溶液中氯離子的檢驗(yàn)方法引起的思考

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，其他離子產(chǎn)生沉淀均會溶解嗎？如硫酸銀、亞硫酸銀會不會溶解？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)？對此展開討論。

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，常見物質(zhì)的檢驗(yàn)一節(jié)內(nèi)容中，涉及了常見離子的檢驗(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)生的沉淀會有怎樣的變化？

從已有的知識，學(xué)生完全可以想象和理解，碳酸銀和氫氧化銀會被硝酸溶解，利用強(qiáng)酸制弱酸的原理，碳酸鹽會溶解在強(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。

而硫酸銀會不會溶解成為疑問。通過實(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)類型來考慮，應(yīng)該是復(fù)分解反應(yīng)，因?yàn)榱蛟靥幵谧罡邇r。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，硫酸氫根只是一個比較強(qiáng)的弱酸，酸性和磷酸差不多：HSO-4H++SO2-4，也就是說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)于上面兩個反應(yīng)（1）、（2）相加。解得反應(yīng)（3）的相對平衡常數(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，可促使硫酸銀溶解。

根據(jù)以上得出結(jié)論，亞硫酸銀肯定會被硝酸溶解。其一，從元素化合價考慮，亞硫酸銀中硫元素為+4價，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，亞硫酸銀會溶解于硝酸。當(dāng)硝酸濃度較小時，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，通過紅棕色氣體則說明有還原物質(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，通過惰性電極電解法，可以看出，如果陽極有黃綠色氣體產(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。

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？誗編輯 薄躍華