无机化学实验第四版实验十八：p区非金属元素(二)(卤素-氧-硫)

. . 页脚. 实验名称：P区非金属元素（一）（卤素，氧，硫） 实验目的： 温度： 气压： 一、实验目的 1. 试验并掌握bu用氧化态氮的化合物的主要性质； 2. 试验磷酸盐的酸碱性和溶解性； 3. 掌握硅酸盐，硼酸及硼砂的主要性质； 4. 练习硼砂珠的有关实验操作。 二、基本操作 1. 试管操作 1) 普通试管可以直接加热 装溶液时不超过试管容量的1/2，加热时不超过试管的1/3，加热时必须用试管夹夹，夹在接近试管口部位。加热时先使试管均匀受热，然后在试管底部加热，并不断移动试管。这时应将试管倾斜约45度，管口不要对着有人的方向。 2) 主要用途 ① 盛取液体或固体 ② 加热少量液体或固体 ③ 制取少量气体反应器 ④ 收集少量气体用 ⑤ 溶解少量气体，液体或固体等溶质 3) 使用注意事项 ① 盛取液体时容积不超过其容积的1/3 ② 加热使用试管夹，试管口不能对着人，加热盛有固体的试管时，试管口稍. . 页脚. 向下倾斜45度 ③ 受热要均匀，以免暴沸或试管炸裂 ④ 加热后不能骤冷，防止破裂 ⑤ 加热时要预热，防止试管骤热而爆裂 ⑥ 加热时要保持试管外壁没有水珠，防止受热不均匀而爆裂 ⑦ 加热后不能在试管未冷却至室温时就洗涤试管 2. 硼砂珠实验（详见实验容） 三、实验容 1. 铵盐的热分解（思考：为何试管可以垂直固定加热呢？） 操作 现象 反应式 硬质试管中加入物质，将其垂直固定加热，用湿润的pH试纸横放试管口，观察 +氯化铵 pH试纸先变蓝再变红，试管壁有白色附着物生成 NH4Cl==NH3+HCl

+硫酸铵 pH试纸变蓝 (NH4)2SO4==NH3+NH4HSO4 +重铬酸氨 pH试纸变蓝，有绿色固体生成 (NH4)2Cr7O4==Cr2O3+N2+4H2O 总结：固态的铵盐加热极易分解，一般分解为NH3和相应的酸，如果酸是不挥发的，生成NH3

和酸残留在容器；如果生成的酸具有氧化性，则NH3被氧化为N2O，N2O不稳定分解为N2和O2。

2. 硝酸盐和亚硝酸盐

1) 亚硝酸的生成和分解 操作 现象 反应式 将都经冰水冷却过的H2SO4+饱和NaNO2，观察 试管中的溶液由无色变为蓝色 NaNO2+H2SO4==HNO2+NaHSO4

4HNO2==4NO+4H2O+O2

从冰水取出，放置片刻，观察 试管口有红棕色气体产生，溶液颜色褪去 2NO+O2==2NO2

4HNO2==N2O3+4H2O==NO+NO2+H2O

2) 亚硝酸的氧化性和还原性 操作 现象 反应式 KI+H2SO4+NaNO2，观察现象 有大量气体产生，溶液颜色变为紫色 2NO2-+2I-+4H+==I2+2NO+2H2O

KMnO4+H2SO4+NaNO2，观察颜色 溶液迅速褪色变为无色 2MnO4-+5NO2-+6H+==2Mn2++5NO3-+3H2O 总结：HNO2中的N为+3价中间价，因此HNO2既可作氧化剂又可作还原剂，作氧化剂会因还原. . 页脚. 剂的不同，从而其产物也不同。 3. 硝酸和硝酸盐

1) 硝酸的氧化性（这个方法是检验NH4+离子的一个重要方法，后面还会介绍到一种试剂：乃斯勒试剂----[HgI4]2-和OH-，若有NH4+离子，会出现红棕色沉淀） 气室法检验NH4+：向装有溶液的表面皿中加入一滴40%浓碱，迅速将贴有试纸的表面皿倒扣其上，并且放在热水浴上加热。观察红色石蕊试纸是否变为蓝色。 操作 现象 解释或反应式 A Zn+HNO3(浓) 反应迅速，有红棕色气体生成 Zn+HNO3(浓)==Zn(NO3)2+2NO2+2H2O

B Zn+HNO3(稀)0.5mol/L 反应较为缓慢，现象不明显 Zn+HNO3(稀)==Zn(NO3)2+2NO2+2H2O

气室法检验NH4+实验B 红色石蕊试纸变蓝 有NH4+产生 硫粉+浓，水浴加热，观察是否有气体产生，冷却，检查反应产物 试管上部出现红棕色物质，有气体产生 S+HNO3(浓)==H2SO3+2NO 2NO+O2==2NO2

2) 硝酸盐的热分解 操作 现象 解释后反应式 对固体物质进行热分解，观察反应情况和产物的颜色，并检验 Na2NO3 有无色气体产生 Na2NO3==NaNO2+O2 Cu(NO3)2 蓝色固体变为黑色，并有红棕色气体放出 2Cu(NO3)2==2CuO+4NO2+O2

AgNO3 白色固态变为银白色，并有红棕色气体放出 2AgNO2==2Ag+2NO2+O2 总结：硝酸盐易受热分解，其产物取决于盐中的阴离子。碱金属，碱土金属的硝酸盐分解放出O2，生成亚硝酸盐；镁至铜硝酸盐分解，生成金属氧化物放出O2，NO2，；铜以后的金属硝酸盐分解生成金属单质和O2，NO2。

4. 磷酸盐的性质

1) 酸碱性 操作 现象 解释或反应式 用pH试纸测定溶液的pH Na3PO4 pH=9 水解为主 Na2HPO4 pH=8 水解＞电离 NaH2PO4 pH=4 水解＜电离 各自滴加适量AgNO3，观察是否有沉淀，pH的变化 Na3PO4 有黄色沉淀生成，pH值减小 3Ag++PO43-==Ag3PO4 Na2HPO4 有黄色沉淀生成，pH值减小 3Ag++HPO42-==Ag3PO4+H- NaH2PO4 有黄色沉淀生成，pH值减小 3Ag++H2PO4-==Ag3PO4+2H- 总结：三种盐均可溶于水，前三者水解呈碱性，后者由于电离大于水解，因此呈弱酸性。 . . 页脚. 2) 溶解性 操作 现象 解释或反应式 Na3PO4 加入CaCl2，测定pH 有白色沉淀生成 Ca2++PO43-==Ca(PO4)2 pH>7 滴加氨水 沉淀接着生成 加氨水，促进HPO42-和H2PO4-电离 滴加盐酸 沉淀溶解 加盐酸，促进水解 Na2HPO4 加入CaCl2，测定pH 有白色沉淀生成 Ca2++HPO42-==CaHPO4 pH>7 滴加氨水 沉淀接着生成 加氨水，促进HPO42-和H2PO4-电离 滴加盐酸 沉淀溶解 加盐酸，促进水解 NaH2PO4 加入CaCl2，测定pH 无明显现象 不反应 pH<7 滴加氨水 有白色沉淀生成 加氨水，促进HPO42-和H2PO4-电离 滴加盐酸 沉淀溶解 加盐酸，促进水解 总结：磷酸盐中，磷酸二氢盐均溶于水，正盐和一氢盐中除了钾盐，钠盐及铵盐外，均不溶于水。

3) 配位性 操作 现象 解释或反应式 硫酸铜+焦磷酸钠，观察 生成白色沉淀 Cu2++P2O74-==Cu2P2O7 继续滴加焦磷酸钠，观察 沉淀溶解，溶液变为蓝色 Cu2P2O7+P2O74-==[Cu(P2O7)]2-

5. 硅酸和硅酸盐 1) 硅酸水凝胶的生成 操作 现象 解释或反应式 硅酸钠+盐酸，观察产物的颜色及状态 有白色凝胶生成 Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3

2) 微溶性硅酸盐的生成（通过这个实验原理可让我们看到“水中花园”的现象） 操作 现象 解释或反应式 在烧杯中加入硅酸钠溶液，把固体物质投入杯中，放置一段时间，观察有何现象发生 氧化钙 出现白色微溶物 Mn++Na2SiO3==M2(SiO3)n+2Na+ 硝酸钴 出现紫色微溶物 硫酸铜 出现蓝色微溶物 硫酸镍 出现翠绿色微溶物 硫酸锌 出现白色微溶物 硫酸锰 出现肉红色微溶物 硫酸亚铁 出现浅绿色微溶物 三氯化铁 出现棕褐色微溶物 总结：硅酸盐除碱金属以外，其他金属的硅酸盐都不溶于水，并且具有半透性。 . . 页脚. 6. 硼酸及硼酸的焰色鉴定反应 1) 硼酸的性质（缺电子原子是指某原子的价电子数目少于价电子轨道数） 操作 现象 解释或反应式 饱和硼酸溶液，测定pH pH=5 呈酸性 硼酸是一元弱酸 向其加入甘油，再测pH pH=5 pH减小，酸性增强 硼原子为缺电子原子 实验说明硼酸的性质：它为一元弱酸，呈酸性是因为硼原子为缺电子原子，加合来自水分子的氢氧根而释出氢离子，加入多羟基化合物，可使硼酸的酸性大为增强。

2) 硼酸的鉴定反应 操作 现象 解释或反应式 少量硼酸晶体+乙醇+浓硫酸，混合点燃，观察 火焰呈特殊的绿色 H3BO3+CH3CH2OH==BOCH2CH3+H2O

总结：硼酸与醇在浓硫酸作用下，生成硼酸酯。燃烧放出特殊绿色火焰，该火焰用于硼酸或硼酸根的鉴别。

7. 硼砂珠试验

1) 硼砂珠的制备 用盐酸清洗铂丝，然后将其置于氧化焰中灼烧片刻取出，再侵入酸中，如此反复，直至铂丝在氧化焰中灼烧不再产生例子特征的颜色，表示已经洗干净。 操作 现象 解释或反应式 在其上蘸硼砂固体，在氧化焰中灼烧并融成圆球，观察硼砂珠的颜色及状态 硼砂为亮白色球状 属于物理性质

2) 用硼酸珠鉴定钴盐和铬盐 操作 现象 解释或反应式 烧热的硼砂珠+硝酸钴 硼砂珠呈蓝色 Na2B4O7+Co(NO3)2==CoB4O7+2NaNO3 烧热的硼砂珠+三氯化铬 硼砂珠呈蓝绿色 3Na2B4O7+2CrCl3==Cr2(B4O7)3+6NaCl

四、实验习题

实验习题见下一篇文档《实验十八：实验习题》