师：各位同学大家好，说起雾霾大家一定不陌生，它是一种空气污染现象，下面我们一起来了解一下雾霾对人体的危害。近几年，中国很多地方都出现了严重的雾霾天气，除了影响人们的生活，最重要的还是对人体健康的危害。雾霾中的数百种颗粒物会随着人的呼吸进入呼吸道，从而引发气管炎、哮喘等呼吸道疾病。此外，雾霾天气空气含氧量低，人的心脏跳动会加速，进而出现胸闷、气短等症状，引发心脑血管疾病。

　　因为雾霾天气时，阳光不能照射到大地，地表的细菌、病毒等微生物便会快速繁殖，引起过敏等疾病。不仅如此，雾霾天气阴沉昏暗，空气污浊，人的情绪也会变得低落。而且，雾霾天气时能见度低，严重时只能看清几米的距离，对道路上的行人、车辆都有很大的安全隐患，十分危险。

　　雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物三项组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾空气污染的主要原因。其中，PM2.5是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的污染物颗粒，这种颗粒本身既是一种污染物，表面又吸附着许多无机盐和有机化合物。今天，我们对雾霾颗粒物中的水溶性无机盐成分进行探究和检测。

　　雾霾颗粒物中水溶性无机盐有哪些呢？对可能存在的无机盐离子如何设计实验验证它们的存在？经查阅资料，在雾霾颗粒物中可能吸附有如下可溶性无机盐离子：钠离子、钾离子、铵根离子、铁离子、铝离子、硫酸根离子、硝酸根离子和氯离子。在收集雾霾样品后，经必要的预处理得到试样溶液进行检测。

　　在进行检测之前，我们先来对溶液中的单一离子在理想状态下的检验方式做一个复习活动。

　　一、请利用所给的试剂：氢氧化钠溶液、氨水、盐酸溶液、氯化钡溶液、硝酸银溶液、硫氰化钾溶液、双氧水，设计简单的实验证明存在铁离子、铝离子和铵根离子。完成相关实验并写出离子方程式。

　　下面我们一起来核对一下三价铁离子的检验。可利用沉淀法，取样，在试样中加入氢氧化钠溶液，若产生红褐色沉淀，则含有三价铁离子。涉及到的离子方程式为：铁离子 + 3OH? = Fe(OH)?↓。除此之外，我们还可以用显色法，取样，在试样中滴加硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则含有三价铁离子，离子方程式为：Fe3? + 3SCN? = Fe(SCN)?。

　　铝离子的检验可以用沉淀法。实验操作为：取样，向试样中加入氢氧化钠溶液，若产生白色沉淀，继续滴加氢氧化钠溶液至过量，若白色沉淀消失，则含铝离子。涉及的离子方程式为：Al3? + 3OH? = Al(OH)?↓，继续滴加氢氧化钠溶液，Al(OH)? + OH? = AlO?? + 2H?O。

　　铵根离子的检验，我们可以用转化生成气体的方式。具体操作为：取样，加入浓氢氧化钠溶液加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口出现白烟，则含有铵根离子。涉及的离子方程式为：NH?? + OH?$\stackrel{\triangle}{=}$NH?↑ + H?O。

　　活动二、利用以上试剂来设计完成实验，讨论硫酸根离子和氯离子的检验。

　　硫酸根离子的检验，我们用到的试剂有稀盐酸和氯化钡。我们需要先加稀盐酸以排除银离子的干扰。所以实验的操作为：取样，向试样中加入稀盐酸无明显现象，再加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则含硫酸根离子。涉及的离子方程式为：Ba2? + SO?2? = BaSO?↓。

　　氯离子的检验，我们所要用到的试剂有硝酸银溶液和稀硝酸。实验操作为：取样，向试样中加入硝酸银溶液产生白色沉淀，再滴加稀硝酸沉淀不消失，则含氯离子，方程式为：Ag? + Cl? = AgCl↓。

　　活动三、讨论亚铁离子的检验原理。

　　亚铁离子的检验我们可以按照三价铁离子的思路，有沉淀法和显色法两种方法。

　　沉淀法：首先取样，含有亚铁离子的盐溶液是浅绿色的。向其中滴加氢氧化钠溶液，若出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，则为亚铁离子。其中白色沉淀的成分为氢氧化亚铁，遇水中氧气被氧化，生成红褐色的氢氧化铁。涉及的离子方程式为：Fe2? + 2OH? = Fe(OH)?↓，4Fe(OH)? + O? + 2H?O = 4Fe(OH)?。

　　方法二显色法：亚铁离子遇硫氰根离子不显色，但三价铁离子可遇硫氰根离子显血红色。所以我们检验的思路是把亚铁离子转化为三价铁离子，但是要排除三价铁离子的干扰。所以我们需要用到的试剂有硫氰化钾和氧化剂。为排除三价铁离子的干扰，我们先取样加入硫氰化钾溶液，无明显现象，再加入氧化剂，比如双氧水，若溶液变为血红色，则为亚铁离子。其中涉及的离子方程式有：2Fe2? + H?O? + 2H? = 2Fe3? + 2H?O，Fe3? + 3SCN? = Fe(SCN)?。

　　归纳小结：在理想状态下，单一离子的检验设计思路为，将之转化成可以观察到的沉淀、气体，或通过使之显现特殊的颜色来鉴别。具体：

　　生成沉淀的离子有氯离子、溴离子和碘离子，它们遇硝酸银和硝酸分别对应生成白色、淡黄色和黄色的沉淀；硫酸根离子、三价铁离子、亚铁离子也可通过沉淀检验。

　　第二，生成气体法，比如铵根离子和亚硫酸根离子，可通过加酸使之生成氨气、二氧化硫，再加以鉴别。

　　第三，显现特殊颜色，比如三价铁离子、亚铁离子的检验；比如碘离子的检验，可以通过加入氧化剂使之转化生成碘单质，用萃取显色的方法加以鉴别；比如钠离子、钾离子可通过焰色反应来鉴别。

　　第二，存在干扰离子的离子检验。

　　活动一、讨论含有亚硫酸根离子、碳酸根离子的混合溶液中亚硫酸根离子和碳酸根的检验方案。

　　首先我们要来梳理一下亚硫酸根离子和碳酸根离子的性质，找出其中的异同点。亚硫酸根和碳酸根都能与盐反应生成沉淀，比如与钡盐反应生成亚硫酸钡和碳酸钡都是白色沉淀。它们都能与酸反应分别生成二氧化硫和二氧化碳气体，都能使澄清石灰水变浑浊。但二氧化硫还有漂白性，能使品红褪色，且亚硫酸根离子具有还原性，可以被氧化剂氧化生成硫酸根离子。