介绍一些亚硝酸钠和氯化钠的鉴别方法,本文主要内容关键词为:亚硝酸钠论文,氯化钠论文,鉴别方法论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
亚硝酸钠又称“工业盐”,其外观与氯化钠相似,有咸味。亚硝酸钠在建筑中常用作混凝土掺加剂;它是一种食品添加剂,在一定的用量下,可用作食品防腐剂和肉类食品发色剂。但亚硝酸钠具有一定的毒性,所以经常会出现误食亚硝酸钠中毒的事件。
亚硝酸钠属于血液毒物,是急性毒性最强的物质之一,人体摄入过量的亚硝酸钠,能使血液中正常供给各组织所需氧的亚血红蛋白氧化成正铁血红蛋白(亦称高铁血红蛋白或变性血红蛋白)。由于正铁血红蛋白具有不可逆结合氧的性质,因此失去了载氧交换二氧化碳的功能,遂使人体各组织缺氧而中毒。
亚硝酸及亚硝酸盐还是致癌物质。肉类腌制品中含有亚硝酸钠,由亚硝酸钠转化生成的亚硝酸能与人体蛋白质代谢中的产物仲胺反应生成亚硝胺:。亚硝胺是人们确认的致癌物质,会导致肠、胃、食道、膀胱等多种癌症。
在江苏教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书实验化学(选修)中引入了一个新的实验——“亚硝酸钠和食盐的鉴别”,许多化学教师可能是第一次接触这个实验,或者对这个实验的了解不够完全。为了让使用课改新教材的教师能对这个实验有一个系统的了解,现将与亚硝酸钠和氯化钠鉴别有关的实验介绍如下。
一、从两者物理性质的差异鉴别
1.外观
氯化钠是立方晶体,或是细小的结晶粉末,呈白色;而亚硝酸钠则是斜方晶体,略带有浅黄色,通过两者外观上的差异可对它们进行初步鉴别。
2.熔点
氯化钠的熔点为801℃,亚硝酸钠的熔点为271℃。把亚硝酸钠和氯化钠置于同一小块金属片上,用酒精灯对金属片加热,先熔化的是亚硝酸钠;用酒精灯加热不熔化的是氯化钠。
3.溶解情况
氯化钠和亚硝酸钠虽然都溶解于水,但是两者溶解度却大不相同。温度对氯化钠溶解的影响很小;而亚硝酸钠极易溶于水,且溶解时吸热,其在热水中溶解得更快。下表为氯化钠和亚硝酸钠在不同温度下的溶解度(单位:克/100克水)
表 氯化钠和亚硝酸钠在某些温度下的溶解度[1]
温度(℃) 0 20 40 6080
100
亚硝酸钠
71.2
80.8
94.9
111
133
160
氯化钠 35.7
35.9
36.4
37.1 38.0 39.2
在室温时,称取1kg等量的亚硝酸钠和氯化钠分别置于小试管中,加2mL水使其溶解。由于亚硝酸钠溶解时吸热,一支试管中的溶液温度显著下降(5℃左右),且固体逐渐溶解,此为亚硝酸钠的试管;另一支试管为氯化钠的试管。
二、从两者化学性质的差异鉴别
1.水溶液的酸碱性
氯化钠是强酸强碱盐,水溶液呈中性,亚硝酸钠是弱酸强碱盐,因水解而使溶液呈碱性。
分别用pH试纸测定0.1mol·未知(亚硝酸钠或氯化钠)溶液的pH的值。一种溶液的pH值为5~6,为氯化钠溶液;另一种溶液的pH值为8~9,为亚硝酸钠。
说明:实验中氯化钠溶液的pH值并非恰好等于7,主要是因为溶液中溶入了空气中的二氧化碳,导致溶液呈弱酸性,而并非氯化钠本身显酸性。要避免这一问题的产生,可以使用新煮沸的蒸馏水及时配制氯化钠溶液,且不宜久置。
2.与酸反应
亚硝酸钠与酸反应可生成亚硝酸。亚硝酸不稳定,仅存在于冷的稀溶液中,微热甚至常温下也会分解,产生红棕色的二氧化氮气体;而氯化钠一般不与酸反应。
取1~2g亚硝酸钠晶体于小试管中,加1~2mL水溶解。趁此低温条件,沿试管壁逐滴滴加2mol·硫酸,溶液呈浅蓝色;放置一会后,试管内液面上方有红棕色气体产生,且能嗅到刺激性气味。若是氯化钠晶体则不会产生此现象。
说明:液面下生成的亚硝酸不稳定,会分解成蓝色的三氧化二氮,液面上的会分解生成红棕色气体。反应不需酒精灯加热,若冬天室内温度较低,可以用手捂一下小试管。实验中涉及反应方程式为:
后面介绍的几个实验中,有些溶液需要用酸酸化,若加入的酸量过多,溶液中会产生一些气泡,是因为生成不稳定的亚硝酸分解的缘故。
3.盐的氧化性
(1)与碘化钾反应
在亚硝酸钠中,氮的化合价为+3,处于中间价态。因此亚硝酸钠与强还原性物质反应时,表现出氧化性;而氯化钠一般不显示氧化性。如亚硝酸钠与碘化钾反应可生成单质碘,氯化钠则不能。
说明:实验中不用淀粉溶液的话可以在试管中加入四氯化碳,振荡试管后,四氯化碳层呈紫色。
这个实验以及后面介绍的几个实验,如亚硝酸钠与硫酸亚铁铵反应、与重铬酸钾反应等,作为学生实验可以考虑改为微型实验。将所使用的溶液装在10mL的眼药水滴瓶中,做实验时,将滴瓶中的试液滴1~2滴在点滴板上,没有点滴板的学校,可以用表面皿或玻璃纸代替。这样可以在看到明显的反应现象同时,减少试剂用量,且亚硝酸钠及氮氧化物的排放也少,对环境友好。
(2)与硫酸亚铁铵反应
亚硝酸钠可以氧化氯化亚铁为氯化铁;氯化钠则不能氧化氯化亚铁。由于实验室中的硫酸亚铁中往往含有,因此在进行亚铁盐与亚硝酸钠溶液的反应的实验时,一般使用较稳定的硫酸亚铁铵溶液。反应方程式为:
在两支试管中均加入1mL 0.1mol·硫酸亚铁铵溶液,溶液呈淡绿色;滴加几滴0.1mol·硫氰化钾溶液,再向试管中分别滴加某种溶液后,溶液呈血红色的,则加入的是亚硝酸钠;若加入后无明显现象,则加入的是氯化钠。
说明:由于蒸馏水中会溶有少量氧气,所以配制硫酸亚铁铵溶液应用煮沸的蒸馏水现配现用,防止被氧化为影响实现效果。
(3)与硫化钠反应
亚硝酸钠可与具有还原性的硫化钠反应,生成单质硫;氯化钠不与硫化钠反应。
在试管中分别加入0.1mol·亚硝酸钠和氯化钠溶液,加入1mL 0.1mol·硫化钠溶液,试管中均无明显现象;滴加稀硫酸酸化后,一支试管中析出乳黄色的硫,为亚硝酸钠溶液;另一支试管中无明显现象,为氯化钠溶液。
(4)与铜丝反应
铜丝在亚硝酸钠的存在下,能与盐酸发生反应;但铜丝在有氯化钠存在的情况下不与盐酸反应。铜丝、亚硝酸钠与盐酸的反应为:
将光亮的铜丝插入装有2mol·盐酸的试管中,无明显现象;在试管中加入1~2mL 0.1mol·亚硝酸钠后,铜丝缓慢溶解,铜丝表面有大量气泡;溶液逐渐变成深绿色,液面上方有红棕色气体逸出,能嗅到刺激性气味。若使用了氯化钠溶液则不会产生此现象。
(5)与木条反应
熔融的亚硝酸钠具有一定的氧化性,能与碳或木条反应;而氯化钠熔点较高,且不与碳发生反应。
在试管里装入1~2g 晶体,待加热熔化后把木条(或火柴梗)伸入熔体,木条迅速猛烈燃烧,闪烁出红色的火光,试管壁发黑。待试管冷却后加水溶解残留物,检验溶液呈强碱性。
说明:实验中发生的化学反应方程式为:
亚硝酸钠是硝酸钠的分解产物,有很高的热稳定性。实验中,木条与熔融的亚硝酸钠反应,并未达到其分解温度。这里氧化还原反应直接发生在+3价的N和C之间,而不是亚硝酸钠分解生成的与C反应,所以笔者认为这一实验还是体现出亚硝酸钠的氧化性,而非亚硝酸钠的热不稳定性。
(6)在水果切面上反应
在苹果(或梨、桃、萝卜、马铃薯等)的新鲜切面上,选取距离较远的三个点,其中两个点分别滴上2~3滴0.1mol·亚硝酸钠溶液的氯化钠溶液,另一个点作为对照点。静置2~3min,滴有亚硝酸钠的点褐变(氧化)得最厉害,颜色最深,滴加氯化钠的点颜色变浅,而对照点在2~3min内基本不变色。
说明:亚硝酸钠与其水解产生的亚硝酸都具有氧化性。亚硝酸钠是一种弱酸强碱盐,因水解呈弱碱性反应:,此时氧化性较弱,但在水果等汁液的酸性条件下氧化作用增强。另外,苹果中的过氧化氢脱氢酶在空气中也易被氧化,所以苹果切开后长时间暴露在空气中,切面也会变褐。滴加亚硝酸钠后加速了它的氧化,使其变褐速率加快。
4.盐的还原性
(1)与重铬酸钾反应
亚硝酸钠与强氧化性物质反应时,表现出还原性。如与重铬酸钾溶液反应时,重铬酸根被还原为三价铬离子。反应方程式为:而氯化钠不与重铬酸钾溶液反应。
在两支试管中均加入1mL 0.01mol·重铬酸钾溶液和2滴2mol·的硫酸,再在两支试管中分别滴加0.1mol·亚硝酸钠和氯化钠溶液,摇均。加入亚硝酸钠溶液后,重铬酸钾溶液由橙色变为绿色,加入氯化钠的重铬酸钾溶液不变色。
(2)与溴水反应
亚硝酸钠能与溴水反应,使其褪色。反应方程式为:
而氯化钠不与溴水反应。
在两支试管中均加入1mL溴水,两支试管中再分别逐滴滴加0.1mol·亚硝酸钠和氯化钠溶液,摇均。加入亚硝酸钠后,溴水褪色;加入氯化钠的溴水不褪色。
5.与饱和氯化铵溶液反应
饱和氯化铵溶液与饱和亚硝酸钠溶液混合后加热,能产生氮气,可使燃着的火柴熄灭。
氯化钠不与饱和氯化铵溶液发生反应。
取1~2ml饱和氯化铵溶液于试管中,再加入1~2mL饱和亚硝酸钠溶液后,将试管微热,试管中溶液激烈反应并产生大量气泡;用点燃的火柴条伸入试管中,火柴熄灭;用饱和氯化钠溶液代替饱和亚硝酸钠溶液重复实验无此现象。
说明:加入饱和亚硝酸钠溶液的试管在加热后,产生的气体并无刺激性气味。若只加热饱和氯化铵溶液,溶液沸腾后也没有刺激性气味气体产生,说明氯化铵溶液受热并没有产生氨气。
6.与硝酸银反应
亚硝酸钠与硝酸银溶液反应生成白色亚硝酸银沉淀,加稀硝酸后沉淀溶解。
在两支试管中分别加入0.1mol·亚硝酸钠和氯化钠溶液,并向其中滴加几滴0.1mol·硝酸银溶液,两支试管中均产生白色沉淀;再向试管中滴加几滴2mol·硝酸并振荡,一支试管中的沉淀溶解,此为亚硝酸钠的试管;另一支试管中沉淀不消失,为氯化钠的试管。
7.亚硝酸钠的特征反应
低浓度的亚硝酸钠在酸性条件下能与对-氨基苯磺酸和α-萘胺发生重氮化反应,呈粉红色;氯化钠不发生此反应。
在极稀的亚硝酸钠溶液中滴加1滴6mol·的醋酸酸化,再加1滴对-氨基苯磺酸和1滴α-萘胺,溶液呈粉红色。
说明:若的浓度太大时,粉红色很快褪去,并转化为黄色溶液或褐色沉淀。此实验原理常用于比色法测定亚硝酸钠的含量,具体可参阅相关资料。
文中介绍的十几个有关亚硝酸钠与氯化钠鉴别的实验,有的操作简单现象明显,有的比较复杂,有的利用家庭中的条件即可完成。中学教师或学生可以根据自己的需要选择有关的方法进行实验,即可用于鉴别,也可以验证它们的性质,更可以对某些内容进行改进或创新,以满足教学的需要。