师:同学们好,今天我们学习高一人教版化学第二章离子的检验。学习目标有两个:一是知道氯离子的检验方法以及排除干扰粒子的方法;二是掌握物质检验实验方案的一般设计思路。前面我们学习了氯气的性质、制备以及用途,请大家阅读资料,从中获取与氯相关的有用信息。
生:阅读资料。
师:谁来说说能获取哪些信息?
生:目前很多自来水厂用氯气进行杀菌消毒;使用氯气消毒可能会产生一些副作用,需控制氯料用量,使水中余氯达到国家饮用水标准;自来水厂水质检验员利用仪器进行水质检测,使水中硫酸根离子、氯离子、放射性物质、微生物和有机物等符合国家饮用水标准。
师:非常好。水质检验员是如何进行水质检测的呢?今天我们就来当一回水质检验员,通过检验自来水中的氯离子,体验水质检测过程。首先取少量自来水做样品进行检验,第一步是取样,第二步选择试剂。对氯离子进行检验,选择试剂的原则是:所选试剂与待测离子间要有明显的反应现象,包括有沉淀生成、有气体放出、溶液有颜色变化或其他特征反应。那么该选择什么试剂,通过什么现象来推断自来水中氯离子的存在呢?能与氯离子反应生成沉淀的有哪些离子呢?大家可以从教材120页部分酸碱和盐的溶解性表中找答案。
生:查看溶解性表。
师:分析溶解性表,我们发现银离子和氯离子结合能生成沉淀,所以检验氯离子的存在时可选择含有银离子的可溶性物质硝酸银。但我们要思考,还有没有其他离子能与银离子反应生成沉淀,从而干扰氯离子的检验呢?再看表,我们发现碳酸根与银离子也能反应生成沉淀。所以,如果自来水中存在碳酸根离子,用硝酸银溶液检验氯离子的实验会受到干扰。那该如何排除碳酸根离子的干扰呢?请大家观察以下实验。
(进行氯离子检验实验)
师:在三支试管中分别加入2毫升稀盐酸、氯化钠溶液、碳酸钠溶液。向这3支试管中各滴入几滴硝酸银溶液,然后分别加入少量稀硝酸。大家观察到什么现象?
生:3支试管中均产生白色沉淀。滴加稀硝酸后,碳酸钠溶液的试管内白色沉淀溶解,而盛有稀盐酸和氯化钠溶液的试管中的白色沉淀无明显变化。
师:很好。在实验中,我们观察到分别向装有稀盐酸、氯化钠溶液和碳酸钠溶液的试管中滴入硝酸银溶液均产生了白色沉淀。再分别向3支试管中滴入稀硝酸时,装有稀盐酸和氯化钠的试管中沉淀不溶解,而装有碳酸钠溶液的试管中沉淀溶解,还有气泡产生。分析产生现象的原因,稀盐酸与氯化钠溶液中均含有氯离子,滴入硝酸银所产生的白色沉淀为氯化银。碳酸钠溶液中含有碳酸根离子,滴入硝酸银所产生的白色沉淀为碳酸银,再加入稀硝酸后产生不同现象,说明碳酸银能溶于稀硝酸,而氯化银不能溶于稀硝酸。请大家用离子方程式表示以上实验中所涉及的反应。1号、2号试管发生的离子反应相同,可用同一个离子方程式表示。
生:氯离子和银离子生成氯化银沉淀。
师:非常好。3号试管中发生的离子反应呢?
生:碳酸根离子和银离子生成碳酸银沉淀,碳酸银和氢离子生成银离子、二氧化碳和水。
师:没错。通过实验分析可知,如果溶液中存在碳酸根离子,用硝酸银溶液检验氯离子的实验会受到干扰。所以在用硝酸银溶液检验氯离子时,一般先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸使其酸化,以排除碳酸根等的干扰,然后滴入硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则可判断该溶液中含有氯离子。由此得到氯离子的检验方法:一般先滴入适量稀硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,现象是产生白色沉淀,原理是银离子加氯离子生成氯化银沉淀,加稀硝酸酸化的目的是排除碳酸根等离子的干扰。检验时要注意试剂的用量和加入顺序。
我们以氯离子检验为例,归纳水质检验员进行水质检测的步骤:第一步,取水样,取少量自来水做样品;第二步,选试剂,根据物质的性质选择试剂;第三步,排干扰,加入适量稀硝酸酸化,排除碳酸根的干扰;第四步,加所选试剂,滴入几滴硝酸银溶液;第五步,观察现象得出结论,如产生白色沉淀,可判断样品中含有氯离子。这样的检验我们称之为定性检验。如果要控制自来水中氯的总量,还需要使用分析仪器对检测数据进行分析,得出其含量,这称之为定量分析。水质检验员进行水质检测的过程,是化学中离子检验方法在生活中的应用案例。当我们需要检测溶液中某种离子的存在时,都要经过这几个步骤,进而可以归纳得到物质检验方案设计的一般思路。
