周昌勇

摘要：以中學(xué)教材中常見(jiàn)的9種銨鹽為例，采用不添加濃堿的方法進(jìn)行銨根離子檢驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選取的大部分銨鹽在不同溶劑中僅采用部分加熱的方法就能使?jié)駶?rùn)的pH試紙變藍(lán)。該方法相比傳統(tǒng)方法不僅更加簡(jiǎn)潔和實(shí)用，也會(huì)引發(fā)讀者對(duì)教材中某些經(jīng)典的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的關(guān)注和思考。

關(guān)鍵詞：銨根離子；檢驗(yàn)；定性分析；方法改進(jìn)；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1005–6629（2015）8–0063–05 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 實(shí)驗(yàn)探究

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

選取的銨鹽：硫酸銨（AR，天津致遠(yuǎn)化學(xué)制劑公司）、氯化銨（AR，瞿州花園化學(xué)制劑公司）、醋酸銨（AR，天津巴斯夫化工制劑公司）、草酸銨（AR，衢州花園化學(xué)制劑公司）、硝酸銨（AR，寧波雅特化工有限公司）、重鉻酸銨（AR，無(wú)錫市晶科化學(xué)制劑公司）、摩爾鹽（AR，天津巴斯夫化工制劑公司）、氟化銨（AR，無(wú)錫佳妮化工制劑公司）、碳酸氫銨（AR，無(wú)錫晶科化工制劑公司）

各種溶劑：蒸餾水、乙醇、丙酮、乙醚、1，2-二氯乙烷、苯、四氯化碳（以上溶劑均為分析純）

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

常規(guī)的玻璃儀器和用品。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果

實(shí)驗(yàn)時(shí)室內(nèi)溫度為15℃。

準(zhǔn)備好干凈的大小試管數(shù)支、pH試紙、酒精燈、試管夾等儀器。先在大試管中分別放入1～2克9種銨鹽，在各試管口粘貼一張濕潤(rùn)的pH試紙并放在試管架上觀察；采用同樣方法把上述銨鹽再分別加入適量不同溶劑中檢驗(yàn)。對(duì)沒(méi)有明顯變藍(lán)或變藍(lán)較淺的，再進(jìn)行加熱后觀察，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄見(jiàn)表1。檢驗(yàn)結(jié)果分為較快變藍(lán)、較慢變藍(lán)和較長(zhǎng)時(shí)間不變藍(lán)3個(gè)層次，為了便于表征，分別用“√√”、“√”和“×”表示。

2 分析討論

2.1 影響銨根離子檢驗(yàn)效果的因素

2.1.1 溶劑對(duì)銨根離子檢驗(yàn)效果的影響

通過(guò)上述系列實(shí)驗(yàn)可知，在不添加濃堿條件下上述銨鹽均可以檢驗(yàn)出。為了便于比較分析，筆者把上述銨鹽在不同溶劑的檢驗(yàn)結(jié)果整理為表2。

2.1.2 試紙放置的位置對(duì)檢驗(yàn)效果的影響

筆者發(fā)現(xiàn)試紙的放置位置對(duì)檢驗(yàn)的效果影響較大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不用添加濃堿采取濕潤(rùn)的試紙放在試管口檢驗(yàn)效果不是很好，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能使試紙變藍(lán)，如圖1中的1、2；但如果把試紙插入試管口1～2cm或者把試紙橫放在試管口則很快就能變色，如圖1中的3、4。

上述實(shí)驗(yàn)也可以采用氣室法，具體操作為取一滴待測(cè)液于表面皿上，用另一粘有一小塊濕潤(rùn)試紙的表面皿蓋上作為氣室，然后直接觀察或放在石棉網(wǎng)上加熱觀察。該方法在操作上比前者麻煩，但檢驗(yàn)效果比前者要好。

2.1.3 試劑的用量對(duì)檢驗(yàn)效果的影響

中學(xué)教材中對(duì)各離子檢驗(yàn)并沒(méi)有標(biāo)出離子濃度，常規(guī)離子濃度一般為0.1～0.5 mol/L左右。為了探究離子濃度對(duì)檢驗(yàn)效果的影響，筆者對(duì)中學(xué)教材中常見(jiàn)的幾種銨鹽分別選取3組濃度進(jìn)行研究，用小試管各取待測(cè)液1～2mL，在試管口粘貼一塊濕潤(rùn)的pH試紙，用酒精燈加熱到液體微沸，觀察試紙的顏色變化，具體見(jiàn)表3。

2.1.4 不同廠家生產(chǎn)的試劑對(duì)檢驗(yàn)效果的影響

不同廠家生產(chǎn)的同種銨鹽對(duì)檢驗(yàn)效果是否有影響呢？筆者選取實(shí)驗(yàn)室中不同廠家生產(chǎn)的同一等級(jí)純度的同種試劑進(jìn)行檢驗(yàn)。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，絕大多數(shù)銨鹽都沒(méi)有區(qū)別，但對(duì)天津市巴斯夫化工有限公司和浙江湖州化學(xué)試劑廠兩家生產(chǎn)的摩爾鹽進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)試管的長(zhǎng)度加長(zhǎng)時(shí)檢驗(yàn)的效果卻略有不同，具體見(jiàn)表4。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)天津巴斯夫化工有限公司制備的摩爾鹽當(dāng)試管長(zhǎng)度增加時(shí)檢驗(yàn)效果沒(méi)有湖州化學(xué)試劑廠制備的摩爾鹽明顯，說(shuō)明其在相同條件下釋放出的氨氣較少。為了研究其中的原因，筆者又各取少量試劑滴加KSCN，發(fā)現(xiàn)前者迅速變紅，而后者無(wú)變化，說(shuō)明前者有部分被氧化成了硫酸鐵銨，后者幾乎沒(méi)有被氧化。查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知硫酸鐵銨在480℃才明顯分解，其穩(wěn)定性比摩爾鹽要好，這可能是導(dǎo)致其釋放出氨氣比后者少的原因。

上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，不同廠家生產(chǎn)的同種試劑，由于在生產(chǎn)工藝、制備包裝以及存放時(shí)間上的不同，可能會(huì)造成試劑的純度的不同，從而影響實(shí)驗(yàn)效果。

2.2探究試紙變藍(lán)的機(jī)理

為了能給上述現(xiàn)象比較合理的解釋，筆者請(qǐng)教了姜山中學(xué)史定海老師，在史老師的啟發(fā)下并結(jié)合自己的思考得到如下幾種見(jiàn)解。

其一，在合成上述銨鹽中直接使用氨氣而導(dǎo)致試劑中吸附著少量氨氣，其在常溫和加熱下氨氣揮發(fā)出來(lái)而導(dǎo)致試紙變藍(lán)。查詢相關(guān)資料各試劑廠制備銨鹽的部分方法的原料如下：

從以上合成方法看，大部分銨鹽的制備都以氨氣為直接原料，銨鹽產(chǎn)品中殘留少量氨氣的可能性也是有的，但從目前各種試劑的標(biāo)注的各類雜質(zhì)中并沒(méi)有說(shuō)明有氨氣。

其二，各種銨鹽在常溫下具有一定的揮發(fā)性，揮發(fā)出的氨使?jié)駶?rùn)的試紙變藍(lán)。但從銨鹽水解的酸堿性分析，NH4Ac為中性，摩爾鹽、NH4Cl、 NH4NO3、NH4F、（NH4）2Cr2O7、（NH4）2C2O4為酸性，只有NH4HCO3為弱堿性。上述的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，酸性銨鹽中只有摩爾鹽試紙上出現(xiàn)少數(shù)紅色斑點(diǎn)，其他銨鹽的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都使試紙變藍(lán)。摩爾鹽的上述現(xiàn)象表明其常溫下比較穩(wěn)定，但具有一定的揮發(fā)性，該點(diǎn)與相關(guān)資料描述的“刺激性”性質(zhì)相吻合，試紙變紅是揮發(fā)出的摩爾鹽遇到試紙上的水發(fā)生水解反應(yīng)的結(jié)果。

其三，有人認(rèn)為銨根離子水解，生成了一水合氨，加熱進(jìn)一步促使其水解生成了較多的一水合氨，然后其又分解出氨氣揮發(fā)出來(lái)而導(dǎo)致試紙變藍(lán)。這種觀點(diǎn)筆者認(rèn)為可能性較小，因銨根離子水解程度很小，即使加熱也不可能釋放出氨氣。如果是這種原因?qū)е乱埠茈y解釋其他銨鹽在常溫下就能使試紙變藍(lán)的事實(shí)。下面可通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算進(jìn)行估算銨鹽中氨氣（一水合氨）的濃度。

簡(jiǎn)單估算0.01 mol/L的氯化銨溶液中存在的氨的濃度：

其四，銨鹽的部分分解產(chǎn)生NH3所致。為了便于說(shuō)明問(wèn)題，筆者把上述銨鹽的分解溫度列于表6，NH4Ac的分解溫度沒(méi)有查詢到。

從查詢的數(shù)據(jù)看，除了NH4HCO3分解溫度較低外，其他銨鹽在常溫下都很難分解。如NH4F的分解溫度為160℃，（NH4）2Cr2O7的分解溫度為150℃。

筆者認(rèn)為檢驗(yàn)出的NH3應(yīng)來(lái)自銨鹽的分解，因NH4Cl、（NH4）2SO4等在常溫下很難檢驗(yàn)出NH3的存在，在水溶液中加熱才檢驗(yàn)出NH3，說(shuō)明其在加熱條件下部分分解；而其他銨鹽分解溫度相對(duì)較低，在常溫下有少量分解。雖然摩爾鹽分解溫度低，但其常溫下比較穩(wěn)定，這也從實(shí)驗(yàn)方面得到驗(yàn)證。這里要注意資料中所提供的分解溫度與開始分解溫度并不是同一個(gè)概念，分解溫度一般是指分解產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓時(shí)的溫度，很多物質(zhì)在常溫下都存在少量的分解，不一定達(dá)到理論上的分解溫度才開始分解。

2.3 該方法與常規(guī)方法檢驗(yàn)效果的比較

為了比較上述檢驗(yàn)方法與常規(guī)方法在檢驗(yàn)效果上的區(qū)別，筆者選取中學(xué)中常見(jiàn)的幾種銨鹽進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究的待測(cè)液濃度均為0.1 mol/L，選取的堿為2 mol/L的氫氧化鈉溶液，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

上述實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于常見(jiàn)的幾種銨鹽用常規(guī)方法檢驗(yàn)盡管效果比較明顯，但采取只加熱或只添加堿的方法從檢驗(yàn)效果看也可達(dá)到檢驗(yàn)的目的。

3 結(jié)論

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩等.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書：必修1[M].南京：江蘇教育出版社，2014：21.

[2]武漢大學(xué)主編.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].高等教育出版社，2005：77.

[3]李龍泉.定量分析化學(xué)[M].安徽：中國(guó)科技大學(xué)出版社，2002：89.

[4]熊言林.對(duì)重鉻酸銨熱分解產(chǎn)物的質(zhì)疑[J].化學(xué)教育，2005，（2）：61.