硫酸根離子檢驗的困惑解析

1、作者絮語：關(guān)于SO42檢驗的問題，很多人認(rèn)為很簡單，意思是說就按照教材中說的去做，先加稀鹽酸后加BaCl2溶液，經(jīng)過我質(zhì)疑之后，很多人又說沒有辦法。說來慚愧，每當(dāng)講到SO42檢驗時，心里就沒底，網(wǎng)上的爭論也非常的熱。我思索了二十三年，寫了二十三年，這一稿自認(rèn)為很滿意了，請編輯審查！硫酸根離子檢驗的困惑解析邢 入 德江蘇省黃埭中學(xué) 江蘇蘇州 215143內(nèi)容摘要 本文通過對多種版本教材中硫酸根離子檢驗表述的分析，認(rèn)為教材編寫和題目設(shè)計中，被測溶液的“未知”程度導(dǎo)致了命題不嚴(yán)謹(jǐn)，并提出了限制被測溶液為已知狀態(tài)的命題方案。關(guān)鍵詞 SO42 離子檢驗正文硫酸根離子的檢驗，是中學(xué)階段必須掌握的幾種離子的

2、檢驗之一，也是考試說明圈定的知識點。關(guān)于硫酸根離子的檢驗方法，一直是個老生常談的問題，也是個非常棘手的問題，各種版本的教材各說其辭。不禁要問：到底是什么原因使得SO42的檢驗變得如此糾結(jié)和困惑？1 關(guān)于硫酸根離子檢驗的各種表述（1）人教版第一冊（必修）第82頁，1995年10月第2版：“由此可見，用可溶性鋇鹽溶液和鹽酸（或稀硝酸）可以檢驗硫酸根離子（SO42）的存在?！保?）人教版第一冊（必修加選修），2003年6月第1版：“在實驗室里，檢驗溶液中是否含有SO42時，常常先用鹽酸（或稀硝酸）把溶液酸化，以排除CO32等離子可能造成的干擾。再加入BaCl2或Ba(NO3)2溶液，如果有白色沉淀出

3、現(xiàn)，則說明原溶液中有SO42存在”。（3）人教版“化學(xué)1”第6頁，2007年3月第3版：“在溶液中解離能產(chǎn)生SO42的化合物與BaCl2溶液反應(yīng)，生成不溶于稀鹽酸的白色BaSO4沉淀。利用這一反應(yīng)可以檢驗硫酸和可溶性硫酸鹽。例如，Na2SO4溶液與BaCl2溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SO4+ BaCl2BaSO4+2NaCl?！保?）滬教版高中一年級第二學(xué)期（試用本）第17頁，2007年1月第1版：“在實驗室里，檢驗溶液中是否含有SO42時，常常先用鹽酸把溶液酸化，排除CO32等離子可能造成的干擾，再加入BaCl2溶液，如果有白色沉淀出現(xiàn)，則說明原溶液中肯定有SO42存在?！保?）蘇教版“化

4、學(xué)1”第22頁，2009年6月第5版：“人們常用向溶液中加入酸性氯化鋇溶液的方法來檢驗溶液中是否含有硫酸根離子?！保?）魯教版“化學(xué)1”第46頁，2007年7月第3版：“離子方程式和化學(xué)方程式都能描述化學(xué)反應(yīng)，但離子方程式的描述更加本質(zhì)，所表示的不僅僅是一個化學(xué)反應(yīng)，而是一類化學(xué)反應(yīng)，并揭示了這類化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)。例如，可溶性鋇鹽與可溶性硫酸鹽（或硫酸）在溶液中反應(yīng)的實質(zhì)是Ba2+與SO42結(jié)合生成難溶性的硫酸鋇（BaSO4），其離子方程式為：Ba2+ + SO42= BaSO4。利用離子反應(yīng)可以檢驗?zāi)撤N（或某些）離子是否存在?！辈浑y看出，上述表述中，（2）、（4）、（5）的表述基本相同，都是給

5、出了檢驗SO42的具體方案，這也是現(xiàn)在課堂教學(xué)中被廣泛接受的一種，（1）、（3）、（6）只是給出了檢驗SO42的反應(yīng)原理。根據(jù)（2）、（4）、（5）的表述，有人設(shè)計出下面一道常見的試題：三位同學(xué)設(shè)計了如下三個方案，并都認(rèn)為，如果觀察到的現(xiàn)象和自己設(shè)計的方案一致，即可證明試液中含有SO42。方案甲：試液BaCl2溶液足量稀鹽酸白色沉淀沉淀不溶解方案乙：試液BaCl2溶液足量稀鹽酸無沉淀白色沉淀方案丙：試液Ba(NO3)2溶液足量稀硝酸無沉淀白色沉淀試評價上述各種方案是否嚴(yán)密，并分別說明理由。參考答案是方案乙嚴(yán)密，理由是方案甲中Ag+會干擾，方案丙中SO32被稀硝酸氧化會干擾，方案乙因排除了Ag+

6、、SO32的干擾而被認(rèn)為嚴(yán)密。2 對經(jīng)典檢驗方法的挑戰(zhàn)最近，又有人發(fā)現(xiàn)，向“未知溶液”中先加稀鹽酸，后加BaCl2溶液的方案也不嚴(yán)謹(jǐn)，若“未知溶液”中同時含有SO32和NO3，先加稀鹽酸后，發(fā)生如下反應(yīng)：3SO32+2H+ + 2NO3 3SO42 +2NO+ H2O，新生成的SO42對檢驗會產(chǎn)生干擾，于是乎圍繞“未知溶液”中SO42的檢驗的問題，又展開了新一輪的探究，并形成了許多檢驗方案。（1）把溶液先用鹽酸酸化，若沒有氣泡生成（或試管口氣體沒有顏色變化），再加入BaCl2溶液，如果有白色沉淀出現(xiàn)，則說明原溶液中肯定有SO42存在。這一方案是在有意識回避SO32和NO3共存的情況。（2）有人

7、提出先測“未知溶液”的酸堿性，若溶液呈酸性，則不可能出現(xiàn)SO32和NO3共存的情況，此時可以先加入稀鹽酸，以排除Ag+、Hg22+等離子的干擾，然后加入BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀生成；若溶液呈堿性，則不可能含有Ag+、Hg22+，但可能含有SO32和NO3，此時先加過量Na2S溶液，再逐滴加入過量鹽酸，利用S2的還原性比SO32強(qiáng)的性質(zhì)，NO3與過量的S2先反應(yīng)而除去，使SO32免于被NO3氧化，2NO3+3S2+8H+2NO+3S+4H2O，同時SO32也被S2還原而除去，SO32+2S2+6H+3S+3H2O，剩余的S2與H+結(jié)合，生成H2S氣體從溶液中逸出，再將S濾除，至此SO3

8、2和NO3的干擾即被排除。如果“未知溶液”中還含有SiO32、C17H35COO等離子，在鹽酸條件下分別生成沉淀，過濾除去。最后向溶液或濾液中加入BaCl2溶液，觀察是否出現(xiàn)白色沉淀。（3）還有人參照特殊專業(yè)對SO42的定量檢測，列舉出重量法、比濁法、EDTA滴定法、分光光度法、光度滴定法、電位滴定法、直接滴定法、離子色譜法等方法，其中有的方法準(zhǔn)確度極高，1 mL 溶液中含10g SO42都能檢測出來?？赡苁苓@種爭論的影響，現(xiàn)行各種版本的教材在表述上顯得非常糾結(jié)，使用“在實驗室里”、“可以”、“常常”、“常用” 這些模糊字眼，其中人教版、魯教版干脆拋棄了“鹽酸酸化論”，只告訴反應(yīng)實質(zhì)：Ba2+

9、 + SO42= BaSO4，BaSO4不溶于水，不溶于稀鹽酸。3 “未知溶液”惹的禍關(guān)于SO42的檢驗方法，到底是什么原因使得各種教材遮遮掩掩？到底是什么原因使得很多人對教材的嚴(yán)謹(jǐn)性提出質(zhì)疑？“未知溶液”惹的禍。在教材表述以及離子檢驗的命題中，都沒有界定離子存在的環(huán)境到底是已知的，還是未知的，這就造成混亂。多數(shù)教材關(guān)于SO42的檢驗方法，都是針對或暗指Ag+、SO32、CO32等幾種離子造成的干擾，但都沒有明確說明溶液的成分是指定的或已知的，讀者都是按“未知溶液”去理解的，既然溶液成分是未知的、開放的，設(shè)計方案時就應(yīng)考慮到更多離子可能造成的干擾，如F、PO43、HPO42、C2O42、AlO

10、2、SiO32、C17H35COO等更多我們不知道性質(zhì)的離子，它們的鋇鹽是否溶于水？是否白色沉淀？是否溶于稀鹽酸？在“未知溶液”中檢驗SO42時為什么不考慮它們的干擾？既然離子存在的環(huán)境是未知的，試圖定制一個絕對化、萬能的檢驗方案，當(dāng)然是經(jīng)不起推敲的。回顧前述題目中的檢驗方案（甲、乙、丙），題目對“試液”未作限制，應(yīng)是“未知溶液”，既然是“未知溶液”，那么方案乙的嚴(yán)密性就值得商榷。有些教材在編寫上還存在另一個誤區(qū)，關(guān)于離子的檢驗到底應(yīng)告訴反應(yīng)原理，還是檢驗方案？我認(rèn)為，受篇幅限制，教材中編寫的應(yīng)是反應(yīng)原理，而非檢驗方案。反應(yīng)原理是指發(fā)生的反應(yīng)和有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，而檢驗方案則要求具體、嚴(yán)謹(jǐn)，有的教

11、材把離子的檢驗定位于反應(yīng)原理，所以表述上非常簡潔，有的教材把離子的檢驗定位于檢驗方案，所以表述上非常糾結(jié)。4 解決問題的途徑（1）把被檢驗的離子限制在已知狀態(tài)。在離子檢驗試題的設(shè)置上，如果把樣品置于完全開放的狀態(tài)，不僅試題的科學(xué)性值得懷疑，也不利于探究學(xué)習(xí)的開展，若把離子限制在已知溶液中，試題可操作性就強(qiáng)。例一，設(shè)計實驗方案，證明K2SO4和NaCl溶液中含有SO42；例二，某溶液中可能含有Na+、Cl、CO32、SO32、SO42，請設(shè)計實驗方案，證明溶液中是否含有SO42？這樣把問題限制在半開放狀態(tài)，有利于教師課堂教學(xué)，有利于學(xué)生開展實驗探究，也避免了眾多人的質(zhì)疑。然而很多編者或命題人根本

12、不從學(xué)習(xí)者的角度考慮問題，不體諒學(xué)習(xí)者的難處，總喜歡讓學(xué)生在“未知溶液”中檢驗?zāi)撤N離子，好象這樣更能考查學(xué)生的探究能力，殊不知已把學(xué)生引入死胡同。比如，前述SO32和NO3共存的情況，如果干擾SO42檢驗的離子只有這兩種，即溶液是已知的，處理起來比較容易，如果在“未知溶液”中考慮SO32和NO3共存的情況，問題就麻煩了?。?）采取極端思維的方式命題。例如，判斷下列說法是否正確：A.向某溶液中加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中一定含有SO42；B.向某溶液中加入Ba(OH)2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中一定含有SO42；C.向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中

13、一定含有SO42。顯然，這三種說法都是錯誤的。這種采取極端思維方式命題，讓學(xué)生知道Ag+、SO32、CO32、Mg2+會對SO42的檢驗產(chǎn)生干擾就達(dá)到目的了。5 幾點感言（1）在教學(xué)中，有的老師總想為學(xué)生設(shè)計出一些萬能“公式”、“定理”、“方法”，以不變應(yīng)萬變，這種想法是不切實際的。關(guān)于SO42的檢驗方法，應(yīng)只告訴檢驗時發(fā)生的反應(yīng)，Ba2+ +SO42BaSO4，BaSO4不溶于水、不溶于稀鹽酸的性質(zhì)，以及可能干擾的離子，方法不能太具體，其實SO42不一定來自可溶性硫酸鹽，還可能是稀硫酸，所加的Ba2+溶液也不一定是BaCl2溶液，還可能是Ba(OH)2溶液或Ba(NO3)2溶液，至于加哪種含

14、Ba2+的溶液，是否需要加稀鹽酸，要看“已知溶液”中實際干擾的離子是什么，也就是說并不需要造一個萬能的公式。（2）培養(yǎng)學(xué)生探究能力，不應(yīng)忽視中學(xué)生的現(xiàn)有知識水平和能力層次，中學(xué)階段應(yīng)注重基礎(chǔ)知識、基本原理、基本方法的教學(xué)，提倡探究學(xué)習(xí)，但不能違反教學(xué)的基礎(chǔ)性，偏離教學(xué)的正常方向，從而加大了教學(xué)的難度，挫傷了學(xué)生的積極性，把學(xué)生引入茫茫無邊的未知世界。 （3）不只是SO42的檢驗如此，其它離子的檢驗也不宜在“未知溶液”環(huán)境中進(jìn)行。作者簡介 邢入德，中學(xué)高級教師，蘇州市學(xué)科帶頭人，1987年參加工作。電話013962183728 Email：xrd13160 投稿時間2010年9月12日發(fā)表于化學(xué)教學(xué)2011年第5期邢入德老師： 您好！您的文章揭秘硫酸根離子檢驗的困惑，因為文章中存在一定的問題，請您根據(jù)我們的要求進(jìn)行修改，謝謝！文章能說明一個具有代表性的問題問題癥法提出（三）和解決途徑（四）都很有特色，但第一部分太長，建議壓縮！要求：1.第一部分引用的教材請說明具體版次，不要用“最早”“現(xiàn)行”等詞；2.摘要寫的像“引言”，需重寫。謝謝！謝謝您的配合！也感謝您對化學(xué)教學(xué)的支持