,則試樣含Na2O、Na2O2。

        例10Na2CO3、NaHCO3

        方案:準確稱取a g試樣,加熱至固體質(zhì)量不再改變,稱量剩余固體,質(zhì)量為b g。如果a=b,則試樣只含Na2CO3;如果b=53a/84a,則試樣只含NaHCO3;如果b介于兩者之間,則試樣含Na2CO3、NaHCO3。

        例11Ca、CaH2 \[已知:CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2↑\]

        方案準確稱取a g試樣,加足量水,收集并測量生成的氣體體積,為b L(換算到標準狀況)。如果b=0.56a,則試樣只含Ca;如果b=1.6a/3,則試樣只含CaH2; 如果b介于兩者之間,則試樣含Ca、CaH2。

        例9Fe、Fe3O4

        方案1:取少量試樣,加過量CuSO4溶液(如果生成紫紅色固體,則試樣含F(xiàn)e),過濾后加過量鹽酸(如果溶液,固體溶解后溶液呈藍色,則試樣含F(xiàn)e3O4)。

        方案2:取少量試樣,先逐滴加入FeCl3、KSCN混合溶液至過量(如果開始紅色褪去,則試樣含F(xiàn)e),過濾后加過量稀鹽酸(如果固體溶解,則試樣含F(xiàn)e3O4)。

        方案3:稱取a g試樣,加過量鹽酸,再加過量NaOH溶液,充分攪拌后過濾、洗滌、灼燒,得到b g固體。如果b=10a/7,則試樣只含F(xiàn)e;如果b=30a/29,則試樣只含F(xiàn)e3O4;如果b介于兩者之間,則試樣含F(xiàn)e、Fe3O4。

        提示:①方案1中,加鹽酸時的反應有:

        Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O

        Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2

        ②方案2中,加HCl時的反應有:

        Fe+2HClFeCl2+H2↑

        Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O

        加NaOH時的反應有:

        FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl

        4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3

        FeCl3+3NaOHFe(OH)3↓+3NaCl

        灼燒時發(fā)生的反應為:

        2Fe(OH)3△Fe2O3+3H2O

        通過上述例子,可以發(fā)現(xiàn),設計物質(zhì)檢驗(鑒別)實驗方案,除了用定性方法外(如例1-例8),還可借助定量方法(例9的方案3)。

        (收稿日期:2016-08-12)

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