1、实验三十一 P 区( I )：卤素 硫 氮 磷 一、实验目的 1掌握卤素离子及S2-的还原性。 2掌握氯和氮的含氧酸、含氧酸盐的氧化性、热稳定性。 3掌握不同价态硫的化合物的性质。 4掌握磷酸盐的重要性质。 二、实验原理 卤素( 氟、氯、溴、碘) 、硫、氮、磷均为 P 区元素中有代表性的非金属元素。 卤素单质都是强氧化剂，其氧化性顺序为 F2Cl2Br2I2而卤素离子的还原性顺序恰好相反， F-Cl-Br-I-这可由其标准电极电位看出。 电对 F2F-Cl2Cl- Br2Br-I2I-V 2.87 1.36 1.065 0.535 例如， HI可以将浓硫酸还原为H2S， HBr可将浓硫酸还原为
2、SO2，而 HCl则不能还原浓硫酸。 8HI+H2SO4(浓)=H2S+4I2+4H2O 2HBr+H2SO4(浓)=SO2+Br2+2H2O 和卤素不同，硫、磷单质及均表现为还原性。由于 S2-具有较大的变形性，所以和多种金属离子生成颜色不同，溶解度不同的金属硫化物。例如，Na2S可溶于水；ZnS(白色) 难溶于水，易溶于稀盐酸；CdS(黄色) 不溶于稀盐酸，易溶于较浓盐酸；CuS(黑色) 不溶于盐酸，可溶于硝酸；HgS( 黑色 )不溶于硝酸，可溶于王水。依据金 属硫化物溶解度和颜色的不同，可分离和鉴定金属离子 在含氧酸和含氧酸盐中，卤素( 氟除外) 和氮的含氧酸及其盐都具有相当强的氧化性和
3、热不稳定性，因而许多氯酸盐、次氯酸盐、亚硝酸盐都是常用的氧化剂 卤素单质的歧化反应较硫、氮、磷更易于进行，是卤素的一个重要性质。将氯气通入冷的碱溶液中生成次氯酸盐；通入热的碱溶液中则生成氯酸盐： Cl2+OH- Cl-+ClO-+H2O 冷 3Cl2+6OH- 5Cl-+ ClO3-+3H2O 热卤素和氮的含氧酸盐中一个明显的特征是较低氧化态比较高氧化态的氧化性较强。例如，亚硝酸盐的氧化性比硝酸盐的氧化性强，次氯酸盐的氧化性比氯酸盐的氧化性强。次氯酸盐在碱性溶液中就是强氧化剂，而氯酸盐在酸性溶液中才能表现出明显的氧化性。 8KClO3+24HCl(浓) 9Cl2+8KCl+6ClO2(黄)+1
4、2H2O 这些含氧酸及其盐的氧化性与它们对热不稳定性是相辅相成的。例如亚硝酸只有在较低温度下才能存在 2HNO2 H2O+N2O3 H2O+NO+NO2（ 蓝） （红棕） 硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐的热稳定性都较差，加热易分解放出氧。 和卤素、氮的含氧酸及其盐不同，硫的含氧酸中只有浓硫酸才具有强氧化性。过硫酸及其盐有强的氧化性，但其原因是分子中的过氧健所至。在Ag+离子的催化作用下，过二硫热热冷冷酸盐可将Mn2+氧化成MnO4-离子。 2Mn2+5S2O82-+8H2O 2MnO4-+10SO42-+16H+Ag+ 硫的其它含氧酸及其盐中，亚硫酸盐、硫代硫酸盐都是常用的还原剂。例如Na2S2O3
5、能将I2还原为I-，而本身被氧化为连四硫酸钠。 2Na2S2O3+ I2= Na2S4O6+2NaI 中间氧化态的含氧酸及其盐，既可作氧化剂，又可作还原剂，这要看与之相反应的还原剂或氧化剂的相对强弱。例如， NaNO2既可作氧化剂将I-氧化成I2，又可作还原剂被MnO4-所氧化；Na2S2O3虽为常用的还原剂，但又可将更强的还原剂H2S氧化而生成S 。 磷的含氧酸及其盐不具有明显的氧化性。较常用到的是正磷酸中等强度的酸性及可溶性磷酸盐的酸碱性磷的其它含氧酸盐较常用到的是偏磷酸盐和焦磷酸盐。磷酸根、偏磷酸根、焦磷酸根的区别方法如表 6-1。 表 6-1 磷酸盐的鉴定 PO43-P2O74-PO3
6、-AgNO3 Ag3PO4 淡黄色 Ag4P2O7 白色 AgPO3 白色胶状 蛋白溶液 不变化 不变化 凝固 离子 试剂 象 现 三、仪嚣与药品 仪器：试管、离心试管、烧杯、酒精灯、点滴板、离心机。 液体试剂：以下括号中的数字是浓度值，除特别注明外，单位为 molL-1。 HCl(2，6 ，浓 )，HNO3(2，浓) ，H2SO4(1，3 ，浓) ，H2S(饱和) ，H3PO4(0.1)，HAc(2)； NaOH(2)， NH3 H2O(浓), Na2CO3(0.5)， KI(0.1)， KMnO4(0.01， 0.1)， Na2SO3(0.1)， Na2S2O3(0.1)，NaNO2(0.
7、1， 1)， Na3PO4(0.1)； NaH2PO4(0.1)， Na2HPO4(0.1)， NaPO3(0.2)， K4P2O7(0.1)， AgNO3(0.1)， MnSO4(0.002)， NaCl(0.1)， ZnSO4(0.1)， CdSO4(0.1)， CuSO4， Hg(NO3)2(0.1)， BaCl2(0.1)，氯水、碘水、CCl4、品红溶液、鸡蛋白溶液(1 ) 固体试剂：NaCl，KBr ，KI ，KNO3，K2S2O8，KClO3，铜片，硫黄粉。 其它：pH 试纸、醋酸铅试纸、淀粉碘化钾试纸 四、实验方法 1卤素离子的还原性 (1)往盛有少量 KI 固体的试管中加入 l
8、mL 浓硫酸，观察产物的颜色和状态，用湿的醋酸铅试纸检验气体产物，写出反应方程式。 (2)往盛有少量KBr 固体的试管中加入lmL 浓 H2SO4，观察产物的颜色和状态，用湿的碘化钾淀粉试纸检验产生的气体，写出反应方程式。 (3)往盛有少量NaCl固体的试管中加入lmL 浓H2SO4，微微加热，观察反应产物的颜色和状态，用蘸有浓氨水的玻璃棒移近管口检验产生的气体( 或用湿的pH 试纸检验) 写出反应方程式。 根据实验结果比较Cl-、Br-、I-还原性的强弱和变化规律。 2卤素、氮的含氧酸及含氧酸盐的性质 (1)次氯酸钠的氧化性 往一支试管中加入 2mL氯水，逐滴加入 2mol L-1NaOH至
9、溶液呈碱性为止( 用pH 试纸检验) 。将所得溶液分成三份进行下列试验。 与浓盐酸作用，设法证明气体产物。 与碘化钾溶液作用。 与品红溶液作用。 记录反应现象并写出的反应方程式。 (2)氯酸钾的氧化性 与浓盐酸作用。取少量KClO3晶体于试管中，加入约 1mL浓盐酸，观察产生气体的颜色( 如反应不明显，可微热) 。 在中性和酸性介质中与KI 的作用。取少量KClO3晶体于试管中，加入约 1mL水使之溶解，再加入lmL0.1mol L-1KI溶液和 0.5mLCCl4，摇动试管，观察水层和CCl4层颜色有何变化，再加入 2 mL3molL-1H2SO4，摇动试管，观察有何变化。 根据以上实验比较
10、次氯酸盐与氯酸盐的性质，可得出什么结论 ?试用标准电极电位解释之。 (3)亚硝酸盐的氧化还原性 分别试验 0.1molL-1NaNO2溶液在酸性介质中与 0.01molL-1KMnO4，0.1mol L-1KI溶液的反应。观察现象，写出反应方程式。 (4)硝酸的氧化性 浓硝酸与非金属的反应。在少许硫粉中加入lmL 浓硝酸，水浴加热，反应一段时间后取几滴清液，检查有无SO42-。写出反应方程式。 硝酸与铜的反应。分别试验浓HNO3和稀HNO3与铜的反应( 若反应慢可加热之) 。写出反应方程式。 3硫的含氧酸盐的氧化还原性 (1)亚硫酸盐的氧化还原性 分别试验酸性介质中 0.1molL-1Na2S
11、O3与饱和H2S水溶液，与 0.01molL-1KMnO4溶液的反应，观察现象并写出反应方程式。 (2)硫代硫酸钠的还原性 往 0.1molL-1,Na2 S2O3溶液中滴加碘水，溶液的颜色有何变化 ?写出反应方程式。 (3)过二硫酸盐的氧化性 往试管中加入 5mLlmolL-1H2SO45mL蒸馏水和 4 滴 0.002mo1L-1MnSO4溶液，混合均匀后，将溶液分成两份。 往一份溶液中加一滴 0.1mo1L-1AgNO3溶液和少量K2S2O8固体，微热之，观察溶液颜色有何变化 ?写出反应方程式。 另一份溶液中只加少量K2S2O8固体，微热之，观察溶液颜色有无变化。比较两个试验结果有什么不
12、同 ?为什么 ? 根据以上 1， 2， 3 的实验试总结 P 区非金属元素含氧酸及其盐的氧化还原性有何规律。 4P 区非金属元素某些含氧酸及其盐的不稳定性。 (1)亚硝酸的分解 在 1 mo1L-1NaNO2溶液中滴加稀H2SO4，加热观察现象。 (2)亚硫酸、硫代硫酸的分解 往 0.1mo1L-1Na2SO3溶液中滴加 2mo1L-1HCl，观察有什么变化 ?写出反应方程式。 往 0.1mo1L-1Na2S2O3溶液中滴加 2mo1L-1HCl，观察有什么变化 ?写出反应方程式。 (3)硝酸盐的热分解 在干燥的小试管中加入少量固体KNO3，加热熔化，使其分解，设法检验气体产物。写出反应方程式
13、。 5硫化氢和硫化物 (1)硫化氢的还原性 往试管中滴入几滴 0.01molL-1KMnO4溶液，用 lmolL-1H2SO4酸化，然后滴加 H2S水溶液，观察现象，写出反应方程式。 (2)硫化物的溶解性 分别往盛有 5 滴 0.1molL-1的NaCl、 ZnSO4、CdSO4、CuSO4和Hg(NO3)2溶液的离心试管中加入lmL 饱和H2S水溶液，观察沉淀的颜色，离心分离，弃去清液，往沉淀中分别加 2mo1L-1盐酸，观察沉淀是否溶解。 将不溶解的沉淀离心分离，洗涤，往沉淀中分别加入 6mo1L-1HCl，观察沉淀是否溶解。 将不溶解的沉淀离心分离，洗涤后，往沉淀中加入浓硝酸，微热，观察
14、沉淀是否溶解。 最后，把不溶于HNO3的沉淀洗涤后加入王水，观察沉淀是否溶解。 根据实验结果，对金属硫化物的溶解性作出比较，写出反应方程式。 6磷酸盐的性质 (1)正磷酸各种钠盐的酸碱性 分别检验 0.1mo1L-1Na3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4溶液的酸碱性。 (2)PO43-、P2O74-、PO3-的区别 分别往 0.1mo1L-1H3PO4(用 0.5mo1L-1Na2CO3溶液调至微酸性) ，0.1mo1 L-1K4P2O7和 0.2mo1L-1NaPO3溶液中加入 0.1mo1L-1AgNO3溶液，有何现象发生 ?试验沉淀与 2mo1L-1HNO3溶液的作用。 在H3PO
15、4、 K4P2O7、 NaPO3溶液中各加入 2 mo1L-1HAc和 1%鸡蛋白水溶液，有何现象发生 ? 五、思考与作业 1如何区别次氯酸盐和氯酸盐? 2今有三瓶未贴标签的溶液，只知道它们是NaNO 2、Na 2SO3和KI，如何区别? 3欲用酸溶解磷酸银沉淀，在盐酸、硫酸和硝酸中，选用哪一种最适宜，为什么? 4实骏室里能不能用FeS加硝酸来制备H 2S? 5在实骏室里H 2S、Na 2S和Na 2SO3溶液为什么不能长期保存? 附 注： 1氯气剧毒并有刺激性，吸入人体会刺激喉管引起咳嗽和喘息。因此在做产生氯气的实验时。须在通风橱内进行，室内也要注意通风换气。闻氯气时，不能直接对着管口和瓶口，应当用手将氯气扇向自己的鼻孔。 2除N 2O外所有氮的氧化物均有毒。尤以NO 2为甚，其最高容忍浓度为每 1L空气中不得超过 0.005 毫克。NO 2中毒尚无特效药治疗，一般是输氧气以助呼吸与血液循环。由于硝酸的分解产物或还原产物多为氮的氧化物。因此涉及硝酸的反应均应在通风橱内进行。
