化学实验在高考化学试题中占有十分重要的地位,对考生来说有一定的难度.本文例举了一些需酸化或者碱化处理的实验,并剖析原因,使考生对这类实验题有更深刻的认识和理解,有利于提高考生对这类实验题的分析与解答能力.
所谓酸化,是指加酸使体系由碱性或中性变成酸性的过程.
说法1:配制FeCl3溶液的时候,需把固体FeCl3溶于盐酸中;从氯化铁稀溶液中得到FeCl3・6H2O晶体的主要操作:加入稀盐酸后,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤.
上述关于FeCl3的说法中都提到了用盐酸酸化,主要是氯化铁溶液中存在Fe3+的水解:
Fe3+ +3H2O Fe (OH)3+3H+
Fe3+在pH>3.2的情况下就水解完全了,加盐酸酸化主要是抑制Fe3+的水解;Fe3+的水解过程是个吸热过程,对氯化铁的稀溶液蒸发浓缩,升温会促进Fe3+的水解,因此加盐酸酸化也主要是抑制Fe3+的水解.所以说法1是正确的.
说法2:向某一卤代烃中加入氢氧化钠溶液,加热一段时间,冷却后滴入硝酸银溶液,观察沉淀产生的颜色,判断含有哪种卤素元素.
以CH3CH2X为例:
CH3CH2X + NaOH 水 CH3CH2OH + NaX
NaX + AgNO3 = AgX + NaNO3
根据卤化银产生沉淀的颜色来判断含有的卤素元素(AgCl是白色沉淀,AgBr是淡黄色沉淀,AgI是黄色沉淀).但是由于水解液中有NaOH,AgNO3与NaOH反应生成AgOH白色沉淀(同时AgOH极不稳定,易分解为褐色微溶于水的氧化银固体),这样会干扰我们的判断.因此,我们必须对一卤代烃的水解液,加硝酸酸化,再加AgNO3溶液,根据产生的沉淀的颜色判断含有的卤素元素.说法2中水解液未经酸化,所以是错误的.
同理,碱化就是向反应体系加入碱性物质,使体系由酸性变为碱性的过程.
说法3:向淀粉溶液中加入稀H2SO4,加热几分钟,冷却后加入银氨溶液,水浴加热,没有出现银镜现象,说明淀粉没有水解.
稀H2SO4是淀粉溶液水解的催化剂,淀粉溶液的水解产物是葡萄糖:
(C6H10O5)n +nH2O 稀H2SO4 nC6H12O6
淀粉溶液中无醛基结构,不能发生银镜反应,而葡萄糖是多羟基醛,可与银氨溶液发生银镜反应.通过银镜现象的发生与否,确定是否含有葡萄糖,从而判断淀粉溶液是否水解了.按照这个逻辑,说法3中未出现银镜现象,说明淀粉溶液没有水解,这个结论似乎是正确的.但是事实上,这里遗漏了考虑发生银镜反应的条件:必须在碱性环境下进行.那是为什么呢?首先我们先来看看银氨溶液的配制:在AgNO3溶液中滴加氨水,产生白色沉淀,继续滴加氨水直至沉淀恰好完全溶解.
银氨溶液配制的反应原理为:
AgNO3 + NH3・H2O = AgOH+ NH4NO3
AgOH + 2NH3・H2O = Ag(NH3)2OH + 2H2O
稀H2SO4是催化剂,因此水解液呈酸性的,即含有H+.
Ag(NH3)2OH = Ag(NH3)+2+OH-
Ag(NH3)2Ag+ + 2NH3
H+把Ag(NH3)2OH 和Ag(NH3)+2中电离出来的OH-、NH3反应掉后,就不存在银氨溶液了,也就不会发生银镜反应了,所以说法3是错误的.正确的操作应为:用NaOH把水解液碱化,再加入银氨溶液,水浴加热,根据是否产生银镜现象判断是否存在醛基.
说法4:向1 mL 1%的氢氧化钠溶液中加入2 mL 2%的硫酸铜溶液,振荡后再加入0.5 mL有机物X,加热后未出现砖红色沉淀,说明X中不含有醛基.
根据说法4中提供的NaOH、CuSO4的量分析,NaOH少量,产生少量的碱式硫酸铜以外,还有CuSO4剩余,铜离子水解溶液显酸性.这里醛基的检验也必须在碱性条件下发生,因此说法4是错误的.分析原因:醛基在碱性条件下的还原性强一些,在酸性条件下不发生反应;即使会产生Cu2O,在酸性条件下不稳定马上会分解得到Cu以及Cu2+溶液,这样也会干扰我们的检验.正确的检验方法是:在NaOH溶液中,滴加几滴CuSO4溶液(确保溶液呈碱性),再加入有机物,根据加热后是否出现砖红色沉淀,判断是否存在醛基.
以乙醛和新制的氢氧化铜为例,其反应原理:
CH3CHO + 2Cu (OH)2 + NaOH
CH3COONa + Cu2O + 3H2O
本文讨论的酸化和碱化处理的例子,只是抛砖引玉,仅供大家参考.在解答实验题时,一定要深入情境,具体问题具体分析,当发现溶液的pH影响实验的进行或官能团、离子的检验时,就要选择相应的酸化或碱化处理,从而达到消除干扰的目的.