要比较两种分析方法的证据,列出每个测试显示了什么,找出同时符合两者的离子,并说明你的把握有多大。独立测试之间的一致,是最有力的支持。
这是综合化学推理的最后一课,它在把结构与指定的转化联系起来的基础上,要求你权衡两组观察结果,而不是一组。
每种方法告诉你什么?
不同的测试测量不同的性质,所以每个测试会排除一些离子,保留另一些。
- 焰色试验: 某些金属离子有特征颜色,例如锂是深红色,钠是黄色,钾是淡紫色,钙是橙红色,铜是蓝绿色。其他离子则没有颜色。
- 氢氧化钠试验: 可能产生沉淀,沉淀的颜色以及是否溶于过量氢氧化钠,有助于识别离子。
这些是受过训练的人在佩戴护目镜并有监督的情况下做的示范实验。在这里,你只需要解读结果。
例题
以下所有结果是为练习而虚构的。三瓶没有标签的溶液 S、T、U,各含一种金属离子。
| 溶液 | 焰色试验 | 氢氧化钠,少量 | 氢氧化钠,过量 |
|---|---|---|---|
| S | 蓝绿色 | 浅蓝色沉淀 | 沉淀不溶解 |
| T | 橙红色 | 白色沉淀 | 沉淀不溶解 |
| U | 黄色 | 无沉淀 | 无变化 |
溶液 S: 蓝绿色火焰指向铜。浅蓝色沉淀在过量时不溶解,也符合铜(II)。两个测试一致,所以 Cu²⁺ 得到有力支持。
溶液 T: 橙红色火焰指向钙。在过量时仍不溶解的白色沉淀,既符合钙也符合镁。镁没有焰色,而 T 有焰色,所以焰色试验排除了镁。Ca²⁺ 是最合理的解释。单靠沉淀结果无法在两者之间做出决定。
溶液 U: 黄色火焰指向钠,氢氧化钠不产生沉淀,也符合 Na⁺ 这类离子。但黄色可能掩盖其他焰色,所以要写成钠“很可能”,再做一个测试会提高把握。
要小心的错误
错误答案: “T 产生白色沉淀,所以含有钙。”
这个结论只依靠一个测试,而好几种离子与氢氧化钠都会产生白色沉淀。铝也会,但沉淀会在过量时溶解。镁的沉淀则不溶解。
正确做法是同时用两个测试:焰色区分钙和镁,过量时的表现把两者与铝区分开。答案里要写出第二项证据。
自我检测
所有结果都是虚构的。
1. 一种溶液没有焰色。加入氢氧化钠后产生白色沉淀,再多加一些,沉淀溶解。哪种离子比较可能?为什么第二个测试很重要?
显示答案
铝(Al³⁺)比较可能,因为它的白色沉淀在过量时溶解。钙和镁也产生白色沉淀,但它们的沉淀不溶解。正是过量时的表现把铝与它们区分开。
2. 一种溶液呈淡紫色火焰,加氢氧化钠没有沉淀。它大概含有什么?证据一致吗?
显示答案
钾(K⁺)。淡紫色火焰符合钾,而钾与氢氧化钠不产生沉淀。两个结果一致。
3. 一种溶液的火焰中带有微弱的橙红色,但整体是强烈的黄色。为什么这个结果难以解读?
显示答案
钠产生强烈的黄色火焰,会掩盖较弱的颜色。橙红色可能来自钙,但无法确定,所以需要第二个测试来确认。
接下来
你已经走完本模块的整条路线。用综合练习题把每一课结合起来。当你需要判断两个结果是否足以支持你的结论时,科学探究评论工具很有用。
学生常因为某个线索“刚好符合”就接受它。Co-ordinated Sciences 线上一对一补习的老师可以设计几乎一致的结果组合,训练你解释它们为什么一致或不一致。