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硫酸根是否会对氯离子的检验产生干扰作用?

来源:未知作者:李萱 点击:所属专题: 离子检验 氯离子 硫酸根离子
―、问题的提出 《中学化学教学参考》2011年第1 、2合期“必修1教学中 对于S O 4 2 - 和Cl - 检验的处理意见”一文中认为由于S O 4 2 - 会 与Ag + 生成Ag 2 SO 4 沉淀,且Ag 2 SO 4 不溶于硝酸,故S O 4 2 - 会 对Cl - 的检验产生干扰作用。广州市教育局教学研究室主

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―、问题的提出

《中学化学教学参考》2011年第1 、2合期“必修1教学中 对于SO42和Cl检验的处理意见”一文中认为由于SO42会 与Ag 生成Ag2SO4沉淀,且Ag2SO4不溶于硝酸,故SO42会 对Cl的检验产生干扰作用。广州市教育局教学研究室主编 的《2013高考备考指南(理综化学)》一书中也明确指出大量 的SO42会干扰Cl检验,在检验含有SO的溶液中的C1- 时,必须要在溶液中先加足量Ba(NO3)2溶液和HNO3,将 SO42转化为BaSO4沉淀,再取上层清液于另一试管,滴加 AgNO3溶液,通过观察是否有沉淀来检验Cl

然而,2008年全国高考理综Ⅱ卷第28题有:某钠盐溶液 可能含有阴离子 NO3、CO32、SO32、SO42、Cl、Br、I,为鉴定这些离子,分别取少量溶液进行以下实验:①……加 HNO3酸化后,再加过量AgNO3,溶液中析出白色沉淀。(1)分 析上述5个实验,写出每一个实验鉴定离子的结论与理由。 本题针对实验⑤的答案是:Cl存在,因与Ag形成白色沉淀。 从此题的答案中可以看出,这个结论是建立在SO42对Cl检 验不会产生干扰作用的基础上的。

面对以上两种完全相反的观点,很多教师产生了困惑。 针对SO42对Cl检验是否会产生干扰作用,笔者进行了实验 探究和理论分析。

二、实验探究

[实验1 ]取2 mL 1 % NaCl溶液放人试管中,向试管中滴 加4滴2% AgNO3溶液,立即产生大量白色沉淀,加硝酸沉淀不溶解。

[实验2]取2 mL 1%Na2SO4溶液放入试管中,向试管中 滴加4滴2%AgNO3溶液,没有观察到沉淀出现。

[实验3 ]取2 mL 1% Na2SO4溶液放入试管中,向试管中 滴加4滴2% AgNO3溶液,可观察到溶液中略有浑浊,但无沉淀出现。

[实验4]取2mL2%AgNO3溶液放人试管中,向试管中加 人约0.2 g Na2SO4固体,立即产生大量白色沉淀,加硝酸酸化,白色沉淀溶解。

三、理论分析

1.SO42、Cl与AgNO3溶液形成沉淀的条件

上述实验中所用的2%AgNO3溶液的密度约为1 g/mL,此 溶c(Ag)的物质的量浓度约为0.1 mol/L,每1滴AgNO3 溶液的体积约为0.05 mL,4滴入AHNO3溶液的体积约为0.2 mL, 分别加人2 mL NaCl溶液和2 mL Na2SO4溶液时c( Ag )约为 0. 01 mol/L

根据Ksp(AgCl) = 1. 8× 10 -10,可以求出形成AgCl沉淀时c( Cl)应满足的条件c( Cl)≥Ksp( AgCl)÷ c(Ag) =1.8× 10 -10÷0.01 =1.8 ×10-8(mol/L) ,1% NaCl 溶液c(Cl)约为0.17 mol/L,c( Cl )远大于形成AgCl沉淀的最低浓 度,所以[实验1]中立即产生大量沉淀。

根据Ksp( Ag2SO4 ) = 1. 2× 10-5 mol/L,可以求出形成 Ag2SO4沉淀c( SO42)应满足的条件为:c( SO42 )≥c(Ag2SO4) ÷c2(Ag) =1.2×10-5 ÷(0.01)2=0.12 (mol/L)

1%Na2SO4溶液、10%Na2SO4溶液c(SO42 )分别约为 0.07 mol/L、0. 7 mol/L,[实验2]c(SO42)达不到生成 Ag2SO4沉淀所需的最低浓度,故没有沉淀生成,[实验3]中c(SO42)略大于生成沉淀所需的最低浓度,故生成少量的 Ag2SO4沉淀,[实验4 ]c( SO42)大于生成沉淀所需的最低 浓度,故生成大量的Ag2SO4沉淀。

2. Ag2SO4能溶于硝酸的原因

髙中教材中把硫酸当成二元强酸,其实硫酸的第二步电 离是可逆的,Ag2SO4能溶于硝酸是在强酸条件下转化为易溶 于水的硫酸氢盐。

设饱和硫酸银溶c(SO42)的浓度为xc(Ag)的浓度为2x,根据硫酸银的Ksp=c2(Ag) ×c(SO42) =1.2 ×10-5, 可以得出:(2x)2 ×x= 1.2 ×10-5x = 1.44×10-2mol/L,即饱和硫酸银c(SO42)=1.44 ×10-2 mol/L,c(Ag) =2. 88 ×10-2 mol/L 。

硫酸的第二步硫酸根是否会对氯离子的检验产生干扰作用?电离常数Ka2 =1.0×10-2,反应Ag2SO4 + H =HSO4 +2Ag 的平衡常数 K = Ksp(Ag2SO4) ÷Ka2=1.2×10-3,根c(Agc(HSO4) ÷c(H) = 1. 2 ×10-3,根c(Agc(HSO4c( H)=1.2×10-3c(H)≥c(Agc(HSO4)÷K时,此平衡向溶解方向移 动,c(H)应满足的条件为c(H)≥(2. 88 ×10-2) ×(1.44×10-2) ÷(1.2×10-3) =0.35 mol/L

也就是说,硝酸的浓度大于0. 35 mol/L 时,就可以使 AgSO4沉淀溶解,而0.35 mol/L 这个浓度属于稀硝酸,所以 [实验4]中的Ag2SO4溶于硝酸。

四、结论与建议

由于SO42与Ag生成沉淀需要较大浓度的SO42,且硫 酸银能溶于硝酸,SO42不会对Cl的检验形成干扰,在SO42存在的情况下检验Cl,只需要在试液中滴加几滴AgNO3溶 液和足量硝酸就可以判断。

(责任编辑:化学自习室)
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